ES2891537T3 - Procedimiento de estimación de la actividad física de un miembro superior - Google Patents
Procedimiento de estimación de la actividad física de un miembro superior Download PDFInfo
- Publication number
- ES2891537T3 ES2891537T3 ES17706285T ES17706285T ES2891537T3 ES 2891537 T3 ES2891537 T3 ES 2891537T3 ES 17706285 T ES17706285 T ES 17706285T ES 17706285 T ES17706285 T ES 17706285T ES 2891537 T3 ES2891537 T3 ES 2891537T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- forearm
- upper limb
- person
- torque
- exerted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 title claims abstract description 43
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 claims abstract description 113
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims abstract description 16
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 5
- 230000003387 muscular Effects 0.000 claims description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 22
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 2
- 208000016285 Movement disease Diseases 0.000 description 1
- 208000021642 Muscular disease Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 235000019787 caloric expenditure Nutrition 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 210000002310 elbow joint Anatomy 0.000 description 1
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
- A61B5/7278—Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesizing signals from measured signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/22—Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
- A61B5/224—Measuring muscular strength
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
- A61B5/1113—Local tracking of patients, e.g. in a hospital or private home
- A61B5/1114—Tracking parts of the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
- A61B5/1118—Determining activity level
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
- A61B5/1124—Determining motor skills
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/681—Wristwatch-type devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
- A61B5/6824—Arm or wrist
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/0095—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring work or mechanical power
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/0219—Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Procedimiento de estimación de la actividad física ejercida por un miembro superior (10) de una persona (1), comprendiendo el procedimiento unas etapas de: (a) adquisición, mediante unos medios de medición inercial (20) solidarios con un antebrazo (11) de dicho miembro superior (10) de dicha persona (1), de una velocidad angular de dicho antebrazo (11); (b) estimación, mediante unos medios de procesamiento de datos (21, 31, 41), de un par ejercido por los músculos de un brazo (12) del miembro superior (10) sobre dicho antebrazo (11) en función de la velocidad angular medida, de una orientación de dicho antebrazo (11), y de parámetros físicos de dicho antebrazo (11); siendo dicho par estimado como la diferencia entre la derivada de un momento cinético LO del antebrazo (11) con respecto a un punto O de contacto del codo (13) del antebrazo (11) con un soporte, y un momento MPO de las fuerzas de gravitación sobre el antebrazo (11) con respecto al punto O; siendo LO = ∫∫∫OM ∧ (ω ∧ OM) ρ dτ y MPO = ∫∫∫ OM ∧ g & ρ dτ en las que ρ es la masa volúmica, ω es la velocidad angular medida y g la aceleración de la gravedad, integrando en cualquier punto M sobre un volumen del antebrazo (11) definido por dichos parámetros físicos de dicho antebrazo (11); (c) determinación mediante los medios de procesamiento de datos (21, 31, 41), de una potencia ejercida por el miembro superior (10) en función del par estimado y de la velocidad angular medida.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de estimación de la actividad física de un miembro superior
Campo técnico general
La presente invención se refiere al campo de la medición de la actividad física del cuerpo humano.
Más precisamente, se refiere a un procedimiento de estimación de la actividad física de un miembro superior de una persona a través de técnicas magneto-inerciales.
Estado de la técnica
Se proponen a la venta numerosos dispositivos para medir la actividad física de una persona utilizando unos sensores sensibles a ciertos tipos de movimientos. Un ejemplo que existe desde hace varios años es el podómetro, cuyo principio es contar el número de pasos efectuados por el usuario.
Más recientemente, se han desarrollado unos dispositivos que proporcionan unas informaciones más desarrolladas sobre la actividad física que el simple recuento de los pasos. Por ejemplo, se puede desear distinguir marcha y carrera, o bien conocer el tipo de marcha y el esfuerzo asociado. Más allá del análisis de la marcha, algunos dispositivos tienen como objetivo tener en cuenta el conjunto de los movimientos efectuados por la persona para, por ejemplo, estimar la cantidad de energía utilizada en una actividad. Para ello, la persona lleva uno o varios objetos. Se han propuesto numerosas configuraciones en lo referente al uso de estos objetos. Por ejemplo, se pueden llevar en la muñeca como un reloj, colocados en un bolsillo o en el cinturón, sujetos al pecho, a una pierna, a un zapato, etc.
Medir la actividad física de una persona tiene aplicaciones variadas. Numerosas personas desean, por ejemplo, aumentar o regular sus gastos calóricos, en particular para el control de la masa corporal. En este contexto, puede resultar útil estimar la actividad física efectuada por estas personas y realizar un seguimiento continuo en el tiempo. Algunos deportistas pueden buscar optimizar su entrenamiento o simplemente seguir la evolución de sus rendimientos. E independientemente de un objetivo particular, cada uno puede interesarse por su nivel de condición física. Finalmente, en el marco médico, puede ser esencial estimar y seguir la evolución de la actividad física de un paciente. Para patologías asociadas a dificultades musculares, por ejemplo, la medición de la actividad física es un indicador del estado del paciente. El médico puede entonces seguir la evolución de la enfermedad y evaluar la eficacia de un procesamiento. Esto puede servir para demostrar la validez de un procesamiento o para adaptarlo en función de la respuesta del paciente.
Para la medición de los movimientos, algunos sensores utilizados frecuentemente en los dispositivos existentes son los sensores de aceleración, de velocidad angular, de campo magnético, de presión atmosférica, de posición GPS, etc. Además, a veces se efectúan unas mediciones fisiológicas, tales como, por ejemplo, las pulsaciones cardiacas o la temperatura corporal.
Los primeros podómetros utilizaban así un dispositivo mecánico sensible a los movimientos creados en cada paso. Sin embargo, la mayoría de los dispositivos modernos integran unos sensores que disponen de interfaces electrónicas y frecuentemente de tipo MEMS. Los componentes MEMS proceden de desarrollos recientes, y su uso está ampliamente extendido en la industria electrónica para el público en general. Las ventajas de estos sensores son el poco espacio ocupado y un consumo eléctrico reducido, lo cual permite integrarlos dentro de los objetos que lleva una persona sin causar una molestia particular. Además, estos componentes están disponibles a unos costes compatibles con la electrónica para el público en general y son muy inferiores a los de los componentes tácticos.
Una dificultad con dichos dispositivos se refiere a la fiabilidad de las mediciones efectuadas. Se dan numerosos indicadores, pero su cálculo a menudo no está documentado. E incluso si se explica el método de cálculo, la representatividad de la variable no se conoce. Incluso para variables simples, como el recuento de pasos, el rendimiento es difícil de evaluar, ya que la relación con un esfuerzo físico no es directa, el paso de una marcha no tiene nada que ver con el de una carrera en sprint.
Se conocen unos métodos para calcular de manera claramente más precisa el desplazamiento relativo mediante integración de los sensores en una central inercial. Una central inercial está constituida como mínimo por tres acelerómetros y por tres girómetros dispuestos de manera triaxial. Normalmente, los girómetros "mantienen" un punto de referencia, en el que una doble integración temporal de las mediciones de los acelerómetros permite estimar el movimiento. Sin embargo, las centrales inerciales o magneto-inerciales necesarias para esta técnica son pesadas y caras, tales como las embarcadas en un avión o en un submarino y no pueden ser llevadas por una persona. Con unos sensores miniaturizados de tipo MEMS, el rendimiento permite calcular un movimiento relativo durante un tiempo máximo de algunos segundos.
Por esta razón, se han propuesto unos métodos complementarios o alternativos para localizarse a pesar del rendimiento limitado de los sensores. Se trata entonces de utilizar la información de sensores adicionales, se puede citar, por ejemplo, la medición del gradiente de campo magnético para estimar la velocidad o la utilización de las videocámaras para orientarse con respecto al entorno. La orientación con respecto a la dirección vertical puede obtenerse mediante la medición del campo de gravedad, este dispositivo se denomina a veces inclinómetro. El rumbo se puede obtener mediante la medición del campo de gravedad terrestre.
Sin embargo, se constata que estas medidas siguen siendo ruidosas y mal utilizadas.
La solicitud FR1559591 ha propuesto así un procedimiento de estimación del movimiento de un peatón en marcha gracias a unos medios de medición inercial solidarios con un miembro inferior de dicho peatón.
La solicitud US 2015/374283 divulga un procedimiento de estimación de la actividad física ejercida por un miembro superior de una persona, estando el procedimiento caracterizado por que comprende unas etapas de: adquisición, mediante unos medios de medición inercial solidarios con un antebrazo de dicho miembro superior de dicha persona, de una velocidad angular de dicho antebrazo; y estimación, mediante unos medios de procesamiento de datos de un par ejercido por los músculos de un brazo del miembro superior sobre dicho antebrazo en función de la velocidad angular medida. La solicitud EP2796123 divulga la estimación de un par ejercido por la pierna de una persona.
Sería deseable disponer de un método similar para estimar los esfuerzos físicos realizados esta vez por un miembro superior, y este el objeto de la presente invención.
Presentación de la invención
La presente invención se refiere así, según un primer aspecto, a un procedimiento de estimación de la actividad física ejercida por un miembro superior de una persona según la reivindicación 1.
Según otras características ventajosas y no limitativas:
• el procedimiento comprende, después de la etapa (a) una etapa (a1) de determinación de dicha orientación del antebrazo;
• la etapa (a) comprende además la adquisición, por los medios de medición inercial, de una aceleración específica de dicho miembro superior, siendo la orientación del antebrazo determinada en función de la aceleración y la velocidad angular medidas;
• la determinación de la orientación del antebrazo comprende la utilización de un filtro estimador de estado lineal o no lineal;
• dichos medios de medición inercial están dispuestos sobre dicho antebrazo entre un codo y una muñeca;
• los parámetros físicos del antebrazo comprenden una longitud del antebrazo y un radio del antebrazo; el par estimado en la etapa (b) es un par por unidad de masa de dicho antebrazo dado por la fórmula
en la que Ó es la velocidad angular medida, R el radio del antebrazo, L la longitud del antebrazo, g la aceleración de la gravedad, 0e el ángulo de elevación del antebrazo, y e£ el vector unitario normal al antebrazo y a la dirección de la aceleración de la gravedad;
• la potencia ejercida por el miembro superior se determina en la etapa (c) por el producto escalar del par estimado y de la velocidad angular medida;
• la etapa (c) comprende la identificación del carácter motor o de retención de la potencia determinada; • el procedimiento es un procedimiento de estimación de una magnitud representativa de la actividad física ejercida por el miembro superior de la persona, comprendiendo el procedimiento una etapa (d) de estimación de dicha magnitud física a partir de la potencia determinada;
• dicha magnitud física es la energía ejercida por el miembro superior durante un intervalo de tiempo, estimada en la etapa (d) sumando el valor absoluto de las potencias determinadas en cada instante de dicho intervalo de tiempo;
• el procedimiento comprende además una etapa (e) de comparación de dicha magnitud física estimada con por lo menos un umbral predeterminado de manera que se identifique un problema muscular del miembro superior de la persona.
Según un segundo aspecto, la invención se refiere a un equipo de la actividad física ejercida por un miembro superior de una persona según la reivindicación 12.
Según otras características ventajosas y no limitativas:
• el equipo es una caja que comprende los medios de medición inercial;
• el equipo comprende además unos medios de sujeción de la caja al miembro superior, y unos medios de comunicación:
• el equipo es un terminal móvil o un servidor, adaptado para comunicarse con una caja que comprende los medios de medición inercial.
Según un cuarto y un quinto aspecto, la invención se refiere a un producto de programa de ordenador según la reivindicación 14, y a un medio de almacenamiento legible por un equipo informático según la reivindicación 15.
Presentación de las figuras
Otras características y ventajas de la presente invención aparecerán con la lectura de la descripción siguiente de un modo de realización preferido. Esta descripción se dará con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es un esquema de equipos para la realización del procedimiento según la invención;
- la figura 2 representa con mayor detalle un ejemplo de caja para la realización del procedimiento según la invención;
- la figura 3 representa esquemáticamente un miembro superior equipado con una caja para la realización del procedimiento según la invención.
Descripción detallada
Arquitectura
Con referencia a la figura 1, el presente procedimiento permite la estimación de la actividad física ejercida por un miembro superior 10 de una persona 1.
Por "actividad física", se entiende una magnitud física representativa de los esfuerzos ejercidos por los músculos del miembro superior, siendo la magnitud física seleccionada de entre un conjunto de magnitudes mecánicas tales como la potencia instantánea, la potencia media, el trabajo, la energía, etc. Estos conceptos se explicarán más adelante. De manera general, el presente procedimiento se puede definir como un procedimiento de estimación de por lo menos una magnitud física representativa de la actividad física ejercida por un miembro superior 10 de una persona 1.
La persona 1 presenta por lo menos un miembro superior 10 (es decir, un "brazo" en el lenguaje habitual, incluso si, como se verá más abajo, esta denominación es incorrecta, designando un brazo anatómicamente la "parte posterior del brazo", es decir la parte entre el hombro y el codo) equipada con medios de medición inercial 20. Se entenderá que cada uno de los dos miembros superiores 10 de la persona 1 puede estar equipado con medios de medición inercial 20.
Los miembros superiores 10 están constituidos cada uno por tres segmentos: el brazo 12, el antebrazo 11 y la mano. La articulación del codo 13 une el brazo al antebrazo, y la muñeca 14 une el antebrazo a la mano.
Más precisamente, los medios de medición inercial 20 son solidarios con el antebrazo 11, es decir, que presentan un movimiento sustancialmente idéntico en el marco de referencia terrestre, más adelante se verá cómo. Los medios de medición inercial están dispuestos más precisamente entre el codo 13 y la muñeca 14 de la persona (incluidos), y de manera general sustancialmente, en cualquier sitio que presente, con respecto al codo 13 del miembro superior 10, únicamente un movimiento de rotación, es decir, debido a un brazo de palanca.
Como se verá, la distancia entre el codo 13 y los medios 20 importa poco, pudiendo la persona fijarlo cerca de la muñeca 14 para mayor distancia entre el codo 13 y los medios 20 y, por lo tanto, más precisión, pero sea cual sea su posición, el presente procedimiento funciona.
Como se verá más adelante, son necesarios unos parámetros físicos de dicho antebrazo 11, en particular unos parámetros antropométricos, incluyendo una longitud del antebrazo 11 y un radio del antebrazo 11.
Estas magnitudes pueden ser unos parámetros de entrada (introducidos por la persona 1) o bien se puede utilizar un valor medio. Se debe observar que el radio interviene en el cálculo pero, como se verá, se puede despreciar ya que el término relacionado con el radio es pequeño en comparación con los otros términos.
Por otro lado, se puede utilizar la masa del antebrazo 11, pero es posible proporcionar unos valores estandarizados de las magnitudes representativas de la actividad física (es decir, por unidad de masa del antebrazo 11), lo cual hace que su conocimiento sea opcional.
Los medios de medición inercial 20 son preferentemente los de una caja 2 tal como se representa en la figura 2 que presenta unos medios 23 de sujeción al miembro superior 10. Estos medios de sujeción 23 consisten, por ejemplo, en un brazalete, por ejemplo con una banda autoenganchante que aprisiona el miembro y permite la unión solidaria. Como se verá más adelante, es deseable en efecto que los medios de medición inercial 20 estén dispuestos lo más cerca posible de la muñeca 14, y, si es posible, no puedan desplazarse a lo largo del miembro 10.
Por medios de medición inercial 20, se entiende una central de inercia que comprende por lo menos tres acelerómetros y tres girómetros dispuestos de manera triaxial. Los girómetros miden la velocidad angular instantánea de la central inercial con respecto al punto de referencia terrestre, anotado o. Los acelerómetros son sensibles a las fuerzas externas diferentes de las gravitacionales aplicadas al sensor, y permiten medir una aceleración anotada y. Como se verá, los medios 20 pueden comprender unos medios 24 de adquisición de la orientación (cuya velocidad angular es la derivada), incluso de manera más limitada solamente del ángulo de elevación (es decir, una sola componente de la orientación) del antebrazo 11. Por ejemplo un inclinómetro, que es frecuentemente un simple acelerómetro, no permite estimar la orientación ni la velocidad angular del antebrazo 11, sino solamente el ángulo de elevación, y con unos errores mayores que con una central inercial completa. Se debe observar que, en un modo de realización en el que sólo se mide el ángulo de elevación gracias a un simple inclinómetro, este dato puede ser "desprovisto de ruido" gracias a las mediciones de velocidad angular de los medios 20. Se entiende, sin embargo, que la orientación completa se puede medir mediante unos medios 24 adaptados, por ejemplo ópticos o magnéticos. Como se verá, los medios 24 (ya midan una componente o toda la orientación) no son indispensables, y sólo son esenciales unos medios de medición inercial de la velocidad angular.
La caja 2 puede comprender unos medios de procesamiento 21 (normalmente, un procesador) para la realización directamente en tiempo real de los procesamientos del presente procedimiento, o bien las mediciones se pueden emitir a través de medios de comunicación 25 hacia un dispositivo externo tal como un terminal móvil (smartphone) 3, incluso un servidor remoto 4, o también se pueden registrar las mediciones en unos medios de almacenamiento de datos 22 locales (una memoria de tipo flash por ejemplo), memoria local para un procesamiento a posteriori, por ejemplo en el servidor 4.
Los medios de comunicación 25 pueden utilizar una comunicación inalámbrica de corto alcance, por ejemplo Bluetooth o Wifi (en particular en un modo de realización con un terminal móvil 3), incluso ser unos medios de conexión a una red móvil (normalmente UMTS/LTE) para una comunicación de larga distancia. Se debe observar que los medios de comunicación 25 pueden ser, por ejemplo, una conectividad por cable (normalmente USB) para transferir los datos de los medios de almacenamiento de datos 22 locales a los de un terminal móvil 3 o de un servidor 4.
Si es un terminal móvil 3 (respectivamente un servidor 4) el que aloja la "inteligencia", comprende unos medios de procesamiento 31 (respectivamente 41) tales como un procesador para la realización de los procesamientos que se describirán del presente procedimiento. Cuando los medios de procesamiento utilizados son los 21 de la caja 2, esta puede incluir también unos medios de comunicación 25 para transmitir la posición estimada. Por ejemplo, se puede enviar la posición del usuario al terminal móvil 3 para mostrar la posición en una interfaz de un programa de navegación.
En la continuación de la presente descripción, se observará que los medios de procesamiento de datos 21, 31,41 respectivamente de la caja 2, de un smartphone 3 y de un servidor remoto 4 pueden, indistintamente y según las aplicaciones, realizar la totalidad o parte de las etapas del procedimiento.
Principio y anotaciones
En una primera etapa (a), el procedimiento comprende la adquisición por parte de los medios de medición inercial 20 de por lo menos una velocidad angular o de dicho miembro superior 10, y más precisamente del antebrazo 11.
De manera preferida, se mide asimismo la aceleración específica y del antebrazo 11. Ventajosamente, el procedimiento comprende, después de la etapa (a), una etapa (a1) de determinación mediante los medios de procesamiento de datos 21, 31,41 de dicha orientación del antebrazo 11, y esto gracias a esta aceleración medida (y la velocidad angular medida).
Se debe observar que, en la continuación de la descripción, cuando se menciona aceleración/velocidad/orientación del miembro superior 10 se entiende a nivel de los medios de medición inercial 20, ya que unos puntos del miembro superior 10 situados, por ejemplo, a nivel del brazo 12 tendrán un movimiento diferente.
Se introduce un punto de referencia inercial terrestre (Ri) así como un punto de referencia (Rb) que tiene por origen el centro de la caja 2, y cuyos ejes están unidos a los de la caja 2. La velocidad angular t5 del antebrazo 11 es igual a la rotación de (Rb) con respecto a (Ri). La aceleración específica y es igual a la suma de la aceleración de la caja en el punto de referencia inercial terrestre menos el valor del campo de gravedad g. Los sensores inerciales girómetro y acelerómetro (medios de medición inercial 20) miden respectivamente t5 e y expresados en el punto de referencia (Rb).
Estas magnitudes se miden ventajosamente con un muestreo dt (es decir cada "dt" segundos) con dt muy pequeño en comparación con el tiempo característico de los movimientos de la persona 1, normalmente 10 ms.
La orientación de los medios 20 con respecto al punto de referencia inercial terrestre se puede dar, por ejemplo, por una matriz de rotación (anotada R), un cuaternión de postura (anotado q), la postura es sinónimo de orientación en el espacio o de los ángulos de Euler (balanceo 9 , cabeceo 0, guiñada y). Estas tres representaciones son equivalentes, por lo que se utilizan indistintamente en este documento.
La inicialización de la postura se puede realizar por ejemplo a partir de mediciones de aceleración (y, llegado el caso, de las mediciones de un eventual magnetómetro) considerando que el miembro 10 y, por lo tanto, los medios 20 están inmóviles al inicio y que el campo magnético es igual al campo magnético terrestre. En este caso, la aceleración medida es igual a la opuesta del campo gravitacional y = -g. Se obtiene entonces el balanceo y el cabeceo con las fórmulas siguientes:
El rumbo magnético se puede calcular entonces a partir de la medición de campo magnético con la fórmula:
Bz ■ serup — By ■ coscp
La fórmula que da la matriz de paso del punto de referencia terrestre (Ri) al punto de referencia (Rb) de los medios 20 a partir de los ángulos de Euler es:
La fórmula anterior permite estimar la orientación de la caja 2 en cualquier momento a partir de las mediciones de aceleración y de velocidad angular, pero una limitación importante proviene de la hipótesis de inmovilidad (y = -g). En la práctica, el antebrazo 11 se mueve y la aceleración no es despreciable en comparación con el valor del campo gravitacional. Por esta razón, es oportuno utilizar las mediciones de velocidad angular para filtrar los errores relacionados con las aceleraciones sufridas por la caja 2.
En otras palabras, la determinación de la orientación del antebrazo 11 comprende ventajosamente la utilización de un filtro estimador de estado lineal o no lineal.
Los métodos que permiten estimar la orientación de una central inercial son conocidos. Para ello, se puede utilizar un filtro estimador de estado lineal (filtro de Luenberger, filtro de Kalman, etc,) o no lineal (filtro de Kalman extendido, observador invariante, etc.). En la presente descripción, se recuerdan las principales etapas del filtro de Kalman extendido, pero el experto en la materia sabrá transponerlas a otros filtros.
En un filtro de Kalman extendido, el estado está representado por un vector, por ejemplo un cuaternión de postura de dimensión 4. Es posible añadir otros estados a este vector para mejorar la estimación, por ejemplo el sesgo de los sensores. Se utiliza una matriz de covarianza para estimar la covarianza entre cada estado del filtro, es de una dimensión n2, por lo tanto de dimensión 16 en el ejemplo del cuaternión de postura. El filtro de Kalman se realiza en dos etapas, una etapa de predicción y una etapa de actualización. En la actualización, se calcula una ganancia de Kalman Kn a partir de la matriz de covarianza.
La etapa de predicción se basa en un modelo relacionado con la velocidad angular o! Se usa la ecuación diferencial sobre la matriz de paso RR0^ R, y las coordenadas de w expresadas en la base de la caja 2.
Considerando que el periodo del muestreo anotado dt es suficientemente pequeño, se utiliza la aproximación de un desarrollo limitado al orden 1:
RRj->Rb (t d t) = Ri_>b(t) R|-»b (t ) d t
Anotando Rn la estimación de la matriz RRi^ Rb después de n pasos de muestreo, la estimación de la matriz Rn para cada medida o n es:
La ecuación se da en este caso para una matriz de rotación, pero existe una ecuación diferencial equivalente entre el cuaternión de postura y velocidad angular. En paralelo, se modifica la matriz de covarianza linealizando la ecuación diferencial.
La etapa de actualización se basa en la medición del acelerómetro. Se utiliza el hecho de que la aceleración de la caja 2 es igual a la suma de la aceleración específica medida por los medios 20 y del campo de gravedad.
Se sabe además que la aceleración a. es como media, nula (se entiende que el miembro superior 10 vuelve regularmente a su posición de partida y que los movimientos en un sentido u otro se compensan estadísticamente). Se deduce que y expresada en el punto de referencia inercial terrestre es igual como media a -g.
A partir de la matriz de rotación Rn y de las mediciones de los medios 20 en el punto de referencia de la caja 2, se puede expresar la aceleración específica en el punto de referencia inercial terrestre:
La diferencia entre el campo de gravedad estimado y el campo de gravedad terrestre real se escribe entonces:
Esta diferencia se utiliza para la reprogramación de la postura en la etapa de actualización. Linealizando esta fórmula, se consigue calcular la ganancia de Kalman y por consiguiente actualizar el estado y la matriz de covarianza.
La actualización de la matriz de covarianza se basa en la hipótesis de que los errores debidos a los sensores y a las aproximaciones se modelizan como un ruido de distribución gaussiana. La varianza se estima midiendo el ruido de los sensores en reposo y a partir de hipótesis sobre los movimientos efectuados por el antebrazo 11.
Así, es posible para los medios de procesamiento de datos 21,31,41 estimar la orientación de la caja 2 (gracias a las mediciones de aceleración y de velocidad angular de los medios 20) y, por consiguiente, la del antebrazo 11. Se entiende que se podría utilizar también cualquier otro dispositivo 24 que permita esta medición, señalando, sin embargo, que un inclinómetro solo que mide el ángulo de elevación no da toda la orientación (por ejemplo, no se da la torsión del antebrazo 11), para ello es preciso por lo menos un girómetro de los medios 20. En la continuación de la descripción de esta invención, es suficiente que la orientación del antebrazo 11 esté disponible o incluso que el ángulo de elevación entre el antebrazo 11 y de la dirección horizontal sea conocido (con precisión).
Par contra gravitacional de masas
En una etapa (b), los medios de procesamiento de datos 21, 31,41 estiman un par ejercido por los músculos de un brazo 12 del miembro superior 1 sobre dicho antebrazo 11 en función de la velocidad angular medida, de una orientación de dicho antebrazo 11, y de parámetros físicos de dicho antebrazo 11. Como se ha explicado, este par puede ser un par másico.
Para ello, se observa que en posición sentada es natural tener el codo 13 colocado sobre un soporte, por ejemplo una mesa, un reposabrazos, etc., como se representa en la figura 3. Una gran parte de la actividad consiste a continuación en desplazar el antebrazo 11 en un movimiento de rotación alrededor del punto de contacto entre el codo y el soporte. Se puede observar que las personas más debilitadas, en particular debido a trastornos musculares, pasan la mayor parte de su tiempo sentadas en un sillón con el codo colocado sobre un soporte. Las personas más móviles pasan también mucho tiempo con los codos colocados sobre un soporte, por ejemplo una mesa de despacho, además es posible identificar estos periodos a partir de mediciones inerciales.
El antebrazo 11 se modeliza como un cilindro de longitud L, de radio R y de masa volúmica p, que forman, como se ha explicado, los parámetros físicos del antebrazo 11. Se supone que el codo 13 está colocado sobre el reposabrazos del sillón y se anota O el punto de contacto. Se consideran las rotaciones del antebrazo 11 alrededor del punto de contacto. Se utiliza el punto de referencia (Ro) que tiene el origen O y cuyos ejes son los de un punto de referencia terrestre, así como el punto de referencia (R') que tiene el origen O y cuyos ejes están unidos a los del antebrazo 11. La velocidad angular ó del antebrazo 11 es igual a la rotación de (Ro) con respecto a (R'). La velocidad de un punto del antebrazo 11 M en (RO) se da mediante:
Y por definición, el momento cinético del antebrazo con respecto a O es:
Anotando p la masa volúmica, e integrando sobre el volumen del antebrazo 11.
En coordenadas cilíndricas (eJ, ee, eJ), estando eJ en el eje del antebrazo 11, esto da:
Utilizando eJ = cos 0 eJ sen 0 eJ se obtiene:
Proyectando sobre el eje e
Después de la integración, queda:
Lqz 
Asimismo, proyectando sobre el eje ex
Después de la integración, queda:
Por simetría, el mismo cálculo da, para el eje e :^
En el punto de referencia de origen O y de ejes (e¡¡, e ,^ e¡), estando en el eje del antebrazo 11 (véase la figura 3), se puede escribir por lo tanto el tensor de inercia másica:
L0 = m I oo
Por definición, el momento de las fuerzas de gravitación sobre el antebrazo 11 con respecto a O se escribe:
En coordenadas cilíndricas (e ,^ e£, e¡), estando en el eje del antebrazo 11, esto da:
El segundo término de la suma es nulo (utilizando un argumento de simetría) y se obtiene, después de la integración y simplificaciones:
Introduciendo el ángulo de elevación 0e y el vector unitario normal al antebrazo 11 y a la dirección del campo de gravedad tal como se define en la figura, se tiene
Se utiliza entonces el teorema del momento cinético considerando que las únicas fuerzas aplicadas al antebrazo son su peso y las fuerzas de los músculos. Anotando MBrazo0 el momento de las fuerzas ejercidas por los músculos del brazo 12 sobre el antebrazo 11, se tiene:
Finalmente, se anota CM el par a ejercer para levantar el antebrazo 11 dividido por su masa, y se obtiene:
—> = dd) L
Cm = 1 dF ~ 2 8 C° S Ge 6n
Como se ha explicado, es posible despreciar el término que se refiere al radio frente al término que se refiere a la longitud, y estimar el par de manera más simple por la fórmula:
Esta fórmula se puede también simplificar en 
despreciando el término que se refiere a la longitud, por ejemplo en un modo de realización en el que se dispondría sólo de un indinómetro 24 y de medios 20 capaces de medir la velocidad angular (girómetros), de manera que se calcule el par únicamente a partir del ángulo de elevación. Sin embargo, dicho valor sería aproximativo y parece imperativo filtrar los errores del ángulo de elevación con las velocidades angulares medidas para utilizar esta fórmula.
En una etapa (c), los medios de procesamiento de datos 21, 31, 41 determinan una potencia ejercida por el miembro superior 10 en función del par estimado y de la velocidad angular medida.
Más precisamente, la potencia (instantánea) se da mediante el producto escalar del par estimado y de la velocidad angular. En otras palabras, es igual al par multiplicado por la velocidad angular. Llegado el caso, se puede normalizar de nuevo por la masa del antebrazo 11, y la potencia másica vale:
= do)
Pm — CM
O) = I — 1
dt
= dco
Pm = i d T
Y utilizando las proyecciones sobre los ejes relacionados con la caja:
Como antes, esta potencia se puede calcular más fácilmente despreciando R frente a L, incluso despreciando L. Se observa que, en todos los casos, la potencia asociada al par ejercido por el brazo 12 sobre el antebrazo 11 es la suma de dos términos. El primer término proviene de la energía cinética que permite poner en movimiento el antebrazo 11. El segundo término proviene de la energía potencial relacionada con la altura del antebrazo 11. Se observa que el segundo término que deriva de una energía potencial puede expresarse únicamente a partir del ángulo de elevación. Por lo tanto, los dispositivos que proporcionan únicamente la elevación pueden aprovechar este método.
La potencia puede ser de signo negativo cuando se baja el antebrazo 11 o cuando su velocidad angular disminuye. Incluso en estos casos, los músculos deben proporcionar un esfuerzo para retener el miembro. De manera preferida, la etapa (c) comprende la identificación del carácter motor o de retención de la potencia determinada, en particular en función del signo de la velocidad angular y de la orientación (cierre del miembro superior 10 para un movimiento motor, y apertura del miembro superior 10 para un movimiento de retención).
Se pueden considerar varios modelos para estimar lo mejor posible el esfuerzo ejercido por los músculos en este tipo de movimiento. Se puede considerar únicamente los movimientos que tienen una potencia positiva, ya que son los movimientos que requieren más energía de los músculos. O bien se puede considerar el valor absoluto de la potencia aplicando eventualmente un coeficiente diferente en función del signo de cada término que constituye la potencia. Esto permite reflejar los diferentes tipos de esfuerzos efectuados por los músculos.
La potencia puede ser la magnitud requerida, y esta puede ser restituida/almacenada directamente por la caja 2 o un equipo diferente del terminal 3. Se debe observar que la potencia media se puede calcular sobre un recorrido, llegado el caso la potencia media de las potencias positivas, o también la media del valor absoluto de las potencias. En una etapa (d), los medios de procesamiento de datos 21,31,41 pueden determinar otra magnitud representativa
de la actividad física del miembro superior 10 a partir de la potencia.
Por ejemplo, se puede estimar el trabajo efectuado por los músculos del brazo en cada movimiento a partir de la potencia del par ejercido por el brazo 12 sobre el antebrazo 11, sumando para cada muestra la potencia másica para conocer el trabajo másico de los músculos durante el periodo considerado (el trabajo puede ser negativo).
Alternativamente, una energía ejercida por el miembro superior durante un intervalo de tiempo sumando el valor absoluto de las potencias determinadas en cada instante de dicho intervalo de tiempo.
De manera preferida, el procedimiento comprende además una etapa (e) de comparación de dicha magnitud física estimada con por lo menos un umbral predeterminado de manera que se identifique un problema muscular del miembro superior 10 de la persona 1. Este puede ser un umbral mínimo (por ejemplo, si el músculo del antebrazo no es capaz de superar un valor de potencia másica, el paciente puede sufrir una degeneración muscular) pero también un umbral máximo (por ejemplo, unas enfermedades de tipo Corea se definen por la aparición de movimientos incontrolables, bruscos e irregulares).
Equipos y sistema
Según un segundo aspecto, la invención se refiere en particular a los equipos 2, 3, 4 para la realización de uno u otro de los modos de realización del procedimiento.
Como se ha explicado anteriormente, según un primer modo de realización, el equipo es una caja 2 autónoma que comprende los medios de medición inercial 20 y los medios de procesamiento de datos 21 configurados para la realización de las etapas del procedimiento.
La caja 2 comprende además unos medios de sujeción 23 de la caja 2 al miembro superior 10 y, llegado el caso, un magnetómetro 24, unos medios de almacenamiento de datos 22 (para el almacenamiento de las aceleraciones/velocidades angulares medidas o de las magnitudes físicas estimadas) y/o unos medios de comunicación 25 para la exportación de los resultados.
Según un segundo modo de realización, el equipo es un terminal móvil 3 o un servidor 4, adaptado para comunicarse con una caja 2 que comprende los medios de medición inercial 20. En otras palabras, el terminal 3 o el servidor 4 comprende los medios de procesamiento 31 o 41 configurados para la realización de las etapas del procedimiento. Cada caja 2 puede incluir de todas formas unos medios de procesamiento de datos 21 para el control de los medios 20 y la transmisión (a través de los medios de comunicación 25) de los datos medidos a los medios de procesamiento de datos 31,41.
Se debe observar que los medios 21, 31,41 pueden, llegado el caso, compartir las etapas del procedimiento. Por ejemplo, en caso de aplicación médica, los medios de procesamiento 21 de la caja 2 pueden realizar las etapas hasta (c), y a posteriori los medios 41 del servidor 4 realizan la etapa (d) de determinación de una magnitud física adecuada de manera que se identifique un eventual trastorno del movimiento de la persona 1.
La invención se refiere en este caso asimismo al sistema que comprende el equipo 3, 4 según este modo de realización, y la o las cajas 2 "satélites" en conexión.
En todos los casos, los medios de procesamiento de datos 21, 31, 41 del equipo 2, 3, 4 "principal" están configurados para utilizar:
- un módulo de recepción de una velocidad angular de un antebrazo 11 de dicho miembro superior 10 de dicha persona 1 (y, llegado el caso, de la aceleración del antebrazo 11) adquirida(s) por unos medios de medición inercial 20 solidarios con dicho antebrazo 10;
- opcionalmente, un módulo de determinación de una orientación del antebrazo 11, en particular en función de la aceleración y la velocidad angular medidas;
- un módulo de estimación de un par ejercido por los músculos de un brazo 12 del miembro superior 10 sobre dicho antebrazo 11 en función de la velocidad angular medida, de la orientación de dicho antebrazo 11, y de parámetros físicos de dicho antebrazo 11 según la reivindicación 12;
- un módulo de determinación de una potencia ejercida por el miembro superior 10 en función del par estimado y de la velocidad angular medida.
Producto de programa de ordenador
Según un tercer y un cuarto aspectos, la invención se refiere a un producto de programa de ordenador que comprende unas instrucciones de código para la ejecución (sobre los medios de procesamiento 21, 31, 41) de la
actividad física ejercida por un miembro superior 10 de una persona 1 según la reivindicación 14, así como a unos medios de almacenamiento legibles por un equipo informático (por ejemplo, unos medios de almacenamiento de datos 22) en el que se encuentra este producto de programa de ordenador según la reivindicación 15.
Claims (15)
1. Procedimiento de estimación de la actividad física ejercida por un miembro superior (10) de una persona (1), comprendiendo el procedimiento unas etapas de:
(a) adquisición, mediante unos medios de medición inercial (20) solidarios con un antebrazo (11) de dicho miembro superior (10) de dicha persona (1), de una velocidad angular de dicho antebrazo (11);
(b) estimación, mediante unos medios de procesamiento de datos (21, 31, 41), de un par ejercido por los músculos de un brazo (12) del miembro superior (10) sobre dicho antebrazo (11) en función de la velocidad angular medida, de una orientación de dicho antebrazo (11), y de parámetros físicos de dicho antebrazo (11); siendo dicho par estimado como la diferencia entre la derivada de un momento cinético Lo1 del antebrazo (11) con respecto a un punto O de contacto del codo (13) del antebrazo (11) con un soporte, y un momento MP0 de las fuerzas de gravitación sobre el antebrazo (11) con respecto al punto O; siendo Lo — / / / OM A (o) A OM) p dx y Mp0 — JJJ OM A g p dx en |as que p es |a masa volúmica, tú es la velocidad angular medida y g la aceleración de la gravedad, integrando en cualquier punto M sobre un volumen del antebrazo (11) definido por dichos parámetros físicos de dicho antebrazo (11);
(c) determinación mediante los medios de procesamiento de datos (21,31,41), de una potencia ejercida por el miembro superior (10) en función del par estimado y de la velocidad angular medida.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende tras la etapa (a), una etapa (a1) de determinación de dicha orientación del antebrazo (11).
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la etapa (a) comprende además la adquisición, mediante los medios de medición inercial (20), de una aceleración de dicho miembro superior (10), siendo la orientación del antebrazo (11) determinada en función de la aceleración y la velocidad angular medidas.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que la determinación de la orientación del antebrazo (11) comprende la utilización de un filtro estimador de estado lineal o no lineal.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dichos medios de medición inercial (20) están dispuestos sobre dicho antebrazo (10) entre el codo (13) y una muñeca (14).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los parámetros físicos del antebrazo (11) comprenden una longitud del antebrazo (11) y un radio del antebrazo (11), siendo el par estimado en la etapa (b) un par por unidad de masa de dicho antebrazo (11) dado mediante la fórmula
en la que es la velocidad angular medida, R el radio del antebrazo (11), L la longitud del antebrazo (11), 0e el ángulo de elevación del antebrazo (11), y é( el vector unitario normal al antebrazo (11) y a la dirección de la aceleración de la gravedad.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la potencia ejercida por el miembro superior (10) se determina en la etapa (c) por el producto escalar del par estimado y de la velocidad angular medida.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la etapa (c) comprende la identificación del carácter motor o de retención de la potencia determinada.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, que es un procedimiento de estimación de una magnitud representativa de la actividad física ejercida por el miembro superior (10) de la persona (1), comprendiendo el procedimiento una etapa (d) de estimación de dicha magnitud física a partir de la potencia determinada.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que dicha magnitud física es la energía ejercida por el miembro superior (10) durante un intervalo de tiempo, determinada en la etapa (d) sumando el valor absoluto de las potencias determinadas en cada instante de dicho intervalo de tiempo.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 y 10, que comprende además una etapa (e) de comparación de dicha magnitud física estimada con por lo menos un umbral predeterminado de manera que se identifique un problema muscular del miembro superior (10) de la persona (1).
12. Equipo (2, 3, 4) para la realización de un procedimiento de estimación de la actividad física ejercida por un miembro superior (10) de una persona (1), que comprende unos medios de procesamiento de datos (21, 31,41) configurados para utilizar:
- un módulo de recepción de una velocidad angular de un antebrazo (11) de dicho miembro superior (10) de dicha persona (1) adquirida por unos medios de medición inercial (20) solidarios con dicho antebrazo (11);
- un módulo de estimación de un par ejercido por los músculos de un brazo (12) del miembro superior (10) sobre dicho antebrazo (11) en función de la velocidad angular medida, de una orientación de dicho antebrazo (11), y de parámetros físicos de dicho antebrazo (11); siendo dicho par estimado como la diferencia entre la derivada de un momento cinético del antebrazo (11) con respecto a un punto O de contacto del codo del antebrazo (11) con un soporte, y un momento MP0 de las fuerzas de gravitación sobre
el antebrazo (11) con respecto al punto O; siendo L0 = / / / OM A (cc A OM) p dx y
Mpo = J I f OM A g p dx en |as qUe p es |a masa volúmica, w es la velocidad angular medida y g el campo de gravedad, integrando en cualquier punto M sobre un volumen del antebrazo (11) definido por dichos parámetros físicos de dicho antebrazo (11);
- un módulo de determinación de una potencia ejercida por el miembro superior (10) en función del par estimado y de la velocidad angular medida.
13. Equipo según la reivindicación 12, que es o bien una caja (2) que comprende los medios de medición inercial (20) y unos medios de sujeción (23) de la caja (2) al miembro superior (10) y unos medios de comunicación (25); o bien un terminal móvil (3) o un servidor (4), adaptado para comunicarse con una caja (2) que comprende los medios de medición inercial (20).
14. Producto de programa de ordenador que comprende unas instrucciones de código para ejecutar por parte del equipo según una de las reivindicaciones 12 a 13, un procedimiento de estimación de la actividad física ejercida por un miembro superior (10) de una persona (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11, cuando dicho programa es ejecutado en un ordenador.
15. Medio de almacenamiento legible por un equipo informático en el que un producto de programa de ordenador comprende unas instrucciones de código para la ejecución por parte del equipo según una de las reivindicaciones 12 a 13, de un procedimiento de estimación de la actividad física ejercida por un miembro superior (10) de una persona (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1650652A FR3047070B1 (fr) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Procede d'estimation de l'activite physique d'un membre superieur |
| PCT/FR2017/050147 WO2017129890A1 (fr) | 2016-01-27 | 2017-01-24 | Procede d'estimation de l'activite physique d'un membre superieur |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2891537T3 true ES2891537T3 (es) | 2022-01-28 |
Family
ID=57680310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES17706285T Active ES2891537T3 (es) | 2016-01-27 | 2017-01-24 | Procedimiento de estimación de la actividad física de un miembro superior |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10952684B2 (es) |
| EP (1) | EP3408612B1 (es) |
| AU (1) | AU2017212764B2 (es) |
| ES (1) | ES2891537T3 (es) |
| FR (1) | FR3047070B1 (es) |
| PL (1) | PL3408612T3 (es) |
| WO (1) | WO2017129890A1 (es) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3069316B1 (fr) * | 2017-07-21 | 2019-08-16 | Sysnav | Procede d'estimation du mouvement d'un objet evoluant dans un champ magnetique |
| JP6766021B2 (ja) * | 2017-09-20 | 2020-10-07 | H2L株式会社 | 生体情報測定器 |
| WO2020021120A1 (en) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | Yband Therapy Ag | System and method for physical training of a body part |
| CN111027431A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-17 | 广州幻境科技有限公司 | 一种基于惯性传感器的上肢姿态模糊定位方法及系统 |
| FR3142246A1 (fr) | 2022-11-18 | 2024-05-24 | Sysnav | Procédé d’estimation de l’évolution d’une vitesse d’un point de mesure |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH699779A2 (fr) * | 2008-10-22 | 2010-04-30 | Myotest Sa | Procédé et dispositif permettant à un athlète de déterminer puis de contrôler la vitesse de déplacement d'une masse. |
| DE102011121259B3 (de) * | 2011-12-15 | 2013-05-16 | Fabian Walke | Verfahren und Vorrichtung zur mobilen Trainingsdatenerfassung und Analyse von Krafttraining |
| US9572520B2 (en) * | 2011-12-21 | 2017-02-21 | Shinshu University | Movement assistance device, and synchrony based control method for movement assistance device |
| US9216320B2 (en) * | 2012-08-20 | 2015-12-22 | Racer Development, Inc. | Method and apparatus for measuring power output of exercise |
| US20170311866A1 (en) * | 2014-10-31 | 2017-11-02 | Rmit University | Soft tissue management method and system |
| FR3042266B1 (fr) | 2015-10-08 | 2019-04-19 | Sysnav | Procede d'estimation du mouvement d'un pieton |
-
2016
- 2016-01-27 FR FR1650652A patent/FR3047070B1/fr active Active
-
2017
- 2017-01-24 US US16/073,187 patent/US10952684B2/en active Active
- 2017-01-24 ES ES17706285T patent/ES2891537T3/es active Active
- 2017-01-24 PL PL17706285T patent/PL3408612T3/pl unknown
- 2017-01-24 WO PCT/FR2017/050147 patent/WO2017129890A1/fr not_active Ceased
- 2017-01-24 EP EP17706285.8A patent/EP3408612B1/fr active Active
- 2017-01-24 AU AU2017212764A patent/AU2017212764B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL3408612T3 (pl) | 2021-12-20 |
| US20190029605A1 (en) | 2019-01-31 |
| FR3047070A1 (fr) | 2017-07-28 |
| US10952684B2 (en) | 2021-03-23 |
| EP3408612A1 (fr) | 2018-12-05 |
| EP3408612B1 (fr) | 2021-07-14 |
| AU2017212764A1 (en) | 2018-08-16 |
| AU2017212764B2 (en) | 2022-05-26 |
| CA3012403A1 (fr) | 2017-08-03 |
| FR3047070B1 (fr) | 2021-09-24 |
| WO2017129890A1 (fr) | 2017-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2891537T3 (es) | Procedimiento de estimación de la actividad física de un miembro superior | |
| ES2779764T3 (es) | Procedimiento de estimación del movimiento de un peatón | |
| ES2576731T3 (es) | Monitor de marcha | |
| US10679360B2 (en) | Mixed motion capture system and method | |
| Brigante et al. | Towards miniaturization of a MEMS-based wearable motion capture system | |
| Liu et al. | A wearable human motion tracking device using micro flow sensor incorporating a micro accelerometer | |
| Sabatini | Quaternion-based extended Kalman filter for determining orientation by inertial and magnetic sensing | |
| US8825435B2 (en) | Intertial tracking system with provision for position correction | |
| US9599634B2 (en) | System and method for calibrating inertial measurement units | |
| US10670423B1 (en) | MEMS inertial navigation unit chip | |
| EP2646776B1 (fr) | Procede et systeme de determination de valeurs de parametres representatifs d'un mouvement d'au moins deux membres d'une entite representee sous la forme d'une chaine articulee | |
| Sijobert et al. | Implementation and validation of a stride length estimation algorithm, using a single basic inertial sensor on healthy subjects and patients suffering from Parkinson's disease | |
| JP5328676B2 (ja) | ２次元上を動く物体の移動経路の構築装置および構築方法 | |
| CN104296750A (zh) | 一种零速检测方法和装置以及行人导航方法和系统 | |
| Tjhai et al. | Step-size estimation using fusion of multiple wearable inertial sensors | |
| CN106767790A (zh) | 人体下肢运动模型与卡尔曼滤波融合估计行人移动跟踪的方法 | |
| Pansiot et al. | WISDOM: wheelchair inertial sensors for displacement and orientation monitoring | |
| CN104523278A (zh) | 一种基于多传感器的体育运动监测系统 | |
| RU121947U1 (ru) | Система захвата движения | |
| Zhigailov et al. | Measurement and analysis of human lower limbs movement parameters during walking | |
| Ruiz | Pedestrian dead-reckoning (PDR) tutorial | |
| 김승영 et al. | Gravity Removal and Vector Rotation Algorithm for Step counting using a 3-axis MEMS accelerometer | |
| KR102769596B1 (ko) | 자세 판정에 따른 신체 회전량 측정 방법 | |
| CA3012403C (fr) | Procede d'estimation de l'activite physique d'un membre superieur | |
| Jakel | Using an empirical model of human turning motion to aid heading estimation in a personal navigation system |