PT107863A - Sistema de controlo de pressões de contacto entre o corpo e superfícies de contacto do mesmo. - Google Patents

Abstract

O OBJETO DA PATENTE É UM SISTEMA DE CONTROLO (20) EM TEMPO REAL, ATRAVÉS DE TECNOLOGIA WI-FI OU POR CABOS, DAS PRESSÕES DE CONTACTO ENTRE O CORPO E UMA SUPERFÍCIE DE SUPORTE DO MESMO, COM O OBJETIVO DE ASSEGURAR A CORRETA DISTRIBUIÇÃO DE PRESSÃO PARA OS UTILIZADORES EVITANDO O DESCONFORTO, INDEPENDENTEMENTE DAS SUAS MEDIDAS CORPORAIS, NA UTILIZAÇÃO DE ASSENTOS OU PRODUTOS PARA DEITAR, GARANTINDO UMA PERFEITA ERGONOMIA DOS MESMOS, EM TODAS AS POSIÇÕES E EM TODOS OS TIPOS DE UTILIZADOR.

Description

Descrição

Sistema de controlo de pressões de contacto entre o corpo e superficies de suporte do mesmo 0 objeto da patente é um sistema de controlo de pressões de contacto entre o corpo e uma superfície de suporte do mesmo, em tempo real, através de tecnologia Wi-Fi ou por cabos com o objetivo de assegurar a correta distribuição de pressão para os utilizadores evitando o desconforto, independentemente das suas medidas corporais, na utilização de assentos ou produtos para deitar, garantindo uma perfeita ergonomia dos mesmos, em todas as posições e em todos os tipos de utilizador. 0 conforto de uma pessoa deitada ou sentada depende em grande parte da distribuição da pressão superficial e das forças de contacto entre o corpo e a superfície gue suporta o mesmo.

Na posição de sentado, uma peguena área do corpo humano suporta a maioria do peso. Nesta pequena área, os capilares e tecido mole são comprimidos, restringindo a circulação de sangue. A permanência de longos períodos na posição de sentado ou deitado pode ter graves consequências, danificando o tecido comprimido. A solução é aliviar a pressão sobre os tecidos através da seleção de superfícies de apoio e posicionamentos adequados ao indivíduo sentado ou deitado e pela variação de posição da mesma. A possibilidade de ajustar as superfícies às características de cada pessoa permite também prevenir problemas posicionais e suas consequências em termos de sobrecarga excessiva em determinados pontos da coluna vertebral, bem como melhorar a circulação sanguínea para a extremidade dos membros inferiores, ao permitir distribuir a carga do corpo numa maior área de superfície de assento e apoio de costas.

As soluções ergonómicas testadas pelos produtores de assentos, colchões e camas têm procurado resolver este problema.

Atualmente existem dois grandes grupos de superfícies, em particular para cadeiras: os estáticos em que a pressão é contínua na interface superfície/corpo, e os dinâmicos, que periodicamente colocam alguma área em pressão nula, sem movimento intencional do utente.

No caso das superfícies estáticas é importante conhecer a pressão na interface porque esta manter-se-á constante até que o utente realize um movimento intencional. A constituição das superfícies é variável (espuma, gel ou ar), tendo cada um vantagens e desvantagens de utilização.

As superfícies dinâmicas atuam mediante um processo de alternância que varia a pressão que se produz sobre as zonas de apoio, de forma que, seja por sistemas de insuflação e desinsuflação das células de ar, ou por sistemas pulsáteis, geram valores máximos e mínimos na pressão de interface entre o corpo e o suporte. Exemplos destas superfícies são os colchões ou almofadas de pressão alterna e as camas flutuantes de ar.

Atualmente, as cadeiras possuem superfícies em que a alteração da mesma é conseguida através: - Mudança do angulo de inclinação - Distribuição de pressão através de sistema mecânico - Regulação de partes de superfícies, como por exemplo apoio lombar, através de mecanismo de atuação local - Sistema de bolsas de ar que, alternadamente, variam a pressão nas superfícies de apoio, mas em que não há controlo individual sobre as mesmas, funcionando com dois grupos de bolsas.

As soluções ergonómicas por regulação mecânica utilizam maioritariamente a regulação da altura do assento, da posição das costas, da altura das mesmas, da altura dos braços em relação ao assento, da altura do apoio lombar. Este tipo de regulação implica um conjunto de operações elevado e um processo de tentativa e erro pouco estimulante para o utilizador.

Um outro tipo de soluções passa pela regulação de posição, permitindo ao utilizador variar a posição alternando as forças de contacto entre várias zonas do corpo. Este processo depende também do controle humano e, sendo uma solução rígida em termos de forma da superfície de contato, não é adaptável a todos os utilizadores.

Uma outra parte das soluções implica a auto-deformação por efeito do peso corporal em partes da cadeira, procurando uma adaptação à posição desejada. Contudo é normalmente difícil a adequação a todos os perfis de pessoas, quer em termos de altura, quer em termos de peso.

Um outro tipo de soluções passa pela utilização de materiais que se adaptam à forma do corpo pelas suas características químico-físicas. Um exemplo são as espumas viscoelásticas, em que a manutenção da forma do corpo e a ausência de contra forças de pressão próprias de materiais somente elásticos permite uma distribuição uniforme de pressões de contacto com o corpo. Contudo o comportamento do material varia com a temperatura e é impossível parametrizar ou programar as pressões para partes específicas do corpo.

Todos estes sistemas propõem-se a responder a requisitos pontuais, sem que exista um controlo sobre toda a superfície da cadeira. A maioria dos sistemas são aplicações para cadeiras, não se encontrando integrados nas mesmas. Por outro lado, são poucos os sistemas que abarcam toda a superfície, encontrando-se mais frequentemente no assento ou tendo apenas funções de massagem. A patente aqui apresentada pretende ser um sistema que possibilite a adaptação ergonómica a todos os tipos de utilizadores e que simultaneamente permita o controlo e parametrização das pressões sobre partes específicas do corpo. Este controlo e parametrização são necessários, por exemplo, para lesões em determinadas secções corporais que obriguem à ausência de forças de contacto significativas nessas zonas. Assim, este sistema possibilita um controlo individualizado das câmaras-de-ar, com alteração da superfície de contacto.

Apresentamos algumas patentes relacionadas e especificamos em que medida se diferenciam com este tipo de sistema de controlo aqui apresentado, objeto da patente. A patente US4.956.592 refere-se a cadeiras posicionadas automaticamente sem a necessidade de sensores de feedback através do cálculo do esforço e tempo de deslocação do motor, previsto em algoritmo programado no controlador e não se refere a configurações da superfície da cadeira. Destina-se a configuração de posições de segmentos de uma cadeira e não à configuração da superfície de contacto. A patente US5.687.438 prevê um sistema de colchão de ar com dois grupos de câmaras, colocadas alternadamente, que apenas prevê o seu enchimento alternado, permitindo alternar as pressões em zonas do corpo, evitando problemas de escaras em estadias prolongadas. Não permite o controlo individualizado dessas câmaras nem uma distribuição igualitária por toda a superfície de contacto das pressões de contacto. A patente US7.434.881 prevê uma superfície dinâmica através da rotação e balanceamento da superfície de contacto, mas não prevê a distribuição de pressões, apenas a sua alternância em várias posições de modo a alternar os pontos de maior pressão de contacto. É também uma solução mecânica, que não altera a superfície de contacto, mas apenas a sua posição geométrica. A EP 1.018.912.BI apenas prevê um sistema de dupla válvula mecânica que permite regular a pressão desejada numa câmara-de-ar instalada em assento ou similar e que permite o esvaziamento dessa câmara até à pressão desejada sem recurso a sensores de pressão. Uma das válvulas é de acionamento manual e permite retirar o ar. A segunda válvula apenas permite a saída do ar até à pressão desejada e regulada previamente. A patente encontra-se assim fora do campo de aplicação e do sistema apresentado porque não permite o controlo dinâmico e parametrização automatizada da pressão de contacto. A WO 98/02067 refere-se a um invento que permite a produção de almofadas estanques para colocar em assentos, dotadas de bolsas de ar interiores, e ao modo de produção das mesmas, mas não apresenta nenhuma forma de regulação da pressão do ar dessas bolsas. A US6.003.949 apresenta uma almofada para inclusão no assento de cadeiras para distribuição de pressão pelas coxas, evitando sobrepressões nas nádegas e dobras dos joelhos. Inclui também as especificações de um sistema de inclusão desse tipo de almofadas numa cadeira. Este sistema é estático ou, quando aplicado numa cadeira, tem uma regulação limitada. O presente invento é seguidamente descrito em pormenor, sem carácter limitativo e a titulo exemplificativo, por meio de uma sua forma de realização preferida, representada nos desenhos anexos, nos quais:

Fig.l - Esquema do Sistema de controlo de pressões de contacto entre o corpo e superfícies de suporte do mesmo.

Fazendo referência aos desenhos, na figura 1, o número 1 representa a superfície de suporte do corpo. O número 2 representa o revestimento da superfície de suporte do corpo.

Com o número 3 está representada a tela flexível que contém uma matriz de pontos com sensores piezoelétricos e piroelétricos impressa. O número 4 faz referência ao material de suporte do corpo, em espuma ou similar. O número 5 faz referência às câmaras de ar insufláveis. O número 6 indica o Controlador Lógico Programável.

No número 7 estão representadas as microválvulas lógicas. No número 8 está representado o interface gráfico do sistema de controlo de pressões, que poderá ser, por exemplo, um tablet, um computador, um smartphone, um controlo remoto, entre outros. O número 9 faz referência a um reservatório de ar.

No número 10 está representado uma bomba de ar elétrica.

Com o número 11 está representado o cabo de comunicação para comando remoto e número 12 está representado o coletor de ar.

No número 13 está representada a válvula anti retorno. O número 14 faz referência às linhas de alimentação pneumáticas, o número 15 refere-se aos cabos de comunicação e alimentação e o número 16 indica o cabo de comunicação dos sensores de pressão.

No número 17 está representado o servidor. 0 número 18 faz referência à fonte de alimentação do sistema de controlo de pressões. 0 número 19 representa o cabo de alimentação do Controlador Lógico Programável. 0 número 20 faz referência ao sistema de controlo de pressões de contacto.

Descrição da concretização preferida

Fazendo referência às figuras, vai ser agora descrita a concretização preferida do invento, em que o objeto da patente é um sistema de controlo de pressões (20) em tempo real, através de tecnologia Wi-Fi ou por cabos, das pressões de contacto entre o corpo e uma superfície de suporte (1) do mesmo, que recorre à leitura, através do cabo de comunicação dos sensores de pressão (16), de uma matriz de pontos, baseada em sensores piezoelétricos e piroelétricos impressos numa tela flexível (3), colocada por baixo do revestimento (2) da superfície de suporte do corpo (1), e que corresponde geometricamente a uma matriz de câmaras-de-ar insufláveis (5) inseridas no material de suporte (espuma ou similar) (4), lendo a pressão em cada momento de cada um desses pontos da matriz inseridas na tela flexível (3). A configuração geométrica da superfície de suporte do corpo (1) bem como a configuração e o número de câmaras-de-ar insufláveis (5) dependem do desenho específico do produto e do nível de controlo fino que se pretende para o mesmo em termos de secções corporais. A leitura da pressão de cada um dos pontos da matriz inseridos na tela flexível (3) constitui um input para um Controlador Lógico Programável (6) que, em função de parâmetros pré-programados ou de regulações específicas introduzidas pelos utilizadores do sistema de controlo de pressões (12), vai acionar as microválvulas lógicas (7) através de cabos de comunicação e alimentação (15) que, de acordo com os outputs do mesmo Controlador Lógico Programável (6) e do software do sistema de controlo de pressões (12), vão introduzir ou libertar ar de cada uma das câmaras-de-ar insufláveis (5) até a pressão de contacto da superfície de suporte (1) do corpo atingir o nível programado para cada um dos pontos da matriz da tela flexível (3). O utilizador ou cuidador do utilizador podem utilizar o software do sistema de controlo de pressões através de um interface gráfico (8) onde para além de funções automáticas pré-programadas, poderá ainda aumentar ou diminuir pressões em zonas específicas da superfície de suporte do corpo (1). O interface gráfico (8) contém um software que apresenta os parâmetros pré-programados ou de regulações específicas para efeitos de controlo das pressões específicas de cada local. Ao escolher o programa, o interface gráfico (8) comunica como servidor (17) por wi-fi ou por controlo remoto (8) através do cabo de comunicação para controlo remoto (11) . Por sua vez, o servidor (17) transmite os dados para o Controlador Lógico Programável (6) que se encontra inserido no sistema de controlo de pressões (20). O Controlador Lógico Programável (6) transmite os dados do programa selecionado, acionando as microválvulas lógicas (7) responsáveis pela introdução ou libertação ar de cada uma das câmaras-de-ar insufláveis (5), através das linhas de alimentação pneumáticas (14) e da válvula anti retorno, que permitem que a pressão de contacto da superfície de suporte (1) do corpo atinja o nível programado para cada um dos pontos da matriz da tela flexível (3). O sistema de controlo de pressões (20) é suportado por uma bomba de ar elétrica (10), de baixo débito, associado a um reservatório de ar (9), evitando que cada acionamento das microválvulas lógicas (7) acione a bomba de ar elétrica (10) . Este só será acionado quando a pressão de ar do reservatório de ar (9) atingir um limite inferior programado e será interrompido quando o limite superior de pressão do reservatório de ar (9)for atingido. O sistema de controlo de pressões (20) é constituído por um Controlador Lógico Programável (6) que, para além do controlo da superfície de suporte do corpo (1), poderá incorporar o controlo de outras configurações mecânicas do produto. Este Controlador Lógico Programável (6) incorpora um microprocessador e interfaces Wi-fi e por cabo (por exemplo CAN-BUS) permitindo ligações WEB ou ligações a interfaces de comandos inseridos no próprio produto. O sistema de controlo de pressões (20) permite a configuração automática dos pontos da matriz inseridas na tela flexível (3), pela escolha de vários programas Standard ou customizado. Assim, é possível realizar a alternância de pressões entre grupos de câmaras-de-ar insufláveis (5), em frequências elevadas (efeito de massagem) ou frequências baixas (efeito de prevenção de escaras) bem como pode permitir a colocação de pressões mais baixas, evitando forças de contacto, por exemplo, em zonas lesionadas. O campo de aplicação deste sistema estende-se a todos os produtos destinados a suportar o corpo em posições sentadas ou deitadas, como por exemplo cadeiras ergonómicas, cadeiras para prevenção da dor, desconforto e escaras por imobilização, colchões, ou tapetes autónomos para colocar por cima de cadeiras e camas convencionais. Pode ser utilizado em ambiente doméstico ou hospitalar/saúde e por qualquer pessoa.

Marinha Grande, 29 de Agosto de 2014

Claims (6)

1. Reinvindicações 1. Sistema de controlo das pressões (20) de contacto entre o corpo e superfícies de suporte (1) do mesmo, caracterizado por permitir a distribuição de pressão de contacto, em termos de parametrização e programação recorrendo à leitura de uma matriz de pontos, baseada em sensores piezoelétricos e piroelétricos impressos numa tela flexível (3), colocada por baixo do revestimento (2) da superfície de suporte do corpo (1), e que corresponde geometricamente a uma matriz de câmaras-de-ar insufláveis (5) inseridas no material de suporte (espuma ou similar) (4).
2. 2. Sistema de controlo das pressões (20) de contacto entre o corpo e superfícies de suporte (1) do mesmo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a matriz de pontos, baseada em sensores piezoelétricos e piroelétricos impressos em tela flexível (3), ser aplicado ao controlo de superfícies de suporte do corpo (1).
3. 3. Sistema de controlo das pressões (20) de contacto entre o corpo e superfícies de suporte (1) do mesmo, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por a matriz de pontos, baseada em sensores piezoelétricos e piroelétricos impressos numa tela flexível (3) se encontrar interposto entre o revestimento da superfície de suporte do corpo (2) e o material de suporte do corpo, em espuma ou similar (4), para efeitos de controlo das forças e pressões de contacto entre o corpo e a superfície de suporte do corpo (2).
4. 4. Sistema de controlo das pressões (20) de contacto entre o corpo e superfícies de suporte (1) do mesmo, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por utilizar software que comunica com Controlador Lógico Programável (6) via wi-fi ou cabo, que permite parametrizar a superfície de suporte (1) do corpo em termos de pressões de contacto, em função das leituras obtidas pelos sensores piezoelétricos e piroelétricos impressos numa tela flexível (3)
5. 5. Sistema de controlo das pressões (20) de contacto entre o corpo e superfícies de suporte (1) do mesmo, de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por utilizar um sistema de microválvulas lógicas (7) que em função do parâmetro ordenado pelo Controlador Lógico Programável (6) permite a admissão ou a expulsão de ar da câmara-de-ar insuflável (5) até os sensores dos pontos da matriz da tela flexível (3) indicarem a pressão parametrizada.
6. 6. Sistema de controlo das pressões (20) de contacto entre o corpo e superfícies de suporte (1) do mesmo, de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado pela utilização de um interface gráfico (8) que apresenta os parâmetros pré-programados ou de regulações específicas para efeitos de controlo das pressões específicas de cada local através da introdução ou libertação ar de cada uma das câmaras-de-ar insufláveis (5) até a pressão de contacto da superfície de suporte (1) do corpo atingir o nível programado para cada um dos pontos da matriz da tela flexível (3). Marinha Grande, 29 de Agosto de 2014