Dispositivo y método para mejorar la función motora humana.

Un sistema (200) para mejorar la locomoción y la función motora (282) de un usuario humano,

mediante el cambio de una inclinación o altura de una superficie de postura (258) de un dispositivo (250) para ponerse encima de una pierna del usuario durante la marcha, el sistema (200) que comprende:

(A) un dispositivo (250) que incluye:

(a) una plataforma (260) que tiene, sobre el lado superior, un receptáculo (254) adaptado para recibir al menos una porción de una parte inferior de un zapato (252) o pie del usuario;

(b) un mecanismo de seguridad (256), asociado con dicho receptáculo (254), para asegurar dicho zapato (252) o pie en dicho receptáculo (254);

(c) al menos una suela (270) adaptada para entrar en contacto con una superficie del suelo;

(d) al menos un mecanismo (280), al menos parcialmente dispuesto entre, y operativamente asociado con, dicha suela (270) y un lado inferior (262) de dicha plataforma (260), cada uno de al menos dicho mecanismo (280) que incluye:

(i) un motor (282), operativamente conectado a una fuente de energía, y

(ii) al menos un elemento de empuje (284a, 284b), mecánicamente asociado con, y activado por, dicho motor (282), dicho elemento de empuje adaptado para moverse, cuando está en modo de empuje, entre dicha suela (270) y dicha plataforma (260) para así aplicar una fuerza hacia arriba contra dicho lado inferior (262) de dicha plataforma (260), de esta manera que cambia una altura de al menos una porción de dicha plataforma (260) con respecto a dicha suela (270);

(B) un dispositivo sensor (290) que incluye al menos un sensor adaptado para asociarse con una extremidad inferior del usuario, y producir una señal de datos relacionada con la locomoción del usuario, y

(C) un microprocesador (298), operativamente conectado al menos a dicho sensor y a dicho motor (282), dicho microprocesador (298) adaptado para:

(i) recibir la información relacionada con la locomoción basada en dicha señal de datos;

(ii) procesar dicha información relacionada con la locomoción para hacer una determinación de una fase de locomoción del usuario, y

(iii) controlar una temporización de al menos dicho mecanismo (280), basado en dicha determinación, para así efectuar dicho cambio de dicha altura durante una fase de balanceo de la locomoción del usuario.

Dispositivo y método para mejorar la función motora humana Campo y antecedentes de la invención La presente invención se refiere a la mejora de la función motora y la locomoción en seres humanos, y, más en particular, a un método y dispositivo para mejorar tal función motora y locomoción por medio de un cambio aleatorio en el ángulo de postura de un usuario durante la marcha Varios métodos y dispositivos se han desarrollado en diferentes campos médicos para inducir cambios en patrones patológicos estables (atractores estables) . Por ejemplo, se han hecho intentos para controlar los ataques epilépticos del cerebro mediante la espera de que el sistema se acerque a un punto inestable de la base estable. Una intervención mínima se requiere entonces para traer el sistema de vuelta a la estabilidad

(S.J. Schiff, y otros, Nature 1994; 370:615-20) .

En el control de la arritmia cardiaca, A. Garfinkel y otros (Science 1992; 257:1230-5) desarrollaron un método llamado "realimentación de perturbación proporcional", en el cual el punto de estado del sistema se perturba para así mover el punto de estado hacia el colector estable.

Los estudios han demostrado que la adición de ruido mediante la aplicación de vibraciones aleatorias de bajo nivel a los pies puede reducir significativamente el balanceo postural durante la posición de pie quieta en los ancianos, pacientes con diabetes, y sujetos con ataques al corazón. Esto se basa en un fenómeno conocido como resonancia estocástica (A.A. Priplata y otros, Annals of Neurology 2006; 59: 4-12) . Un número de estudios han investigado los procesos implicados en la adaptación motora mediante la exposición de los sujetos a perturbaciones específicas y la cuantificación de los cambios en sus respuestas con el tiempo. Estas perturbaciones se impusieron usualmente durante el desempeño de una tarea en una forma fija o aleatoria.

La publicación de la patente de los Estados Unidos núm. 20040173220 de Harr y y otros describe un método y sistema que se puede usar para mejorar el balance humano y la marcha y evita una lesión en el pie a través de la simulación neurológica del pie y el tobillo. La simulación debajo del umbral para la mejora neurosensorial se proporciona mediante electrodos o actuadores vibracionales, o una combinación de los mismos, dispuestos en o sobre una plataforma que se puede usar, tal como una plantilla, media de zapato, plantilla de zapato removible, o aplicados sin el soporte de una plataforma, a la superficie de la piel de un individuo. La simulación sobre el umbral para propósitos terapéuticos, tal como la mejora del flujo sanguíneo, se proporciona además por los actuadores vibracionales. Los actuadores y electrodos se accionan por señales de presión generadas por un generador de señales de presión que se acopla a un controlador. El generador de señales bajo el control del controlador se adapta para generar una señal aleatoria no determinística, un patrón repetitivo o una serie de patrones.

A pesar de los méritos y eficacia de los dispositivos y métodos descritos anteriormente, sería altamente ventajoso tener un método y dispositivo para mejorar la función motora y locomoción de un usuario.

Sumario de la invención De acuerdo con las enseñanzas de la presente invención se proporciona un sistema para mejorar la locomoción y la función motora de un usuario humano, mediante el cambio de una inclinación o altura de una superficie de postura de un dispositivo para ponerse encima de una pierna del usuario durante la marcha, el sistema que incluye: (A) un dispositivo que incluye: (a) una plataforma que tiene, sobre el lado superior, un receptáculo adaptado para recibir al menos una porción de una parte inferior de un zapato o pie del usuario;

(b) un mecanismo de seguridad, asociado con el receptáculo, para asegurar el zapato o el pie en el receptáculo; (c) al menos una suela adaptada para entrar en contacto con una superficie del suelo; (d) al menos un mecanismo, al menos parcialmente dispuesto entre, y operativamente asociado con, la suela y un lado inferior de la plataforma, cada uno de al menos un mecanismo que incluye: (i) un motor, operativamente conectado a una fuente de energía, y (ii) al menos un elemento de empuje, mecánicamente asociado con, y activado por, el motor, el elemento de empuje adaptado para moverse, cuando está en modo de empuje, entre la suela y la plataforma para así aplicar una fuerza hacia arriba contra el lado inferior de la plataforma, de esta manera que cambia una altura de al menos una porción de la plataforma con respecto a la suela; (B) un dispositivo sensor que incluye al menos un sensor adaptado para asociarse con una extremidad inferior del usuario, y para producir una señal de datos relacionada a la locomoción del usuario, y (C) un microprocesador, operativamente conectado al menos a un sensor y al motor, el microprocesador adaptado para: (i) recibir la información relacionada con la locomoción basada en la señal de datos; (ii) procesar la información relacionada con la locomoción para hacer una determinación de una fase de locomoción del usuario, y (iii) controlar una temporización de al menos un mecanismo, basado en la determinación, para así efectuar el cambio de la altura durante una fase de balanceo de la locomoción del usuario.

De acuerdo con las características adicionales en las modalidades preferidas descritas, al menos un elemento de empuje se adapta para aplicar la fuerza hacia arriba contra el lado inferior de la plataforma, para así cambiar la altura de menos de una totalidad de la plataforma, con respecto a la suela, tal que durante una en particular de la fase de balanceo, se cambia un ángulo de la plataforma con respecto a la suela.

De acuerdo con las características adicionales aún en las modalidades preferidas descritas, al menos un elemento de empuje se adapta para aplicar la fuerza hacia arriba contra el lado inferior de la plataforma, para así cambiar la altura en una forma variable con respecto a la suela, tal que durante una en particular de la fase de balanceo, se cambia un ángulo de la plataforma con respecto a la suela.

De acuerdo con las características adicionales aún en las modalidades preferidas descritas, al menos un elemento de empuje se adapta para aplicar la fuerza hacia arriba contra el lado inferior de la plataforma, para así cambiar la altura de sustancialmente una totalidad de la plataforma, con respecto a la suela, tal que durante una en particular de la fase de balanceo, un ángulo de la plataforma con respecto a la suela permanece igual.

De acuerdo con las características adicionales aún en las modalidades preferidas descritas, al menos un elemento de empuje se adapta para aplicar la fuerza hacia arriba contra el lado inferior de la plataforma, para así cambiar la altura de la plataforma, con respecto a la suela, tal que durante una en particular de la fase de balanceo, un talón de la plataforma se levanta con respecto a un dedo de la plataforma.

De acuerdo con las características adicionales aún en las modalidades preferidas descritas, al menos un elemento de empuje se adapta para aplicar la fuerza hacia arriba contra el lado inferior de la plataforma, para así cambiar la altura de la plataforma, con respecto a la suela, tal que durante una en particular de la fase de balanceo, un dedo de la plataforma se levanta con respecto a un talón de la plataforma.

De acuerdo con las características adicionales aún en las modalidades preferidas descritas, al menos un elemento de empuje se adapta para aplicar la fuerza hacia arriba contra el lado inferior de la plataforma, para así cambiar la altura de la plataforma, con respecto a la suela, tal que durante una en particular de la fase de balanceo, la plataforma se posiciona en ángulo con respecto a la suela al menos a lo largo de una dimensión lateral de la plataforma.

De acuerdo con las características adicionales aún en las modalidades preferidas descritas, la plataforma puede posicionarse en ángulo con respecto a la suela a lo largo de la dimensión lateral de la plataforma, tal que un lado exterior de la plataforma se levanta con respecto a un lado interior de la plataforma.

De acuerdo con las características adicionales aún en las modalidades preferidas descritas, la plataforma puede posicionarse en ángulo con respecto a la suela a lo largo de la dimensión lateral de la plataforma, tal que un lado interior de la plataforma se levanta con respecto a un lado exterior de la plataforma.

De acuerdo con las características adicionales aún en las modalidades preferidas descritas, al menos un elemento de empuje se adapta para aplicar la fuerza hacia arriba contra el lado inferior de la plataforma, para así cambiar... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (200) para mejorar la locomoción y la función motora (282) de un usuario humano, mediante el cambio de una inclinación o altura de una superficie de postura (258) de un dispositivo (250) para ponerse encima de una pierna del usuario durante la marcha, el sistema (200) que comprende:

(A) un dispositivo (250) que incluye:

(a) una plataforma (260) que tiene, sobre el lado superior, un receptáculo (254) adaptado para recibir al menos una porción de una parte inferior de un zapato (252) o pie del usuario;

(b) un mecanismo de seguridad (256) , asociado con dicho receptáculo (254) , para asegurar dicho zapato (252) o pie en dicho receptáculo (254) ;

(c) al menos una suela (270) adaptada para entrar en contacto con una superficie del suelo;

(d) al menos un mecanismo (280) , al menos parcialmente dispuesto entre, y operativamente asociado con, dicha suela (270) y un lado inferior (262) de dicha plataforma (260) , cada uno de al menos dicho mecanismo (280) que incluye:

(i) un motor (282) , operativamente conectado a una fuente de energía, y

(ii) al menos un elemento de empuje (284a, 284b) , mecánicamente asociado con, y activado por, dicho motor (282) , dicho elemento de empuje adaptado para moverse, cuando está en modo de empuje, entre dicha suela (270) y dicha plataforma (260) para así aplicar una fuerza hacia arriba contra dicho lado inferior (262) de dicha plataforma (260) , de esta manera que cambia una altura de al menos una porción de dicha plataforma (260) con respecto a dicha suela (270) ;

(B) un dispositivo sensor (290) que incluye al menos un sensor adaptado para asociarse con una extremidad inferior del usuario, y producir una señal de datos relacionada con la locomoción del usuario, y

(C) un microprocesador (298) , operativamente conectado al menos a dicho sensor y a dicho motor (282) , dicho microprocesador (298) adaptado para:

(i) recibir la información relacionada con la locomoción basada en dicha señal de datos;

(ii) procesar dicha información relacionada con la locomoción para hacer una determinación de una fase de locomoción del usuario, y

(iii) controlar una temporización de al menos dicho mecanismo (280) , basado en dicha determinación, para así efectuar dicho cambio de dicha altura durante una fase de balanceo de la locomoción del usuario.

2. El sistema (200) de la reivindicación 1, dicho microprocesador (298) adaptado además para:

(iv) controlar al menos dicho mecanismo (280) para introducir un cambio aleatorio en dicha altura de al menos dicha porción de dicha plataforma (260) .

3. El sistema (200) de la reivindicación 1, en donde al menos dicho sensor se adapta para medir un parámetro de marcha del usuario.

4. El sistema (200) de la reivindicación 1, en donde al menos dicho elemento de empuje (284a, 284b) se adapta para aplicar dicha fuerza hacia arriba contra dicho lado inferior (262) de dicha plataforma (260) , para cambiar dicha altura de menos de una totalidad de dicha plataforma (260) , con respecto a dicha suela (270) , de manera que durante una en particular de dicha fase de balanceo, se cambia un ángulo de dicha plataforma

(260) con respecto a dicha suela (270) .

5. El sistema (200) de la reivindicación 1, en donde al menos dicho elemento de empuje (284a, 284b) se adapta para aplicar dicha fuerza hacia arriba contra dicho lado inferior (262) de dicha plataforma (260) , para cambiar dicha altura en una forma variable con respecto a dicha suela (270) , durante una en particular de dicha fase de balanceo, de manera que se cambia un ángulo de dicha plataforma (260) con respecto a dicha suela (270) .

6. El sistema (200) de la reivindicación 1, en donde al menos dicho elemento de empuje (284a, 284b) se adapta para aplicar dicha fuerza hacia arriba contra dicho lado inferior (262) de dicha plataforma (260) , para cambiar dicha altura de sustancialmente una totalidad de dicha plataforma (260) , con respecto a dicha suela (270) , de manera que durante una en particular de dicha fase de balanceo, un ángulo de dicha plataforma

(260) con respecto a dicha suela (270) permanece igual.

7. El sistema (200) de la reivindicación 5, en donde al menos dicho elemento de empuje (284a, 284b) se adapta para aplicar dicha fuerza hacia arriba contra dicho lado inferior (262) de dicha plataforma (260) , para cambiar dicha altura de dicha plataforma (260) , con respecto a dicha suela (270) , de manera que durante una en particular de dicha fase de balanceo, un talón de dicha plataforma (260) se levanta con respecto a un dedo de dicha plataforma (260) .

8. El sistema (200) de la reivindicación 5, en donde al menos dicho elemento de empuje (284a, 284b) se adapta para aplicar dicha fuerza hacia arriba contra dicho lado inferior (262) de dicha plataforma (260) , para cambiar dicha altura de dicha plataforma (260) , con respecto a dicha suela (270) , de manera que durante una en particular de dicha fase de balanceo, un dedo de dicha plataforma (260) se levanta con respecto a un talón de dicha plataforma (260) .

9. El sistema (200) de la reivindicación 5, en donde al menos dicho elemento de empuje (284a, 284b) se adapta para aplicar dicha fuerza hacia arriba contra dicho lado inferior (262) de dicha plataforma (260) , para cambiar dicha altura de dicha plataforma (260) , con respecto a dicha suela (270) , de manera que durante una en particular de dicha fase de balanceo, dicha plataforma (260) se posiciona en ángulo con respecto a dicha suela (270) al menos a lo largo de una dimensión lateral de dicha plataforma (260) .

10. El sistema (200) de la reivindicación 1, en donde al menos dicho elemento de empuje (284a, 284b) se adapta para aplicar dicha fuerza hacia arriba contra dicho lado inferior (262) de dicha plataforma (260) , para cambiar dicha altura en una forma variable con respecto a dicha suela (270) , durante una en particular de dicha fase de balanceo, de manera que se cambia un ángulo de dicha plataforma (260) con respecto a dicha suela (270) , y en donde dicho ángulo es diagonal a una dimensión lateral de dicha plataforma (260) y a una dimensión del frente hacia atrás de dicha plataforma (260) .

11. El sistema (200) de la reivindicación 1, en donde dicho microprocesador (298) se adapta además para efectuar una serie de cambios en dicha altura de al menos una porción de dicha plataforma (260) de acuerdo con un patrón predeterminado.

12. El sistema (200) de la reivindicación 1, en donde dicho microprocesador (298) se adapta además para efectuar una serie de cambios en dicha altura de al menos una porción de dicha plataforma (260) de acuerdo con un patrón predeterminado, dicho patrón predeterminado que corresponde a un programa de entrenamiento acoplado a un nivel de la función motora (282) del usuario.

13. El sistema (200) de las reivindicaciones 1 o 2, en donde se proporciona dicha información relacionada con la locomoción recibida por dicho microprocesador (298) , y dicho microprocesador (298) se adapta además, para obtener al menos un parámetro de evaluación de orden.

14. El sistema (200) de la reivindicación 13, en donde al menos dicho parámetro de evaluación de orden incluye un parámetro de variabilidad que mide la variabilidad de la locomoción.

15. El sistema (200) de la reivindicación 13, en donde al menos dicho parámetro de evaluación de orden incluye un parámetro de caos que mide un aspecto caótico de la locomoción.