Sistema de monitoramento de gasto energético humano

  • Número do pedido da patente:
  • PI 1101961-1 A2
  • Data do depósito:
  • 14/04/2011
  • Data da publicação:
  • 18/06/2013
Inventores:
  • Classificação:
  • A61B 5/00
    Medi??o com finalidades de diagn?stico; Identifica??o de pessoas;
    ;

SISTEMA DE MONITORAMENTO DE GASTO ENERGÉTICO HUMANO O sistema, objeto da presente invençào refere-se a um conjunto de sensores e programas de computador que visa medir, monit&-rar e transmitir a avaliaçào do gasto energético humano através de um aparelho de telefcnia móvel disponibilizando aplicações de utilização direta pelo usuário das medidas de cada variável fisiológica e seu histórico.

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Documento

SISTEMA DE MONITORAMENTO DE GASTO ENERGÉTICO HUMANO CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção é relativa ao campo das nècessidades humanas e de saúde, sendo a mesma constituida por um 5 sistema de monitoramento do gasto energético humano com finalidade de medição ou registro do ritmo cardiaco, nivel de atividade fisica, temperatura corporal, temperatura externa, volume máximo de oxigênio e avaliação do gasto energético em ambiente livre usando combinações de técnicas 10 e modelos baseados na atividade cardiaca, atividade fisica e perdas por radiação.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

Alguns documentos foram escolhidos de forma a

■ ~~ exemplificar o que-existe no^ estado da--técnica .    ’    __________

15    - Documento W02010096691, intitulado "Footwear-based body

weight monitor and postural allocation, physical activity classification, and energy expenditure calculator": além de todas as diferenças supracitadas e vantagens da invenção em relação ao objeto da busca, esse documento ainda difere da 20 invenção por conta do sistema de monitoramento do peso e postura corporal, baseada na mensuração da pressão corporal. Esse documento apresenta a utilização de sensores instalados no sapato do usuário, de onde os dados são transmitidos. Vale ressaltar que o sistema descrito no 25 documento em questão só faz mensurações em dois eixos enquanto que na presente invenção, o monitoramento do nivel da atividade fisica é baseado na mensuração do deslocamento corporal em três eixos (ântero-posterior, médio-lateral e vertical) e na mensuração da atividade cardiaca durante 30 todas as atividades fisicas que produzam ou não

deslocamento corporal, ainda permitindo a mensuração das variáveis fisiológicas em repouso ou no estado basal; sendo o monitoramento da postura o resultado da mensuração do sensor de deslocamento em três eixos, onde a medida de cada 5    eixo resulta na postura atual do    usuário (as    mensurações

estão baseadas em três eixos que permitem detalhar posições corporais - a posição dos sensores    determina o    segmento do

corpo que se desloca). O sistema    da presente    invenção é

colocado perto do centro de massa    o que permite avaliar o

10    deslocamento corporal como um todo    e não em um    só segmento

do corpo como se faz no modelo do documento W02010096691 que é colocado no sapato ou perna. Dessa forma, o sistema descrito no referido documento só mede deslocamentos que impliquem em caminhada ou—movimentos - com_.os pés ... Com as. 15 variáveis analisadas, o resultado do monitoramento só faz . avaliações baseadas no deslocamento dos membros inferiores. Já na presente invenção, a avaliação inicial do usuário baseada nas mensurações antropométricas (peso e estatura) e os dados pessoais (gênero e idade), permite particularizar 20 a calibração dos resultados da    avaliação do gasto

energético. O" resultado da avaliação através do sistema descrito no W02010096691 não é preciso para um usuário particular, porque só está baseada no peso corporal, eliminando    fatores    determinantes como os citados

25 precedentemente.

Outras vantagens técnicas da presente invenção em relação ao documento em questão são que o monitoramento do gasto energético está baseado na correlação de cinco variáveis:    deslocamento corporal, atividade cardiaca,

30


quantidade de oxigênio, temperatura e quantidade de

quilocalorias ingerida. Os resultados baseados em só duas variáveis, como no documento em questão, não garantem a precisão das avaliações do gasto energético total. Além disso, a comunicação dos sensores com aparelho móvel com tecnologia Bluetooth permite uma ampla cobertura da transmissão e recepção da informação, diferindo da utilização de um transmissor-receptor que só permite a comunicação entre os sensores e o aparelho móvel, mas não com uma central de dados.

Documento US20100049004, intitulado "Metabolic energy monitoring System". Em relação a esse documento, além das diferenças supracitadas em relação a todas as matérias existentes no estado da técnica, pode-se ressaltar que o monitoramento—das . perdas de calor...pela _radiação corporal,_ conforme ocorre na presente invenção, é baseada na relação entre a temperatura externa ou do meio ambiente e a temperatura corporal, sendo esta avaliação importante para determinar o estado de saúde do usuário e a contribuição das perdas de calor no gasto energético total. Já a mensuração de um único parâmetro térmico, conforme no documento US20100049004, determina o estado de. saúde do usuário, mas não as perdas de calor, do qual as perdas pela radiação contribuem com o 60% do total.

- Documento WO 2010084430, intitulado "Determining energy expenditure of a user". Em relação a esse documento, além das diferenças supracitadas em relação a todas as matérias existentes no estado da técnica, pode-se ressaltar que a presente invenção descreve o monitoramento do~ nivel da atividade fisica baseado na mensuração do deslocamento corporal em três eixos (ântero-posterior, médio-lateral e

vertical) e na mensuração da atividade cardiaca durante todas as atividades fisicas que produzam ou não deslocamento corporal como, por exemplo, as atividades em repouso o no estado basal, já o sistema descrito no 5 documento WO 2010084430 só faz mensurações durante atividades fisicas que produzem deslocamentos corporais. A presente invenção tem maior aplicação e efetividade do que a técnica descrita no documento em questão pelo fato de a análise realizada ser mais abrangente e completa, uma vez 10 que a avaliação do monitoramento do gasto energético está baseada na correlação de cinco variáveis:    deslocamento

corporal, atividade cardiaca, quantidade de oxigênio, temperatura e quantidade de quilocalorias ingerida. No caso da matéria descrita .pelo -documento WO■ 2010084430,- os 15 resultados são baseados em uma única variável (aceleração), que não garante o cálculo do gasto energético total com precisão.

Documento GB 2467514, intitulado "Gait monitor for sensing vertical displacement", publicado em 04/08/2010. Em 20 relação a esse documento, além das diferenças supracitadas em relação a todas as matérias existentes no estado da técnica, pode-se ressaltar que difere da presente invenção em relação à análise dos dados das mensurações de aceleração pela matriz de rotação de Euler, à resposta que 25 utiliza filtro de Kalman durante atividades de caminhada e à avaliação a rotação do centro de massa com sensores giroscópios para usos terapêuticos. A presente invenção permite o monitoramento durante os estados basal, de repouso e ativo para diferentes niveis enquanto que o 30 sistema descrito no documento GB 2467514 só faz mensurações

durante estado ativo, o que é uma grande desvantagem. Na presente invenção,. durante processos de reabilitação a mensuração do sensor de deslocamento em três eixos perto do centro de massa permite a avaliação da intensidade de 5 atividade realizada e a rotação do centro de massa é obtida pelos ângulos de rotação de cada eixo (ântero-posterior, médio-lateral e vertical), não só na componente vertical, além disso, para a avaliação do gasto energético durante os três estados acima citados, o sistema da presente invenção 10    cruza a informação    de cinco    variáveis:    deslocamento

corporal, atividade cardiaca, quantidade de oxigênio, temperatura e quantidade de quilocalorias ingerida. Os resultados obtidos através do sistema descrito no GB .2467514 são baseados, em só duas_ variáveis e,— por -conta 15    disso, não garantem    a precisão    das avaliações do gasto

energético total. Com as duas variáveis analisadas, através do resultado do monitoramento    só é possível fazer

avaliações baseadas no deslocamento do centro de massa,

_ .    .    _    ...    - -    s-

enquanto que na presente invenção, a avaliação inicial do 20    usuário baseada nas    mensurações    antropométricas (peso e

estatura) e os dados pessoais (gênero e idade) permitem particularizar a calibração dos resultados da avaliação do gasto energético.

- Documento US2008275348, intitulado "Monitor device and 25 use thereof", publicado em 06/11/2008. Em relação a esse documento, além das diferenças supracitadas em relação a todas as matérias existentes no estado da técnica, podemos ressaltar que difere da presente invenção o método de análise dos dados das mensurações de aceleração que está 30 baseado na análise da frequência "Wavelet" e a resposta que

utiliza filtro de Kalman durante as atividades fisicas realizadas. A invenção tem a grande vantagem do monitoramento do nivel da atividade fisica realizada estar baseado na mensuração do deslocamento corporal usando sensor acelerômetro de três eixos integrados (ântero-posterior, médio-lateral e vertical) que permite realizar uma única calibração do sensor, o que não acontece com a calibração do aparelho descrito no documento US2008275348, que usa três sensores de um eixo. Na presente invenção o sistema integrado de monitoramento da atividade fisica realiza a avaliação durante os estados basal, de repouso e ativo (diferentes niveis). O aparelho descrito no documento US2008275348 só faz mensurações durante estado ativo, que produz .deslocamentos corporais (desvantagem). A presente invenção também integra dispositivo em um ou mais aparelhos sendo mais abrangente e completo do que o documento em questão uma vez que a avaliação do monitoramento do gasto energético está baseada na correlação de cinco variáveis: deslocamento corporal, atividade cardiaca, quantidade de oxigênio, temperatura e quantidade de quilocalorias ingerida. - Os resultados baseados em uma única variável (aceleração), conforme ocorre no dispositivo descrito pelo documento US2008275348, não garantem a precisão das avaliações do gasto energético total.

- Documento CA2616462, intitulado "System and method for Processing raw activity energy expenditure data, publicado em 27/06/2009. Em relação a esse documento, além das diferenças supracitadas em relação a todas as matérias existentes no estado da técnica, pode-se ressaltar que o sistema descrito no documento CA2616462 classifica as atividades fisicas baseadas na mensuração do deslocamento usando acelerômetro de um só eixo, para atividades de caminhada e corrida. A presente invenção é mais abrangente e efetiva, uma vez que propõe um sistema integrado de monitoramento do nivel da atividade fisica desenvolvido para atividade em ambiente livre e/ou fechadas (outdoor e/ou indoor) , não só para a avaliação durante a caminhada e corrida, sendo o monitoramento do nivel da atividade fisica baseado na mensuração do deslocamento corporal usando sensor acelerômetro de três eixos (ântero-posterior, médio-lateral e vertical) permitindo um maior detalhe das mensurações dos deslocamentos corporais. O sistema descrito no documento CA2616462 utiliza um sensor de um só eixo (vertical) , perdendo a precisão das mensurações-durante o-deslocamento corporal (desvantagem). Além disso, a presente invenção realiza monitoramento da intensidade da atividade fisica baseado na correlação de quatro mensurações: deslocamento corporal (em três eixos), atividade cardiaca (numero de batimentos por minuto), gasto de oxigênio máximo e temperatura corporal sobre a pele do usuário. No sistema descrito no . documento CA2616462, os resultados estão baseados em uma só variável (aceleração) , o que não garante a precisão das avaliações do gasto energético total. A presente invenção ainda possui a vantagem de possuir um sistema integrado que comunica a rede de sensores sem fio (comunicação Bluetooth) com um aparelho central que transmite um pacote com todos os dados para uma central de dados ou para um destinatário definido ou para ser processado dentro do aparelho mesmo, enquanto que no sistema descrito no documento CA2616462 só prevê a

comunicação com o computador.

- Documento W02007110828, intitulado "Measurement of energy expenditure", publicado em 04/10/2007 . Em relação a esse documento, além das diferenças supracitadas em relação a 5 todas as matérias existentes no estado da técnica, pode-se ressaltar que o monitoramento do gasto energético descrito no documento W02007110828 está baseado na mensuração da produção de CO2 (gás - carbônico) por meio de um colete composto de material piezo-resistivo e material têxtil 10 especializado para uso durante longos periodos de tempo. Entre as vantagens da presente invenção em relação ao referido documento pode-se destacar o fato dos sensores do sistema da presente invenção serem não-invasivos e /permitirem-.- o. ._livre deslocamento-, além —de —serem 15    confortáveis,    de fácil instalação    e de baixo custo.    O

método analisado, por outro lado,    utiliza um colete que

pode ser desconfortável, sobretudo para monitoramentos por longos periodos, e para usar no dia-a-dia, até mesmo devido ao próprio suor do corpo do usuário. A presente invenção 20    permite conhecer as    mensurações de    temperatura do meio

ambiente e a    altitude na qual se    encontra o usuário    do

sistema para o cálculo do gasto energético (que varia pelas condições externas) ,    por exemplo, a    uma    temperatura alta

(32°C) e uma altitude de 2000 m acima do nivel do mar, o 25    corpo humano    diminuirá a produção    de C02 pela falta    de

oxigênio no ambiente e a estimativa do gasto energético vai baixar por estas    condições externas.    No sistema do

documento W0200711Ò828 a mensuração destes parâmetros externos não é analisada para a correção do resultado. Na 30    presente invenção    o monitoramento    da    intensidade da

atividade fisica realizada esta baseado na correlação de quatro mensurações:    deslocamento corporal (em três eixos),

atividade cardiaca (numero de batimentos por minuto), gasto de oxigênio máximo e temperatura corporal sobre a pele do 5 usuário. No sistema descrito no documento W02007110828 os resultados estão baseados em uma só variável (produção de CO2) , o que não garante a precisão das avaliações do gasto energético total.

US2007238938, intitulado    "Activity-induced    energy

10 expenditure estimating instrument", publicado em 11/10/2007. Em relação a esse documento, além das diferenças supracitadas em relação a todas as matérias existentes no estado da técnica, pode-se ressaltar que o documento’ US2007238938    descreve um instrumento tipo. balança

15    (útil no ambiente fechado de laboratório - indoor) . No

- ^documento em questão, a avaliação do gasto energético está baseada nas medidas indiretas de composição corporal (quantidade ,de gordura, quantidade de massa magra e quantidade de água) enquanto na presente invenção, o sistema 20 de monitoramento está desenvolvido para ambiente livre e/ou laboratório pelo fato de • a rede de sensores e o sistema de comunicação serem não-invasivos, permitirem    o    livre

deslocamento e serem confortáveis para usar e de fácil instalação. No documento US200723898, o dispositivo não é 25    capaz de avaliar o    gasto energético continuamente em

atividades livres e    precisa das medidas indiretas da

composição corporal durante a fase de avaliação prévia do usuário, sendo as mesmas necessárias para o cálculo do gasto energético basal, isso durante o tempo de avaliação 30    (1 minuto) e durante    o processo de monitoramento (que