Brevetto depositato in data 24/10/2012 da:
Ing. d’Ancona Nicola
Indice
Index
Indice
Introduzione
Indice
3
I problemi contusivi nei legamenti
e nelle articolazioni
4
Terapie Riabilitative
5
Il funzionamento dei materiali
piezoelettrici
6
Il progetto
7
Gli aspetti funzionali
9
Configurazione del
Taping Termo-elettroterapico
10
Vantaggi apportati dall’invenzione
11
2
Introduction
3
Problems blunt ligaments and joints
4
Rehabilitative therapies
5
The characteristics of
piezoelectric materials
6
The project
7
The functional aspects
9
Configuration of the
Thermo-elettrotherapy Taping
10
Invention Advantages
11
Introduzione
Introduction
This project aims to apply piezoelectric materials in the bandages used for
technique of taping. The purpose is to exploit the properties of piezoelectric
materials that can generate an electric voltage, and then electric current. The
electricity produced by the movement of the limbs, can be used in two different
ways:
• converted into heat for termotherapy practice;
• used to practice electrotherapy, through the techniques of TENS, TECAR
etc..
The bandage also continues to function as a normal taping therapy, but joining
them to the aforesaid treatments, the healing time become more short.
Il presente progetto ha come obiettivo quello di applicare materiali piezoelettrici alle
bende usate nella tecnica del taping. Lo scopo è quello di sfruttare le proprietà dei
materiali piezoelettrici che, se sollecitati, generano una tensione elettrica e quindi
corrente elettrica. L’energia elettrica prodotta dal movimento degli arti, può essere
utilizzata in due diversi modi:
trasformata in calore per praticare termoterapia;
utilizzata per praticare elettroterapia, mediante le tecniche di TENS, TECAR ecc.
Il bendaggio inoltre continua a funzionare come un normale cerotto terapeutico,
sommandosi agli altri trattamenti accorciando i tempi di guarigione.
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I problemi contusivi nei legamenti e
nelle articolazioni
Problems blunt ligaments and
joints
The joints may be affected by several disorders such as rheumatoid
arthritis, osteoarthritis, backache, scoliosis, bursitis, frozen shoulder or
psoriatic arthritis, which can reduce mobility and cause pain, while when
the muscles are tired, they can contract, stretch or tear.
The above mentioned diseases can be prevented with a good heating and
subsequent training. However, if you notice any pains, you should consult
a physiotherapist who will prescribe appropriate therapy that will be of
specific treatments among which you can find: the taping, electrotherapy,
thermotherapy, etc..
Le articolazioni possono essere colpite da molteplici disturbi quali artrite
reumatoide, osteoartrite, mal di schiena, scoliosi, borsite, spalla bloccata o
artrite psoriasica, che ne possono ridurre la mobilità e causare dolore.
I muscoli invece, se affaticati, si possono contrarre, stirare o strappare.
Le patologie sopra elencate possono essere prevenute con un buon
riscaldamento e successivo allenamento. Se però dovessero manifestarsi,
bisognerebbe consultare un fisiatra che prescriverà un’adeguata terapia
costituita da trattamenti specifici tra i quali è possibile trovare: il taping,
l’elettroterapia, la termoterapia, ecc.
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Rehabilitative
therapies
Terapie riabilitative
Il taping
Ci sono diverse tecniche di taping, a seconda della
patologia del paziente. Se dovesse essere usato per
l’attività fisica, lo scopo è quello di evitare infortuni. Ad
esempio per un atleta che deve affrontare una gara dopo
una distorsione alla caviglia, è necessario un bendaggio
per ridurre sollecitazioni e movimenti anomali.
Nel caso invece fosse usato come cura riabilitativa, il
taping è una vera e propria cura per soggetti che hanno
subito un infortunio.
L’elettroterapia
L’elettroterapia consiste nell'applicazione locale di impulsi
elettrici alternati (elettrostimolazione) o continui
(ionoforesi) al fine di ottenere un effetto terapeutico.
Questa tecnica può svolgere sia una funzione riabilitativa
che una funzione di incremento massa, forza e resistenza
muscolare.
La termoterapia
La termoterapia è il metodo terapeutico che sfrutta gli
effetti benefici del calore applicato localmente per
alleviare i dolori. La termoterapia viene utilizzata per
rilassare i muscoli, alleviare il dolore in modo naturale,
per stimolare i meccanismi immunologici e la secrezione
di cortisone e catecolamina.
Il Taping Termo-elettroterapico
La terapia realizzabile con il seguente progetto unisce i
vantaggi delle tre terapie elencate in precedenza con la
possibilità di effettuarle durante le normali attività
quotidiane.
The taping
There are several techniques of taping therapy,
according to the pathology of the patient. If it were to
be used for physical activity, the aim is to avoid injury.
For example, for an athlete who is facing a race after an
ankle sprain, you need a bandage to reduce stress and
abnormal movements.
In the case instead were used as rehabilitative care, the
taping is a true cure for subjects who have suffered an
injury.
The electrotherapy
The Electrotherapy is the application of local pulse
electrical alternating (electrostimulation) or continuous
(ionophoresis), in order to obtain an effect therapeutic.
This technique can play both a rehabilitative function
that a function of increasing mass, strength and
muscular endurance.
The thermotherapy
The Termotherapy is a therapeutic method that takes
advantage of the beneficial effects of heat applied
topically to relieve the pain. The Termotherapy is used
to relax muscles, relieve pain in a natural way to
stimulate the immunological mechanisms and secretion
of cortisol and catecholamines.
The Thermo-elettrotherapy Taping
The therapy achieved with the following project
combines the advantages of the three therapies listed
above with the possibility to carry them out during
normal daily activities.
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Il funzionamento dei materiali
piezoelettrici
The characteristics of
piezoelectric materials
La piezoelettricità è la proprietà di alcuni cristalli di generare una differenza di
potenziale, tra le due facce, quando sono soggetti ad una deformazione
meccanica. Tale effetto è reversibile. Se le due facce vengono collegate tramite
un circuito esterno, viene generata una corrente elettrica detta corrente
piezoelettrica. Al contrario, quando si applica una differenza di potenziale al
cristallo, esso si espande o si contrae.
Di seguito si riportano le applicazioni più comuni che utilizzano materiali
piezoelettrici:
Applicazioni industriali;
Attuatori per micro e nano-posizionamento;
Sensori;
Generazione di onde acustiche ad alta potenza;
The piezoelectricity is the property of some crystals to generate a
potential difference, between the two faces of a piezo material, when
subjected to a mechanical deformation. This effect is reversible. If the
two faces are connected by an external circuit, is generated electric
current, this is named current piezoelectric. Viceversa, when applying
a potential difference to the piezo material, it expands or contracts.
The most common applications that use piezoelectric materials are:
•Industrial applications;
•Actuators for micro-and nano-positioning;
•Sensors;
•Generation of acoustic waves high power;
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Il progetto
The project
Il progetto consiste nel realizzare un “bendaggio” (taping) in grado di svolgere
una funzione termo-elettroterapica localizzata, senza la necessità di recarsi in
un centro fisioterapico per l'utilizzo di apparecchiature professionali e senza il
collegamento alla rete elettrica domestica e/o ad ingombranti batterie
evitando così di dover eseguire la terapia restando immobili. Il funzionamento
del "Taping termo-elettroterapico" è dunque garantito durante la routine
quotidiana, ma c'è anche la possibilità di associarlo ad un attività sportivariabilitativa, opportunamente scelta da un fisioterapista, per ottimizzare e
ridurre ulteriormente i tempi di guarigione e/o riabilitazione d'infortuni
muscolari o articolari. L’energia che serve per emettere gli impulsi elettrici
necessari alle terapie termo-elettroterapiche, sia per uso antalgico, che
eccitomotorie (uso sportivo), sarà generata da un materiale piezoelettrico, il
quale riesce a convertire gran parte dell’ energia meccanica ad esso applicata,
in energia elettrica e/o termica.
Per questo progetto si è fatto riferimento ad un trasduttore costituito da una
sottile lamina piezoelettrica compresa tra due film conduttivi, annegata
all’interno di una struttura di materiale composito e da due terminali dai quali
è possibile prelevare l'energia elettrica prodotta.
Da questi terminali parte una linea costituita da due conduttori di sezione
opportunamente dimensionata atti a trasportare l'energia dai trasduttori
piezoelettrici al sistema di regolazione, programmazione e controllo. Detti
conduttori possono essere di lunghezza diversa a seconda se il sistema di
regolazione, programmazione e controllo è integrato nella fascia contenente i
trasduttori piezoelettrici (ad esempio nel caso di termo-elettroterapia ad
elettrodi localizzati singolarmente su zone diverse) oppure se il sistema di
regolazione, programmazione e controllo è integrato nella fascia contenente
gli elettrodi (ad esempio nel caso di termo-elettroterapia ad elettrodi
localizzati su unica zona).
The project consists in realizing a "bandage" (taping) capable of
performing a function of thermo-electrotherapy localized, without the
need to travel to a physiotherapy center for the use of professional
equipment and without connection to the electric mains domestic and/or
bulky batteries instead of having to perform the therapy stuck at home.
The operation of the "The Thermo-elettroterapy Taping " is therefore
warranted during the daily routine, but there is also the possibility to
associate it with a sports-rehabilitation, conveniently chosen by a
physiotherapist, to optimize and further reduce the healing time and/or
rehabilitation of muscle or joint injury. The energy required to emit the
necessary electrical pulses to the thermo-electrotherapy, both for analgesic
use, which stimulant current (sports use), will be generated by a
piezoelectric material, which is able to convert a large part of the
mechanical energy produced into electricity and/or heat.
For this project is made reference to a transducer consisting of a thin
piezoelectric plate between two conductive film, embedded within a
structure of composite material and by two terminals from which it is
possible to get the electricity produced.
From these terminals, starts a line that is constituted of two conductors
with section sized appropriately adapted to transfer the energy from the
piezoelectric transducers to the adjustment system, planning and control.
Said conductors, may be of different length, depending on whether the
adjustment system, is integrated into the wing containing the piezoelectric
transducers (for example in the case of electrodes located individually on
different zones), or if the adjustment system is integrated into the wing
containing the electrodes (for example in the case of electrodes localized
on only zone).
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Il progetto
The project
Il trasduttore di riferimento è personalizzabile a seconda delle esigenze sia
elettriche che meccaniche, quindi è possibile avere un trasduttore
piezoelettrico di diverse forme e dalle dimensioni contenute.
Per la fase sperimentale verranno utilizzati trasduttori standard presenti in
commercio. Questi verranno collegati in parallelo formando "stringhe" di
numero e disposizione diversa a seconda delle esigenze anatomiche e/o
elettriche.
Il "Taping termo-elettroterapico", alimentato dall'energia prodotta dal sistema
piezoelettrico, emetterà impulsi elettrici identici a quelli emessi dalle
strumentazioni professionali mediante un "circuito di regolazione,
programmazione e controllo" in grado di trasformare e regolare la corrente in
ingresso in una corrente in uscita la cui forma d’onda e frequenza è quella
desiderata. La programmazione di questo circuito avviene tramite
interfacciamento diretto (mediante porta per ingresso dati integrata nel
sistema di regolazione, programmazione e controllo) con apparecchiature
elettroniche come ad esempio PC, tablet, smartphone.
The reference transducer is customized according to the needs of both
electrical and mechanical, so it is possible to have a piezoelectric
transducer of different shapes and dimensions.
For the experimental phase will be used transducers standards present on
the market. These are electrically connected in parallel forming "strings"
of number and arrangement different depending on the anatomical
and/or electric requirements .
"The Thermo-elettrotherapy Taping " is powered by the energy produced
by the piezoelectric system, will emit electrical pulses identical to those
emitted by the instrumentations professional using a "regolation system"
able to generate and adjust the input current in a output current whose
waveform and frequency is the desired one. The programming of this
circuit is via direct interface (using an input port data integrated in the
control system) with electronic equipment such as PCs, tablets,
smartphones.
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Gli aspetti funzionali
The functional aspects
Il materiale piezoelettrico, come analizzato precedentemente, viene
posizionato, sottoforma di "stringhe" (più trasduttori collegati elettricamente in
parallelo), sulle parti del corpo sottoposte a maggiore flessione. L'alimentazione
piezoelettrica, in caso di arresto temporaneo del movimento, viene sostituita
da un accumulatore tampone che alimenta il circuito per il periodo di stop,
dopo il quale l'alimentazione piezoelettrica ritorna ad alimentare
l'apparecchiatura.
Un sistema di regolazione e controllo minimo è costituito da:
DC - DC converter – Accumulatore - Microcontrollore – Filtro - Amplificatore
con stadio di potenza o transistor accoppiato ad un trasformatore.
Graficamente tuttociò si traduce come segue:
Lo schema elettrico così descritto e rappresentato sarà in grado di fornire in
uscita impulsi elettrici, di forma d'onda, ampiezza, intensità e frequenza,
identici a quelli previsti per i vari trattamenti precedentemente analizzati.
The piezoelectric material, as discussed previously, is placed, in the form
of "strings" (more transducers electrically connected in parallel), on parts
of the body subjected to greater deflection. The piezoelectric power, in
case of temporary cessation of the movement, is replaced by a battery
which supplies the circuit for the period of stop, after which the
piezoelectric power returns to feed the equipment.
A regulation system and control minimum is constituted by:
DC - DC converter – Buffer Battery – Microcontroller – Filter - Amplifier
power stage or transistor coupled to a transformer.
This graphically translates as follows:
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The circuit so described and shown will be able to provide an output
electrical pulses, with waveform, amplitude, intensity and frequency,
identical to those provided for the various treatments previously
analyzed.
Configurazione del
Taping termo-elettroterapico
Configuration of the
Thermo-elettrotherapy Taping
Il "Taping termo-elettroterapico" sarà dunque costituito da due parti,
"l'alimentazione" e la "fascia" contenente gli elettrodi e il sistema di
regolazione e controllo:
L'alimentazione, costituita dal sistema piezoelettrico, sarà integrata in un
indumento molto aderente, capace di trasmettere la maggior parte
dell'energia meccanica generata dal movimento delle varie parti del corpo,
ai sistemi piezoelettrici a contatto delle stesse.
La fascia contenente gli elettrodi sarà molto flessibile e confortevole in
modo da poter aderire e lavorare sulla maggior parte del corpo umano. Gli
apparati elettronici costituenti il "sistema di regolazione, programmazione
e controllo" sono di dimensioni ridotte, verranno perciò installati nella
stessa fascia contenente gli elettrodi senza ledere la funzionalità e il
comfort della stessa.
Alcuni trattamenti richiedono posizionamenti particolari per quanto
riguarda gli elettrodi, infatti essi vengono dislocati su ampie superfici del
corpo in modo da coinvolgere fasce muscolari diverse. Per questo motivo,
in alcuni casi, la fascia viene sostituita da elettrodi collegati tramite
conduttori direttamente all'indumento contenente l'alimentazione, che in
questi casi contiene al suo interno anche il "sistema di regolazione,
programmazione e controllo", opportunamente posizionato in modo da
garantire il confort dello stesso.
In quest'ultimo caso, dal sistema di regolazione, programmazione e
controllo, partirà una linea costituita da due conduttori di sezione
opportunamente dimensionati atti a trasportare il segnale elettrico agli
elettrodi.
I sistemi piezoelettrici verranno posizionati sugli arti inferiori nelle zone che
maggiormente si muovono naturalmente, infatti i vari studi sono stati
effettuati su soggetti durante la loro normale
deambulazione. Il
posizionamento ottimale di questi sistemi è quello descritto in precedenza
(sugli arti inferiori) ma ciò non toglie la possibilità di poterli installare sugli
arti superiori, anche se a parità di superficie coinvolta, il movimento dovrà
essere più ampio, rapido e forzato rispetto agli arti inferiori.
The " Thermo-elettrotherapy Taping " will therefore be composed of two
parts, the "power supply" containing the piezo material and the "end
bendage" that contains the electrodes and the regulation system:
The power supply, consisting of the piezoelectric system, will be
integrated in a garment very adherent, able to transmit most of the
mechanical energy generated by the movement of the various parts of
the body, to the piezoelectric systems in contact with the same.
The "end bendage" containing the electrodes, this will be very flexible
and comfortable, to be able to join and work on most of the human
body. The electronic apparatuses constituting the "regulation system"
are small size, then will be installed in the same bendage containing
the electrodes without to compromise the functionality and comfort
of the same.
Some treatments require placements particular as regards the
electrodes, in fact they can spread over large areas of the body, to
involve different muscle groups. For this reason, in some cases, the
"end bendage" is replaced by electrodes connected via conductors
directly to the "power supply" containing the piezo material, which in
these cases also within it contains the "regulation system", suitably
positioned so to ensure the comfort of the same.
In the latter case, from the regulation system starts a line consists of
two conductors of suitably dimensioned section adapted for
transfering the electrical signal to the electrodes.
The piezoelectric systems will be positioned on the lower limbs in areas
that are more naturally on move. The optimal placement of these
systems is one described above (on the lower limbs) but this don't take
off the possibility to install them on the upper limbs.
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Invention Advantages
Vantaggi apportati dall'invenzione
Eliminazione delle sedute di fisioterapia necessarie per il ripristino delle
funzionalità muscolari e/o articolari quali ad esempio:
- muscoli denervati;
- Pseudoatrosi;
- Ipotrofia muscolare da non uso;
- Morbo di Sudeck;
- Paralisi flaccide di origine centrale;
- Osteoporosi;
- Paralisi funzionali;
- Artropatie;
- Trapianto muscolare;
- Psoriasi;
- Emiplegia;
- Piaghe da decupito;
- Paraparesi;
- Scoliosi idiopatica;
- Potenziamento muscolare;
Possibilità di eseguire elettroterapia comodamente da casa con molti
programmi costituiti da vari tipi d'impulsi, quali ad esempio:
- Impulsi di corrente continua;
- Impulsi sinusoidali;
- Impulsi monofasici a forma triangolare;
- Impulsi rettangolari;
- Impulsi unidirezionali ed emisinusoidali;
- Impulsi triangolari;
- Impulsi di corrente pulsata,
- Impulsi esponenziali;
monofasica ad alto voltaggio;
Possibilità di eseguire elettroterapia durante lo svolgimento della maggior
parte delle attività quotidiane e la pratica sportiva.
Uso di fonti energetiche innovative e rinnovabili.
Riduzione dei tempi di guarigione e/o riabilitazione d’infortuni muscolari o
articolari.
Riduzione dei tempi di guarigione e/o riabilitazione d’infortuni muscolari o
articolari non facilmente curabili con altri metodi, ad esempio le patologie
muscolari e/o post operatorie dell'apparato genitale maschile e femminile.
Possibilità di prevenire alcune patologie come ad esempio la calcificazione
del nervo ulnare.
Nel campo sportivo i vantaggi riguarderanno, oltre le applicazioni riportate
ai punti precedenti, anche lo sviluppo, la crescita e la resistenza muscolare.
• The elimination of physiotherapy necessary to restore functionality
muscle and/or joint, such as:
- Denervated muscles;
- Muscular hypotrophy not use;
- Pseudoatrosi;
- Flaccid paralysis of central origin;
- Sudeck's disease;
- Osteoporosis;
- Paralysis functional;
- Arthropathies;
- Transplant muscle;
- Psoriasis;
- Hemiplegia;
- Wounds from decupito;
- Paraparesis;
- Idiopathic scoliosis;
- Increase muscle;
• The possibility to perform electrotherapy conveniently at home with
many professional programs consist of various types of pulses, for
example:
- current pulses;
- sinusoidal pulse;
- monophasic triangular shape pulse;
- rectangular pulses;
- unidirectional and emisinusoidal pulses; - triangolar pulse;
- pulses monophasic high voltage current;
- exponential pulses;
• Possibility to perform electrotherapy during the course of most of the
daily activities and sports.
• Use of renewable energy technologies.
• Reduction of healing time and/or rehabilitation time of the muscle or
joint injury.
• Reduction of healing time and/or rehabilitation time of the muscle or
joint injury that isn't easily treated by other methods, such as muscular
disorders and/or post-operative male and female genital tract.
• Possibility of prevent certain diseases such as calcification of the ulnar
nerve.
• In the sports field this can help the development, growth and
endurance of the muscles.
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