Desenvolvimento de um sistema embarcado para ciclismo assistido por eletroestimulação - FES-cycling
Carregando...
Data
2022-01-27
Autores
Portilla Hernández, Pablo Mauricio
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Para pessoas com paralisia dos membros inferiores por lesão medular espinhal (LME), a estimulação elétrica funcional (FES, acrônimo de Functional Electrical Stimulation) é apresentada como uma técnica de reabilitação que aplica correntes elétricas para ativar os nervos que inervam os membros afetados pelo paralisia. O ciclismo assistido por FES demonstrou fornecer diferentes benefícios clínicos. Esta metodologia baseia-se na estimulação sequencial dos músculos dos membros inferiores para produzir movimentos cíclicos das pernas. Na maioria dos estúdios e dispositivos comerciais apresentam limitações quanto à eficiência, desempenho, implementação e outros aspectos. Com base nessas premissas, este trabalho apresenta um sistema de eletroestimulação embarcado simplificado e inovador para uso em ciclismo. A sequência de estimulação é baseada em um sensor inercial (IMU, acrônimo de Inertial Measure Unit) localizado no pedivela de um ergômetro vertical. Um algoritmo é responsável pelo processamento da informação do sensor para determinar a sequência e posteriormente essa informação é enviada para um eletroestimulador que é responsável pela eletroestimulação muscular. Os parâmetros elétricos são previamente definidos com base nas condições físicas do usuário, porém o ergômetro vertical possui um acelerador que permite ao usuário modificar os parâmetros elétricos com base em suas condições. Esta metodologia fornece uma forma de implementação mais simples e versátil que pode ser adaptada a diferentes tipos de ergômetros verticais ou morfologias de usuários.
For people with Spinal Cord Injury (SCI) lower-limb paralysis, Functional Electrical Stimulation (FES) is presented as a rehabilitation technique that applies electrical currents to activate the nerves that innervate the limbs affected by the paralysis. FES-assisted cycling has been shown to provide multiple clinical benefits. This methodology is based on sequential stimulation of the muscles of the lower limbs to produce cyclical movements of the legs. Most studios and commercial devices have limitations in efficiency, performance, implementation, and other aspects. Based on these premises, this work presents a simplified and innovative embedded electrostimulation system for use in cycling. The stimulation sequence is based on an inertial sensor (IMU) located on the crank of a vertical ergometer. An algorithm is responsible for processing the sensor information to determine the sequence and later this information is sent to an electro stimulator that is responsible for muscle electrostimulation. The electrical parameters are pre-set based on the user’s physical conditions, however, the vertical ergometer has an accelerator that allows the user to modify the electrical parameters based on any change to their conditions. This methodology provides a simpler and more versatile form of implementation that can be adapted to different types of vertical ergometers or user morphologies.
For people with Spinal Cord Injury (SCI) lower-limb paralysis, Functional Electrical Stimulation (FES) is presented as a rehabilitation technique that applies electrical currents to activate the nerves that innervate the limbs affected by the paralysis. FES-assisted cycling has been shown to provide multiple clinical benefits. This methodology is based on sequential stimulation of the muscles of the lower limbs to produce cyclical movements of the legs. Most studios and commercial devices have limitations in efficiency, performance, implementation, and other aspects. Based on these premises, this work presents a simplified and innovative embedded electrostimulation system for use in cycling. The stimulation sequence is based on an inertial sensor (IMU) located on the crank of a vertical ergometer. An algorithm is responsible for processing the sensor information to determine the sequence and later this information is sent to an electro stimulator that is responsible for muscle electrostimulation. The electrical parameters are pre-set based on the user’s physical conditions, however, the vertical ergometer has an accelerator that allows the user to modify the electrical parameters based on any change to their conditions. This methodology provides a simpler and more versatile form of implementation that can be adapted to different types of vertical ergometers or user morphologies.
Descrição
Palavras-chave
Fes-cycling, IMU, Eletroestimulação, Electrostimulation