ES2276616B1 - Sistema de monitorizacion de pacientes. - Google Patents
Sistema de monitorizacion de pacientes. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2276616B1 ES2276616B1 ES200502956A ES200502956A ES2276616B1 ES 2276616 B1 ES2276616 B1 ES 2276616B1 ES 200502956 A ES200502956 A ES 200502956A ES 200502956 A ES200502956 A ES 200502956A ES 2276616 B1 ES2276616 B1 ES 2276616B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- monitoring system
- microcontroller
- patient monitoring
- wpan
- freescale
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 244000309464 bull Species 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 claims description 4
- 230000009102 absorption Effects 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000003205 diastolic effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000035488 systolic blood pressure Effects 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 230000003387 muscular Effects 0.000 claims 1
- 238000002496 oximetry Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 2
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 2
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 2
- 238000013481 data capture Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000002106 pulse oximetry Methods 0.000 description 2
- 101150012579 ADSL gene Proteins 0.000 description 1
- 102100020775 Adenylosuccinate lyase Human genes 0.000 description 1
- 108700040193 Adenylosuccinate lyases Proteins 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 210000000624 ear auricle Anatomy 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Z—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G16Z99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
- A61B5/0024—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system for multiple sensor units attached to the patient, e.g. using a body or personal area network
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0004—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted
- A61B5/0006—ECG or EEG signals
-
- G06F19/00—
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
- G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
- G16H40/67—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for remote operation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physiology (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Sistema de monitorización de pacientes.
La presente invención desarrolla un sistema para
la monitorización de datos biomédicos de pacientes que son evaluados
mediante dispositivos agrupados en red inalámbrica de área
personal. En concreto agrupa datos de electro cardiograma,
pulsi-oximetria, presión arterial e indicador de
respiración. El sistema gestiona dichos datos biomédicos de cada
paciente en tiempo real, enlazando con diferentes sistemas y
servicios de información, de forma que realiza los controles que se
parametrizan y los avisos oportunos de acuerdo con los mismos,
transmitiendo la información pertinente a diferentes tipos de
soportes o medios de visualización, gestión e interacción con el
sistema.
Description
Sistema de monitorización de pacientes.
La presente invención desarrolla un sistema para
la monitorización de datos biomédicos de pacientes que son
evaluados mediante dispositivos agrupados en red inalámbrica de
área personal. En concreto agrupa datos de electro cardiograma,
pulsi-oximetría, presión arterial e indicador de
respiración. El sistema gestiona dichos datos biomédicos de cada
paciente en tiempo real, enlazando con diferentes sistemas y
servicios de información, de forma que realiza los controles que se
parametrizan y los avisos oportunos de acuerdo con los mismos,
transmitiendo la información pertinente a diferentes tipos de
soportes o medios de visualización, gestión e interacción con el
sistema.
Los modernos hospitales y las atenciones y
cuidados que hoy día se requieren de los centros médicos implican
la utilización de diferentes medios de monitorización de los
pacientes. En concreto son habituales las tomas de electro
cardiograma, la pulsi-oximetría y la medida de la
presión arterial que tradicionalmente son comprobados visualmente
con regularidad en los diferentes monitores por el personal
médico.
Es conocida la centralización y organización de
alguno de dichos dispositivos para los diferentes enfermos, de
forma que las variaciones más significativas en los mismos
produzcan señales adecuadas que pueda controlar el personal médico
al cargo de dicha sala. También son conocidos sistemas de
integración de algunos dispositivos de toma de datos biométricos en
una red informática adecuada para su control.
La patente europea EP 1433432 de Brainlab AG,
desarrolla un sistema que integra varios dispositivos de
utilización médica, en que una unidad central de control realizada
con un procesador recibe las señales de los diferentes dispositivos
y codifica dichas señales a un formato unificado, mientras que otro
procesador realiza la codificación de dichas señales para ser
utilizada por los diferentes componentes que controlan los
instrumentos médicos pertinentes.
Sin embargo, dicho sistema no proporciona un
medio adecuado para la monitorización de los datos biomédicos de
una pluralidad de pacientes situados en una o distintas
habitaciones, ni permite configurar un medio que permita dicha
monitorización cuando dichos pacientes son trasladados, ni permite
integrar una monitorización descentralizada y distante, dentro del
mismo sistema, de dichos pacientes.
Por otra parte son conocidos los medios de
establecer la monitorización de algún tipo de dato biomédico e
integrarlo en una red inalámbrica, incluso de conectar dicha red a
internet y permitir la evaluación de pacientes situados remotamente
pero conectados a dicha red.
Por ejemplo, la patente US2002/0013517
proporciona un sistema de monitorización de pacientes que mediante
una red inalámbrica obtiene datos biomédicos de pacientes que
disponen de un transmisor inalámbrico de señales acoplado a la toma
de control de un nivel biológico personal. Los pacientes pueden ser
desplazados por el hospital y diferentes puntos de acceso de la red
inalámbrica, de acuerdo a las especificaciones ya conocidas de las
redes inalámbricas, captaran las señales de sus transmisores de
datos. La patente establece un sistema de inicio y fin de las
comunicaciones entre los diferentes puntos que componen la red.
Persiste sin embargo sin resolver la cuestión de
establecer un sistema de monitorización de pacientes que integre
un conjunto de datos biomédicos particular y los integre en un
sistema general. En concreto, persiste la necesidad de establecer
un sistema que configure un conjunto personal de datos biomédicos,
captados en tiempo real por los oportunos sensores, y que dichas
redes de área personal con dichos conjuntos de datos biomédicos
participen de un sistema que integre otros análogos de otros
pacientes y forme un sistema global de monitorización de pacientes
con dicho conjunto de datos de cada individuo.
En general, puede afirmarse que es de vital
importancia la obtención no únicamente de un dato biométrico de un
tipo especial, sino la obtención de un conjunto de dichos datos
referidos a cada paciente. La pulsi-oximetría, por
ejemplo, podría proporcionar una indicación errónea sobre la
respiración del paciente, pero el indicador de respiración de la
presente invención permite complementar dicha información y
conocer si el paciente respira adecuadamente. Así, no sólo es útil
disponer para cada paciente de la cuaterna de datos biomédicos
propuesta por la invención, sino que dicho conjunto de datos es
complementario en su interpretación.
Es por ello que uno de los objetos principales
de la presente invención es dar solución a uno de los problemas
planteados respecto de la monitorización de pacientes en quirófanos
y hospitales, especialmente los derivados de la movilización de los
pacientes tanto en las fases pre-operatoria,
cirugía, como en el post-operatorio, proporcionando
monitorización para la cuaterna de datos característica de la
presente invención.
Otro de los objetivos y ventajas que se obtienen
con el sistema de la presente invención hace referencia al aumento
de la calidad y confort de las estancias hospitalarias de los
pacientes, siendo otro de los motivos principales de la presente
invención extender la cobertura de la monitorización de los
pacientes desde instalaciones hospitalarias hasta otras ubicaciones
como geriátricos, domicilios particulares, ambulatorios, etc.
El sistema de monitorización de pacientes consta
de varios elementos diferenciados que proporcionan flexibilidad al
sistema:
- los subsistemas de captura de datos
biométricos (ECG, Presión sanguínea,
Pulsi-oximetría e indicador de respiración);
- interfases de integración entre los diferentes
sub-sistemas de capturas de señales y los elementos
que configuran las redes de área personales
- módulo coordinador de las redes de área
personales
- módulo interfase entre las diferentes redes de
área personales y otras redes basadas en protocolos como Ethernet
o Bluetooth
- codificación de Electro Cardiogramas (ECG)
mediante técnicas de codificación en forma de onda
- indicadores de calidad de canal, detección de
energía y niveles de baterías de los dispositivos.
La invención utiliza conexiones inalámbricas
entre sus partes, por ejemplo mediante el estándar IEEE
802.15.4-2003 que define el protocolo de
comunicación e interconexión de dispositivos vía
radio-frecuencia en redes de área personal (WPAN -
wireless personal área network). El estándar utiliza
CSMA-CA (Carrier Sense Múltiple Acces con Collision
Avoidance -evita colisiones) al igual que el estándar IEEE 802.3
que define Ethernet. IEEE 802.15.4-2003 soporta
tanto topologías en estrella como punto a
punto.
punto.
El protocolo seleccionado está altamente
indicado para la implementación de este sistema de monitorización
debido a la baja variabilidad, desde el punto de vista estadístico,
de las diferentes bio-señales que se monitorizan,
soportando tasas de transmisión sobre canales de radio de 250 Kbps,
40 Kbps y 20 Kbps, dependiendo de las portadoras/canales
disponibles dentro de la banda ISM II que se configuren dentro del
rango 868/915 Mhz y 2,450 Ghz.
El protocolo utilizado, IEEE
802.15.4-2003, permite facilitar la instalación y
configuración del sistema por parte del personal sanitario,
proporcionando zonas de cobertura de 10 m alrededor del paciente
que permiten su perfecta y continua monitorización, representando
un bajo consumo de las baterías utilizadas.
El sistema prevé la utilización de dispositivos
que trabajen en modo de funcionalidad completa (FFD) o
funcionalidad reducida (RFD). Los primeros pueden funcionar de dos
formas diferentes dentro de la Red de Área Personal (Personal Area
Network - PAN), tanto como FFD como RFD.
Para una mejor comprensión de la invención, se
acompaña de diferentes hojas de dibujos, a título meramente
ilustrativo y no limitativo de la misma.
La figura 1 muestra una representación de un
sistema de monitorización con sólo dos redes de área personal,
distinguiendo entre los dispositivos que trabajan en funcionalidad
completa y los que lo hacen en funcionalidad reducida.
La figura 2 muestra un diagrama de los
componentes del sistema y su rango de utilización.
La figura 3 representa una señal ECG, mientras
que la figura 4 representa esquemáticamente un circuito de
adquisición de datos de Electro Cardiograma (EGC) dentro de la
técnica conocida para dicha tarea y utilizando, esencialmente, un
microprocesador DSP56F805.
La figura 5 es una representación en diagrama de
bloques, dentro de la técnica conocida, del codificador del ECG en
el microcontrolador DSP56F805.
La figura 6 representa un módulo que obteniendo
las señales de ECG codificadas a través del microcontrolador de la
figura anterior, permite su transmisión vía inalámbrica al conjunto
del sistema de la invención.
La figura 7 es una representación, dentro de la
técnica conocida, de un sensor de la presión sanguínea, basado en
el microcontrolador DSP56F803.
La figura 8 muestra el módulo interfase entre
los datos obtenidos y codificados por el microcontrolador de la
figura anterior para su transmisión inalámbrica al conjunto del
sistema de la invención.
La figura 9 detalla un dispositivo para la
obtención de la pulsi-oximetría. Utiliza un
microcontrolador DSP56F803 y un interfase adecuado para la
transmisión inalámbrica al conjunto del sistema de los datos
obtenidos por dicho dispositivo.
La figura 10 muestra un mecanismo análogo de
toma de datos biométricos, esta vez de la respiración del
paciente, en que mediante un captador de las mismas se obtienen
señales que se codifican y se transmiten mediante el interfase
adecuado al conjunto del sistema mediante comunicaciones
inalámbricas.
La figura 11 muestra un esquema para
coordinación inalámbrica de los diferentes dispositivos que
conforman la presente invención para la coordinación de los
diferentes dispositivos que conforman una red de área personal. Los
datos biomédicos de los diferentes dispositivos que sus interfases
propios transmiten de forma inalámbrica son captados por un
dispositivo receptor de dichas señales que las transmite al
conjunto del sistema, decodificando dichas señales cuando
corresponde, mediante una puerta de enlace o Gateway.
La figura 12 muestra un decodificador como el
mostrado en la figura anterior, referido a las señales ECG.
La figuras 13 y 14 representan diagramas con
posibles topologías de uso de la invención, que pueden ser
utilizadas conjuntamente o de forma independiente.
La figuras 15 y 16 representan esquemáticamente
los Gateways Ethernet y Bluetooth, respectivamente.
Consiste la presente invención en un sistema
inalámbrico de monitorización de pacientes (1) cuyos datos
biomédicos (2) son evaluados en tiempo real mediante dispositivos
(3, 4, 5, 6) agrupados en una red de área personal (7), y enlazados
mediante diferentes servicios hacia receptores de información (8)
que los centralizan, los decodifican y los transmiten al conjunto
del sistema (1).
Tal como se muestra en la figura 2, el sistema
de la presente invención puede subdividirse en diferentes rangos
de aplicación: los dispositivos inalámbricos sensores (3, 4, 5, 6)
que forman cada red de área personal (7), el conjunto de datos
biomédicos personales (2), el sistema de control de las diferentes
redes de área personal (9) de datos biomédicos y el conjunto del
sistema (1).
Analizamos cada uno de dichos niveles en
detalle.
Las redes inalámbricas de área personal (WPAN)
están diseñadas como sistemas modulares que proporcionan
conectividad al conjunto de subsistemas para la captura de las
señales biométricas, permitiendo gracias a ello una alta
escalabilidad en la configuración del sistema de la invención.
La invención caracteriza diferentes interfases
de captura de datos biomédicos: dispositivo
ECG-WPAN (3), dispositivo BP-WPAN
(4), dispositivo PO2-WPAN (5) y Dispositivo
indicador de respiración-WPAN (6).
El dispositivo o interfase
ECG-WPAN (3) proporciona una señal de electro
cardiograma, esto es una señal de la actividad eléctrica cardiaca
(figura 3). La captura de un ECG se realiza a través de los
potenciales capturados por diversos electrodos (11) (entre 2 y 5 en
función de la configuración) emplazados sobre la piel del paciente
en diferentes puntos.
Una vez capturada la señal del ECG se envía a un
microcontrolador (12) capaz de procesar señales de muy baja
amplitud (entre 0,5 mV y 5 mV) acopladas con una componente de
corriente continua. El microcontrolador permite trabajar con el
ancho de banda seleccionado para el sistema de monitorización de
100 Hz, aunque también pueden seleccionarse otros anchos de banda
en función de la aplicación clínica del monitor, como entre el
rango 0,5 a 100 Hz.
En la realización preferida de la invención, el
microcontrolador (12) utilizado para la monitorización es un
Freescale DSP56F805 que se incluye en un dispositivo (3) que puede
llevar el paciente consigo (figura 4). La entrada del
microcontrolador convierte la señal analógica del ECG en digital,
realizando las operaciones de filtrado de las interferencias
derivadas de la actividad muscular, acomplamiento con otras fuentes
eléctricas y de los electrodos.
Por ejemplo, puede ser utilizado un filtro FIR
digital Paso-Banda (14) con una frecuencia de corte
en 0,05 Hz y 100 Hz. También se utiliza un Filtro Digital Causal de
Wiener (15) de orden 10 para cancelar la interferencia de otras
fuentes eléctricas a 50 Hz.
Una vez digitalizada y filtrada, la señal ECG es
enviada al Interfase Periférico Serie (SPI) (13) del
microcontrolador (12) para ser enviada al codificador en forma de
onda ECG (figura 5). Esta codificación optimiza el tráfico para
trabajar con paquetes de 132 bits, el máximo permitido por el
estándar IEEE 802.15.4-2003.
La codificación de canal de la señal obtenida
para su transmisión inalámbrica puede ser realizada con un
codificador de canal (16), por ejemplo un FreeScale MC13192,
configurado como RFD, esto es para trabajar como dispositivo de
funcionalidad reducida. Esta codificación se realiza mediante
modulación DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum - Ampliación del
Espectro por Secuencia Directa) y configura el enlace inalámbrico
con el coordinador FDD de la WPAN (figura 1).
En la captura de la presión arterial se utiliza
un sensor Holter (18) emplazado en otro dispositivo que lleva el
paciente consigo. Este dispositivo utilizado por la mayoría de
aplicaciones clínicas, utiliza un algoritmo oscilométrico para la
estimación de la presión arterial, y es un mecanismo no intrusivo.
La lectura de la presión sanguínea se realiza a través de un toro
hinchable (17) emplazado alrededor del brazo izquierdo del paciente
de manera que los vasos quedan comprimidos al hinchar el toro.
La lectura de la presión arterial sistólica,
diastólica y media (SBP, DBP y MAP respectivamente) se leen en el
punto donde está amplazado el sensor Holter.
Los datos biomédicos obtenidos por el sensor
Holter (18) de lectura de SBP, DBP y MAP son enviados a un
microcontrolador (19) Freescale DSP56F803. La salida digital de
dicho microcontrolador se separa en dos caminos, uno para realizar
su lectura, otro para filtrar las fluctuaciones sobre la lectura
derivadas de la presión interna del toro (17).
La salida de señal digitalizada corresponde en
realidad a dos señales que en un intervalo de tiempo se
corresponden con la oscilación de la presión arterial (20) y la
otra a la presión interna del toro -CP- (21). Ambas señales tienen
oscilaciones en torno a 1 Hz y 0,04 Hz, respectivamente. Por tanto,
para filtrar la señal CB de oscilación de presión arterial (20) y
eliminar el componente CP (21) de presión interna del toro, hay
emplazado en el microcontrolador un filtro digital FIR
paso-alto (22) con una frecuencia de corte de 0,04
Hz. Este procesado para eliminar la componente CP en CB permite
obtener dos señales con una oscilación constante para realizar las
comparaciones necesarias y obtener una referencia correcta para el
cálculo de la SBP, DBP y MAP reales.
La figura 7 muestra las entradas y salidas del
microcontrolador (19). Las señales obtenidas SBP, DBP y MAP ya
reales, son codificadas a 16 bits quedando listas para su
transmisión y ser enviadas a un microcontrolador (23) FreeScale
MC13192 configurado como RFD (figura 8). Este dispositivo realiza
la codificación de canal para la transmisión vía radiofrecuencia,
la modulación DSSS y establece el enlace con el FDD coordinador de
la WPAN, de acuerdo a la figura 1.
El pulsi-oxímetro (PO2) es otro
dispositivo no invasivo de amplia utilización clínica que
monitoriza el porcentaje de hemoglobina (Hb) saturada con oxígeno.
El dispositivo de toma de dicho dato biomédico, al igual que en
los casos anteriores, está colocado en el paciente. Se trata de una
sonda luminosa (24) enganchada a un lóbulo de la oreja o a un dedo
del paciente que está conectada a un microcontrolador (25), tal
como un FreeScale DSP56F803.
El PO2 puede ser utilizado también en
aplicaciones clínicas para la medición del flujo sanguíneo.
Se utiliza una sonda (24) que mide la absorción
de la luz a dos longitudes de onda diferentes (650 nm y 805 nm) ya
que la luz es parcialmente absorbida por la hemoglobina en unas
cantidades que están en función de la saturación de oxígeno.
Calculando estas absorciones el microcontrolador (25) es capaz de
estimar el porcentaje de Hb saturada con oxígeno.
Cabe destacar que un PO2 no da ninguna
indicación sobre la ventilación de un paciente, sólo su nivel de
oxígeno en sangre y, por lo tanto, podrían darse errores de
lectura atendiendo a que un alto nivel de Hb saturada con oxígeno
no quiere decir que el paciente esté respirando con normalidad. En
la presente invención este problema se soluciona con el monitor de
respiración.
La salida del sensor PO2 consta de dos señales
de saturación de Hb (26) y flujo arterial (27). El
microcontrolador (25) es capaz de procesar señales de entrada muy
débiles (entre 0,5 mV y 5 mV) y de trabajar con anchos de banda
entre 0,05 y 100 Hz. En la realización preferente el ancho de banda
seleccionado es de 100 Hz.
Las lecturas de saturación de Hb y flujo una vez
estimadas y codificadas con 16 bits son enviadas a un
microcontrolador (28), tal como un Freescale MC13192, configurado
de funcionalidad reducida o RFD (figura 9), de forma que este
dispositivo realiza la codificación de canal para la transmisión de
radiofrecuencia, la modulación DSSS y establece el enlace con el
coordinador FDD de la WPAN (figura 1).
En determinadas aplicaciones clínicas, además de
monitorizar ECG (3), BP (4) y PO2 (5), es necesario validar si el
paciente está ventilado o no. En el sistema de la presente
invención ello se realiza con un indicador "SI o NO" que
proporciona dicha información.
Se emplaza un anemómetro (29) en el tubo del
respirador artificial (30) y se conecta con un microcontrolador
(31), tal como un FreeScale DSP56F803, que realiza el filtrado de
las fluctuaciones de la lectura, la amplificación de salida y la
comparación con un umbral de actividad respiratoria (figura 10). La
salida del sistema se calcula a través de la aplicación de las
siguientes condiciones sobre la lectura del anemómetro digital (29)
:
- - S(n) > Th - -> Sí
- - S(n) < Th - -> No
Donde S(n) es la salida del anemómetro
(32) y Th es el umbral de respiración (33) seleccionado. En la
realización preferente de la invención, dicho umbral (33) ha sido
establecido a 1V (que corresponde a una presión de 0,5 kPa) La
figura 10 muestra la implementación del indicador de respiración
(6) con un anemómetro Omron
D6F-10A5-000 con sensor
unidireccional de flujo de aire.
Una vez determinado el indicador, se codifica en
8 bits y se envía a un microcontrolador (34), tal como un
FreeScale MC13192 configurado como RFD (figura 10). Dicho
dispositivo realiza la codificación de canal para la transmisión
vía radio frecuencia, la modulación DSSS y establece el enlace con
el FDD coordinador de la WPAN (figura 1).
Una WPAN es una red inalámbrica que provee
conectividad entre los diferentes sistemas de captura de señales
biomédicas (7) y el coordinador del sistema de monitorización (10).
La coordinación WPAN (9) integra los diferentes dispositivos
detallados con anterioridad y los intercomunica utilizando el
protocolo IEEE 802.15.4-2003 junto con el programa
de gestión para el procesado y presentación de datos oportuno.
Dicho coordinador (9) realiza las funciones de:
establecer el indicador de nodo de la WPAN, indicador de la calidad
de los enlaces de radio con los diferentes dispositivos, indicador
del consumo de baterías, evita las interferencias de WPANs
contiguas a través del filtrado de indicadores de nodo.
El Coordinador del sistema (10) provee de
conectividad a las diferentes WPAN (7) con los sistemas de
información y monitorización sanitarios. Integra las diferentes
WPAN en el sistema de monitorización y las comunica con los
diferentes sistemas de información y monitorización sanitarios a
través e dos tipos diferentes de pasarelas (gateways): Ethernet
(36) y Bluetooth (37). En aquella realización práctica en que
exista una única WPAN, el Coordinador del sistema (10) actuará
también como coordinador de la
WPAN (9).
WPAN (9).
El Coordinador del sistema de monitorización
actúa como punto de finalización de las comunicaciones de todos los
coordinadores de las WPANs (9) (figura 1) y en la realización
predilecta está construido mediante un microcontrolador (35)
FreeScale MC 13193 configurado como FDD (figura 11).
Dicho Coordinador del sistema (10) realiza
además las funciones siguientes: detectar y enlazar con nuevas
WPANs detectadas, indicar la calidad de los enlaces con las
diferentes WPANs, indicar el consumo general de la red, evitar
interferencias entre WPANs contiguas, asignar canales de
comunicación para cada WPAN, genera los identificadores de las WPAN
que se asignan a cada paciente y establece los procedimientos de
identificación unívoca para cada WPAN y, por lo tanto para cada
paciente.
La pasarela o gateway Ethernet (36) está
conectada con el Coordinador del sistema (10) y está encargada de
la traducción de las tramas IEEE 802.15.4-2003 en
tramas Ethernet. Dicha traducción se realiza con un
microcontrolador (38) FreeScale DSP56F804 (figura 15) que recoge
todos los datos de las WPAN conectadas al coordinador del sistema y
las traduce al estándar IEEE 802.3. Esta traducción permite la
integración con la mayoría de redes existentes, incluyendo WiFi,
WiMax y ADSL ya que éstas permiten conectar directamente con
Ethernet.
La pasarela (gateway) Bluetooth (37) está
conectada al coordinador del sistema y es la encargada de la
traducción de las tramas IEEE 802.15.4-2003 en
tramas Bluetooth. Se utiliza para realizar dicha traducción en la
realización preferente de la invención, un microcontrolador (39)
que recoge todas las tramas de las diferentes WPANs y las traduce a
Bluetooth (figura 16) Esta traducción garantiza la integración del
sistema por ejemplo con un PDA (Personal Data Assistant - Asistente
de Datos Personal) para presentación de datos y conectividad, o
con un teléfono móvil con la finalidad de conectar las WPANs con
cualquier sistema de Información Sanitario a través de dichos
dispositivos personales.
Se sobreentiende que en el presente pueden
variar cuantos detalles no alteren o modifiquen el contenido
esencial de la invención.
Claims (20)
1. Sistema de monitorización de pacientes,
caracterizado por
- utilizar conexiones inalámbricas mediante
cualquier protocolo conveniente, tal como el protocolo IEEE
802.15.4-2003
- incluir para cada paciente dispositivos de
toma de datos biomédicos de electrocardiograma -ECG- (3), pulsi-
oxímetro -PO2- (4), presión arterial -BP- (5) e Indicador de
respiración -IR- (6)
- en que está formada una red de área personal
inalámbrica (7) que agrupa dichos dispositivos de toma de datos
biométricos (3,4,5,6) con una Coordinación (9) de Redes de Área
Personal Inalámbrica (WPAN), dicha Coordinación WPAN (9)
estableciendo un indicador de nodo para el Sistema, indicando la
calidad de las señales de radio para los enlaces de los diferentes
dispositivos (3, 4, 5, 6), estableciendo medios de filtrado de
interferencias respecto de otras WPAN contiguas, e indicando el
consumo de las baterías de cada dispositivo.
- un coordinador (10) de las diferentes WPAN
para proporcionar y visualizar la información y los datos de
monitorización realizada, transmitiendo los mensajes oportunos a
los diferentes dispositivos de visualización conectados al sistema
o servicios de monitorización.
2. Sistema de monitorización de pacientes, según
la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo
de ECG (3) mediante una pluralidad de electrodos (11) captura la
actividad eléctrica cardiaca cuya señal es enviada a un
microcontrolador (12), tal como un FreeScale DSP56F805, que
digitaliza la señal, filtra las interferencias derivadas de la
actividad muscular y de acoplamiento con otras fuentes eléctricas
de dichos electrodos (11), y envía dicha señal digitalizada y
filtrada a un Interfase Periférico Serie -SPI- (13) de dicho
microcontrolador (12) para su envío en forma de onda.
3. Sistema de monitorización de pacientes, según
la reivindicación anterior, caracterizado porque se obtiene
una codificación de canal para la transmisión en radio frecuencia
de la señal de salida de dicho microcontrolador (12) por medio de
un microcontrolador (16) codificador de canal y fuente (empleando
técnicas de codificación en forma de onda), tal como un FreeScale
MC13192, mediante modulación DSSS (Ampliación del Espectro por
Secuencia Directa) que configura el enlace inalámbrico con dicho
coordinador de la WPAN (7).
4. Sistema de monitorización de pacientes, según
las reivindicaciones 2, 3 y 4, caracterizado porque el
filtrado de la señal de dicho microncontrolador (12) se realiza
mediante un filtro FIR digital Paso-Banda (14) con
una frecuencia de corte entre 0,05 Hz y 100 Hz.
5. Sistema de monitorización de pacientes, según
las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el filtrado
de la señal de dicho microncontrolador (12) se realiza
adicionalmente mediante un filtro digital causal de Wiener (15) de
orden 10, cancelador de interferencias de fuentes eléctricas a 50
Hz.
6. Sistema de monitorización de pacientes, según
la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo
de BP (4) utiliza un toro hinchable (17) que recoge datos de la
presión arterial sistólica -SBP-, diastólica -DBP- y media -MAP-
por medio de un sensor (18) tipo Holter utilizando calibración por
diversidad de caminos.
7. Sistema de monitorización de pacientes, según
la reivindicación anterior, caracterizado porque dichos
datos tomados mediante dicho sensor (18) son utilizados por un
microcontrolador (19), por ejemplo un FreeScale DSP56F803
produciendo una señal de oscilación de la presión arterial -CB-
(20) y otra -CP- (21) de presión interna de dicho toro (17).
8. Sistema de monitorización de pacientes, según
las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque se obtiene
una codificación de canal para la transmisión en radio frecuencia
de la señal de salida de dicho microcontrolador (19) por medio de
un microcontrolador (23) codificador de canal, tal como un
FreeScale MC13192, mediante modulación DSSS (Secuencia directa de
emisión de espectro) que configura el enlace inalámbrico con dicho
coordinador de la WPAN (7).
9. Sistema de monitorización de pacientes, según
las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque se utiliza
un filtro digital FIR paso-alto (22) con una
frecuencia de corte de 0,04 Hz.
10. Sistema de monitorización de pacientes,
según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho
dispositivo de PO2 (5) utiliza una sonda luminosa (24) cuyas
absorciones son codificadas por un microcontrolador (25), tal como
por ejemplo un FreeScale DSP56F803, resultando una señal de
saturación de Hb -hemoglobina- (26) y otra señal de flujo arterial
(27).
11. Sistema de monitorización de pacientes,
según la reivindicación anterior, caracterizado porque se
obtiene una codificación de canal para la transmisión en radio
frecuencia de la señal de salida de dicho microcontrolador (25) por
medio de un microcontrolador (28) codificador de canal, tal como un
FreeScale MC13192, mediante modulación DSSS (Secuencia directa de
emisión de espectro) que configura el enlace inalámbrico con dicho
coordinador de la WPAN (7).
12. Sistema de monitorización de pacientes,
según la reivindicaciones 10 y 11, caracterizado porque
dicho microcontrolador (25) trabaja a un ancho de banda
seleccionado de 100 Hz.
13. Sistema de monitorización de pacientes,
según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho
dispositivo de Indicador de Respiración (6) utiliza un anemómetro
(29) conectado a un tubo de respiración artificial (30) cuya señal
es codificada por un microcontrolador (31), tal como un FreeScale
DSP56F803, cuya señal de salida -S(n)-(32) es comparada con
una señal umbral -Th- (33) para obtener un valor lógico de Sí o No
como resultado de dicho indicador de respiración (6).
14. Sistema de monitorización de pacientes,
según la reivindicación anterior, caracterizado porque se
obtiene una codificación de canal para la transmisión en radio
frecuencia de la señal de salida de dicho microcontrolador (31) por
medio de un microcontrolador (34) codificador de canal, tal como un
FreeScale MC13192, mediante modulación DSSS (Secuencia directa de
emisión de espectro) que configura el enlace inalámbrico con dicho
coordinador de la WPAN (7).
15. Sistema de monitorización de pacientes,
según las reivindicaciones 13 y 14, caracterizado porque
dicho Umbral de respiración -Th- (33) ha sido establecido en 1 V,
que corresponde a una presión de 0,5 KPa.
16. Sistema de monitorización de pacientes,
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque se incluye una pasarela Ethernet (36)
que traduce las tramas IEEE 802.15.4-2003 en tramas
Ethernet mediante un microcontrolador (38), tal como un FreeScale
DSP56F804, que recoge todos los datos de todas las WPANs (7)
conectadas y las traduce al estándar IEEE 802.3
17. Sistema de monitorización de pacientes,
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque se incluye una pasarela Bluetooth (37)
que traduce las tramas IEEE 802.15.4-2003 en tramas
Bluetooth, mediante un microcontrolador (39), tal como un FreeScale
MC9328MX1, que recoge todos los datos de todas las WPANs (7) y las
traduce a Bluetooth.
18. Sistema de monitorización de pacientes,
según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
dicha Coordinación del Sistema de Monitorización (10) que integra
las diferentes WPANs (7) en el sistema y las comunica con los
diferentes sistemas de información y monitorización sanitarios,
está construido mediante un microcontrolador (35), tal como un
FreeScale MC 13193, que detecta y enlaza con nuevas WPAN
detectadas, indica la calidad de los enlaces con las distintas
WPAN, indica el consumo general de la red, evita interferencias con
WPAN contiguas, asigna canales de comunicación para cada WPAN,
genera los identificadores de las WPAN que se asigna a cada
paciente.
19. Sistema de monitorización de pacientes,
según la reivindicación anterior, caracterizado porque
cuando sólo existe una WPAN, dicho controlador de WPAN (9) es la
Coordinación del Sistema de Monitorización (10).
20. Sistema de monitorización de pacientes,
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque pueden realizarse diferentes
construcciones en que sólo se utilicen uno o varios de los
dispositivos de captación de datos biomédicos (3, 4, 5, 6) en
alguno o varios pacientes.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200502956A ES2276616B1 (es) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | Sistema de monitorizacion de pacientes. |
| PCT/ES2006/000664 WO2007063157A2 (es) | 2005-11-30 | 2006-11-29 | Sistema de monitorización de pacientes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200502956A ES2276616B1 (es) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | Sistema de monitorizacion de pacientes. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2276616A1 ES2276616A1 (es) | 2007-06-16 |
| ES2276616B1 true ES2276616B1 (es) | 2008-06-16 |
Family
ID=37996379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200502956A Expired - Fee Related ES2276616B1 (es) | 2005-11-30 | 2005-11-30 | Sistema de monitorizacion de pacientes. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2276616B1 (es) |
| WO (1) | WO2007063157A2 (es) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8082160B2 (en) | 2007-10-26 | 2011-12-20 | Hill-Rom Services, Inc. | System and method for collection and communication of data from multiple patient care devices |
| US10360787B2 (en) | 2016-05-05 | 2019-07-23 | Hill-Rom Services, Inc. | Discriminating patient care communications system |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5919141A (en) * | 1994-11-15 | 1999-07-06 | Life Sensing Instrument Company, Inc. | Vital sign remote monitoring device |
| US20010027384A1 (en) * | 2000-03-01 | 2001-10-04 | Schulze Arthur E. | Wireless internet bio-telemetry monitoring system and method |
| US6616606B1 (en) * | 2000-05-19 | 2003-09-09 | Welch Allyn Protocol, Inc. | Patient monitoring system |
| US7261690B2 (en) * | 2000-06-16 | 2007-08-28 | Bodymedia, Inc. | Apparatus for monitoring health, wellness and fitness |
| EP1197178B1 (en) * | 2000-10-12 | 2008-07-09 | GE Medical Systems Information Technologies, Inc. | Mobile clinical information system |
| EP1356762A1 (de) * | 2002-04-22 | 2003-10-29 | UbiCom Gesellschaft für Telekommunikation mbH | Geräteanordnung zur Fernüberwachung von Körperfunktionen |
| EP1606758B1 (en) * | 2003-03-21 | 2015-11-18 | Welch Allyn, Inc. | Personal status physiologic monitor system |
| US20040235468A1 (en) * | 2003-05-19 | 2004-11-25 | Luebke Charles J. | Wireless network clustering communication system, wireless communication network, and access port for same |
| US20050143632A1 (en) * | 2003-11-13 | 2005-06-30 | Joseph Elaz | Processing device and display system |
| GB2409951A (en) * | 2004-01-08 | 2005-07-13 | Remote Diagnostic Technologies | Wireless local area network of medical sensors |
-
2005
- 2005-11-30 ES ES200502956A patent/ES2276616B1/es not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-11-29 WO PCT/ES2006/000664 patent/WO2007063157A2/es active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007063157A2 (es) | 2007-06-07 |
| WO2007063157A3 (es) | 2007-07-19 |
| ES2276616A1 (es) | 2007-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11963736B2 (en) | Wireless patient monitoring system | |
| US12109022B2 (en) | Wireless patient monitoring device | |
| US20230329649A1 (en) | Patient position detection system | |
| ES2295158T3 (es) | Sistema inalambrico de electrodos programables para monitorizacion medica. | |
| US7387607B2 (en) | Wireless medical sensor system | |
| US20190133484A1 (en) | Common display unit for a plurality of cableless medical sensors | |
| US20210393203A1 (en) | Securement dressing with conformal border | |
| US20110040197A1 (en) | Wireless patient monitoring system | |
| Kavitha et al. | Smart wireless healthcare monitoring for drivers community | |
| KR100866545B1 (ko) | 비접촉 방식의 착용형 무선 생체신호 측정 시스템 | |
| US11622718B2 (en) | Self contained monitor and system for use | |
| ES2276616B1 (es) | Sistema de monitorizacion de pacientes. | |
| Naima et al. | The berkeley tricorder: Ambulatory health monitoring | |
| Singh et al. | A survey on integrated wireless healthcare framework for continuous physiological monitoring | |
| Lakhala et al. | Architecture of real-time patient health monitoring based on 5G technologies | |
| Hong et al. | A wireless 3-channel ECG transmission system using PDA phone | |
| KR101596274B1 (ko) | 원격 건강 진단 시스템 | |
| Varshney | Wireless health monitoring: requirements and examples | |
| WO2017089986A1 (es) | Monitor de signos vitales vestible con interconexión | |
| CN210383876U (zh) | 一种医疗用多参数监护仪 | |
| CN204723189U (zh) | 基于3g网络的多功能监护仪系统 | |
| CN204723055U (zh) | 远程无线多功能监护仪系统 | |
| Lee et al. | Query based duplex vital signal monitoring system using wireless sensor network for ubiquitous healthcare | |
| Fisal et al. | ECG monitoring system using wireless sensor network (WSN) for home care environment | |
| Rotariu et al. | Patient monitoring using a low power wireless personal area network of sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20070616 Kind code of ref document: A1 |
|
| PC2A | Transfer of patent | ||
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2276616B1 Country of ref document: ES |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180809 |