La presente invención se refiere a un sistema modular (1) para proporcionar energía a un dispositivo electrónico (2) a través de un campo magnético.

El dispositivo electrónico (2) es un implante para animales de laboratorio cuya misión es medir y enviar información de funciones fisiológicas del animal para un posterior análisis y estudio. El implante posee un módulo de almacenamiento de energía temporal.

El subsistema que proporciona energía a través del campo magnético para la alimentación del implante está alojado en la jaula del animal y su modularidad permite aplicarlo a alojamientos animales tan grandes como se desee.

El sistema modular permite estudios de duración prolongada, (en los cuales el uso de baterías está descartado), mientras el animal se mueve libremente en su jaula sin ningún tipo de restricción. El sistema modular permite además extraer el animal de la zona de generación de campo magnético durante periodos de tiempo limitados sin que se pierdan las funciones del implante por falta de alimentación.

Sistema modular para la alimentación por campo magnético en telemetría animal.

Antecedentes de la invención

Existen numerosos trabajos de investigación sobre el desarrollo de dispositivos implantables con diversos objetivos: estimulación muscular, dispensación automática de fármacos, medida de parámetros biológicos, etc. y que usan una señal de radiofrecuencia para realizar la transmisión tanto de datos como de energía (US7191013-B1 / KR2005039445-A / US6631296-B1 / US2003014091-A1 / US6477425-B1 / WO20059370-A / WO2000224456-A / WO2006010013-A1) . En muchos de ellos una pequeña batería proporciona la energía al sistema, pero a su vez limita su vida útil. En otros se describe un sistema de almacenamiento temporal de la energía (como en US US2003014091) . Algunos de estos trabajos ya han sido o están en vía de ser patentados ( US2005159105-A1 / US 2008103553 / US 2008091246 / US2008009921 /US6456883-B1 / US6166518-A /US5733313-A / US2005288743-A1) . Se han realizado también patentes de dispositivos implantados sin batería y que utilizan luz solar como medio para conseguir la energía ( US2004116794 ) .

Otras patentes se basan en el aprovechamiento de un campo magnético, el cual una vez rectificado y debidamente filtrado es usado como fuente de energía, aunque no para un dispositivo implantado (HK1017537 / ES2111486) .

En todas estas invenciones la transmisión de energía es prácticamente punto a punto y extremadamente focalizada en una pequeña área del espacio, teniendo unas severas restricciones de posicionamiento y orientación (ver por ejemplo WO0137926A1) . La presente invención propone un sistema que permite generar un campo magnético uniforme en una área tan grande como la aplicación lo requiera, que permite al animal que lleva el implante moverse libremente en su habitáculo.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un sistema modular capaz de medir y transmitir los datos fisiológicos de un animal que se encuentra en movimiento libre dentro de su jaula, durante un largo periodo de tiempo. Dicho sistema modular no puede suponer un impedimento para el animal en el desarrollo de su actividad física habitual ni producir ninguna alteración fisiológica que pueda modificar su desarrollo, comportamiento ni evidentemente los datos obtenidos.

La invención se compone de un a un sistema modular (1) para proporcionar energía a un dispositivo electrónico (2) a través de un campo magnético, y un sistema de transmisión y procesamiento de datos (3) .

El sistema modular (1) encargado de la generación del campo magnético consta de:

(1a) circuito tanque resonante paralelo: (1aa) bobina (1ab) condensador.

(1b) circuito electrónico que proporciona una corriente sinusoidal al circuito 1a.

El sistema modular de generación de campo magnético maximiza la uniformidad del mismo en toda la superficie de la base de la jaula del animal, para garantizar la correcta alimentación del implante independientemente del punto de la jaula donde este se encuentre . Para garantizar la uniformidad del campo magnético, la inductancia (1aa) del circuito tanque (1a) se construye de tal forma que quede distribuida por toda la superficie de la base de la jaula del animal. Las espiras son de geometría y posición variable para garantizar una máxima uniformidad del campo generado. A su vez el soporte en el cual estarán dispuestas las espiras está formado por una o varias capas para obtener el campo magnético deseado por unidad de superficie. El sistema es modular de manera que se puede generar un campo uniforme en una superficie de mayores dimensiones replicando N veces el elemento base.

El dispositivo electrónico (2) es un implante para animales de laboratorio cuya misión es medir y enviar información de funciones fisiológicas del animal para un posterior análisis y estudio. Este dispositivo consta de:

(2a) los sensores necesarios para realizar la adquisición de los parámetros fisiológicos de interés.

(2b) un microcontrolador que realiza la conversión analógica / digital y que a su vez envía los datos de forma empaquetada y serializada (protocolo de comunicaciones) .

(2c) un transmisor de radio-frecuencia el cual envía/recibe los datos.

(2d) un circuito tanque resonante paralelo (formado por una bobina (2da) , arrollada en la envolvente del implante, y un condensador) encargado de la transformación de la energía magnética en eléctrica.

(2e) un módulo de almacenamiento temporal de energía, que permite extraer el animal de la jaula durante periodos de tiempo limitados sin que el implante pierda su funcionalidad.

El dispositivo (3) encargado de transmitir almacenar y procesar los datos se compone de: (3a) transmisor de radio-frecuencia, el cual recibe/envía los datos emitidos/ recibidos por (2c)

(3b) un procesador que responderá al protocolo generado por (2b) y que por tanto será capaz de recuperar los datos correspondientes a cada uno de los sensores (2a) .

(3c) un sistema de comunicación encargado de transmitir a un PC los datos procedentes del sistema (3a)

(3d) un software de análisis, tratamiento y almacenado de los datos.

El funcionamiento global del sistema es el siguiente:

El circuito resonante paralelo (1a) se excita con una corriente senoidal a través de un puente H incluido en (1b) . La bobina del circuito tanque (1aa) , que está geométricamente distribuida en toda la base de la jaula del animal, genera un campo magnético proporcional a la corriente que circula por ella. Dicho campo magnético induce en la bobina del circuito tanque del implante (2da) la corriente necesaria para el correcto funcionamiento del mismo. Los circuitos tanque del sistema de generación de campo magnético (1a) y del implante (2d) están sintonizados a la misma frecuencia. El implante adquiere y digitaliza continuamente los parámetros fisiológicos a medir, y posteriormente, mediante un protocolo de comunicaciones adecuado, envía la información a través del transmisor de radiofrecuencia (2c) .

El transmisor receptor (3a) se encuentra a una cierta distancia de la jaula del animal (una distancia que asegure que el funcionamiento del enlace de RF es correcto) . El receptor (3a) entrega los datos recibidos del implante a un procesador (3b) encargado de enviarlos a través de un sistema de comunicación (3c) a un PC. En dicho PC se realizará el procesado y almacenamiento de todas las señales biológicas recibidas.

El sistema permite que temporalmente el animal se encuentre fuera de la acción del campo magnético gracias al módulo del almacenamiento temporal de energía (2e) , manteniendo el implante todas sus prestaciones.

Breve descripción de los dibujos Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los cuales, esquemáticamente y sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa lo anteriormente descrito.

La figura 1 es un esquema global del sistema modular generador del campo magnético, donde se muestra el circuito (1b) que proporciona la corriente al circuito tanque (1a) que está formado por una bobina (1aa) y un condensador (1ab)

La figura 2 es un esquema genérico del implante, donde se muestran los sensores para la medida de las variables fisiológicas (2a) , el microcontrolador que realiza la conversión analógica / digital y envía los datos de forma empaquetada y serializada (2b) , el transmisor de radiofrecuencia (2c) que envía los resultados de las medidas a un receptor situado en el exterior del implante, (2d) un circuito tanque resonante paralelo (formado por una bobina (2da) , geométricamente distribuida en la envolvente del implante, y un condensador) , y un sistema de almacenamiento temporal de energía (2e) , que permite extraer el animal de la jaula durante periodos de tiempo cortos sin que el implante pierda su funcionalidad .

La figura 3 es un esquema representativo de la unidad encargada de la recepción de los datos, del tratamiento y almacenado de los mismos. Consta de una antena receptora (3e) , conectada al circuito receptor (3a) , un procesador (3b) que responderá al protocolo generado por (2b) y que recupera los datos correspondientes a cada uno de los sensores (2a) , un sistema de comunicación (3c) encargado de transmitir a un PC (3f) los datos procedentes del implante, y un software de análisis, tratamiento y almacenado de los datos...

1. Sistema modular para generar un campo magnético uniforme en una superficie de área A, que alimenta a un dispositivo implantado en un animal destinado al estudio de parámetros fisiológicos en animales caracterizado por qué:

a) cada celda de generación de campo magnético comprende un circuito tanque resonante (1a) formado por un condensador (1ab) y una bobina (1aa) cuyas espiras están distribuidas de manera uniforme ocupando toda la superficie del módulo. La forma de las espiras es preferentemente circular o hexagonal. El tamaño y el número de espiras determina la frecuencia de resonancia del circuito tanque.

b) la distribución geométrica de las espiras de la bobina (1aa) genera un campo magnético uniforme en toda 10 la superficie del módulo en un rango de altura determinado, preferentemente entre 0 y 4 cm.

c) El número de celdas de generación de campo interconectadas determina el área útil A, de campo magnético uniforme.

d) el método de construcción de la bobina distribuida (1aa) será preferentemente un sustrato multicapa, un bobinado de hilo metálico, o una combinación de ambas opciones y no afecta a la uniformidad del campo 15 magnético.

2 Sistema modular según la reivindicación 1 que comprende un dispositivo implantado en el animal que consta de uno o varios sensores para la medida de variables fisiológicas (2a) , un microcontrolador cuyas funciones principales son la digitalización de los datos y el control de la transmisión de los mismos (2b) , un transmisor de radiofrecuencia (2c) que envía los resultados de las medidas a un receptor situado en el exterior del implante, (2d) un circuito tanque resonante paralelo formado por una bobina (2da) arrollada en la envolvente del implante, un condensador, y un sistema de almacenamiento temporal de energía (2e) , que permite extraer el implante del campo magnético sin que este pierda su funcionalidad durante un periodo de tiempo de al menos 30 minutos.

3. Sistema modular según la reivindicación 2 caracterizado por que el elemento de almacenamiento temporal de energía es preferiblemente un condensador.

FIGURA 1

FIGURA 2

FIGURA 3

AB

C

FIGURA 4

B

C

FIGURA 5

FIGURA 6

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 201000808

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 11.06.2010

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : A61B5/04 (2006.01) H02J7/02 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201000808

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) A61B, H02J Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201000808

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 29.02.2012

Declaración

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201000808

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

Se considera D01 el documento del estado de la técnica anterior más próximo al objeto de la solicitud. Este documento afecta a la actividad inventiva de todas las reivindicaciones, tal y como se explicará a continuación.

Reivindicación 1

En D01 se describe el siguiente dispositivo (las referencias entre paréntesis se refieren a D01) :

Sistema para generar un campo magnético uniforme en una superficie (fig. 3) , que alimenta a un dispositivo implantado en un animal destinado al estudio de parámetros fisiológicos en animales en el que cada elemento o bobina (ver figura.

6. 6c) de generación de campo magnético comprende un circuito tanque resonante formado por un condensador (48) y una bobina (46)

A la vista de lo anterior, la única diferencia entre lo descrito en D01 y el objeto reivindicado radicaría en el carácter modular de este último interpretado a la luz de las figuras 4 y 5 de la solicitud, lo que por otra parte se considera como una mera opción de diseño, que no conferiría un efecto técnico diferente en cuanto a la uniformidad del campo generado en el interior del sistema.

Por consiguiente, la reivindicación 1 carece del requisito de actividad inventiva según el Art.8.1 de la Ley de Patentes 11/86.

Reivindicaciones dependientes.

En cuanto al dispositivo implantado en el animal, definido en la reivindicación 2, en D01 se describe lo siguiente (las referencias entre paréntesis se refieren a D01) :

Un dispositivo (fig. 2, 5) implantado en el animal que consta de uno o varios sensores (B) para la medida de variables fisiológicas, un microcontrolador (115, párr. 95) , un transmisor de radiofrecuencia (112) que envía los resultados de las medidas a un receptor (114) situado en el exterior del implante, un circuito tanque resonante paralelo formado por una bobina (10) y un condensador (12) , y un sistema de almacenamiento temporal de energía (párr. 98) .

Es decir, todas las características técnicas del dispositivo definidas en la reivindicación 2 están idénticamente descritas en D01.

En cuanto al contenido de la reivindicación 3 la opción de utilizar un condensador como elemento de almacenamiento de energía, también está descrita en D01 (ver párr. 98) .

Por consiguiente, las reivindicaciones dependientes no presentan características adicionales novedosas, por lo que tampoco satisfacen el requisito de actividad inventiva (Art. 8.1 LP) .

En conclusión, a la vista del estado de la técnica anterior, la solicitud no satisface los requisitos de patentabilidad del Art. 4.1 LP.

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