Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad que consiste en un dispositivo generador de campos electromagnéticos digital,

portátil, modular, que puede ser utilizado para un gran número de aplicaciones médicas. El dispositivo permite ser programado mediante software en lo que se refiere a sus principales parámetros (amplitud, forma de onda, frecuencia, secuencia de pulsos, modelo positivo-negativo ... etc.), y además es completamente portátil con un reducido peso, alimentado por baterías recargables. Su alto grado de modularidad le permite ser flexible en futuros desarrollos según parámetros nuevos requeridos. Además permite la construcción sincrónica de arrays de generadores para aplicaciones lineales y secuenciales. El dispositivo posee una alta capacidad de discriminación en frecuencia inferior a una milésima de Hz e intensidad 0.001 {mi}A.

Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminacion en baja frecuencia y de baja intensidad.

Objeto de la invención

La presente invención se trata de un dispositivo generador de campos electromagnéticos digital, portátil, modular, que puede ser utilizado para un gran número de aplicaciones médicas. La ventaja de este nuevo diseño es la miniaturización de sus circuitos con respecto a los que ya existen en el mercado, que además le permite ser programable mediante software en lo que se refiere a sus principales parámetros (amplitud, forma de onda, frecuencia, secuencia de pulsos, modelo positivo-negativo ... etc.), y además ser completamente portátil de muy bajo peso (menos de 100 gr) y alimentado por baterías recargables. Su alto grado de modularidad le permite ser flexible en futuros desarrollos según parámetros nuevos requeridos. Además permite la construcción sincrónica de arrays de generadores para aplicaciones lineales y secuenciales.

Esta invención descrita a continuación consiste en un sistema generador de campos pulsantes programable en diferentes formas de onda, con control digital. Posee una alta capacidad de discriminación en frecuencia inferior a una milésima de Hz e intensidad 0.001 μA. Se trata pues de un dispositivo que por su rango de aplicación (dentro de la normativa ICNRIP, CENELEC sobre exposición a campos magnéticos) permite ser utilizado como unidad terapéutica en diferentes tratamientos médicos.

Consecuentemente, el dispositivo se encuentra dentro del campo de las aplicaciones biomédicas en el apartado de estimulación magnética transcraneal de baja intensidad y baja frecuencia, en el marco de la ingeniería biomédica.

Antecedentes de la invención

La estimulación magnética transcraneal es un método no invasivo para estimular la actividad cerebral, fue usada por primera vez en humanos en la década de los 80, donde cambios rápidos en los campos magnéticos exteriores inducen corrientes de "Eddy" en el tejido conductor del cerebro humano, permitiendo la manipulación no invasiva de la actividad neural tanto a nivel de microescala como de macroescala. Esta actividad presenta una potencial capacidad de actuación terapéutica para el tratamiento de los trastornos relacionados con el llamado dolor central producto de la alteración en frecuencia de redes neuronales codificadas.

Durante mas de cien años ha sido reconocido que la electricidad y el magnetismo son unidades interdependientes, ligadas mediante las ecuaciones de Maxwell (Bohning 2000), una corriente que pasa a través de un conductor genera un campo magnético perpendicular a la dirección de la corriente. En los últimos años se ha producido un creciente número de informes que demuestran efectos significativos de los campos electromagnéticos de extremadamente baja frecuencia (ELF, EMF) sobre diferentes aspectos del comportamiento animal y humano. Además han demostrado que la exposición a campos ELF afecta a la actividad eléctrica cerebral. Este sistema es de carácter no invasivo ya que va a utilizar campos magnéticos pulsantes de baja intensidad (por debajo de la normativa CENELEC, y recomendaciones ICNRIP). Fueron usados por primera vez en humanos en la década de los 80, donde el campo magnético a pulsos controlados permitía inducir corrientes de Eddy en el interior del tejido nervioso, lo que permite la modificación de las propiedades eléctricas de los tejidos subyacentes, con un amplio potencial terapéutico.

Los sistemas desarrollados hasta ahora utilizan campos de alta intensidad, (TMS). Algunas investigaciones permiten suponer qué campos electromagnéticos de baja intensidad y baja frecuencia son capaces de modificar las funciones cerebrales y para ello se han desarrollado algunos dispositivos de generadores de baja intensidad, fundamentalmente los desarrollados por Jacobson enterprises INc, generadores para la reparación de fracturas óseas y disfunciones musculares, basados en sistemas de generadores de campo con moduladores analógico digitales externos y no integrados en un solo chip. También son conocidos los sistemas Earthpulse TM donde sus sistemas programables no consiguen una adecuada precisión en frecuencia.

En la patente US005014699 el dispositivo descrito presenta un pequeño generador que produce una señal de 0-5 V mediante impulsos elementales de 2-10 ms utilizando formas de onda simétricas sinusoidales y triangulares con un intervalo entre pulsos de 60-65 ms aunque utilizando altas intensidades, por lo que difiere el presente desarrollo en intensidad y precisión, además no es un dispositivo programable. En las patentes WO94/13357 y WO0078267A2, se describe un generador que produce altas frecuencias moduladas en baja dando lugar a un campo magnético giratorio. El diseño y las aplicaciones difieren notablemente del presente desarrollo. Por su parte en la patente EP 0048451A1 se describe un circuito de descarga de un condensador a través de una resistencia, sistema que regula el pulso de corriente y el espacio entre pulsos. En este caso se trata de un dispositivo que ni es programable ni es portátil. Los desarrollos de Jacobson, utilizan al igual que en la presente invención campos magnéticos muy débiles del orden de 10^-20 Gauss aplicados a través de una bobina de Hemholtz. Si bien se utiliza campos de rango similar al presente caso, tampoco se trata de un dispositivo programable, ni portátil. Otro dispositivo similar es el descrito en la Patente WO0078267A2, que presenta un sistema portátil para aplicar magnetoterapia como TENS, es decir, por inducción de campo eléctrico a partir de campo magnético. Para ello necesita alta energía, no siendo programable, siendo poco preciso en frecuencia.

El solicitante desconoce la existencia de actuadores magnéticos digitales modulares, portátiles de alta precisión en frecuencia y amplitud aplicables a tratamientos médicos de alta eficacia y seguridad.

Descripción de la invención

La portabilidad del sistema y la capacidad de alimentación en duración y desconexión a la red eléctrica permiten a este sistema modular tener una amplia capacidad de trabajo que lo diferencia de los sistemas que se encuentran en el mercado.

Para ello, y de forma más concreta, el dispositivo de la invención se materializa en un equipo electrónico portátil de pequeño tamaño, operado por baterías recargables o primarias, diseñado para generar señales electromagnéticas de baja intensidad. Estas señales pueden ser programadas de diferentes formas, frecuencias, magnitud y duración utilizando para ello un sistema exterior de programación. El dispositivo permite la aplicación a un número indeterminado de actuadores, ya que se comporta como un generador de corriente independiente de la carga que tenga que soportar.

El diseño del equipo permite gran precisión en el ámbito de frecuencia ELF, con resolución de milésimas de Hz e intensidades muy bajas de 0 1 mA pero de alta precisión necesarias para aplicaciones médicas del ámbito de la estimulación magnética.

De forma más concreta, en el dispositivo de la invención participan seis elementos fundamentales, que son los siguientes:

- Circuito de carga inteligente de batería.

- Circuito de fuentes de alimentación.

- Circuito digital.

- Circuito analógico.

- Circuito de protección y conexión USB.

- Visor de cristal líquido.

El dispositivo puede abastecerse de dos tipos de batería, una, basada en las baterías de Ión de Litio Polímero o de igual manera baterías de tipo Ión de Litio. El otro tipo de batería que puede ser utilizada en este dispositivo se basa en baterías de tipo primaria, conformadas por dos baterías de tipo Litio de 3 VDC de tensión. Estas últimas pueden ser utilizadas en aquellas ocasiones cuando se descargue la batería de Ión de Litio interna y se desee utilizar el equipo.

El circuito de carga inteligente incluye una electrónica inteligente que supervisa la tensión inicial de carga de las baterías y según ésta, establece un programa de carga diseñado para cargar la batería en el menor tiempo posible infringiendo el menor desgaste posible a la química interna de las baterías sometidas a carga.

Este circuito incluye un conector de entrada de tipo mini power jack utilizado ampliamente en los teléfonos celulares diseñado para utilizar un cargador de tipo transformador de pared de 5VDC a 800 miliamperios. De igual manera, el circuito de carga inteligente puede soportar tensiones de hasta 12 voltios de tensión y hasta...

1. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, caracterizado porque está constituido a partir de un equipo electrónico portátil de pequeño tamaño, operado por baterías recargables o primarias (8-9), en el que se establecen un circuito de carga inteligente de batería (1), un circuito de fuentes de alimentación (2), un circuito digital (3), un circuito analógico (4), un circuito de protección y conexión USB (5), y opcionalmente un visor de cristal líquido (6), habiéndose previsto que el circuito de fuentes de alimentación incorpore medios de generación de tres tensiones de trabajo, una para el circuito digital (3), y dos para el circuito analógico (4), mientras que el circuito digital (3) está conformado por un micro controlador (7) de tipo ARM el cual posee al menos un circuito oscilador (10-10'), preferentemente dos, incluyendo internamente un circuito convertidor de digital a analógico (11) que permite generar señales de onda de cualquier tipo referenciadas a 0 voltios a través del complementario software de programación.

2. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la tensión de alimentación del circuito digital (3) es obtenida utilizando un LDO o regulador de tensión fijo, mientras que las tensiones de alimentación del circuito analógico son generadas internamente en el equipo utilizando dos fuentes de alimentación diferentes que incluyen sendos circuitos integrados.

3. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque las dos fuentes de alimentación del circuito analógico incluyen un circuito que permite que las mismas puedan ser encendidas o apagadas utilizando un I/O del micro controlador (7).

4. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el micro controlador (7) incluye internamente un par de puertos (18-19) y el firmware necesario para implementar una conexión de tipo USB (12) de tipo 2.0.

5. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el convertidor de analógico a digital (11), está incluido internamente en el micro controlador, conjuntamente con el circuito de protección y conexión USB (5) y un divisor de tensión (14).

6. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el circuito digital incluye control para la interface hombre máquina conformado por los siguientes dispositivos:

- LEDs indicadores (15).

- Buzzer o generador de ruido o tono (16).

- Visor de cristal líquido (6).

- Botón de encendido y apagado del equipo (17).

- Detección de conexión de ordenador externo al puerto USB (12).

- Activación y desconexión del circuito de generación de señales.

- Detección de apertura del circuito generador de señales magnéticas.

7. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el circuito digital (3) incluye un puerto que permite conectar al micro controlador el visor de tipo cristal líquido (6) en caso de que este tipo dispositivo sea necesario.

8. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el circuito digital (3) incluye un botón multifunción por medio del cual se puede apagar y encender el dispositivo, así como también activar y desactivar el tratamiento.

9. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el circuito analógico (4) incorpora medios para transformar las señales recibidas en forma de tensión en señales de tipo NRO (Non Return to zero) convertidas en señales en corriente con una capacidad de un máximo de 1 miliamperio, pudiendo adicionalmente ser ajustadas a una menor intensidad por medio de un ajuste de software que disminuye la amplitud de las diferentes señales generadas en convertidor digital a analógico que también puede cambiar la frecuencia, y el ciclo de trabajo de las señales generadas.

10. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el circuito analógico (4) incluye un circuito detector de continuidad (20) que mantiene al micro controlador (7) informado sobre si las bobinas (21) se encuentran o no conectadas al equipo de manera de poder o no comenzar la sesión de trabajo.

11. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el circuito analógico (4) incluye un circuito de ajuste de offset (22).

12. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el circuito de protección y conexión USB (5) incluye un integrado protector de estática, un circuito filtro para la conexión diferencial típica de los puertos USB y un circuito de detección de conexionado que permite al micro conocer cuando un ordenador ha sido conectado.

13. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque comprende una caja o carcasa (23) de material no ferromagnético, en el que se integra la circuitería sobre una placa de circuitos impresos o PCB, habiéndose previsto que incluya un compartimiento especial (24) para alojar un par de baterías primarias (9) de tipo Litio de 3 V cada una, dos indicadores de tipo LED (15) en su parte frontal superior, uno de color rojo y otro de color verde por medio de los cuales se indica el tipo de programa y funcionamiento del dispositivo, así como un indicador de tipo LED Bicolor (25) que permite conocer el estado de carga de la batería interna recargable cuando la misma se encuentra en el proceso de carga.

14. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 13ª, caracterizado porque junto al LED indicador de carga el equipo incluye un orificio en donde se instala el conector del cargador (26), en el otro extremo o lateral derecho de la caja se localiza el conector de tipo Mini USB (12) por medio del cual se realiza la programación del equipo, mientras que en la cara superior izquierda de la caja se localiza el pulsador (17) que permite encender y apagar el equipo así como comenzar o finalizar el tratamiento programado.

15. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 13ª, caracterizado porque en la cara superior derecha de la caja se localiza un conector de tipo SMA hembra utilizado para enroscar el conector SMA macho que utiliza el aplicador.

16. Dispositivo transductor digital portátil, programable con alta discriminación en baja frecuencia y de baja intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque incluye protección electrostática para el puerto USB, un botón de reset (27) interno, un conector (28) con las señales del JTAG o puerto de programación del micro controlador para generar actualizaciones del software de bajo nivel, tres conectores de tipo pincho por medio de los cuales se pueden programar otros puertos o salidas y entradas del micro controlador utilizadas con la finalidad de agregar dispositivos de cristal líquido y pulsadores manuales de control.