Dispositivo para supervisar y controlar redes inalámbricas de sensores y/o accionadores.

Un dispositivo de soporte portátil (10) para sensores y/o accionadores de un elemento de nodo de una red de nodos de detección y/o de accionamiento (20),

que comprende:

un cuerpo base (1) que tiene una pluralidad de caras (2) en dicho cuerpo base (1) al menos un sensor y/o accionador (3) y un bloque de alimentación eléctrica (4) siendo aplicables;

- un medio de fijación (80, 100) para fijar dicho cuerpo base (1) a una superficie de soporte;

- una unidad de control (5) en dicho cuerpo base (1) que comprende un microprocesador o microcontrolador;

- una unidad de memorización (6) en dicho cuerpo base (1) comunicándose dicha unidad de memorización (6) con dicha unidad de control (5) y estando adaptada para memorizar una pluralidad de parámetros de configuración, firmware y datos;

- un medio de comunicación inalámbrica (7) que está adaptado para poner a una red de sensores inalámbrica (20) en comunicación con dicho microprocesador con unidades distantes, comprendiendo dichas unidades distantes otros cuerpos bases (1) con sus respectivos sensores y/o accionadores (3) y al menos una unidad de control de datos (30) adecuada para intercambiar señales con dicho cuerpo base (1),

en donde

al menos dos caras (2) de dicho cuerpo base (1) son caras de conexión (2) para los respectivos sensores y/o accionadores (3),

y en donde

dicho cuerpo base (1) comprende:

- un medio de acoplamiento positivo (54) para realizar un acoplamiento positivo entre dichos sensores y/o accionadores (3) con dichas caras de conexión (2) de dicho cuerpo base (1);

- un medio de interfaz (2, 11) en dicho medio de acoplamiento positivo (54), para establecer una interfaz entre dichos sensores y/o accionadores (3) y dicha unidad de control (5);

- un medio de identificación (45, 85) para identificar un sensor y/o accionador predeterminado (3) conectado a dicho cuerpo base (1) por dicho medio de acoplamiento positivo (54) y un medio de interfaz (2, 11).

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente Invención se refiere a un dispositivo para supervisar y controlar redes inalámbricas de sensores y/o accionadores. En particular, este dispositivo es aplicable en el campo biomédico en relación con una Red de Área Corporal Inalámbrica (WBAN) o Red de Sensores Corporales Inalámbrica (WBSN) para supervisar los parámetros fisiológicos por medios de sensores y/o accionadores que son portátiles por un paciente.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA TÉCNICO

Entre los aparatos de supervisión tradicionales para pacientes, se conocen sistemas voluminosos y de alto coste que proporcionan, para cada parámetro registrado, un dispositivo respectivamente dedicado. Por este motivo, los procedimientos de supervisión o detección pueden realizarse solamente por hospitales o centros médicos.

En tales tipos de aparatos de supervisión, la conexión entre el dispositivo portátil, que está adaptado para memorizar y transmitir datos y los sensores, que están adaptados para detectar los parámetros fisiológicos, existe normalmente una conexión cableada. En particular, dichos sensores, que se ponen en contacto con la piel del paciente, perturban al paciente puesto que el cableado limita los movimientos del paciente.

La eliminación de las conexiones cableadas es conocida, utilizando una comunicación inalámbrica y mediante tecnologías electrónicas de bajo consumo de energía. En particular, se conocen redes de nodos detectados, que tienen cada uno un propio elemento de batería y está cada uno dispuesto en el cuerpo del paciente, que son capaces de detectar diferentes parámetros fisiológicos, para memorizar los parámetros y/o para comunicar los parámetros en una forma inalámbrica a un dispositivo más potente, que es capaz de registrarlos y/o comunicarlos a una unidad operativa central distante.

Dichos dispositivos se utilizan, en particular, cuando se supervisan parámetros fisiológicos por medio de un sistema que se suele denominar Red de Sensores Inalámbrica (WSN).

Una Red de Sensores Inalámbrica (WSN) es una red que comprende pequeños nodos, que son capaces de alojar un sensor, de realizar algunas etapas de cálculo en cada nodo y de comunicarse entre sí a través de protocolos de redes adecuados. Dichas redes de sensores se desarrollan para aplicaciones que se suelen dedicar según la naturaleza de los datos que se detectan por los nodos. En el campo biomédico, a modo de ejemplo, varios datos, tales como temperatura, tensión, señales ECG, movimientos, posición, tensión sanguínea, etc., son objeto de medición. Las plataformas de red WSN son interesantes debido a una pluralidad de características que son adecuadas para varios tipos de aplicaciones. Las principales características de estas redes son las siguientes:

rigidez de los nodos que la constituye: los nodos tienen un tamaño reducido que permite una posición fácil según la aplicación particular;

creación de una red sin la necesidad de tener una infraestructura dedicada;

bajo consumo de energía necesario para hacer funcionar la red, de tal manera que puedan utilizarse baterías, que tienen que durar varios años;

heterogeneidad de los nodos y de los conectores;

baja capacidad de cálculo y comunicación de un nodo único.

Este tipo de redes, además, son dinámicas, puesto que incluso si se averian algunos nodos, o se cambia el número de nodos o en caso de falta de capacidad de la batería o si se desplazan, no existen problemas a tal respecto para la red.

La arquitectura estándar de la Red de Área Corporal Inalámbrica (WBAN) o Red de Sensores Corporales Inalámbrica (WBSN) proporciona diferentes nodos miniaturizados y provistos de sensores, cada uno denominado Unidad de Sensor Corporal (BSU) también denominado dispositivo extremo, que se conectan, en una forma inalámbrica, a una unidad central que puede llevarse por el paciente o situarse en su proximidad, denominada Unidad Central Corporal (BCU).

Más concretamente, los dispositivos extremos son los nodos extremos de la red que están en contacto con el cuerpo del paciente o que están situados en el entorno circúndate y que están provistos de un sensor y/o accionador adecuado para realizar las funciones de supervisión y/o funciones de interacción activa con el paciente.

Los datos obtenidos por las numerosas unidades BSUs son accesibles online por una conexión entre la BCU y el entorno Internet, que puede obtenerse por diferentes tecnologías, tales como red WLAN, GPRS, UMTS, etc.

De este modo, el paciente que es supervisado por la red WBAN puede inspeccionarse a distancia por un medio o por el personal del hospital de una forma continua, con el fin de evitar posibles complicaciones. Los datos pueden memorizarse periódicamente en un servidor dedicado y un médico puede realizar un chequeo completo en cualquier momento deseado. En caso de urgencia, se pueden tomar medidas adecuadas a corto plazo, que necesitan una alarma, que puede activarse por el propio paciente y la necesidad del sistema de supervisión en respuesta a cualesquiera irregularidades de los parámetros fisiológicos.

Los límites/problemas de un dispositivo extremo y en general, de los productos de redes WBAN biomédicas que están actualmente disponibles en el mercado, pueden ser los siguientes:

sistemas cerrados están actualmente disponibles, en donde el usuario tal como un médico, enfermera o el propio paciente no pueden modificar la estructura del sistema;

los dispositivos extremos han sido diseñados y fabricados en conformidad con una funcionalidad que no puede cambiarse por el usuario a no ser con la ayuda del fabricante/proveedor/suministrador o por operadores altamente cualificados;

un dispositivo extremo se define y diseña con una función única, que depende del sensor/accionador particular en el que está montado, sin la posibilidad de añadir o cambiar la funcionalidad particular de medición y/o operación (a modo de ejemplo, el tipo de parámetro a medir);

el sensor/accionador y/o la batería, es el único bloque que puede sustituirse más o menos fácilmente por el usuario, pero solamente con dispositivos muy similares, esto es, con la misma función.

Estos problemas implican límites con respecto a la flexibilidad, puesto que un dispositivo extremo que se fabrica para la medición de un parámetro fisiológico determinado no puede cambiarse por el usuario con el fin de medir otro parámetro. Lo que antecede produce también una explotación deficiente del dispositivo, porque una vez que el sistema ha realizado sus funciones, o el parámetro ya no es de interés, el dispositivo completo pierde completamente su utilidad y no puede modificarse para realizar funciones diferentes.

El documento US25/265269 A1 da a conocer un aparato de transmisión de señal que está conectado por cableado a sensores comunes y transmite, de forma inalámbrica, los datos de los sensores a un ordenador central distante. El aparato de transmisión no es un dispositivo de soporte para sensores que le están conectados mediante cableado, tales como un termómetro, un fluidímetro, etc., que están dispuestos en una máquina. El aparato de transmisión está dispuesto en una posición adecuada cercana a la máquina, con cableado que conduce a los sensores y está adaptado para un uso industrial y no para un uso personal.

En el documento US26/122466, se da a conocer un sistema de telemedicina modular que conecta módulos de funciones de diagnóstico, identificación y comunicación audiovisual.

En el documento US 22/8494, se da a conocer un aparato de identificación electrónico incorporado en la muñeca.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, es una característica de la presente invención dar a conocer un dispositivo de soporte para sensores y/o accionadores que pueden ser parte de una red inalámbrica de sensores/accionadores y que proporciona la posibilidad de integrar, en un nodo único, una pluralidad de componentes de detección y/o accionamiento.

Otra característica de la presente invención es dar a conocer dicho dispositivo de soporte para sensores y/o accionadores que pueden ser parte de un contexto de red de área corporal inalámbrica (WBAN) o red de sensores corporales inalámbrica (WBSN) para supervisar los parámetros fisiológicos por medio de sensores y/o accionadores que pueden portarse por el paciente, que está adaptado para soportar una pluralidad de sensores y/o accionadores y al mismo tiempo, pueden fijarse fácilmente al cuerpo humano por medios adhesivos u otros sistemas de conexión.

Otra característica de la presente invención es dar a conocer un dispositivo de soporte para sensores y/o accionadores que pueden ser parte de una red... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de soporte portátil (1) para sensores y/o accionadores de un elemento de nodo de una red de nodos de detección y/o de accionamiento (2), que comprende:

un cuerpo base (1) que tiene una pluralidad de caras (2) en dicho cuerpo base (1) al menos un sensor y/o accionador (3) y un bloque de alimentación eléctrica (4) siendo aplicables;

un medio de fijación (8, 1) para fijar dicho cuerpo base (1) a una superficie de soporte;

una unidad de control (5) en dicho cuerpo base (1) que comprende un microprocesador o microcontrolador;

una unidad de memorización (6) en dicho cuerpo base (1) comunicándose dicha unidad de memorización (6) con dicha unidad de control (5) y estando adaptada para memorizar una pluralidad de parámetros de configuración, firmware y datos;

un medio de comunicación inalámbrica (7) que está adaptado para poner a una red de sensores inalámbrica (2) en comunicación con dicho microprocesador con unidades distantes, comprendiendo dichas unidades distantes otros cuerpos bases (1) con sus respectivos sensores y/o accionadores (3) y al menos una unidad de control de datos (3) adecuada para intercambiar señales con dicho cuerpo base (1),

en donde

al menos dos caras (2) de dicho cuerpo base (1) son caras de conexión (2) para los respectivos sensores y/o accionadores (3),

y en donde

dicho cuerpo base (1) comprende:

un medio de acoplamiento positivo (54) para realizar un acoplamiento positivo entre dichos sensores y/o accionadores (3) con dichas caras de conexión (2) de dicho cuerpo base (1);

un medio de interfaz (2, 11) en dicho medio de acoplamiento positivo (54), para establecer una interfaz entre dichos sensores y/o accionadores (3) y dicha unidad de control (5);

un medio de identificación (45, 85) para identificar un sensor y/o accionador predeterminado (3) conectado a dicho cuerpo base (1) por dicho medio de acoplamiento positivo (54) y un medio de interfaz (2, 11).

2. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde dicho medio de comunicación inalámbrica (7) está dispuesto dentro de dicho cuerpo base (1).

3. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde dicho cuerpo base (1) tiene una forma plana, en particular, una forma paralelepipédica, con cuatro caras de conexión alargadas prácticamente rectangulares (2), en donde al menos uno de dichos medios de acoplamiento positivo (54) para establecer un acoplamiento positivo entre dichos sensores y/o accionadores (3) está provisto de una de dichas caras de conexión rectangulares (2).

4. Un sistema que comprende un dispositivo de soporte portátil según la reivindicación 1 y un elemento adaptador o un elemento frontal (4) que puede fijarse a dichas caras de conexión (2) por dicho medio de acoplamiento positivo (54), proporcionando dicho elemento adaptador frontal (4) una conexión de acoplamiento positivo con al menos un sensor y/o accionador correspondiente (3), comprendiendo dicho elemento adaptador (4) uno entre los siguientes elementos o una de sus combinaciones:

una unidad de control que comprende un microprocesador o un microcontrolador (41),

un aparato de acondicionamiento de señal (42);

un convertidor analógico/digital y/o digital/analógico (43);

una interfaz (44) con dicho cuerpo base (1);

un dispositivo de identificación (45);

una interfaz (46) con dicho sensor y/o accionador (3).

5. Un sistema que comprende un dispositivo de soporte portátil según la reivindicación 1 y un elemento de interfaz

de puente (6) dispuesto para conectar, respectivamente, al menos dos cuerpos base (1) entre sí de tal manera que se aumente el número de dichas caras de conexión (2) y por lo tanto de dichos sensores y/o acclonadores (3) que puedan conectarse, comprendiendo dicho elemento de interfaz de puente (6) uno entre los siguientes elementos o una de sus combinaciones:

una unidad de control que comprende un microprocesador o un mlcrocontrolador (81);

una primera interfaz (84) con un primer cuerpo base (1);

un dispositivo de identificación (85);

una segunda interfaz (84) con un segundo cuerpo base (1).

6. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde dicho cuerpo base (1) comprende al menos un puerto de entrada de hardware (11) que está adaptado para conectar a dicho cuerpo base (1) dispositivos externos auxiliares, en particular, tales como una pantalla para visualizar los parámetros que han sido medidos por dichos sensores o dispositivos de ampliación de memoria, en particular, proporcionándose dicho puerto de entrada de hardware (11) en una cara superior y/o una cara inferior de dicho cuerpo base (1).

7. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde en dicho cuerpo base (1) al menos un elemento de batería (4) se proporciona para ser acoplable con una de dichas caras de conexión (2), en particular estando dicho elemento de batería (4) adaptado para proporcionar suministro de energía eléctrica a dicho cuerpo base (1) con los respectivos sensores y/o accionadores (3) a cualesquiera elementos frontales (4), a cualesquiera elementos de interfaz de puente (6) y a cualesquiera dispositivos externos auxiliares, en particular, un medio (16) se proporciona para acoplar dicho elemento de batería (4) en dicha cara superior y/o en dicha cara inferior de dicho cuerpo base (1).

8. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde dicho medio de acoplamiento positivo (54) tiene una forma geométrica específica con el fin de impedir un acoplamiento incorrecto por el usuario.

9. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde dicho medio de identificación (45), (85) se selecciona de entre el grupo constituido por:

un medio de identificación analógico capaz de medir magnitudes físicas; un medio de identificación digital.

1. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde dicho medio de identificación (45), (85), proporciona un medio de iniciación operativa en dicha unidad de control (5) para identificar si un dispositivo ha sido conectado en dicho cuerpo base (1) seleccionado a partir del grupo constituido por dicho sensor y/o accionador (3), dicho elemento frontal (4), dicho elemento de interfaz de puente (6), un dispositivo externo auxiliar y para iniciar un proceso de diálogo analógico y/o digital predeterminado.

11. Un dispositivo según la reivindicación 9, en donde dicho medio de identificación analógico mide una capacidad predeterminada de un condensador (65) u otra característica física de un elemento de circuito pasivo con el fin de identificar, de forma univoca, dicho sensor y/o accionador (3) o dicho elemento adaptador (4) o dicho elemento de interfaz de puente (6) conectado a dicho cuerpo base (1), comparando dicha capacidad de dicho otro parámetro físico con valores predeterminados.

12. El dispositivo de sistema según la reivindicación 4 y 5, en donde dichos medios de fijación (8, 1) para fijar dicho cuerpo base (1) a una superficie de soporte están integrados en una posición seleccionada de entre el grupo constituido por: en dicho cuerpo base (1), en dichos sensores y/o accionadores (3), en dicho elemento adaptador (4) y en dicho elemento de interfaz de puente (6).

13. Un dispositivo según la reivindicación 1, en donde dichos medios de fijación (8, 1), en el campo médico se seleccionan de entre el grupo constituido por:

una pulsera (8) que, en particular, puede fijarse a un brazo de un paciente (21) en la muñeca (9);

una correa (1) que, en particular, puede fijarse al torso de un paciente (21);

en donde una parte de dicha pulsera (8) y/o de dicha correa (1) está conectada a dicho cuerpo base (1) en una o más caras de conexión (2) por dicho medio de acoplamiento positivo (54).

14. Un dispositivo según la reivindicación 13, en donde dicha pulsera (8) tiene la función de sensor y comprende

una parte de conexión (81) con una forma que se acopla de forma positiva con una de las caras de conexión (2) de

dicho cuerpo base (1), en particular comprendiendo dicha pulsera (8) un sensor tonométrico, adaptado para

detectar el latido cardiaco de un paciente (21) o más en general, la tensión sanguínea.

15. Un dispositivo según la reivindicación 13, en donde dicha correa (1) tiene la función de sensor y comprende una parte de conexión (15) con dicho cuerpo base (1), en particular, dicha correa (1) comprende al menos un par 5 de electrodos de detección (12, 14) que se extienden comenzando desde dicha parte de conexión (15) para medir la impedancia del cuerpo del paciente.