ES2232412T3 - Biotelemetria pasiva. - Google Patents

Abstract

Una guía (50) adaptada para ser introducida en un cuerpo vivo y que tiene una unidad transpondedora (2; 22; 72; 82) dispuesta en un extremo, en la que dicha unidad transpondedora comprende un sensor (11; 52) sensible a una variable fisiológica, una unidad moduladora (12; 32; 45; 74, 76, 77, 78; 81, 83, 84) para controlar la absorción de energía de radiofrecuencia de la unidad transpondedora de acuerdo con una secuencia de tiempos que representa dicha variable fisiológica, caracterizada porque la unidad transpondedora (2; 22; 72; 82) comprende además una antena transpondedora (7; 28; 71; 88), en la que por lo menos una parte de dicha antena está integrada con un hilo interno de la guía.

Description

Biotelemetría pasiva.

Ámbito técnico de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo y un método para la transferencia inalámbrica de información de valores de variables fisiológicas, y en especial de tal información que ha sido determinada por mediciones invasivas.

Antecedentes de la invención

Hay una necesidad general de mediciones invasivas de variables fisiológicas. Por ejemplo al investigar enfermedades cardiovasculares, se desea fuertemente obtener mediciones locales de presión y caudal con el fin de evaluar el estado del sujeto.

Por consiguiente, se han desarrollado métodos y dispositivos para disponer un sensor miniatura en el lugar en el que deben realizarse las mediciones y para comunicarse con el sensor miniatura.

Por ejemplo, en la patente de los EE.UU. 3.853.117 se describe un sistema y un método para medir la presión del fluido de un cuerpo vivo. Un sensor para su implantación en la cavidad craneana se forma como una estructura mecánicamente resonante, siendo la frecuencia resonante una función de la presión del fluido. Aplicando energía sónica desde una fuente externa, y recibiendo la señal de resonancia de respuesta, es posible detectar la frecuencia de resonancia y, en consecuencia, determinar la presión del fluido.

Otro ejemplo de un monitor de presión intracraneal es conocido por la patente de los EE.UU. 4.026.276, en la que se describe un aparato que incluye un circuito resonante pasivo que tiene una frecuencia natural influida por la presión ambiente. La presión local se mide por observación de la frecuencia a la que se absorbe energía de un campo electromagnético aplicado situado externamente al cráneo.

Con el fin de comunicar la representación medida de la variable fisiológica, se han desarrollado dispositivos basados en interacción acústica así como electromecánica. En ambos casos, el sensor comprende un elemento de resonancia, siendo su frecuencia de resonancia una función de la variable fisiológica que debe determinarse. Se radia energía hacia el elemento de resonancia desde un transmisor externo de ondas acústicas o electromagnéticas, respectivamente. La frecuencia de la energía transmitida es barrida dentro de una gama preseleccionada y es registrada por una unidad de observación. Durante el barrido de frecuencias, la unidad registradora detectará la frecuencia de resonancia del elemento resonante, ya que se producirá a esta frecuencia una caída de la energía transmitida observada.

Los dos ejemplos anteriores de dispositivos conocidos para mediciones invasivas de variables fisiológicas son ejemplos de sistemas pasivos, es decir, el sensor dentro del cuerpo no necesita una fuente de energía, como una pila o electricidad proporcionada mediante conductores eléctricos.

Para guiar un sensor hasta un punto de medida específico durante la investigación de enfermedades cardiovasculares, es conocido montar un sensor miniatura en el extremo distal de una guía o un catéter. La guía o el catéter se introduce en un vaso sanguíneo como la arteria femoral y se guía por fluoroscopia a sitios locales dentro del sistema cardiovascular donde se sospecha un funcionamiento irregular.

El desarrollo de sensores miniatura, o microsensores, para cierto número de variables fisiológicas, incluyen la presión, el caudal, la temperatura, etc., constituye un hito histórico.

Sin embargo, el conjunto del sensor y los cables y conectores asociados es difícil de realizar de una manera económica debido a las pequeñas dimensiones físicas, la precisión mecánica requerida y las exigencias intransigibles relativas a la seguridad del paciente. Más específicamente, se estima que aproximadamente la mitad del coste, o más, del coste total de fabricación para tales dispositivos es imputable a conectores y cables.

Como consecuencia, los dispositivos que realizan esas funciones siguen siendo caros, y la difusión de su uso está limitada a áreas de la más alta prioridad clínica. El aspecto del coste se hace resaltar más por el hecho de que los dispositivos para procedimientos invasivos deben considerarse como artículos eliminables, debido al riesgo de transmitir enfermedades infecciosas. Si pudiera minimizarse o incluso eliminarse el coste de cables y conectores, serían posibles grandes ahorros.

Otro problema de los sensores pasivos del tipo descrito en la US 4.026.276 es el acoplamiento electromagnético no deseado entre el transmisor/receptor por un lado y el sensor por otro lado. Este acoplamiento es debido al hecho de que la alimentación de energía y la transmisión de señales no están separadas funcionalmente. Una manifestación de este problema es que la señal de salida del sistema está influida por la posición del sensor, lo que obviamente es una propiedad no deseada.

Este problema podría superarse añadiendo circuitos electrónicos activos al sensor, incluyendo un transmisor local que funcione a una frecuencia distinta a la frecuencia utilizada para suministrar energía eléctrica al sensor y a los circuitos. Con ello, la función de alimentación de energía inalámbrica se separaría de la de transmisión de la señal y, en consecuencia, la señal de salida no estaría influida por la posición del sensor. Esa solución ha sido descrita por R. Puers, "Linking sensors with telemetry: Impact on the system design" (Relación de los sensores con la telemetría: Impacto sobre el diseño del sistema), Actas de la 8ª Conferencia Internacional sobre sensores y actuadores de estado sólido, Transductores - 95, Estocolmo, Suecia, 25-29 de Junio, 1995, Vol. 1, págs. 47-50. No obstante, un inconveniente de esta solución es que es difícil miniaturizar hasta el tamaño deseado para uso médico con una guía. Además, los sistemas de banda ancha de esta clase son susceptibles de interferencias y perturbaciones electromagnéticas.

La US-A-5.504.352 se refiere a un biosensor pasivo implantable que incluye por lo menos un sensor o transductor para observar una circunstancia fisiológica de un paciente y un transpondedor pasivo que recibe señales de sensor desde el sensor o los sensores, digitaliza las señales del sensor y transmite las señales digitalizadas fuera del cuerpo del paciente cuando se somete a una señal de interrogación generada externamente. En una realización el biosensor está incorporado en la pared lateral de una derivación utilizada para tratar hidrocefalia para observar de manera no invasiva el funcionamiento de la derivación.

Así, hay una necesidad de un mejor sistema de comunicación para comunicarse con un sensor situado dentro de un cuerpo de un sujeto para la medición invasiva de una variable fisiológica, presentando dicho sistema de comunicación una sensibilidad reducida a la posición del sensor así como a la interferencia electromagnética.

Resumen de la invención

El objeto de la presente invención es presentar un dispositivo para superar el problema antes citado.

Este objeto se consigue con un sistema de biotelemetría pasivo de acuerdo con la reivindicación 1 de las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con la invención, se proporciona un circuito electrónico que forma una unidad transpondedora que puede integrarse en una sola microcélula de silicio de dimensiones sumamente pequeñas, y que necesita solamente un pequeño número de componentes discretos, todos los cuales pueden colocarse y compactarse dentro del espacio disponible de una guía que tiene un diámetro exterior de 0,4 mm o en una placa separada para la implantación. Alternativamente, la unidad transpondedora podría insertarse en un cuerpo vivo como implante.

El sistema funciona con un ancho de banda pequeño y, por lo tanto, no es sensible a perturbaciones electromagnéticas. Tampoco es sensible a la posición ni al control preciso de las propiedades de transmisión del medio.

Además, elimina la necesidad de cables y conectores para conectar el sensor con el entorno exterior del cuerpo.

Otros campos de aplicabilidad de la presente invención quedarán claros por la descripción detallada que se da a continuación. No obstante, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la invención, se dan solamente a manera de ilustración.

La presente invención se entenderá más plenamente por la descripción detallada que se da aquí, incluyendo los dibujos adjuntos que se dan solamente a manera de ilustración, y que por lo tanto no limitan la presente invención, y en los que:

la Fig. 1 es un diagrama de bloques de una primera realización de un sistema de comunicación de acuerdo con la invención;

la Fig. 2 es un diagrama esquemático de una potencia de radiofrecuencia transmitida desde el transmisor de un sistema de comunicación de acuerdo con la invención;

la Fig. 3 es un diagrama esquemático de una tensión rectificada de una unidad transpondedora de un sistema de comunicación de acuerdo con la invención;

la Fig. 4 es un diagrama esquemático de una señal de salida de un modulador de una unidad transpondedora de un sistema de comunicación de acuerdo con la invención;

la Fig. 5 es un diagrama esquemático de una potencia de radiofrecuencia recibida por una unidad receptora de un sistema de comunicación de acuerdo con la invención;

la Fig. 6 es un diagrama esquemático de una señal de salida demodulada

la Fig. 7 es un diagrama de bloques de una segunda realización de un sistema de comunicación de acuerdo con la invención;

la Fig. 8 es un diagrama de circuito de una realización de una unidad transpondedora del sistema de comunicación de acuerdo con la invención;

la Fig. 9 es un diagrama de circuito de otra realización de una unidad transpondedora del sistema de comunicación de acuerdo con la invención;

la Fig. 10 es un diagrama de bloques de una realización de unidad transpondedora de un sistema de comunicación de acuerdo con la invención que proporciona la posibilidad de medir y transmitir secuencialmente varias variables fisiológicas;

la Fig. 11 es una vista en sección transversal del extremo distal de una guía con una unidad transpondedora;

la Fig. 12 es un dibujo esquemático de un sistema de acuerdo con la presente invención en uso;

la Fig. 13 es una vista esquemática en sección transversal de un implante de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

La presente invención presenta una arquitectura de sistema que permite a una unidad transpondedora situada dentro del interior de un cuerpo humano o animal comunicarse con equipo electrónico situado fuera del cuerpo sin el uso de ningún cable que lleve señales ni de conectores físicos, y con menor sensibilidad a la interferencia electromagnética.

Esto se consigue con un principio nuevo para comunicar la representación de la variable fisiológica que debe medirse, cuyo principio reduce también la sensibilidad a la situación precisa del circuito microsensor.

En un sistema de acuerdo con la invención, se emite potencia de radiofrecuencia en un ancho de banda pequeño desde una fuente fuera del cuerpo del sujeto, y se absorbe parcialmente para utilizarla como alimentación de energía para una unidad transpondedora, comprendiendo dicha unidad transpondedora una unidad moduladora y una unidad sensora, dispuestas dentro del cuerpo del sujeto. La unidad moduladora está diseñada para alterar la absorción del campo electromagnético de acuerdo con un esquema que es controlado por la unidad sensora en respuesta a la variable fisiológica medida, siendo así representativo de esta variable fisiológica. El sistema incluye una unidad receptora situada fuera del cuerpo, cuya unidad es efectiva para registrar dicha absorción del campo electromagnético.

La unidad transpondedora de acuerdo con la presente invención es útil para una gama de aplicaciones de medida invasiva, tales como mediciones dentro de vasos sanguíneos (por ej., para la diagnosis de enfermedades del corazón), mediciones de presión en un ojo, mediciones dentro o alrededor del cerebro, mediciones de aneurismas de la aorta, etc. La unidad transpondedora podría unirse a un elemento alargado tal como una guía o una cánula o podría ser una unidad independiente implantable.

La unidad sensora de la unidad transpondedora no es nueva en sí misma, y podría incluir cualquier dispositivo sensor adecuado, tal como un sensor resistivo como el descrito en "An IC Piezoresistive Pressure Sensor for Biomedical Instrumentation", (Un sensor de presión piezorresistivo de IC para instrumentación biomédica), Samann, K D Wise, J. D. Angell, IEEE Trans. Biomed. Eng. Vol. BME-20 (1973), p. 101-109, o un sensor capacitivo como el descrito en "A Monolithic Capacitive Pressure Sensor with Pulse-Period Output" (Un sensor de presión capacitivo monolítico con salida de impulsos periódicos), C S Sander, J W Knutti, J D Meindl, IEEED Trans. Electron. Devices Vol. ED 27 (1980), p. 927-930.

La unidad moduladora de la unidad transpondedora observa la salida de la unidad sensora y proporciona una modulación temporalmente codificada de la potencia absorbida basada en la salida de la unidad sensora, es decir, el grado de la modulación cambia con el tiempo de acuerdo con una señal que representa un estado del sensor. Esta modulación temporal, que se hace de acuerdo con un algoritmo preseleccionado, representa información codificada de la variable fisiológica detectada por la unidad sensora que se transfiere al dominio del tiempo. La modulación se detecta fuera del cuerpo del sujeto y, como el algoritmo utilizado es conocido, la información se convierte fácilmente a un valor que representa el nivel de la variable fisiológica.

Con referencia a la Fig. 1, una realización de un sistema de comunicación de acuerdo con la presente invención incluye una unidad transmisora 1, una unidad transpondedora 2 y una unidad receptora 3.

La unidad transmisora 1 incluye un oscilador de banda estrecha 4, un amplificador 5 y una antena 6. La antena 6 emite ondas de radiofrecuencia 101 de amplitud y frecuencia sustancialmente constantes a la frecuencia de funcionamiento del oscilador 4.

Con el fin de controlar y mantener la frecuencia de oscilación en una frecuencia constante o controlable, se incluye un medio de control, como un cristal de cuarzo 17. Con un cristal de cuarzo es posible asegurar una estabilidad de frecuencia de 10^{-6} o mejor. Esto es importante tanto para la inmunidad contra la interferencia electromagnética del sistema como para evitar interferencias inducidas no deseadas del sistema a otros equipos electrónicos.

El sistema está diseñado típicamente para emitir potencia de radiofrecuencia 101 del orden de 0,1-10 W, dependiendo del alcance geométrico de funcionamiento, los requisitos de precisión, etc. La frecuencia de funcionamiento puede estar en la gama de 100 MHz a 10 GHz, típicamente alrededor de 400 MHz. El diagrama esquemático de la Fig. 2 ilustra, de una manera no a escala, la tensión de radiofrecuencia transmitida en función del tiempo.

La unidad transpondedora 2 de la Fig. 1 incluye medios para convertir la potencia generada por la unidad transmisora 1 en una tensión local. Cuando se recibe por capacidad una potencia, un solo hilo, es decir una antena transpondedora 7, puede funcionar como medio conversor, siempre que pueda definirse un electrodo de tierra a un potencial que difiera del de la antena transpondedora 7. Aparecerá una diferencia de tensión entre la antena transpondedora y el electrodo de tierra tan pronto como haya un gradiente de potencial neto en el medio de transmisión. Por consiguiente, un solo hilo, como una sección de un hilo interno de una guía, con un electrodo de tierra puede funcionar como elemento convertidor a ondas electromagnéticas, en especial a frecuencias altas correspondientes a longitudes de onda del mismo orden de magnitud que la longitud del hilo.

La tensión que aparece entre los terminales de la antena 7 y la tierra neutra 18 se aplica a un rectificador 9, por ejemplo un diodo Schopttky en el caso de una frecuencia muy alta o un semiconductor en el caso de una frecuencia más moderada.

La tensión rectificada pasa a través de un filtro de paso bajo 10 y luego sirve como tensión de alimentación para un microsensor 11 y un modulador 12. La señal 102 entre el filtro de paso bajo 10 y el microsensor 11 se ilustra de manera esquemática en el diagrama de la Fig. 3, que muestra la tensión rectificada constante 102 en función del tiempo.

El microsensor 11 responde a la variable fisiológica, como presión, caudal, temperatura, etc. que debe medirse y proporciona una señal de salida que corresponde a la variable. Puede funcionar con un principio de funcionamiento resistivo, capacitivo, piezoeléctrico, piroeléctrico u óptico, de acuerdo con la práctica bien establecida del diseño de sensores.

El modulador 12 convierte la señal de salida del microsensor 11 en una señal temporalmente codificada, de acuerdo con un modelo o algoritmo especificado, por ejemplo modulación de impulsos en anchura (PWM), modulación de frecuencia (FM), etc. La modulación se realimenta a la antena transpondedora 7 a través del conmutador 8. La señal de salida 103 del modulador 12 se muestra esquemáticamente en la Fig. 4. Como se muestra en la Fig. 4, la señal de salida está DESCONECTADA hasta el momento T1. Entre el momento T1 y el momento T2 la señal de salida está CONECTADA, después de lo cual vuelve a estar DESCONECTADA. En el momento T3 vuelve a estar CONECTADA, y así sucesivamente.

Por lo tanto, la potencia absorbida por la unidad transpondedora 2 está influida por la acción del conmutador 8, de manera que la absorción es diferente cuando el conmutador está en el estado CONECTADO o en el estado DESCONECTADO, respectivamente.

Esta diferencia en la absorción de potencia se mostrará también como fluctuaciones en el campo electromagnético que emana de la unidad transmisora 1 de tal manera que puede ser detectado por una unidad receptora 3. Así, la tensión de radiofrecuencia 104 detectada por la unidad receptora 3 presentará un nivel más alto HL durante el intervalo de tiempo entre T1 y T2 y un nivel más bajo LL antes del momento T1 y durante el intervalo de tiempo entre T2 y T3, etc., como se ilustra en la Fig. 5.

Esto permite que la información de la variable medida superpuesta al campo electromagnético transmitido sea extraída por un demodulador de la unidad receptora. Produciendo con ello una señal 105, como se ve en la Fig. 6, que tiene sustancialmente las mismas propiedades temporales que la señal de salida 103 procedente del modulador de la unidad transpondedora, es decir cada cambio de un "alto" a un "bajo" se produce sustancialmente en el mismo punto en el tiempo para la señal 103 del modulador y la señal 105 del demodulador. De esta forma, puede extraerse la información temporal incluida en la señal.

Debe advertirse que las ondas esquemáticas de la Fig. 5 no están a escala. Típicamente, la unidad transpondedora 2 absorbe el 0,1-1% de la energía total radiada por la unidad transmisora 1, y de esta porción el intervalo de modulación proporcionado mediante el conmutador 8 es típicamente el 1-10% de ella.

Podría seleccionarse cualquier algoritmo útil para transferir una medida de la variable física a un valor característico representado por uno o varios intervalos de absorción alta o baja de la tensión de radiofrecuencia. Por ejemplo, el modulador 12 podría adaptarse para cerrar el conmutador 8 durante un intervalo de tiempo directamente proporcional a la variable medida. Naturalmente, la variable podría medirse repetidamente a intervalos seleccionados, haciendo cada una de dichas mediciones que el modulador cierre el conmutador durante un período de tiempo apropiado.

Como alternativa, podría codificarse en frecuencia un valor medido de tal manera que el modulador 12 cierre el conmutador 8 un número de veces seleccionado durante un intervalo de tiempo dado, correspondiente a un nivel predeterminado de la variable medida.

El modulador 12 consiste típicamente en circuitos digitales lógicos y secuenciales, diseñados preferentemente en tecnología CMOS (semiconductor metal-óxido complementario) con el fin de un bajo consumo de energía. El conmutador 8 puede ser un transistor único, un transistor bipolar o de efecto de campo, dependiendo del tipo de modulación, frecuencia de funcionamiento, etc.

La unidad transpondedora 2 puede miniaturizarse físicamente en uno o unos pocos componentes de muy pequeño tamaño. Por ejemplo, el microsensor 11 puede ser un sensor de presión capacitivo fabricado mediante maquinado superficial de silicio, y que tenga unas dimensiones inferiores a 100 x 100 x 100 micras. Los circuitos eléctricos, incluyendo el rectificador 9, el filtro de paso bajo 10, el modulador 12 y el conmutador 8, pueden integrarse en una microcélula de silicio separada que tenga aproximadamente las mismas dimensiones que el microsensor.

La antena transpondedora 7 está integrada preferentemente con un hilo interno 51 de una estructura de guía, como se describirá más adelante con referencia a la Fig. 11, pero también podría estar unida a un implante como se describirá más adelante con referencia a la Fig. 13. Las conexiones eléctricas entre los componentes pueden hacerse eficazmente mediante unión termosónica con el hilo o unión de "chip reversible".

El receptor 3 incluye una antena receptora 13, un amplificador 14 y un demodulador 15. El demodulador 15 vuelve a convertir la señal codificada en tiempo o en frecuencia en una señal de sensor, de acuerdo con un algoritmo inverso al del modulador 12. El receptor 3 incluye también un medio para el procesamiento y la presentación de la señal 16.

El amplificador 14 es preferentemente del tipo conocido en la bibliografía como amplificador sensible a las variaciones de fase, de seguimiento de la fase o síncrono. El ancho de banda de un amplificador de este tipo puede ser sumamente pequeño. El sistema de acuerdo con la invención funciona preferentemente en un ancho de banda sumamente pequeño con el fin de minimizar la influencia de las perturbaciones electromagnéticas.

En la Fig. 8 se muestra un ejemplo de un diagrama de circuito detallado de una realización de una unidad transpondedora 72 que comprende una antena transpondedora 71, un rectificador 73 que consiste en un diodo y un condensador, un sensor capacitivo 75, tres inversores 76, 77, 78, y una resistencia 74. El circuito constituye un generador de onda cuadrada que funciona con un período de duración dada por RxC, donde R es el valor de la resistencia 74 en ohmios y C es la capacidad del sensor 75 en faradios. Así, la duración del período corresponderá al valor de la variable fisiológica medida. Si se implementa en tecnología CMOS, este circuito tiene un consumo de corriente sumamente bajo. De hecho, el principal consumo de potencia tiene lugar durante los breves momentos de conmutación. Debido a este aumento transitorio del consumo de energía, esos momentos pueden ser detectados a distancia por una unidad demoduladora externa como se describirá más adelante.

En la Fig. 9 se muestra un diagrama de circuito detallado de otra realización más de una unidad transpondedora 82, que comprende un sensor resistivo 85, un rectificador 87 que consiste en un diodo y un condensador, un amplificador operacional 81, otras dos resistencias 83, 84, un condensador 86 y una antena transpondedora 88. De forma análoga al circuito antes descrito con referencia a la Fig. 8, el circuito de la Fig. 9 genera una onda cuadrada, cuyo período es determinado por los componentes pasivos del circuito, por ej., la resistencia del sensor 85.

En la Fig. 7 se muestra una segunda realización del sistema de comunicación de acuerdo con la invención. La unidad transpondedora 22 corresponde a la unidad transpondedora 2 de la Fig. 1 e incluye una antena transpondedora 28, un rectificador 29, un filtro de paso bajo 30, un microsensor 31, un modulador 32 y un conmutador 33.

La unidad transceptora 21 de la Fig. 7 funciona como transmisor de potencia de radiofrecuencia y como receptor de la señal de sensor proporcionada como modulación pasiva de la potencia absorbida por una unidad transpondedora 22. Así, la unidad transceptora 21 incluye un oscilador 23, un cristal de cuarzo 34, un amplificador 24 y una antena 25 igual que la unidad transmisora de la Fig. 1. Además, la unidad transceptora 21 incluye también un demodulador 27 y medios para el procesamiento y la presentación de la señal, igual que la unidad receptora 3 de la Fig. 1.

El demodulador 27 se utiliza para detectar variaciones pequeñas y que dependen del tiempo de la impedancia de la antena 25. Cuando hay una variación de la absorción de potencia inducida por el modulador 32 y el conmutador 33, se inducirán variaciones de la impedancia de la antena de acuerdo con los principios bien establecidos de redes recíprocas.

Con referencia a la Fig. 10, se ilustra una realización de una unidad transpondedora 42 de un sistema de comunicación de acuerdo con la presente invención que proporciona la posibilidad de medir y transmitir secuencialmente varias variables fisiológicas. Aunque no se muestra en la Fig. 10, también se incluye en el sistema de comunicación una unidad transmisora y una unidad receptora correspondientes a lo que se describe con referencia a la Fig. 1, o un transceptor como se describe con referencia a la Fig. 7.

Se proporciona un número seleccionado de microsensores 41, 43, 47 (mostrándose tres como ejemplo en la Fig. 10, y sugiriéndose microsensores adicionales mediante una línea de trazos), cada uno de los cuales responde a una o varias de las variables fisiológicas que deben estudiarse.

Cada sensor 41, 43, 47 proporciona una señal representativa de por lo menos una variable fisiológica a un multiplexor 44 que, secuencialmente o de acuerdo con alguna otra regla predeterminada, conecta cada sensor a un modulador 45 y un conmutador 46. El principio operacional del modulador 45 y del conmutador 46 es análogo al del modulador 12 y conmutador 8 anteriormente descritos de la Fig. 1. La secuencia en la que se conectan los sensores individuales 41, 43, 47 al modulador 45 puede estar basada en un oscilador autoexcitado (que no se muestra) incluido en el modulador y la unidad sensora 42, o ser activada por una rutina de direccionamiento integrada en la emisión de potencia de la unidad transmisora, por ej., por modulación de frecuencia o de amplitud de la emisión de potencia. Así, son posibles muchas configuraciones para controlar la transmisión de un valor observado desde un sensor, pero es común a todas esas configuraciones que haya un microcontrolador 47 conectado al multiplexor 44 para proporcionar control digital de las rutinas de direccionamiento.

Con referencia a la Fig. 11, se monta una unidad transpondedora 151, que incluye un microsensor 52 y un circuito de conversión y modulación de potencia 53 como se ha descrito antes en el extremo distal de una guía 50 como se muestra. Un hilo interno 51 se extiende en toda la longitud de la guía. El hilo interno 51, que puede consistir en un solo hilo o en varios torones, se proporciona típicamente con una sección 55 que tiene un diámetro reducido para asegurar una menor rigidez a la flexión para reducir el riesgo de rotura del vaso durante la colocación. Por la misma razón, la punta de la guía 56 se redondea normalmente. Una espiral 57 cubre la sección 55 de menor diámetro para dar al extremo distal de la guía un diámetro exterior sustancialmente uniforme.

La unidad transpondedora 151 se monta en un entrante 153 en la sección del hilo interno 55, y está conectada eléctricamente 154 al hilo interno 51 con el fin de dar a la unidad transpondedora un potencial de tierra a través del hilo interno.

Una sección de hilo en espiral 54 de un material opaco a la radio como el platino está enrollada helicoidalmente alrededor de un aparte de la sección de la guía 55 para cubrir la unidad transpondedora 151 y, al mismo tiempo, formar una parte de la superficie exterior del extremo distal de la guía, de manera similar a la espiral 57. El hilo en espiral 54 está aislado del hilo interno 51 por una capa aislante 155 y está conectado a la unidad transpondedora para actuar como medio convertidor de potencia, tal como se describe con referencia a la antena transpondedora 7 de conversión de potencia de la Fig. 1.

Por lo tanto, como el hilo interno 51 y el hilo 54 tienen diferentes ubicaciones en el espacio, aparecerá una tensión entre ellos cuando esté presente un gradiente de campo eléctrico, como es el caso cuando se activa una unidad transmisora o transceptora como se ha descrito antes.

La Fig. 12 ilustra un ejemplo de uso de un sistema de acuerdo con la presente invención, en el que un sujeto 62 es investigado con una unidad transpondedora 61 que se monta en una guía 66. La guía 66 ha sido introducida quirúrgicamente en la arteria femoral y se la ha hecho avanzar hasta que la unidad transpondedora 61 se sitúa dentro del corazón, haciendo posible mediciones cardiovasculares locales. Fuera del sujeto 62 se coloca una unidad transceptora 63 con una antena 64. La unidad transceptora 63 está conectada a una unidad de procesamiento y presentación de la señal 65. La unidad de procesamiento y presentación de la señal 65 podría ser cualquier dispositivo apropiado de aplicación general, como un ordenador personal con un circuito de interfaz adecuado, como está claro para cualquier experto en la técnica.

En lugar de montarse en una guía, la unidad transpondedora podría montarse sobre un substrato 162 que se insertara en el cuerpo como un implante 160, como se muestra en la Fig. 13. El implante está cubierto por un material encapsulador protector 164, como una resina de silicio, para proteger los circuitos así como el tejido del cuerpo que rodee el implante. Una antena transpondedora 167 conectada a la unidad transpondedora, descrita antes para las diferentes realizaciones de la antena transpondedora, y hecha de un metal biológicamente aceptable pasa a través del material encapsulador.

Naturalmente, la unidad transpondedora de un substrato, incluyendo su sensor, podría ser, por ejemplo, cualquiera de las aquí descritas anteriormente.

El implante 160 se dispone en el sitio de medida y se fija en él mediante un medio de sujeción adecuado del implante. Un ejemplo de tal medio de sujeción se muestra en la Fig. 13 como un orificio a través del implante, cuyo orificio se utiliza para fijar el implante con una sutura. Otro medio de sujeción de ese tipo podrían ser grapas o protusiones en forma de ganchos.

Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, la información de la variable fisiológica se determina utilizando una frecuencia portadora constante preseleccionada, a diferencia de los sistemas antes utilizados en los que se utiliza un barrido de frecuencias para determinar una frecuencia de resonancia, cuyo valor es indicativo de la variante fisiológica. En lugar de eso, la información se superpone a la frecuencia portadora constante en forma de una modulación basada en el tiempo o en la frecuencia.

De acuerdo con la invención, la frecuencia portadora es proporcionada a la unidad transpondedora dispuesta en un cuerpo vivo por un campo electromagnético alternativo que proporciona también energía para que funcione la unidad transpondedora. La unidad transpondedora interactúa con el campo electromagnético aplicado de una manera que es determinada por al menos un parámetro físico en el sitio del sensor. La interacción, siendo observable como cambio en la intensidad de campo electromagnético de acuerdo con un esquema que representa un valor del parámetro físico, es observada fuera del cuerpo y es interpretada por una unidad demoduladora.

Así, la comunicación del valor del parámetro medido, se consigue de una manera inalámbrica, eliminando por lo tanto la necesidad de conectores y de hilos a lo largo de la guía.

Con la invención se obtiene un número de ventajas.

Así, los circuitos electrónicos requeridos pueden integrarse en una única microcélula de silicio, que tiene dimensiones sumamente pequeñas, y necesita sólo un pequeño número de componentes discretos. En total, todos los componentes necesarios pueden colocarse y compactarse dentro del espacio disponible de una guía que tiene un diámetro exterior de 0,4 mm o menos.

Además, el sistema funciona con un ancho de banda pequeño, y, por lo tanto, no es sensible a perturbaciones electromagnéticas. Por otro lado, no es sensible a la posición del transmisor o al control preciso de las propiedades de transmisión del medio.

Es obvio que la presente invención puede variarse de muchas maneras con respecto a la descripción detallada anterior. Se tiene la intención de que esas variaciones estén incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

1. Una guía (50) adaptada para ser introducida en un cuerpo vivo y que tiene una unidad transpondedora (2; 22; 72; 82) dispuesta en un extremo, en la que dicha unidad transpondedora comprende un sensor (11; 52) sensible a una variable fisiológica, una unidad moduladora (12; 32; 45; 74, 76, 77, 78; 81, 83, 84) para controlar la absorción de energía de radiofrecuencia de la unidad transpondedora de acuerdo con una secuencia de tiempos que representa dicha variable fisiológica,

caracterizada porque

la unidad transpondedora (2; 22; 72; 82) comprende además una antena transpondedora (7; 28; 71; 88), en la que por lo menos una parte de dicha antena está integrada con un hilo interno de la guía.

2. La guía según la reivindicación 1, en la que la unidad transpondedora comprende además un rectificador (9; 29; 73; 87), y en la que dichas antena y rectificador constituyen una alimentación de energía para el sensor y la unidad moduladora.

3. La guía según la reivindicación 1, en la que la unidad transpondedora (82) comprende un sensor resistivo (85).

4. La guía según la reivindicación 1, en la que la unidad transpondedora (72) comprende un sensor
capacitivo (75).

5. La guía según la reivindicación 1, en la que la unidad transpondedora comprende un rectificador (73), un sensor capacitivo (75), inversores (76, 77, 78), y una resistencia (74).

6. La guía según la reivindicación 1, en la que la unidad transpondedora comprende un sensor resistivo (85), un rectificador (87), un amplificador operacional (81), resistencias (83, 84), un condensador (86).

7. Un sistema de biotelemetría para medir una variable fisiológica dentro de un cuerpo vivo, que incluye un transmisor de energía de radiofrecuencia (1) que debe disponerse fuera del cuerpo, un receptor de energía de radiofrecuencia (3) que debe disponerse fuera del cuerpo, y una guía según cualquiera de las reivindicaciones 1-6.

8. El sistema de biotelemetría según la reivindicación 7, en el que el transmisor incluye un oscilador de banda estrecha (4; 23) para proporcionar una frecuencia y una amplitud de salida sustancialmente constantes, y el receptor incluye un amplificador de banda estrecha (14) que funciona a la misma frecuencia que el transmisor.

9. El sistema de biotelemetría según la reivindicación 8, en el que dicho amplificador de banca estrecha es un amplificador síncrono.