ES2425692B2

ES2425692B2 - BIOELECTRIC SIGNAL MEASUREMENT EQUIPMENT ON BODY SURFACE BASED ON ADJUSTABLE ANNULAR SENSORS

Info

Publication number: ES2425692B2
Application number: ES201230374A
Authority: ES
Inventors: Gema PRATS BOLUDA; Francisco Javier GARCÍA CASADO; Yiyao YE LIN; José Luis MARTÍNEZ DE JUAN; Eduardo GARCÍA BREIJO; Javier Ibañez Civera
Original assignee: Universidad Politecnica de Valencia
Current assignee: Universidad Politecnica de Valencia
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2032-03-13
Also published as: ES2425692A1; WO2013135931A1

Abstract

Aparato de medida de señales bioeléctricas en superficie corporal basado en sensores anulares ajustables.#El sensor (1) comprende un soporte aislante (2), un adhesivo (8) de fijación del soporte al paciente, un conductor en forma de disco (3) y al menos un conductor anular (4) concéntrico al anterior, dispuestos sobre el soporte (2) para captar señales bioeléctricas. Los conductores (3 y 4) están conectados a un circuito (5) de tratamiento de las señales captadas. Se caracteriza porque el soporte (2) es flexible sobre el que los conductores (3 y 4) están impresos en tinta o pasta conductora, adaptándose a la superficie en la que se fija. El sensor es modular e intercambiable.#El circuito (5) está configurado para establecer diferentes pesos a las tensiones de los conductores (3 y 4) generando múltiples salidas, correspondientes a distintas distribuciones espaciales de sensibilidad que se configuran en relación a lo requerido en la captación de los potenciales bioeléctricos a medir.#Se prevé una matriz (9) de sensores (1) para obtener diferentes mapas de potencial de cada uno de los sensores (1).Device for measuring bioelectric signals on the body surface based on adjustable ring sensors. # The sensor (1) comprises an insulating support (2), an adhesive (8) for fixing the support to the patient, a disk-shaped conductor (3) and at least one annular conductor (4) concentric to the previous one, arranged on the support (2) to capture bioelectric signals. The conductors (3 and 4) are connected to a circuit (5) for processing the captured signals. It is characterized in that the support (2) is flexible on which the conductors (3 and 4) are printed in ink or conductive paste, adapting to the surface on which it is fixed. The sensor is modular and interchangeable. # The circuit (5) is configured to set different weights to the voltages of the conductors (3 and 4) generating multiple outputs, corresponding to different spatial distributions of sensitivity that are configured in relation to what is required in the capture of bioelectric potentials to be measured. # A matrix (9) of sensors (1) is provided to obtain different potential maps of each of the sensors (1).

Description

APARATO DE MEDIDA DE SEÑALES BIOELÉCTRICAS EN SUPERFICIE CORPORAL BASADO EN BIOELECTRIC SIGNAL MEASUREMENT DEVICE ON BODY SURFACE BASED ON

SENSORES ANULARES AJUSTABLES ADJUSTABLE ANNULAR SENSORS

OBJETO DE LA INVENCiÓN OBJECT OF THE INVENTION

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un The present invention, as expressed in the statement of this specification, consists of a

5 aparato de medida en superficie corporal de señales bioeléctricas del tipo de los que comprenden un soporte sobre el que incluye un conductor en forma de disco y al menos un conductor anular concéntrico al anterior, para captar las tensiones correspondientes a las señales bioeléctricas en la zona en la que se fija el soporte. La invención tiene por objeto proporcionar un aparato en el que el sensor de medida sea flexible obteniendo una mayor comodidad para el usuario, y todo ello de forma que el sensor presente una configuración modular intercambiable en el aparato, para obtener una mayor higiene. 5 body surface measuring device of bioelectric signals of the type comprising a support on which includes a disk-shaped conductor and at least one annular conductor concentric to the previous one, to capture the voltages corresponding to the bioelectric signals in the area in which the support is fixed. The object of the invention is to provide an apparatus in which the measuring sensor is flexible obtaining greater comfort for the user, and all this in such a way that the sensor has an interchangeable modular configuration in the apparatus, in order to obtain greater hygiene.

Otro de los objetivos importantes de la invención consiste en dotar al aparato de una pluralidad de conductores anulares concéntricos para proporcionar una pluralidad de salidas de tensión combinación lineal de las tensiones de los conductores, cuyos pesos pueden ser configurados de acuerdo a las diferentes distribuciones espaciales de sensibilidad en relación a lo requerido en la captación de los potenciales Another of the important objectives of the invention is to provide the apparatus with a plurality of concentric annular conductors to provide a plurality of voltage outputs linear combination of the conductor voltages, the weights of which can be configured according to the different spatial distributions of sensitivity in relation to what is required in attracting potentials

15 bioeléctricos a medir. 15 bioelectrics to measure.

También es objeto de la invención el proporcionar un aparato en el que el sensor comprenda una matriz de sensores dispuestos sobre un único soporte para conseguir un mapa de potenciales bioeléctricos. It is also the object of the invention to provide an apparatus in which the sensor comprises an array of sensors arranged on a single support to achieve a map of bioelectric potentials.

En general la invención es de aplicación en el ámbito clinico como son hospitales, centros de salud, centros de investigación o centros de rehabilitación, igualmente puede ser aplicable en la medida de la actividad fisica, como por ejemplo en deportistas. Más concretamente la invención se aplica para realizar el registro de potenciales bioeléctricos como es el caso del registro de la señal electrocardiográfica (ECG), ampliamente empleada en el diagnóstico de patologias cardiacas, o en pruebas de esfuerzo. Otro destacado ejemplo de aplicación es el registro no invasivo de la señal bioeléctrica uterina durante la gestación y el parto (EHG) que ayuda a determinar con antelación cuan próximo se encuentra el momento del parto, y si éste va a ser In general, the invention is applicable in the clinical setting such as hospitals, health centers, research centers or rehabilitation centers, it can also be applicable to the extent of physical activity, such as in athletes. More specifically, the invention is applied to perform the registration of bioelectric potentials such as the registration of the electrocardiographic signal (ECG), widely used in the diagnosis of cardiac pathologies, or in stress tests. Another outstanding example of application is the non-invasive recording of the uterine bioelectric signal during pregnancy and childbirth (EHG) that helps determine in advance how close the time of delivery is, and if it is going to be

25 prematuro. También puede aplicarse en el caso de la monitorización de la actividad bioeléctrica intestinal, conocida como electroenterograma (EEnG) para detenninar alteraciones en la actividad marcapasos intestinal, como es el caso de isquemia intestinal así como de patOlogías que llevan asociadas disfunciones en la actividad contráctil intestinal como la obstrucción mecánica, la hipercontractividad y los deSÓrdenes semiopáticos o neuropáticos. Además la invención puede aplicarse al registro del electromiograma (EMG), la señal electrogastrográfica, la señal diafragmática, el registro de señales encefalográficas, el oculograma o el retinograma. En general, la invención es aplicable al registro de cualquier señal bioeléctrica susceptible de ser captada sobre la superficie corporal. 25 premature It can also be applied in the case of the monitoring of intestinal bioelectric activity, known as electroenterogram (EEnG) to determine alterations in intestinal pacemaker activity, such as intestinal ischemia as well as of pathologies associated with dysfunctions in intestinal contractile activity. such as mechanical obstruction, hypercontractivity and semiopathic or neuropathic orders. In addition, the invention can be applied to the registration of the electromyogram (EMG), the electrogastrographic signal, the diaphragmatic signal, the encephalographic signal register, the oculogram or the retinogram. In general, the invention is applicable to the recording of any bioelectric signal capable of being captured on the body surface.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION BACKGROUND OF THE INVENTION

En el estado de la técnica puede citarse el articulo cientifico "Concentric-ring electrode systems for nonThe scientific article "Concentric-ring electrode systems for non" can be cited in the state of the art

35 invasive detection of single motor unit activity" en el que se describe el uso de electrodos compuestos por un disco central y al menos un anillo alrededor de dicho disco central, actuando ambos elementos como conductores eléctricos, para registrar potenciales bioeléctricos. Además describe que lo ideal para aumentar la selectividad espacial de dichos electrodos consiste en que éstos dispongan de varios anillos, de forma que a mayor número de anillos, mayor capacidad de seleccionar espacialmente las señales captadas. Cabe añadir que en este articulo se asignan unos detenninados pesos a cada anillo que permiten cancelar la derivada ortogonal a la superficie de captación sobre una única señal de salida. En este documento no se plantea la posibilidad de incorporar pesos variables en las salidas, ni la posibilidad de ajustar los pesos para variar la distribución espacial de sensibilidad, optimizando la captación de las fuentes de señal deseadas, eliminado otras fuentes no deseadas de señal (interferencias). Tampoco ofrece diferentes salidas con un Invasive detection of single motor unit activity "in which the use of electrodes consisting of a central disk and at least one ring around said central disk is described, both elements acting as electrical conductors, to record bioelectric potentials. It also describes that ideal to increase the spatial selectivity of these electrodes is that they have several rings, so that the greater the number of rings, the greater the ability to select the captured signals spatially.It should be added that in this article weights are assigned to each ring which allow canceling the orthogonal derivative to the pickup surface on a single output signal.This document does not propose the possibility of incorporating variable weights in the outputs, nor the possibility of adjusting the weights to vary the spatial distribution of sensitivity, optimizing the acquisition of the desired signal sources, eliminated other sources not wanted signal (interference). Nor does it offer different outputs with a

45 único electrodo multianillo. 45 single multi-ring electrode.

La descripción se centra en la detección de señales de unas determinadas fibras musculares del cuerpo humano, con los pesos obtenidos según el criterio comentado. The description focuses on the detection of signals from certain muscle fibers of the human body, with the weights obtained according to the criteria mentioned.

Además en el estado de la técnica puede citarse el articulo cuyo titulo es "Development of a tri-pOlar concentric ring electrode for acquiring accurate Laplacian body surlace potentials~ en el que se utilizan sensores anulares, que entre otros aspectos comenta que utilizando electrodos tripolares, compuestos por un disco central más dos anillos, las señales no deseadas se atenúan de forma más eficaz, que utilizando electrodos con menos polos conductores. En este articulo no se describe la ponderación de los pesos de los anillos para cambiar el campo de sensibilidades para mejorar la captación de una detenninada fuente de señal frente a otras interferencias, sino que la propia configuración anular reduce mejor que los registros Also in the state of the art, the article whose title is "Development of a tri-pOlar concentric ring electrode for acquiring accurate Laplacian body surlace potentials ~ in which annular sensors are used, which among other aspects comments that using three-pole electrodes, can be cited, Composed of a central disk plus two rings, unwanted signals are attenuated more efficiently than using electrodes with fewer conductive poles.This article does not describe the weighting of the weights of the rings to change the field of sensitivities to improve the capture of a determined signal source against other interference, but the annular configuration itself reduces better than the records

55 bipolares convencionales o que los bipolares anillares la interferencia (o el ruido) que afecta de fonna global a dichos registros. 55 bipolar conventional or that the bipolar ring the interference (or noise) that affects such records globally.

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En este sentido también puede citarse la Patente W02011056626-A1 (WALTER BESIO) con número de prioridad US61 /255.635 en la que se describe un electrodo multipolar formado por un disco central y tres anillos para adquirir y registrar datos de potenciales bioeléclricos. Este documento no se limita a configuraciones de como máximo tres anillos, sino que también describe el uso de una pluralidad de ani llos de malerial conductivo, tal y como se indica en su reivindicación tercera. In this regard, it is also possible to cite Patent W02011056626-A1 (WALTER BESIO) with priority number US61 / 255.635 describing a multipolar electrode formed by a central disk and three rings for acquiring and recording bioelectric potential data. This document is not limited to configurations of a maximum of three rings, but also describes the use of a plurality of conductive material rings, as indicated in its third claim.

Los sensores de los documentos señalados, presentan un substrato o soporte rígido que impiden su perfecta adaptación al contomo corporal, con el inconveniente que ello representa, ya que esta falta de adaptación repercute en la calidad de las señales registradas, que son del orden de decenas o centenas de microvoltios, por lo que aumentar la calidad de las señales que se detectan es muy importante para el diagnóstico, yen consecuencia los sistemas convencionales no proporcionan la precisión requerida para los diagnósticos, aparte de no ofrecer el confort necesario para el usuario, tal y como sucede con la invención en la que el sensor presenta una naturaleza flexible. los discos y anillos en los soportes rigidos se encuentran en una cara del soporte y su conexión con el circuito de control se realiza mediante "vias~ para llevar la tensión del conductor de la cara en contacto con la superficie del paciente a la otra cara del soporte hasta el circuito de control. Esta conexión no se puede realizar con un substrato flexible al no permitir realizar "vias" para trabajar a doble cara . The sensors of the indicated documents have a rigid substrate or support that prevents their perfect adaptation to the body contour, with the inconvenience that this represents, since this lack of adaptation affects the quality of the recorded signals, which are of the order of tens or hundreds of microvolts, so increasing the quality of the signals that are detected is very important for diagnosis, and consequently conventional systems do not provide the required precision for diagnoses, apart from not offering the necessary comfort for the user, such and as with the invention in which the sensor has a flexible nature. the discs and rings on the rigid supports are located on one side of the support and its connection with the control circuit is carried out by means of "ways" to bring the tension of the conductor from the face in contact with the patient's surface to the other face of the support to the control circuit.This connection cannot be made with a flexible substrate because it does not allow "ways" to work on two sides.

Además en ninguno de los documentos citados se pennite establecer salidas con pesos variables, ni la posibilidad de ajustar los pesos para variar la distribución espacial de sensibilidad, circunstancia que se da en la invención. In addition, none of the aforementioned documents allow the establishment of outputs with variable weights, nor the possibility of adjusting the weights to vary the spatial distribution of sensitivity, a circumstance that occurs in the invention.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anterionnente indicados, la invención ha desarrollado un nuevo aparato de medida de señales bioeléctricas en superficie corporal, que al igual que los previstos en el estado de la técnica comprenden un sensor, que a su vez, comprende un soporte aislante, un adhesivo de fijación del soporte al paciente, un conductor en fonna de disco y al menos un conductor anular concéntrico a dicho conductor en forma de disco, que están dispuestos sobre el soporte aislante para captar las tensiones correspondientes a las señales bioeléctricas en la zona en la que se fija el soporte. El aparato además comprende un circuito de tratamiento de las señales captadas por el sensor. In order to achieve the objectives and solve the aforementioned drawbacks, the invention has developed a new apparatus for measuring bioelectric signals on the body surface, which, as well as those provided in the prior art, comprise a sensor, which in turn comprises a insulating support, a patient support fixation adhesive, a disk-shaped conductor and at least one concentric annular conductor to said disk-shaped conductor, which are arranged on the insulating support to capture the voltages corresponding to the bioelectric signals in the area in which the support is fixed. The apparatus also comprises a circuit for processing the signals captured by the sensor.

La principal novedad de la invención reside en el hecho de que se caracteriza por que el soporte aislante es flexible, estando el conductor en forma de disco y el al menos un conductor anular concéntrico impresos en tinta o en pasta conductora sobre dicho soporte. De esta fonna se obtiene una configuración tal que el sensor se adapta al contorno de la superficie de la zona del paciente en la que se fija. Otra caracteristica esencial de la invención consiste en que el soporte aislante está dotado de un conector al que se conectan el conductor en forma de disco y el al menos un conductor anular concéntrico para obtener una configuración de sensor modular intercambiable, lo que proporciona una mayor higiene al pennitir desechar los sensores con cada usuario. Para ello el circuito de tratamiento de las señales captadas por el sensor, comprende un conector complementario al que se conecta el conector del sensor. The main novelty of the invention resides in the fact that it is characterized in that the insulating support is flexible, the conductor being in the form of a disk and the at least one concentric annular conductor printed in ink or in conductive paste on said support. In this way a configuration is obtained such that the sensor adapts to the contour of the surface of the area of the patient in which it is fixed. Another essential feature of the invention is that the insulating support is provided with a connector to which the disk-shaped conductor and the at least one concentric annular conductor are connected to obtain an interchangeable modular sensor configuration, which provides greater hygiene. When you can discard the sensors with each user. For this, the circuit for processing the signals picked up by the sensor comprises a complementary connector to which the sensor connector is connected.

La conexión del conductor en fonna de disco y del al menos conductor anular concéntrico con el conector se realiza mediante unas pistas conductoras impresas en el soporte y recubiertas de un dieléctrico, sobre el que están impresos el conductor en forma de disco y el al menos un conductor anular concéntrico en los puntos de cruce con las pistas conductoras, de fonna que se evita que se cortocircuiten las pistas conductoras con dicho conductor en forma de disco y con dicho al menos un conductor anular concéntrico. The connection of the conductor in a disk and of the at least concentric annular conductor with the connector is carried out by means of conductive tracks printed on the support and covered with a dielectric, on which the conductor in the form of a disk and the at least one are printed. concentric annular conductor at the crossing points with the conductive tracks, so that the conductive tracks are not short-circuited with said disk-shaped conductor and with said at least one concentric annular conductor.

En una real ización de la invención se prevé que el soporte aislante flexible comprenda una pluralidad de conductores anulares concéntricos, de modo que el aparato proporcione una pluralidad de salidas de tensión. El circuito de tratamiento de señales está configurado para establecer diferentes pesos a la tensión de cada conductor en cada una de las salidas del aparato, de forma que cada salida corresponde a diferentes mapas de distribución espacial de sensibilidad a la captación de los potenciales bioeléctricos en superficie, en relación a lo requerido en cada aplicación de medida de señales bioelectricas en superficie. In one embodiment of the invention it is envisioned that the flexible insulating support comprises a plurality of concentric annular conductors, so that the apparatus provides a plurality of voltage outputs. The signal processing circuit is configured to establish different weights at the voltage of each conductor at each of the outputs of the device, so that each output corresponds to different spatial distribution maps of sensitivity to the capture of surface bioelectric potentials , in relation to what is required in each application of measurement of bioelectric signals on the surface.

Cada señal de salida del circuito de tratamiento de señales es una combinación lineal de la tensión de cada Each output signal of the signal processing circuit is a linear combination of the voltage of each

uno de los conductores N, definida por Vo ..,j = L~ aij . Vi; donde j = 1, 2, .. . M, siendo M el número de salidas, Vi el potencial al que se encuentra el conductor "i~ y aij el peso que se da a dicha tensión para la salida jesima. one of the conductors N, defined by Vo .., j = L ~ aij. Saw; where j = 1, 2, ... M, where M is the number of outputs, I saw the potential of the driver "i ~" and added the weight given to said voltage for the Jesuit output.

La asignación de los pesos depende principalmente de la localización del electrodo y la localización de la fuente de señal deseada y de las fuentes de interferencia, que varian para cada sujeto en estudio y cada aplicación. Los pesos pueden ser determinados por el usuario experto que sintoniza hasta ver la señal deseada, o bien se pueden asignar pesos automáticamente mediante la aplicación de técnicas de procesado de la señal como las de separación de componentes independientes (ICA) que pueden programarse en el circuito. También se puede realizar una combinación de ambas opciones, una para el ajuste grueso y otra The assignment of the weights depends mainly on the location of the electrode and the location of the desired signal source and the sources of interference, which vary for each subject under study and each application. Weights can be determined by the expert user who tunes to see the desired signal, or weights can be assigned automatically by applying signal processing techniques such as independent component separation (ICA) that can be programmed in the circuit . You can also make a combination of both options, one for coarse adjustment and another

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para el ajuste fino. For fine adjustment.

Además, otra realización la invención comprende una matriz de sensores en la que el soporte aislante flexible es común a todos ellos, de forma que incluye varios sensores de captación embebidos en una matriz flexible yadhesiva. In addition, another embodiment of the invention comprises a sensor array in which the flexible insulating support is common to all of them, such that it includes several pickup sensors embedded in a flexible and adhesive matrix.

S La invención prevé la posibilidad de incorporar medios de transmisión de las señales de salida del circuito a un centro de procesado remoto. Dichos medios de transmisión pueden ser inalámbricos o estar conectados con el centro de procesado remolo via cable. S The invention provides for the possibility of incorporating means for transmitting the output signals of the circuit to a remote processing center. Said transmission means may be wireless or connected to the remote processing center via cable.

A continuación para faalitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva, y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención. Next, in order to facilitate a better understanding of this descriptive report, and as an integral part thereof, a series of figures are attached, in which the object of the invention has been shown as an illustrative and non-limiting nature.

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS BRIEF STATEMENT OF THE FIGURES

Figura 1.-Muestra una representación esquemática de un ejemplo de realización de la invención en la que el aparato comprende un sensor formado por una pluralidad de conductores anulares concéntricos que están conectados a un circuito de tratamiento de señales. Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of the invention in which the apparatus comprises a sensor formed by a plurality of concentric annular conductors that are connected to a signal processing circuit.

15 Figura 2.-Muestra una representación esquemática del sensor para un caso en el que comprende dos conductores anulares, yen la que se aprecia la disposición del dielectrico que permite realizar la conexión de los conductores 3 y 4 con el circuito 5 de tratamiento de las señales sin cortocircuitos. 15 Figure 2.- Shows a schematic representation of the sensor for a case in which it comprises two annular conductors, and in which the arrangement of the dielectric that allows the connection of the conductors 3 and 4 with the circuit 5 of treatment of the sensors is appreciated. signals without short circuits.

Figura 3.-Muestra otro ejemplo de realización en el que se prevé una matriz de sensores dispuestos sobre un único soporte flexible. Cada sensor, al igual que en la figura 1 comprende una pluralidad de conductores anulares. Figure 3. - It shows another embodiment in which a matrix of sensors arranged on a single flexible support is provided. Each sensor, as in Figure 1, comprises a plurality of annular conductors.

DESCRIPCiÓN DE LA FORMA DE REALIZACiÓN PREFERIDA DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas. Below is a description of the invention based on the figures mentioned above.

La invención se refiere a un aparato para el registro no invasivo de señales bioelectricas en la superficie corporal , para lo que comprende un sensor 1 dotado de un soporte aislante 2 en cuya parte central está The invention relates to an apparatus for the non-invasive recording of bioelectrical signals on the body surface, for which it comprises a sensor 1 provided with an insulating support 2 in whose central part it is

25 dotado de un conductor en forma de disco 3 alrededor del cual comprende al menos un conductor anular 4, concéntrico a dicho conductor en forma de disco 3. En el ejemplo de realización de la figura 1 se prevé la disposición de N conductores con N-1 conductores anulares 4, para la captación de tensiones bioeléctricas de la zona sobre la que se dispone el sensor. En dicha figura 1 los dos primeros conductores anulares 4 se han representado en linea llena y uno en linea de trazos para indicar la existencia de dichos N-1 conductores anulares 4. Cada uno de los conductores 3 y 4 está conectado a un circuito 5 de tratamiento de las señales captadas por los conductores 3 y 4, para lo que se prevé que el soporte aislante 2 esté dotado de un conector 6 complementario de un conector 7 previsto en el circuito 5, de forma que éste recibe las diferentes tensiones captadas por los conductores 3 y 4. 25 provided with a disk-shaped conductor 3 around which it comprises at least one annular conductor 4, concentric to said disk-shaped conductor 3. In the exemplary embodiment of Figure 1, the arrangement of N conductors with N- is provided. 1 annular conductors 4, for the capture of bioelectric voltages of the area on which the sensor is arranged. In said figure 1 the first two annular conductors 4 have been represented in full line and one in dashed line to indicate the existence of said N-1 annular conductors 4. Each of the conductors 3 and 4 is connected to a circuit 5 of treatment of the signals captured by conductors 3 and 4, for which it is envisaged that the insulating support 2 is provided with a connector 6 complementary to a connector 7 provided in circuit 5, so that it receives the different voltages captured by the conductors 3 and 4.

La conexión del conductor en forma de disco 3 y de los conductores anulares 4 concéntricos con el conector The connection of the disk-shaped conductor 3 and the concentric annular conductors 4 with the connector

35 6, se realiza mediante unas pistas conductoras 11 impresas en el soporte aislante 2 y recubiertas de un dieléctrico 12, sobre el que están impresos el conductor en forma de disco 3 y el al menos conductor anular 4 concéntrico en los puntos de cruce con las pistas conductoras 11 evitando su cortocircuitado, tal y como se muestra en la figura 2. 35 6, is carried out by means of conductive tracks 11 printed on the insulating support 2 and covered with a dielectric 12, on which the disk-shaped conductor 3 and the at least concentric annular conductor 4 are printed at the crossing points with the conductive tracks 11 avoiding short-circuiting, as shown in figure 2.

La configuración anterior proporciona un sensor modular que permite realizar su cambio cuando se requiera, proporcionando una mayor higiene. The previous configuration provides a modular sensor that allows you to make your change when required, providing greater hygiene.

Para permitir efectuar la fijación del sensor sobre el contomo de la superficie en la que se aplica al paciente, se prevé un adhesivo 8. In order to allow the sensor to be fixed on the contour of the surface on which it is applied to the patient, an adhesive 8 is provided.

Además para facilitar el acoplamiento del sensor 1 sobre el contorno de la superficie en la que se adhiere, se prevé que el soporte aislante 2 sea de naturaleza flexible, que sea compatible con aplicaciones biomédicas y 45 que soporte las temperaturas alcanzadas para la deposición de las pistas conductoras 11 y de los conductores 3 y 4, los cuales están constituidos por tintas o pastas que se depositan sobre el soporte aislante In addition to facilitating the coupling of the sensor 1 on the contour of the surface on which it adheres, it is envisaged that the insulating support 2 is flexible in nature, compatible with biomedical applications and 45 that supports the temperatures reached for the deposition of the conductive tracks 11 and conductors 3 and 4, which are constituted by inks or pastes that are deposited on the insulating support

2. Las tintas o pastas conductoras comprenden plata u otros materiales de alta conductividad, han de tener una buena adherencia sobre polímeros, ser compatibles con aplicaciones biomédicas y soportar su inyección 2. Conductive inks or pastes comprise silver or other high conductivity materials, have good adhesion to polymers, be compatible with biomedical applications and support their injection

o las altas temperaturas para permitir su aplicación mediante serigrafia sobre el soporte. En primer lugar se imprimen las pistas conductoras 11 y a continuación se recubren con el dieléctrico 12, para a continuación imprimirse los conductores 3 y 4, de forma que se evita que las pistas conductoras 11 se cortocircuiten con los conductores 3 y 4. Además las pistas conductoras 11 quedan protegidas por el dieléctrico 12. or high temperatures to allow its application by screen printing on the support. First, the conductive tracks 11 are printed and then coated with the dielectric 12, then the conductors 3 and 4 are printed, so that the conductive tracks 11 are prevented from being short-circuited with the conductors 3 and 4. Furthermore, the tracks conductors 11 are protected by dielectric 12.

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El material dieléctrico también debe presentar buena adherencia con polímeros y conductores, ser compatible con aplicaciones biomédicas y permitir la aplicación mediante serigrafia o inyección de tinta. En la invención se ha valorado que los conductores 3 y 4 puedan ser depositados por técnicas de atacado químico, las cuales se han descartado por que las placas de circuito impreso (pcb) flexibles disponibles en el mercado, además de ser de elevado coste, no penniten alcanzar el grado de flexibilidad ofrecido por los soportes empleados en la presente invención. Además se requiere de un diseño mullicapa, con vías que las interconecten, lo cual es muy difícil y costoso de implementar en pcb flexible. The dielectric material must also have good adhesion with polymers and conductors, be compatible with biomedical applications and allow application by screen printing or inkjet. In the invention it has been assessed that conductors 3 and 4 can be deposited by chemical attack techniques, which have been ruled out because the flexible printed circuit boards (pcb) available in the market, in addition to being expensive, do not Penniten achieve the degree of flexibility offered by the supports used in the present invention. It also requires a mullicapa design, with interconnecting paths, which is very difficult and expensive to implement in flexible pcb.

El circuito 5 de tratamiento de las señales captadas por el sensor está configurado para establecer diferentes pesos variables a las tensiones captadas por los conductores concéntricos proporcionando diferentes señales de salida, correspondientes a diferentes distribuciones espaciales de sensibilidad de acuerdo con la aplicación a la que se destine el aparato, es decir en función de la medida que se desee realizar, optimizando así el registro de los potenciales bioeléctricos a medir. The circuit 5 for processing the signals captured by the sensor is configured to establish different variable weights at the voltages captured by the concentric conductors providing different output signals, corresponding to different spatial distributions of sensitivity according to the application to which it is intended the device, that is to say, depending on the measurement that is desired, optimizing the registration of the bioelectric potentials to be measured.

El número de conductores anulares 4 está fuertemente condicionado por la aplicación a la que se destine el aparato de la invención, de forma que un mayor número de anillos supone disponer de más grados de libertad a la hora de generar las señales de salida del sistema, puesto que se dispone de un mayor número de pesos modificables para obtener un mapa de sensibilidad adecuado a la salida deseada de acuerdo con la medida a realizar. Por otro lado un mayor número de ani llos también puede suponer un mayor coste asociado a los componentes electrónicos para el acondicionamiento de las señales, y una mayor complejidad del aparato. The number of annular conductors 4 is strongly conditioned by the application to which the apparatus of the invention is destined, so that a greater number of rings means having more degrees of freedom when generating the output signals of the system, since a greater number of modifiable weights are available to obtain a sensitivity map appropriate to the desired output according to the measurement to be performed. On the other hand, a greater number of rings can also entail a higher cost associated with the electronic components for the conditioning of the signals, and a greater complexity of the apparatus.

Asi, por ejemplo, bastada con un sensor que comprenda un conductor en forma de disco 3 y un único conductor anular 4, para el caso de las aplicaciones más básicas, en las que la señal bioeléctrica a registrar sea de un nivel considerable, no esté sujeta a la posible presencia de fuentes relevantes de interferencia que necesiten ser canceladas, y no haya altas exigencias en cuanto al control del mapa de sensibilidades a la captación de la actividad. Un ejemplo de este tipo de aplicaciones puede ser el registro del ECG para determinar la frecuencia cardíaca. Sin embargo, si se desea registrar varias fuentes generadoras de señal que por ejemplo se encuentren a distintas distancias del sensor o una fuente sujeta a interierencias, será necesario emplear un mayor número de conductores anulares 4. El criterio básico consiste en emplear al menos tantos anillos conductores 4 en el sensor, como fuentes de señal e interierencias se vayan a captar. Un ejemplo a este respecto, sería la monitorización de embarazadas en la que sea desea captar la actividad bioeléctrica uterina y el ECG fetal. En este caso el músculo uterino se encuentra más cerca de la superficie corporal que el corazón del feto que se encuentra a mayor profundidad. Además, el ECG matemo puede ser una fuente de interierencia por lo que en este caso se recomendaria emplear al menos tres conductores anulares 4 además del disco 3 central. Thus, for example, it is enough with a sensor comprising a disk-shaped conductor 3 and a single annular conductor 4, in the case of the most basic applications, in which the bioelectric signal to be recorded is of a considerable level, is not subject to the possible presence of relevant sources of interference that need to be canceled, and there are no high demands regarding the control of the sensitivity map to the activity capture. An example of such applications can be the ECG record to determine the heart rate. However, if you want to register several signal generating sources that, for example, are located at different distances from the sensor or a source subject to interference, it will be necessary to use a larger number of annular conductors 4. The basic criterion is to use at least as many rings 4 conductors in the sensor, as signal sources and interferences are to be captured. An example in this regard would be the monitoring of pregnant women in which it is desired to capture the uterine bioelectric activity and fetal ECG. In this case the uterine muscle is closer to the body surface than the heart of the fetus that is deeper. In addition, the ECG matemo can be a source of interference, so in this case it would be recommended to use at least three annular conductors 4 in addition to the central disk 3.

Respecto a las dimensiones de los conductores 3 y 4, se recomienda que éstos presenten el mismo área para que las impedancias de entrada a la etapa de amplificación y acondicionamiento del circuito 5 sean teóricamente lo más parecidas posible, con lo que se disminuyen las diferencias en las entradas y se mejora el rechazo al modo común (CMRR). Además se recomienda que la distancia radial entre el radio medio del disco 3 central así como la separación entre los rad ios intermedios consecutivos sea la misma. También se recomienda que la separación entre los conductores. sea lo más grande posible, puesto que de este modo, mayor será la diferencia entre las señales captadas por los mismos. With regard to the dimensions of conductors 3 and 4, it is recommended that they have the same area so that the input impedances to the amplification and conditioning stage of circuit 5 are theoretically as similar as possible, thereby reducing differences in the inputs and the common mode rejection (CMRR) is improved. Furthermore, it is recommended that the radial distance between the middle radius of the central disc 3 as well as the separation between the consecutive intermediate radii be the same. It is also recommended that the separation between the conductors. be as large as possible, since in this way, the greater the difference between the signals captured by them.

El circuito 5 induye la circuitería analógica y digital para el acondicionamiento (amplificación, y filtrado) y la obtención de M señales en su salida 10 analógicas y/o digitales, para poderlas enviar a otro equipo, y por tanto también incluye el interiaz de transmisión de las mismas. Circuit 5 induces analog and digital circuitry for conditioning (amplification, and filtering) and obtaining M signals at its analog and / or digital output 10, so that they can be sent to other equipment, and therefore also includes the transmission interface from the same.

Cada señal de salida del circuito 5 es una combinación lineal de la tensión de cada uno de los conductores N, Y viene definida: Each output signal of circuit 5 is a linear combination of the voltage of each of the conductors N, Y is defined:

Voutl = L7 a ¡j. V¡ Voutl = L7 to ¡j. V

donde j = 1, 2, ... M, siendo Vi el potencial al que se encuentra el conductor "í" y aij el peso que se da a dicha tensión para la salida j-ésima. where j = 1, 2, ... M, where Vi is the potential of the conductor "í" and the weight given to said voltage for the jth output.

En el caso particular de un registro bipolar convencional de una única señal de salida (donde M=1) Y se emplean dos conductores 3 y 4, la etapa de captación está formada por el disco 3 central y un conductor anular 4, siendo los pesos correspondientes de cada una de estas señales al = G Y a2 = -G, de manera que: In the particular case of a conventional bipolar register of a single output signal (where M = 1) And two conductors 3 and 4 are used, the pickup stage is formed by the central disk 3 and an annular conductor 4, the weights being corresponding of each of these signals al = GY a2 = -G, so that:

Vo\)! =(VI -V2)· G Vo \)! = (VI -V2) · G

siendo V1 la señal captada por el disco central 3 y V2 1a tensión captada por el an illo anular 4. V1 being the signal captured by the central disk 3 and V2 1st voltage captured by the ring ring 4.

Para el caso de un registro tripolar en configuración bipolar con una única salida, la etapa de captación está In the case of a three-pole register in bipolar configuration with a single output, the acquisition stage is

ES 2 425 692 Al ES 2 425 692 Al

constituida por el disco 3 central y dos conductores anulares 4, siendo los pesos correspondientes a cada una de las señales al =-O,5.G, a2 =-G y a3 =-O,5.G, de forma que la tensión de salida del sensor es: constituted by the central disk 3 and two annular conductors 4, the weights corresponding to each of the signals being al = -O, 5.G, a2 = -G and a3 = -O, 5.G, so that the voltage Sensor output is:

Asimismo para mapear la actividad bioeléctrica en una superficie asociada a un determinado órgano, músculo Also to map bioelectric activity on a surface associated with a certain organ, muscle

5 o miembro, el sistema permite el uso combinado de varios sensores de registro de la misma o diferentes dimensiones, como por ejemplo el mostrado en la figura 3 para lo que se prevé una matriz de sensores 1 que están conectados al circuito 5 de tratamiento de las señales captadas por cada uno de dichos sensores 1. 5 or member, the system allows the combined use of several recording sensors of the same or different dimensions, such as the one shown in Figure 3 for which a matrix of sensors 1 that are connected to the circuit 5 of treatment of the signals captured by each of said sensors 1.

En este caso el número de sensores (K), así como su disposición sobre la superficie puede variar en función de la actividad bioeléclrica objeto de estudio. De forma que para el sensor k-ésimo de Nk conductores y Mk 10 salidas se tendrá: In this case, the number of sensors (K), as well as their arrangement on the surface, may vary depending on the bioelectric activity under study. So that for the kth sensor of Nk conductors and Mk 10 outputs it will have:

donde j =1, 2, .... M. y k= 1, 2, .. K. El número total de señales de salida es :E: Mk, referidas a k terminales de referencia de tensión . where j = 1, 2, .... M. and k = 1, 2, .. K. The total number of output signals is: E: Mk, referred to k voltage reference terminals.

El circuito de tratamiento permite que las salidas 10 del circuito 5 sean transmitidas de forma inalámbrica o 15 vía cable a un centro de procesado remoto. The treatment circuit allows outputs 10 of circuit 5 to be transmitted wirelessly or 15 via cable to a remote processing center.

Los pesos asignados a las salidas del circuito 5 pueden ser ajustados manualmente mediante diales o a través de software permitiendo cambios durante el propio proceso de registro para adaptar dichos pesos hasta que se obtenga la morfología o componente de señal objeto de registro. Esta configuración permite que el usuario pueda visualizar el efecto de los cambios en los pesos sobre las señales de salida hasta que éstas The weights assigned to the outputs of circuit 5 can be adjusted manually by means of dials or through software allowing changes during the registration process itself to adapt said weights until the morphology or signal component being registered is obtained. This configuration allows the user to visualize the effect of changes in the weights on the output signals until they are

20 se ajusten a lo deseado. Se recomienda partir de unos valores de pesos por defecto y durante la monitorización realizar un ajuste final de los mismos si es necesario 20 fit as desired. It is recommended to start with default weight values and, during monitoring, make a final adjustment if necessary.

ES 2 425 692 Al ES 2 425 692 Al

Claims

1.-BIOELECTRIC SIGNAL MEASUREMENT DEVICE ON BODY SURFACE BASED ON ADJUSTABLE ANNULAR SENSORS, comprising:

a sensor (1) which, in turn, comprises:

an insulating support (2),

a patient support fixation adhesive (8),

a disk-shaped conductor (3) and at least one annular conductor (4) concentric to the disk

conductor in a disk plate (3) and which are arranged on the insulating support (2) for

capture the voltages corresponding to the bioelectric signals in the area where

fix the insulating support (2);

and a circuit (5) for processing the signals captured by the sensor;

characterized in that the insulating support (2) is flexible on which the disk-shaped conductor (3) and the at least one concentric annular conductor (4) are printed on a material selected between ink and conductive paste, to adapt the sensor (1) to the contour of the surface on which it is fixed; and the insulating support (2) comprising a connector (6) to which the disk-shaped conductor (3) and the at least one concentric annular conductor (4) are connected; of connection to a complementary connector (7) provided in the circuit

(5).

2.-BIOELECTRIC SIGNALS MEASURING EQUIPMENT IN BODY SURFACE BASED ON ADJUSTABLE RING SENSORS, according to claim 1, characterized in that the connection of the conductor in a disk (3) and at least the annular conductor (4) concentric with the connector ( 6) is carried out by means of conductive tracks (11) printed on the insulating support (2) and covered with a dielectric (12). on which the conductor is printed on a disc (3) and the at least concentric annular conductor (4) at the crossing points with the conductive tracks (11) avoiding short-circuiting.

3.-BIOELECTRIC SIGNALS MEASURING EQUIPMENT ON BODY SURFACE BASED ON ADJUSTABLE RING SENSORS, according to claim 2, characterized in that the insulating support

(2) flexible comprises a plurality of concentric annular conductors (4) that provide a plurality of voltage outputs.

4.-BIOELECTRIC SIGNALS MEASURING EQUIPMENT ON BODY SURFACE BASED ON ADJUSTABLE ANNULAR SENSORS, according to claim 3, characterized in that it comprises at least as many conductive rings (4) as signal and interference sources to be captured in the measurement realization .

5.-BIOELECTRIC SIGNALS MEASURING EQUIPMENT IN BODY SURFACE BASED ON ADJUSTABLE RING SENSORS, according to claim 3. characterized in that the signal processing circuit (5) is configured to establish different variable weights at the concentric conductor voltages providing different output signals, corresponding to different spatial distributions of sensitivity; each output signal of the signal processing circuit (5) being a linear combination of the voltage of each of the conductors N, defined by VOU1j =

¿~ A¡j 'V¡; where j = 1, 2. M. where M is the number of outputs. I saw the potential of the conductor "i" and added the weight given to said voltage for the jth output.

6.-BIOELECTRIC SIGNALS MEASURING DEVICE ON BODY SURFACE BASED ON ADJUSTABLE RING SENSORS, according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a matrix (9) of sensors (1) in which the flexible insulating support (2) It is common to such sensors (1).

7.-BIOELECTRIC SIGNALS MEASURING DEVICE ON BODY SURFACE BASED ON ADJUSTABLE ANNULAR SENSORS, according to any one of the preceding claims. characterized in that it comprises means for transmitting the signals provided by the circuit (5) to a processing center.