ES2824126T3 - Procedimiento de procesamiento de fotopletismograma y dispositivo portable que utiliza dicho procedimiento - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento para procesar, por medio de un dispositivo de monitorización de salud portable,señales de PPG que incluyen señales de trama promedio roja e infrarroja, IR, que comprende: seleccionar un posible valor de ganancia entre señales de trama roja e infrarroja, IR, multiplicar la señal de trama promedio roja por el posible valor de ganancia, y determinar el error residual con respecto a la señal de trama promedio infrarroja, IR, con lo que el posible valor de ganancia se determina: promediando las dos tramas conjuntamente primero para proporcionar una señal de trama promedio con ruido reducido; realizando una regresión lineal de la roja frente a la combinada y la IR frente a la combinada y, entonces, determinando el ratio de estos dos resultados.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de procesamiento de fotopletismograma y dispositivo portable que utiliza dicho procedimiento
ANTECEDENTES
Los desarrollos en software, electrónica, tecnología de sensores y ciencia de los materiales han revolucionado las tecnologías de monitorización de pacientes. En particular, muchos dispositivos y sistemas se están poniendo a disposición para una diversidad de aplicaciones de monitorización de salud. Sin embargo, todavía se pueden desear mejoras en dispositivos y sistemas de monitorización de salud que proporcionen una o más de entre una recopilación y/o manipulación de datos efectiva para una determinación de parámetros.
Es posible que se desarrollen otras alternativas para pacientes y sus médicos que incluyen monitores robustos y convenientes que, en algunos casos, puedan recoger y transferir datos a largo plazo, así como monitorizar eventos en tiempo real, que incluye una determinación de parámetros multivariables. En el documento US2007/0106136 se divulgan procedimientos y aparatos para procesar señales que reflejan características fisiológicas. El documento US2010/286495 divulga técnicas para extraer un parámetro de señal de una región seleccionada de una señal generalmente repetitiva.
RESUMEN
En el presente documento se describen diversos dispositivos, sistemas y/o procedimientos alternativos de monitorización médica para determinación de parámetros, en algunos casos para detección y/o registro a largo plazo de datos cardíacos y/o respiratorios de un individuo, tal como un recién nacido, un atleta o un paciente cardíaco. A continuación y a lo largo de esta especificación se resumen y/o se describen ejemplos de diversas implementaciones y aplicaciones alternativas.
En un aspecto alternativo, los desarrollos de esta divulgación pueden incluir una implementación en la que un dispositivo de salud está configurado para monitorizar una pluralidad de parámetros fisiológicos de un individuo a partir de mediciones concordantes en el tiempo recogidas por uno o una pluralidad de sensores, que incluyen una variedad de uno o más de entre, pero sin limitarse a, electrodos para medir cambios de potencial iónico para electrocardiogramas (ECG: electrocardiograms), una fuente de luz y uno o más foto detectores, tales como pares de fotodiodos LED, para mediciones de saturación de oxígeno con base óptica, un sensor de temperatura, un acelerómetro xyz para mediciones de movimiento y esfuerzo, y similares. En algunas implementaciones, se pueden usar procedimientos y dispositivos de los desarrollos de esta divulgación para generar una forma de onda de la respiración. Otras implementaciones pueden incluir un circuito que imita un circuito de pierna derecha controlado (a veces denominado en esta divulgación como "circuito de pierna derecha controlado con proxy") que puede permitir una reducción de ruido de modo común en un dispositivo de huella pequeña convenientemente adherido o que tiene la capacidad de ser adherido a un individuo.
En otro aspecto alternativo de esta divulgación, se puede hacer una determinación de presión sanguínea a partir de una determinación de tiempo de tránsito del pulso. El tiempo de tránsito del pulso es el tiempo para que la onda de presión cardíaca vaya desde el corazón a otras ubicaciones del cuerpo. Se pueden utilizar entonces mediciones del tiempo de tránsito del pulso para estimar la presión sanguínea. Se puede utilizar una frecuencia cardíaca procedente de un electrocardiograma ECG o de otra manera y unas señales de un fotopletismograma (también conocido como PPG) para generar un tiempo de tránsito del pulso. Téngase en cuenta que dichas señales se pueden generar a través de procesos y/o dispositivos o sistemas convencionales o de otro tipo a desarrollar; o bien, dichas señales se pueden obtener de uno o más dispositivos de monitorización de salud portables, tales como los que también se describen a continuación.
En otro aspecto alternativo, los desarrollos de esta divulgación pueden incluir uno o más procedimientos y/o dispositivos para medir y/o determinar parámetros de saturación de oxígeno a partir de señales de oximetría de pulso y señales de ECG concordantes en el tiempo. En una implementación, se pueden utilizar señales de ECG para definir intervalos o "tramas" de datos de oximetría de pulso que se recopilan y promedian para determinar los componentes constantes y periódicos principales (por ejemplo, componentes de DC y AC) de las señales de oximetría de pulso a partir de los cuales, a su vez, se pueden determinar valores de saturación de oxígeno. Dispositivos portables por el paciente de dichas implementaciones con sensores de oximetría de pulso y de ECG pueden ser especialmente útiles cuando se colocan en el pecho de un paciente para adquisición de dichas señales.
Se describen ejemplos de estos y de otros aspectos alternativos y/o adicionales en una serie de implementaciones y aplicaciones alternativas y/o adicionales ilustradas, algunas de las cuales se muestran en las Figuras y están caracterizadas en la sección de reivindicaciones de más adelante. La invención se define en las reivindicaciones adjuntas 1 a 14.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los dibujos incluyen:
La Figura 1, que incluye y es definida por la sub parte de las Figuras 1A - 1K, ilustra diversas alternativas de los presentes desarrollos, que incluyen una diversidad de vistas isométricas, en planta superior e inferior y en alzado de dispositivos y estructuras adhesivas conductoras alternativas.
La Figura 2, que incluye y es definida por la sub parte de las Figuras 2A - 2D, proporciona diagramas de circuitos de alternativas a, en las Figuras 2A - 2C, un circuito de pierna derecha controlado, y en la Figura 2D, oximetría de pulso.
La Figura 3 es un diagrama de flujo que incluye procedimientos alternativos de uso.
La Figura 4 ilustra un sistema informático o recursos informáticos de ejemplo con los que se pueden utilizar implementaciones de la presente divulgación.
La Figura 5, que incluye y es definida por la sub parte de las Figuras 5A - 5D, proporciona capturas de pantalla alternativas de implementaciones de software alternativas según esta divulgación.
Las Figuras 6A y 6B ilustran características de un ejemplo para medir una saturación de oxígeno utilizando señales de oximetría de pulso y señales de electrocardiograma.
La Figura 6C es un diagrama de flujo que muestra unas etapas de un ejemplo para determinar valores de saturación de oxígeno.
Las Figuras 6D y 6E ilustran un ejemplo para determinar valores de profundidad de la respiración.
Las Figuras 7A, 7B y 7C presentan unos diagramas de flujo para metodologías alternativas de esta divulgación.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
En un aspecto, un sistema de esta divulgación puede incluir un dispositivo para monitorizar parámetros fisiológicos tales como una o más o todas de entre señales de electrocardiograma (también conocido como ECG o EKG), de fotopletismograma (también conocido como PPG), de oximetría de pulso, de temperatura y/o de aceleración o de movimiento del paciente.
Además, se pueden establecer sistemas de esta divulgación para medir y/o procesar dichas señales de un paciente que utilizan o incluyen uno o más de los siguientes elementos: (a) un circuito, a veces flexible como en o sobre o formando una placa de circuito flexible, integrado en o sobre un sustrato o placa elástica plana que tiene una superficie superior y una superficie inferior, teniendo el circuito uno o más de entre (i) al menos un sensor montado en o sobre o adyacente a la superficie inferior del sustrato elástico plano, siendo el al menos un sensor capaz de realizar una comunicación eléctrica u óptica con el paciente, (ii) al menos un módulo de procesamiento de señales para recibir y/o aceptar señales procedentes del al menos un sensor en algunas implementaciones que también se proporcionan para transformar dichas señales para su almacenamiento como datos de paciente; (iii) al menos un módulo de memoria para recibir y/o aceptar y almacenar datos del paciente, (iv) al menos un módulo de comunicación de datos para transferir datos del paciente, almacenados o no, a un dispositivo externo, y (v) un módulo de control para controlar la temporización y la operación del al menos un sensor, uno o más de entre el al menos un módulo de procesamiento de señales, el al menos un módulo de memoria, el al menos un módulo de comunicación de datos, y/o el módulo de control capaz de recibir comandos para implementar la transferencia de datos del paciente por parte del al menos un módulo de comunicación de datos y para borrar y/o eliminar datos del paciente del al menos un módulo de memoria; y (b) un adhesivo conductor adherido de forma extraíble a la superficie inferior del sustrato elástico plano, siendo el adhesivo conductor capaz de adherirse a la piel del paciente y de conducir una señal eléctrica sustancialmente sólo en una dirección perpendicular a la superficie inferior del sustrato elástico plano, y/o en algunas implementaciones que incluyen una parte conductora adyacente al sensor o sensores y una parte no conductora. En algunas implementaciones, el adhesivo conductor es un adhesivo anisotrópico conductor en el sentido de que comprende regiones de material que conducen corriente sustancialmente sólo en una dirección perpendicular con respecto a la piel (es decir, conducción en el "eje z").
En algunas implementaciones, dispositivos de esta divulgación serán para monitorización cardíaca completa a largo plazo, entre otras cosas. Las características de dichos dispositivos pueden incluir uno o más de entre un ECG de 1 derivación, un PPG, un oxímetro de pulso, un acelerómetro, un sensor de temperatura y/o un botón u otro indicador para una marcación manual de eventos del paciente. Dicho dispositivo puede estar adaptado para almacenar hasta, por ejemplo, unas dos semanas de datos continuos (aunque, en implementaciones alternativas, también será viable más o menos tiempo), que en algunas implementaciones pueden ser descargados en una clínica u otro dispositivo informático en un corto período de tiempo, tal como por ejemplo, en sólo unos 90 segundos (aunque, en implementaciones alternativas, también será viable más o menos tiempo) a través de una conexión con el dispositivo informático, ya sea inalámbrica o por cable como en un ejemplo por USB u otra conexión de datos aceptable. Un paquete de análisis de datos de un software complementario puede estar adaptado para proporcionar una captura automatizada de eventos y/o permitir una interpretación inmediata o diferida de datos locales.
Las anomalías cardíacas intermitentes suelen ser difíciles de detectar y/o diagnosticar para los médicos, ya que tendrían que producirse normalmente durante un examen físico del paciente. Un dispositivo de esta divulgación puede resolver este problema con lo que en algunas implementaciones puede ser una monitorización continua o sustancialmente continua de uno o diversos signos vitales.
Algunas características alternativas pueden incluir uno o más de los siguientes elementos: (i) un circuito de "pierna derecha" controlado con unos electrodos ubicados únicamente en el pecho, (ii) una interfaz de electrodos adhesivos conductores anisotrópicos o de "eje Z" que puede permitir una comunicación eléctrica únicamente entre un electrodo y una piel del paciente que se encuentra inmediatamente debajo del electrodo, (iii) transmisión de datos a un dispositivo informático local accesible por el personal de UCI y UCC y su interpretación por parte del dispositivo informático local, (iv) una combinación única de hardware que puede permitir una correlación de múltiples fuentes de datos concordantes en el tiempo para ayudar en el diagnóstico.
En algunas implementaciones alternativas, dispositivos y sistemas de esta divulgación pueden proporcionar (1) una reutilización (en algunos casos, en casi o más de 1000 pacientes) que puede permitir recuperar el coste del dispositivo con sólo unas 10 - 15 pruebas en pacientes; (2) uno o más de entre datos de formas de onda de ECG, detección de esfuerzo inercial, marcado manual de eventos, detección de temperatura y/u oximetría de pulso, estando cualquiera de o todos ellos en concordancia en el tiempo para detectar y analizar mejor eventos arrítmicos; (3) una estanqueidad o impermeabilización eficiente (para que el paciente y/o portador pueda nadar mientras lleva el dispositivo); y (4) un paquete de análisis completo para una interpretación de datos normalmente locales e inmediatos. Un dispositivo alternativo puede estar adaptado para aprovechar la tecnología de circuito flexible, para proporcionar un dispositivo que sea ligero, fino, duradero y flexible para un ajuste y movimiento con la piel del paciente durante el movimiento del paciente y/o portador.
Las Figuras 1 y 2 ilustran ejemplos de implementaciones alternativas de dispositivos que pueden estar adaptados de esta manera.
La Figura 1 muestra un dispositivo 100 que tiene un lado de componente o lado superior 101, un lado de paciente o lado de circuito 102, y una o más capas eléctricas internas, identificadas generalmente por la referencia 103 y una capa de tira alargada 105. La capa de tira 105 puede tener una electrónica en y/o dentro de la misma. La Figura 1A lo muestra de forma isométrica en lo que se puede considerar en este caso un dispositivo sustancialmente transparente junto con algunos otros elementos que se pueden utilizar con el mismo. La Figura 1B se refiere más específicamente a una vista en planta del lado superior 101 y la Figura 1C a una vista en planta del lado inferior, del paciente 102 y la Figura 1D a una primera vista lateral, en alzado.
Muchos de los componentes electrónicos de esta divulgación pueden estar dispuestos en la capa o capas electrónicas 103 y, según se indica generalmente en este caso, los componentes electrónicos pueden estar encapsulados en un material 104 (véanse los ejemplos de las Figuras 1A, 1B, 1D y 1K), silicona, plástico o similar de grado médico, o material de encapsulado, para su fijación en una posición operativa sobre o en o dispuestos funcionalmente de otra manera con respecto a la capa de tira alargada 105. El encapsulado u otro material puede en muchas implementaciones también o alternativamente proporcionar una cobertura impermeable o estanca o resistente al agua de la electrónica para mantenerla operativa incluso en entornos de uso en agua o sudor. Se pueden proporcionar uno o más puntos de acceso, conexiones u otras unidades funcionales 106 en y/o a través de cualquier lado del material de encapsulado 104 para un acceso exterior y/o una comunicación con la electrónica dispuesta dentro del mismo, o debajo del mismo. Las Figuras 1A, 1B y 1D muestran cuatro de dichos accesos 106 en el lado superior. Éstos pueden incluir, entre otros, unos puertos de comunicación de datos de Z alta y/o contactos de carga. Este lado superior o de componente 101 del dispositivo 100 puede estar recubierto con un compuesto de silicona para protección y/o impermeabilización, con sólo, en algunos ejemplos, un conector USB de alta velocidad expuesto a través de uno o más puertos 106, por ejemplo, para comunicación o transferencia de datos y/o para carga.
La capa de tira alargada 105 puede ser o puede incluir un circuito o partes de circuito tales como cables eléctricos u otros conductores de capa internos, por ejemplo, los cables 107 que se muestran en la Figura 1D, para comunicación entre la electrónica 103 y placas o contactos conductores de electricidad 108, 109 y 110 que se describen más adelante (siendo 108 y 109, en algunos ejemplos, unos electrodos de plata o cobre/plata de alta impedancia/Z para electrocardiógrafo, ECG, y siendo 110 a veces un electrodo de referencia). En muchas implementaciones, la capa de tira 105 puede ser o puede incluir unos circuitos flexibles concebidos para que proporcionen una deformación, torsión, flexión y similares aceptables y, sin embargo, conserven unas conexiones robustas de circuitos eléctricos dentro de la misma. Téngase en cuenta que aunque la electrónica 103 y los electrodos 108, 109, 110 se muestran unidos a la capa 105; en el lado superior para la electrónica 103, y en el lado inferior o del paciente para los electrodos 108, 109, 110; puede ser que dichos elementos estén formados en o estén dispuestos de otra manera dentro de la capa 105, o dispuestos al menos indistintamente relativamente en posiciones operacionales relativas en una o más capas con o sobre o adyacentes a la capa 105 en la práctica. De manera similar, las pistas o trazas conductoras 107 se muestran integradas (según representación de línea discontinua en la Figura 1D); sin embargo, pueden estar en el lado superior o inferior, aunque es más probable que el lado superior esté aislado de otras comunicaciones eléctricas del lado de la piel. Si inicialmente el lado superior (o inferior), las trazas se pueden cubrir posteriormente con un encapsulante aislante o similar a una cubierta protectora (que no se muestra por separado), en muchas implementaciones, un material flexible para mantener una alternativa flexible para toda o la mayor parte de la capa 105.
En el lado del paciente 102, los electrodos 108, 109 y 110 del ECG se pueden dejar expuestos para un contacto sustancialmente directo con la piel del paciente (aunque probablemente con al menos un gel conductor aplicado entre electrodos y la piel); y/o, en muchas implementaciones, los electrodos del lado del paciente 108, 109 y/o 110 pueden estar cubiertos por un material adhesivo conductor según se describirá a continuación. Los electrodos pueden estar revestidos o ser de un material robusto y altamente conductor, tal como por ejemplo, plata/cloruro de plata para biocompatibilidad y alta calidad de la señal, y en algunas implementaciones pueden ser altamente robustos y, para un ejemplo no limitante, estar adaptados para soportar más de 1000 ciclos de limpieza con alcohol entre pacientes. Se pueden proporcionar ventanas u otros canales de comunicación o aberturas 111, 112 (Figura 1C) para un pulsioxímetro, por ejemplo, para diodos LED y un sensor. Dichas aberturas 111, 112 estarían dispuestas normalmente para una óptima comunicación de luz hacia y desde la piel del paciente. Se muestra una disposición alternativa de uno o más conductos de luz 111 a/112a (y 111 b/112b) en un ejemplo no limitante en la Figura 1D dispuestos y/o conectados más cerca de la electrónica 103. Una diversidad de disposiciones alternativas pueden ser utilizadas en este caso.
En algunas implementaciones, se puede proporcionar un muestreo de luz ambiental (con los LED apagados), y luego restarlo de cada una de las señales de oximetría de pulso con el fin de cancelar el ruido causado por la luz solar u otras fuentes de luz ambiental.
Los LED y el sensor de fotodiodo pueden también y/o alternativamente estar cubiertos con una capa de silicona para eliminar cualquier espacio de aire entre el sensor/LED y la piel del paciente. Dos ejemplos de esto se muestran en las respectivas Figuras 1H y 1K; en las que se muestra una capa o cobertura de silicona 121 que cubre/envuelve los conductos de luz y/o los sensores/LED 111 c/111 d/112c. El LED 111c (Figuras 1H y 1K) puede ser un LED rojo, el LED 111d (Figuras 1H y 1K) puede ser un LED IR (infrarrojo) y el dispositivo 112c (Figuras 1H y 1K) puede ser un sensor. Esto puede reducir la luz perdida por reflexión de la piel, y por lo tanto aumentar enormemente la señal y reducir el ruido causado por el movimiento de la piel con respecto al sensor. En algunas implementaciones, esta silicona se puede denominar como un conducto de luz y en algunas situaciones puede ser una silicona clara, incolora y/o de grado médico. Según se describe más adelante, la capa o cubierta de silicona 121 puede además/alternativamente ser denominada como un conducto o lente de luz 121/121 a/121 b en esta divulgación en la medida en que puede estar involucrada en la transmisión de luz o a transmitir a través de la misma, ya sea por emisión o recibida por reflexión o ambas.
En una o más implementaciones, una lente 121/121 a/121 b de esta divulgación puede estar hecha de una silicona de grado médico que es uno o más de entre un durómetro bajo, claro, incoloro, blando. Ejemplos de dichas siliconas especializadas que se pueden utilizar con esta divulgación se conocen como "geles pegajosos" (varios proveedores), y suelen tener adhesivos de adherencia muy alta, preferiblemente integrados en ambos lados. Una silicona de baja dureza combinada con un adhesivo de doble cara en el gel pegajoso permite la construcción de una lente 121/121a/121b que se puede adaptar a los sensores electrónicos y la piel, así como, en algunas implementaciones, exhibir propiedades de reducción de artefactos de movimiento limitando el movimiento entre la interfaz piel-lente-sensor. Una lente según la presente divulgación puede además/alternativamente tener una forma especial de manera que pueda quedar atrapada entre capas de la tira adhesiva compuesta (véanse, por ejemplo, las alternativas de las Figuras 1D, 1G y 1I y 1J), y en algunas implementaciones, con una parte elevada del tamaño de la abertura, a menudo una abertura rectangular, en la tira adhesiva que permite que la lente sobresalga ligeramente en el lado del paciente de la tira adhesiva (véanse más detalles en relación con la Figura 1K, que se describe a continuación).
En la Figura 1K una implementación de otra alternativa de cobertura o encapsulante de silicona 121a para los LED y el sensor 111 c/111 d/112c, puede incluir una lente convexa en o adyacente a la superficie externa de cobertura 121b. En muchas implementaciones, la superficie externa y la lente son lo mismo y/o la lente puede estar definida por la superficie 121 b del material encapsulante 121a. Lo que esto proporciona es una estructura y un procedimiento para actuar de interfaz de los emisores LED de oximetría de pulso 111 c/111d y uno o más sensores de fotodiodo 112c con la superficie de la piel, ya sea del pecho o de la frente (por ejemplo, de un bebé o un recién nacido) o montados de otra manera en el cuerpo del paciente o del usuario.
Más en particular, según se describe de otra manera en esta divulgación, un sistema y/o dispositivo 100 de la presente divulgación puede utilizar uno o diversos emisores de LED 111 c/111d de longitudes de onda seleccionadas y uno o diversos sensores de fotodiodo. Sin embargo, con el fin de maximizar el acoplamiento de la combinación de LED/sensor a la piel 1001 de un portador 1000, una lente 121b compuesta de silicona de grado médico, ópticamente transparente puede estar moldeada sobre o moldeada de tal manera que se puede acoplar posteriormente en una relación de cobertura sobre la combinación de LED/sensor 111c/111d/112c. En muchas implementaciones, la lente 121b puede ser parcialmente esférica o tal vez hemisférica por naturaleza, aunque no es necesario. Otras formas de curvatura también pueden ser útiles. La curvatura reduce la pérdida de contacto con la piel cuando el dispositivo 100 se puede mover, ya sea por el movimiento del portador o de otra manera. Es decir, el movimiento del portador 1000 o del dispositivo 100 con respecto al portador 1000 puede dar lugar a un contacto casi-rodante de la lente sobre y con respecto a la piel 1001. Un contacto con la piel mejor mantenido significa una mejor adquisición de datos sin interrupción y/o con ruido reducido.
Además, relacionado con la función de mantener el contacto está el efecto de canalización de luz que se puede conseguir cuando los LED y sensores, incluso de diferentes alturas, se comunican sin una interrupción causada por un espacio de aire a través de la canalización de luz del material encapsulante 121a. Al no haber ningún espacio de aire desde el emisor hasta y a través del conducto de luz 121a y con la superficie curvada en contacto sustancialmente constante con la piel, no hay por lo tanto ninguna interrupción causada por un espacio de aire en la transmisión hacia y a través de y reflejada de vuelta procedente del interior de la piel y de vuelta al sensor a través del mismo material del conducto de luz 121a (refiriéndose ambas la transmisión y la reflexión al recorrido de la luz). Esto reduce ineficiencias causadas por la dispersión de las ondas de luz en las interfaces de espacios de aire (los espacios de aire permiten que la luz rebote en la piel u otra superficie). Es decir, la encapsulación de los LED y el sensor; no proporciona ningún espacio de aire y un efecto de conducto de luz y la superficie curvada proporciona una transmisión de baja dispersión y alta calidad en la piel y una recepción de la reflexión en la piel y hueso. El conducto de luz y la superficie curvada de la lente mantienen un contacto ininterrumpido con la piel y la lente reduce la pérdida de señales debido al reflejo de la piel. La relación señal-ruido disminuye y la adquisición de datos mejora en calidad.
Por lo tanto, dicha lente 121b puede servir para uno o diversos propósitos, que incluyen en algunos casos, entre otros: 1) proporcionar un efecto de "conducto de luz" para asegurar un acoplamiento igual o, de otro modo, de alta calidad de los LED y sensores de diferentes alturas, así como un acoplamiento sustancialmente constante con la piel para reducir artefactos de movimiento; 2) un enfoque de la luz emitida a través de la piel hacia el hueso; y, 3) un enfoque de la luz reflejada a través de la piel hacia los sensores de fotodiodos.
Como observación adicional, el radio de la lente puede estar diseñado para maximizar 1) hasta 3). La altura de la lente está diseñada para permitir que sobresalga por encima del adhesivo compuesto 113 del dispositivo 100 y hacia dentro de la piel, pero sin la suficiente profundidad como para perturbar el lecho capilar, lo que también daría lugar a datos de mala calidad. Además, el radio de curvatura y los ángulos de emisión de las ondas de luz de los LED no son necesariamente muy controlados y no es necesario que lo sean porque los LED utilizados para penetrar en la piel, por ejemplo, los LED rojos e infrarrojos; proporcionan un conjunto muy amplio de ángulos de emisión, y por lo tanto un gran número de ondas de luz reflejadas serán enfocadas de vuelta al sensor por una gran diversidad de superficies curvadas. Es decir, la superficie curvada es útil para mantener el contacto durante el movimiento (accidental o a propósito), y es menos importante para los ángulos de transmisión a través de la piel y la reflexión de vuelta al sensor. En otras palabras, muchos radios de curvatura diferentes serán efectivos con muy poca diferencia en la transmisión y reflexión de datos/ondas; la emisión de ángulos amplios de LED tiene en cuenta lo que puede ser una diversidad de radios. Más bien, la curvatura puede experimentar una mayor limitación en el mantenimiento del contacto debido al movimiento del dispositivo 100 - por ejemplo, las curvaturas más planas no rodarán fácilmente, y los radios de curvatura muy pequeños no transmitirán ni recibirán tantos datos.
En algunas implementaciones, unos radios de curvatura que se han determinado útiles han sido entre aproximadamente 20 y 40 (los radios de curvatura de 20,34 mm y de 39,94 mm se han determinado útiles) para un dispositivo que tiene LED y sensores en un compartimento de aproximadamente 12,6 mm por 6,6 mm. Cabe señalar además que los LED pueden estar en un lado u otro o en dos lados opuestos o tal vez en cuatro o más puntos sustancialmente equidistantes alrededor de un sensor y pueden proporcionar resultados deseables.
Téngase en cuenta además que una oximetría de pulso de esta divulgación puede ser con múltiples fuentes de luz y/o sensores según se puede interpretar a partir de las disposiciones de las Figuras 1H y 1K. Circuitos típicos de oximetría de pulso utilizan una fuente de luz (LED) por longitud de onda (normalmente roja, infrarroja y otras). Sin embargo, dispositivos y/o procedimientos de la presente divulgación pueden hacer uso de múltiples fuentes de luz para cada longitud de onda. Esto permite interrogar un área más amplia del lecho capilar en el paciente y/o portador para reducir los efectos de un artefacto de movimiento local. De modo similar, se pueden utilizar múltiples sensores para el mismo propósito o ventaja.
Además, una combinación de pierna derecha controlada y/o pierna derecha controlada con proxy junto con la oximetría de pulso puede proporcionar beneficios adicionales. El circuito de pierna derecha, pierna derecha con proxy y/o pierna derecha controlada, ya sea para el pecho o la frente u otra colocación de electrodos, puede eliminar el ruido de modo común y de línea de alimentación que, de otro modo, se acoplaría/podría acoplarse capacitivamente al sensor de oximetría de pulso y reducir su eficacia. Una combinación de pierna derecha controlada y/o pierna derecha controlada con proxy y una mejor oximetría de pulso con una lente según se describe en y para la Figura 1K puede reducir significativamente dicho ruido y, por lo tanto, mejorar la adquisición de datos. Para electrodos controlados véanse más detalles a continuación.
La Figura 1D proporciona un primer ejemplo de un adhesivo 113 que se puede utilizar con la presente divulgación. La capa adhesiva 113 es en este caso un adhesivo de doble cara para aplicación en la cara inferior 102 del dispositivo 100, y un segundo lado, tal vez con un tipo diferente de adhesivo para adhesión a la piel del paciente humano (que no se muestra). Se pueden utilizar diferentes tipos de materiales para la adhesión, en que el material de elección al que se adhiere la capa adhesiva es diferente; normalmente, un material de circuito o placa de circuito para conexión al dispositivo 100, y la piel del paciente (que no se muestra por separado) en el lado del paciente. Se puede utilizar un soporte protector 114 en el lado del paciente hasta que se desee su aplicación al paciente. Téngase en cuenta que en muchas aplicaciones, el adhesivo 113 es anisotrópico en el sentido de que puede ser preferiblemente sólo conductor en una dirección única o sustancialmente única, por ejemplo, el eje perpendicular a la superficie de contacto del adhesivo. Por lo tanto, se puede tener un buen contacto eléctricamente conductor para una comunicación de señales a través de dicho adhesivo con y/o a través de contactos eléctricos o electrodos, 108, 109 y 110. Téngase en cuenta que en el adhesivo de 113 del ejemplo de la Figura 1D se muestran una o más aberturas de luz 111 b/112b correspondientes para comunicación de luz a través de las mismas en cooperación con el conducto o conductos de luz 111 a/112a en y/o a través de la capa 105 para una comunicación de datos de luz que normalmente intervienen en la oximetría de pulso.
Así pues, el adhesivo se puede colocar o disponer en el dispositivo 100, en algunas implementaciones de forma sustancialmente permanente, o con alguna posibilidad de sustitución. En algunas implementaciones, el dispositivo según se muestra en las Figuras 1A - 1D y/o 1G sin (o con algunas implementaciones) el adhesivo puede ser reutilizable. En muchos de dichos casos, la capa adhesiva 113 puede ser retirada y sustituida antes de cada uso posterior, aunque la reutilización posterior de y con una capa 113 no está excluida. En un primer uso o en un uso posterior con una capa adhesiva reemplazable 113, puede ser que el usuario que aplica el dispositivo al paciente, por ejemplo, el médico o técnico o incluso el propio paciente, aplique el adhesivo de transferencia conductora 113 en el lado del paciente 102 del dispositivo 100. A continuación se puede retirar el soporte protector 114 y adherir el dispositivo al paciente y activarlo.
La activación del dispositivo después de su aplicación a un paciente y/o portador se puede producir de diversas maneras; en algunas, se puede preestablecer que una interacción de activación afirmativa puede no ser necesaria por parte del médico o del paciente o similar debido a una activación inercial y/o de un oxímetro de pulso que se puede activar de forma sustancialmente automática, por ejemplo, al recibir una entrada mínima suficiente (movimiento en caso de un sistema inercial o reflexión de luz del flujo sanguíneo para la oximetría de pulso); sin embargo, se puede proporcionar un botón en un acceso 106 o en algún otra ubicación adyacente a la electrónica para permitir que el paciente inicie o detenga el dispositivo o marque de otro modo un evento si así lo desea. En un ejemplo de implementación, el dispositivo se puede llevar puesto durante un período de dos semanas para la recogida de datos de manera sustancialmente continua, o a intervalos que se prefieran y se establezcan en o por parte de sistemas de la divulgación.
Una vez finalizado el período de control, un médico, técnico, paciente u otra persona puede retirar el dispositivo del cuerpo del paciente, en algunos casos quitando el adhesivo, en algunos casos con alcohol, y puede establecer una conexión de comunicación de datos para transferencia de datos, por ejemplo, mediante una comunicación inalámbrica o mediante la inserción/conexión de un conector de datos USB o similar para descargar los datos. Los datos pueden entonces ser procesados y/o interpretados y en muchos casos, interpretados inmediatamente si se desea. Una fuente de alimentación en el dispositivo puede incluir una batería y ésta también puede ser recargada entre usos, en algunas implementaciones, recargándose completamente de forma rápida como en unas 24 horas, tras lo cual el dispositivo se podría considerar que está listo para el siguiente paciente o el siguiente uso.
Se pueden utilizar algunos adhesivos conductores alternativos con la presente divulgación. Las Figuras 1E, 1F y 1G muestran uno de dichos adhesivos conductores alternativos 113a; una vista en planta inferior en la Figura 1E y vistas laterales en elevación del mismo en las Figuras 1F y 1G (como si estuviera conectado a un dispositivo 100 en la Figura 1G). En algunas implementaciones, la conductividad puede ser anisotrópica, según se ha introducido anteriormente; en algunas conductivas, principalmente, si no totalmente, en la dirección del eje Z; perpendicular a la página (dentro y/o fuera de la página) en la Figura 1E, y/o vertical o transversal con respecto al eje horizontal largo del dispositivo 100 que se muestra en la vista de implementación de la Figura 1F.
La implementación de este ejemplo particular incluye un adhesivo compuesto 113a que, a su vez, puede incluir alguna parte o partes no conductoras 113b y alguna o más partes conductoras 113c. El compuesto adhesivo 113a puede, según se ha descrito para el adhesivo 113 anterior, tener doble cara de manera que una cara se adhiere al paciente mientras que la otra cara se adhiere a la cara o lado inferior 102 del dispositivo 100 (véase la Figura 1G), de modo que una o más partes conductoras 113c se pueden disponer o colocar en contacto eléctrico comunicativo y/o conductor con los electrodos integrados en el dispositivo de monitorización electrónica 100. Dado que los electrodos funcionarían mejor si estuvieran aislados eléctricamente o aislados entre sí, también cada implementación de contacto eléctrico o comunicación eléctrica con la piel del paciente, el adhesivo se podría disponer de forma más específica en algunas implementaciones según se indica a continuación.
Según se muestra en las Figuras 1E y 1F, se pueden disponer tres partes conductoras aisladas 113c separadas entre sí por una parte de cuerpo 113b que puede ser no conductora. Éstas podrían entonces corresponder a los electrodos 108, 109, 110 de los ejemplos que se han descrito anteriormente, y según se muestra más en particular de forma esquemática en la Figura 1G (téngase en cuenta que la escala es exagerada para el adhesivo 113a y por lo tanto, no se muestra necesariamente una correspondencia precisa con los electrodos del dispositivo 100). En algunos ejemplos, las áreas de los electrodos 113c pueden ser un hidrogel conductor que puede ser o no ser adhesivo, y en algunos ejemplos, pueden estar hechas de un material conductor y adhesivo tal como el adhesivo de hidrogel 9880 de 3M Corporation (3M Company, St. Paul, Minnesota). Estas áreas 113c pueden entonces ser aisladas entre sí por un material no conductor 113b tal como una cinta 9836 de 3M Corporation o un adhesivo de transferencia de doble cara 9917 de 3M (3M, St. Paul, MN) o equivalente. La capa adicional 113d, si se utiliza, puede ser un adhesivo 9917 de 3M junto con el 113b de un material 9836. Estas construcciones pueden proporcionar el efecto de crear una ruta de baja impedancia eléctrica en la dirección del eje Z (perpendicular a la página para la Figura 1E y vertical/transversal para las Figuras 1F y 1G) para las áreas de electrodos 113c, y una ruta de alta impedancia eléctrica entre los electrodos en las direcciones X/Y. (véanse las Figuras 1E, 1F y 1G; coplanar con la página en la Figura 1E y horizontal y perpendicular a la página en las Figuras 1F y 1G). Por lo tanto, una tira adhesiva compuesta puede asegurar no sólo que el dispositivo se adhiere al paciente, sino también que los electrodos, ya sean dos o, según se muestra, tres electrodos, son conectados de forma conductiva por las partes conductoras de la tira adhesiva, en que la combinación de partes conductoras y no conductoras puede entonces reducir el ruido de la señal y/o mejorar las características de ausencia de ruido. Los electrodos en movimiento con respecto a la piel pueden introducir ruido; es decir, los electrodos comunicados/conectados eléctricamente con la piel a través de un gel se pueden mover con respecto a la piel y, por lo tanto, introducir ruido. Sin embargo, con una o más partes de adhesivo conductor en un adhesivo compuesto conectado a los respectivos electrodos y luego conectado de forma sustancialmente segura a la piel mantendrá los respectivos electrodos sustancialmente fijos con respecto a la piel y, por lo tanto, reducirá o incluso eliminará el movimiento de los electrodos con respecto a la piel. La eliminación de dicho movimiento eliminaría entonces el ruido que proporcionaría con ello una señal limpia que puede permitir la monitorización de ondas P cardíacas, lo que aumenta la posibilidad de detectar arritmias que, de otra manera, no podrían ser detectadas. A continuación se ofrece una descripción más detallada.
En algunas implementaciones, se puede implementar una estructura opcional adicional de conexión y/o aislamiento 113d según se muestra en la Figura 113d para proporcionar una mayor separación estructural y aislante entre los electrodos en conexión con un dispositivo 100 en la cara o lado inferior 102 del mismo (véase la Figura 1G). Aunque se muestra separado en las Figuras 1F y 1G, puede ser contigua al adhesivo aislante 113b de estas vistas.
Se pueden utilizar otras alternativas relacionadas con el adhesivo. En algunas implementaciones, se puede utilizar una tira adhesiva compuesta que tiene propiedades para reducir uno o más artefactos de movimiento. Los sistemas típicos de fijación de ECG utilizan un gel conductor colocado sobre el electrodo. Sin embargo, en este caso, se puede utilizar un adhesivo de hidrogel que está integrado en una lámina continua de adhesivos laminados que cubren las regiones seleccionadas o toda la huella del dispositivo. El hecho de que el propio hidrogel tenga fuertes propiedades adhesivas, junto con la cobertura completa del dispositivo con adhesivos, puede asegurar un fuerte acoplamiento entre el dispositivo y la piel del paciente. La colocación vertical alternativa del dispositivo en el esternón puede contribuir a la reducción de artefactos de movimiento, lo que da lugar a una reducción de artefactos de movimiento para una o más señales de ECG, formas de onda de fotopletismografía y señales de saturación de oxígeno.
En algunas implementaciones, mejoras del adhesivo compuesto pueden incluir un encapsulamiento a prueba de agua del adhesivo de hidrogel para evitar que una reducción de impedancia óhmica provoque una reducción de la amplitud de la señal. Esto también puede ayudar a prevenir la degradación del adhesivo de hidrocoloide. En particular, según se muestra en el ejemplo alternativo no limitativo de las Figura 1I y 1J; se pueden utilizar diversas capas. En este caso, la capa 1 puede ser un hidrocoloide que es un adhesivo diseñado para un contacto a largo plazo con la piel absorbiendo sudor y células. La capa 2 puede ser también una capa diseñada para un contacto a largo plazo con la piel, sin embargo, esta capa 2 aísla la capa 3 del contacto con la piel. Las dimensiones más pequeñas de la capa 2 crean un espacio entre las capas 1 y 3. Cuando las capas 1 y 3 se juntan entre sí, forman un sello hermético alrededor de la capa 2. Esta capa, la capa 2, también aísla al Hidrocoloide con respecto al Adhesivo de Hidrogel, protegiendo las propiedades adhesivas del Hidrocoloide. Las capas 3 y 5 serían entonces generalmente capas impermeables que son adhesivas de doble cara con aislamiento eléctrico. Estas dos capas encapsulan el adhesivo de hidrogel, previniendo un "cortocircuito" que se describe más adelante en relación con la capa 4. La capa 4 es el adhesivo de hidrogel que es el elemento conductor de la misma. Las tres islas de adhesivo de hidrogel de la capa 4 se deben mantener aisladas eléctricamente entre sí. Sin embargo, puesto que el hidrocoloide de la capa 1 absorbe el sudor, también se convierte en conductor y crea un "cortocircuito" potencial entre las tres islas de adhesivo de hidrogel de la capa 4, reduciendo la amplitud de la señal. Sin embargo, este "cortocircuito" puede ser evitado por las capas 3 y 5, que se han descrito anteriormente.
Algunas implementaciones alternativas pueden incluir un circuito de ECG de pierna derecha controlado con uno o más electrodos de pecho solamente (“electrodo de pecho controlado”). Además de los electrodos utilizados para medir una señal de electrocardiograma de una o diversas derivaciones, un dispositivo 100 puede utilizar un electrodo adicional, tal como por ejemplo el electrodo de referencia 110 (véanse las Figuras 1A, 1C, 1D y 1G, por ejemplo) para reducir el ruido de modo común. Dicho electrodo puede funcionar de manera similar al electrodo de pierna derecha controlado que se utiliza normalmente pero, en este caso, puede ser colocado en el pecho del paciente en vez de en la pierna derecha del paciente pero, sin embargo, este tercer electrodo de referencia puede desempeñar el papel del electrodo de pierna. Este electrodo de pecho puede por lo tanto imitar a un electrodo de pierna derecha y/o ser considerado como un electrodo de pierna derecha controlado con proxy. Un circuito, o parte de un circuito completo, adaptado para funcionar de esta manera puede incluir un número de etapas de amplificación para proporcionar una ganancia, así como un filtrado para asegurar la estabilidad del circuito y para dar forma a la respuesta de frecuencia completa. Dicho circuito puede estar polarizado para controlar la polarización de modo común de la señal de electrocardiograma. Esta implementación de electrodo de pecho controlado se puede utilizar junto con un diferencial o un amplificador de instrumentación para reducir el ruido de modo común. En este caso, el electrodo sensor se puede utilizar como uno de los electrodos del electrocardiograma. Alternativamente, se puede utilizar un amplificador de electrocardiograma de un solo extremo cuando la señal diferencial de electrocardiograma es referenciada a tierra o a algún otro voltaje conocido.
Un circuito o subcircuito 200 que utiliza un transistor 201, según se muestra en la Figura 2, puede ser dicho circuito (también conocido como módulo) y por lo tanto puede incluir, según se muestra más adelante en la Figura 2A, un electrodo sensor 202, un electrodo de control 203 y un amplificador 204. Tanto el electrodo sensor como el electrodo de control 202, 203 se colocan en el pecho del paciente de tal manera que proporcionan una conexión eléctrica con el paciente. El amplificador 204 puede incluir una ganancia y un filtrado. La salida del amplificador se conecta al electrodo de control, la entrada de inversión al electrodo sensor, y la entrada de no inversión a un voltaje de polarización 205. El amplificador mantiene el voltaje del electrodo sensor a un nivel cercano al voltaje de polarización. Una señal de electrocardiograma puede entonces ser medida utilizando electrodos adicionales. De hecho, como en el caso de la conductividad mejorada utilizando las partes de adhesivo anisotrópico anteriores, en este caso también o alternativamente, el uso de este tercer electrodo como proxy para un electrodo de pierna derecha (es decir, electrodo de pierna derecha controlado con proxy) puede proporcionar una recepción de señal que, de otra manera, no está disponible. Por lo tanto, las señales limpias pueden permitir una recepción de ondas P cardíacas, lo que aumenta la posibilidad de detectar arritmias que, de otro modo, no se podrían detectar.
Otras descripciones alternativas de los circuitos incluyen la que se muestra en las Figuras 2B y 2C; en las que se muestran alternativas no limitantes en las que se pueden utilizar tres electrodos adyacentes E1, E2 y E3 para captar la señal de ECG, desempeñando uno de dichos electrodos el papel de electrodo de extremidad distante de monitores de ECG tradicionales. Debido a que la interfaz electrodo-paciente tiene una impedancia asociada (Re1 y Re2), la corriente que fluye a través de esta interfaz causará una diferencia de voltaje entre el paciente y el electrodo. El circuito puede utilizar un electrodo sensor (E1) para detectar el voltaje del paciente. Debido a que este nodo de circuito de ejemplo tiene una alta impedancia a la tierra del circuito (GND), fluye muy poca corriente a través de la interfaz de electrodo, con lo que se minimiza la caída del voltaje entre el paciente y este nodo. El primero de estos circuitos alternativos no limitantes (Figura 2B) también contiene un amplificador (U1) cuya salida de baja impedancia está conectada a un electrodo de control separado (E2). El amplificador utiliza una retroalimentación negativa para controlar el electrodo de control, de modo que el voltaje del paciente (medido por el electrodo sensor E1) es igual al voltaje de polarización (VI). Esto puede mantener eficazmente el voltaje del paciente igual al voltaje de polarización a pesar de cualquier diferencia de voltaje entre el electrodo de control (E2) y el paciente. Esto puede incluir diferencias de voltaje causadas por la corriente inducida por la línea de alimentación que fluye entre el electrodo de control y el paciente (a través de Re2). Esta disposición se diferencia de un circuito tradicional de "pierna derecha controlado" al menos en dos aspectos: el electrodo controlado es ubicado en el pecho del paciente (en lugar de en la pierna derecha), y la señal de ECG es una medición (no diferencial) de un solo extremo obtenida de un tercer electrodo (E3). Debido a que todos los electrodos están ubicados en el pecho del paciente en un ejemplo de colocación en pecho, un pequeño dispositivo ubicado en el mismo puede contener todos los electrodos necesarios para la medición de ECG. Un posible beneficio de la medición de un solo extremo es que los circuitos de ganancia y filtrado (U2 y componentes asociados (Figura 2C)) necesarios para acondicionar la señal de ECG antes de su registro (salida de ECG) requieren menos componentes y pueden ser menos sensibles a una correspondencia entre tolerancias de componentes. Los ejemplos de las Figuras 2A, 2B y 2C son ejemplos no limitativos y no tienen por objeto limitar el alcance de las reivindicaciones de esta divulgación ya que los expertos pueden formar otros circuitos con otros elementos de circuito en vista de esta divulgación y, aún así, mantenerse dentro del espíritu y el alcance de las reivindicaciones de esta divulgación.
En muchas implementaciones, un sistema de esta divulgación puede incluir otros circuitos operativos junto con los electrodos de ECG, que pueden, de este modo, estar acompañados de otros sensores para proporcionar trazas concordantes en el tiempo de: i) ondas p-, qrs- y t- de ECG; ii) saturación de oxígeno, medida por oximetría de pulso; y/o iii) aceleración xyz, para proporcionar un índice de actividad física. Estos circuitos se pueden implementar según una o más de las siguientes especificaciones eléctricas. En algunas implementaciones, el sistema completo podría incluir hasta dos semanas (o más) de tiempo de ejecución continua; recogiendo datos durante dicho tiempo. Algunas implementaciones pueden estar adaptadas para proporcionar tantos o incluso más de 1000 usos. Alternativas pueden incluir operabilidad incluso después o durante la exposición a fluidos o humedad; en algunos de dichos ejemplos, que son resistentes al agua, o impermeables, o estancos, en algunos casos sigue siendo completamente operable cuando se sumerge completamente (en agua de baja salinidad). Otras implementaciones pueden incluir una transferencia rápida de datos, tal como por ejemplo cuando se utiliza un USB de alta velocidad para una transferencia completa de datos en menos de unos 90 segundos. Normalmente se puede utilizar una batería recargable.
Otra alternativa de implementación puede incluir una "toma de tierra" electrónica: En un dispositivo de esta divulgación, montado completamente en una placa de circuito flexible, la función de plano de tierra puede ser proporcionada por cables o conductores de tierra coaxiales adyacentes a los cables o conductores de señal. La principal contribución de este tipo de sistema de toma de tierra puede ser que permite al dispositivo una flexibilidad necesaria para adaptarse y adherirse a la piel.
En el caso de un electrocardiógrafo, EKG o ECG, algunas implementaciones pueden incluir una impedancia de entrada superior a unos 10 mega ohmios; algunas implementaciones pueden funcionar con un ancho de banda de 0,1 a 48 Hz; y algunas con una frecuencia de muestreo aproximada de 256 Hz; y pueden implementar una resolución de 12 bits. En el caso de un PPG y pulsioxímetros, la operación puede ser con una longitud de onda de 660 y 940 nm; un rango de 80 a 100 SpO2; un ancho de banda de 0,05 a 4,8 Hz; una frecuencia de muestreo de 16 Hz; y una resolución de 12 bits. Para un acelerómetro: se puede utilizar una medición de 3 ejes, y en algunas implementaciones un rango de ±2 G; con una frecuencia de muestreo de 16 Hz; y una resolución de 12 bits.
Para la oximetría de pulso, se puede incluir una opción para sustracción de luz ambiental del PPG. Se describe un procedimiento y circuitos para reducción de errores en oximetría de pulso causados por la luz ambiente y se muestra una opción de circuito en la Figura 2D. En esta divulgación se muestra una técnica de doble muestreo correlacionado para su uso con el fin de eliminar el efecto de la luz ambiental, corriente oscura de foto detector y ruido de titileo.
El esquema que se muestra en la Figura 2D se puede utilizar cuando, primero, se puede medir la señal de ruido. Las fuentes de luz son apagadas, el conmutador S1 es cerrado y el conmutador S2 es abierto. Esto permite que una carga proporcional a la señal de ruido sea acumulada en C1. Luego se abre el conmutador S1. En este instante el voltaje en C1 es igual al voltaje de la señal de ruido. A continuación, se puede medir la señal de luz. Se enciende la fuente de luz, se cierra el conmutador S2 y se permite que la carga fluya a través de C1 y C2 en serie. Entonces, se abre S2, y el voltaje se mantiene en C2 hasta el siguiente ciclo de medición, cuando se repite todo el proceso.
Si C1 es mucho más grande que C2, casi todo el voltaje aparecerá en C2, y el voltaje en C2 será igual a la señal sin ruido(s). De lo contrario, el voltaje en C2 será una combinación lineal del voltaje anterior en C2 (p) y la señal sin ruido: (C2 * s C1 * p) / (C1 C2). Esto tiene el efecto de aplicar a la señal un filtro discreto en el tiempo IIR de primer orden y de paso bajo. Si no se desea este efecto de filtrado, el voltaje en C2 puede ser descargado hasta cero antes de que se mida la señal en cada ciclo, de modo que la señal que se mantiene en C2 sea simplemente: (C2 * s) / (C1 C2).
Este circuito se puede utilizar con un amplificador de transimpedancia en lugar de la resistencia R, un fototransistor en lugar del fotodiodo y FET en lugar de los conmutadores. La salida puede ir seguida de unas etapas adicionales de almacenamiento en búfer, amplificación, filtrado y procesamiento.
Algunas metodologías resumidas pueden entenderse ahora en relación con la Figura 3, aunque otras pueden entenderse a través de y como partes del resto de la presente divulgación. Un diagrama de flujo 300 como el de la Figura 3 puede demostrar algunas de las alternativas; en que una maniobra inicial 301 puede ser la aplicación del dispositivo 100 al paciente. De hecho, esto podría incluir alguna una o más de las alternativas para la aplicación del adhesivo según se ha descrito anteriormente en el presente documento, ya sea utilizando un adhesivo tal como el 113 de la Figura 1D, o el de las Figuras 1E, 1F y/o 1G. Entonces, según se muestra, en el desplazamiento por la línea de flujo 311, se puede implementar una operación de recogida de datos 302. Téngase en cuenta que esto podría incluir una recogida continua o sustancialmente continua o una recogida por intervalos o periódica o quizás incluso una recogida de un evento en un instante. Esto puede depender del tipo de datos a recoger y/o depender de otras características o alternativas, tal como por ejemplo si se desea una cantidad de datos a largo plazo, para ECG por ejemplo, o si por ejemplo puede ser útil un único punto de datos relativo, como en algunos casos de oximetría de pulso (a veces puede ser interesante un único punto de saturación, tal como por ejemplo, si es claramente demasiado bajo, aunque unos datos de comparación que muestran una tendencia a lo largo del tiempo, pueden de hecho ser más típicos).
En la Figura 3 se presentan diversas alternativas, en el diagrama de flujo 300; una primera de las mismas puede ser recorrer la línea de flujo 312 hasta la operación de transmisión de datos 303, que podría entonces implicar una comunicación de datos inalámbrica o por cable (por ejemplo, USB u otra) desde el dispositivo 100 hacia dispositivos y/o sistemas de análisis y/o almacenamiento de datos (que no se muestran por separado en la Figura 3; podría incluir dispositivos informáticos, véase por ejemplo la Figura 4 que se describe a continuación, o similares). También aparecen opciones a partir de este punto; sin embargo, una primera de las mismas podría incluir recorrer la línea de flujo 313 hasta la operación de análisis de datos 304 para analizar los datos para determinación de la salud relativa y/o para el diagnóstico de la condición o estado de un paciente. Para este análisis se podrían utilizar sistemas informáticos, por ejemplo, un dispositivo informático (podría ser de muchos tipos, ya sea de mano, personal o central u otro; véase la Figura 4 y la siguiente descripción); sin embargo, puede ser que haya suficiente inteligencia incorporada en la electrónica 103 del dispositivo 100, de manera que algún análisis pudiera ser operable en o dentro del propio dispositivo 100. Un ejemplo no limitante puede ser una comparación de umbrales, tal como por ejemplo en relación con una oximetría de pulso, en que cuando se alcanza un nivel de umbral bajo (o en algunos ejemplos, tal vez alto), se podría activar un indicador o alarma, todo ello en y/o mediante la electrónica 103 del dispositivo 100.
En un ejemplo similar, se puede considerar recorrer la ruta de flujo alternativa opcional 312a que se ramifica en las partes 312b y 312c. Recorriendo la ruta de flujo 312a, y entonces, en un primer ejemplo por la ruta 312b, se puede entender que hay un salto de la operación de transmisión de datos 303, con lo que se podría llegar al análisis 304 sin una transferencia de datos sustancial. Esto podría explicar el análisis en el dispositivo, ya sea, por ejemplo, según el ejemplo de umbral anterior, o podría en algunos casos incluir un análisis más detallado en función de cuánta inteligencia tiene incorporada la electrónica 103. Otro punto de vista es el relativo a cuánta transmisión puede estar involucrada incluso si se utiliza la operación de transmisión 303; en la medida en que esto podría incluir en un nivel la transmisión de datos desde la piel del paciente a través de los conductores 108, 109 y/o 110 a través de las trazas 107 hacia la electrónica 103 para su análisis en la misma. En otros ejemplos, por supuesto, la transmisión puede incluir una descarga externa a otros recursos informáticos (por ejemplo, la Figura 4). En algunos casos, dicha descarga de datos externa puede permitir o facilitar un análisis más sofisticado utilizando recursos informáticos más potentes.
Otras alternativas pueden implicar principalmente el almacenamiento de datos, tanto cuándo como dónde, si se utiliza. Como en el caso de la inteligencia, puede ser que se disponga de algo o nada de almacenamiento o memoria en y/o a través de la electrónica 103 en el dispositivo 100. Si hay disponible algún almacenamiento, ya sea poco o mucho, en el dispositivo 100, entonces se puede utilizar la ruta de flujo 312a hacia y a través de la ruta 312c para conseguir algún almacenamiento de datos 305. Esto puede entonces suceder en muchos casos, aunque no necesariamente antes de la transmisión o el análisis (téngase en cuenta, para algunos tipos de datos se pueden tomar múltiples rutas simultáneamente, en paralelo aunque quizás no al mismo tiempo o en serie (por ejemplo, las rutas 312b y 312c no tienen por qué tomarse totalmente con exclusión de la otra), de modo que el almacenamiento y la transmisión o el almacenamiento y el análisis se pueden producir sin que sea necesario completar ninguna operación concreta antes de comenzar o realizar otra). Por lo tanto, después del (o durante el) almacenamiento 305, se puede recorrer la ruta de flujo 315a para los datos almacenados que luego pueden ser transmitidos, por la ruta 315b hasta la operación 303, y/o analizados, por la ruta 315c hasta la operación 304. En este ejemplo de almacenamiento, que en muchos casos puede ser también un ejemplo de almacenamiento en el dispositivo, los datos se pueden recoger y luego almacenar en una memoria local y posteriormente descargarlos/transmitirlos a uno o más recursos informáticos robustos (por ejemplo, la Figura 4) para su análisis. Con frecuencia, esto puede incluir una recopilación de datos a largo plazo, por ejemplo, durante días o semanas o incluso más tiempo, y por lo tanto puede incluir una recopilación remota cuando un paciente se encuentra alejado del consultorio de un médico u otras instalaciones médicas. Por lo tanto, se pueden recopilar datos del paciente en las circunstancias del mundo real del paciente. Entonces, tras la recopilación, los datos se pueden transmitir desde su almacenamiento en el dispositivo 100 de vuelta al recurso informático deseado (Figura 4, por ejemplo), y dicha transmisión puede ser inalámbrica o por cable o una combinación de ambas, tal como por ejemplo una conexión bluetooth o WiFi a un dispositivo informático personal (Figura 4, por ejemplo) que podría comunicar entonces los datos a través de Internet a un dispositivo informático designado para el análisis final. Otro ejemplo podría incluir una conexión USB con un dispositivo informático, ya sea con un PC o con un dispositivo informático central (Figura 4), y puede ser con el dispositivo informático del paciente o con el dispositivo informático del médico para análisis.
Si en el dispositivo 100 hay poco o ningún almacenamiento o memoria residente (o en algunos ejemplos en los que incluso puede haber una gran cantidad de memoria residente disponible), entonces, relativamente poco después de la recogida, los datos necesitarían ser o, de otra manera, podrían ser transmitidos y/o luego almacenados según se desee, véase la ruta 313a después de la operación 303, y/o transmitidos y analizados, rutas 312 y 313. Si se utiliza la ruta 313a, entonces, lo más normal es que el almacenamiento de datos pueda estar en recursos informáticos (lo que no se muestra en la Figura 3, pero véase la Figura 4 que se describe a continuación) fuera del dispositivo (aunque también se podría utilizar la memoria en el dispositivo), y entonces, se puede utilizar cualquiera de las rutas 315a, 315b y 315c.
Una característica de esta divulgación puede ser un sistema completo que incluye uno o más dispositivos 100 y recursos informáticos (véase la Figura 4, por ejemplo), ya sean dispositivos en el dispositivo 100 o separados, tal como por ejemplo en dispositivos informáticos personales o móviles o de mano (generalmente según la Figura 4), proporcionando entonces el sistema completo la capacidad para que el médico o doctor disponga inmediatamente del análisis y presentación en el consultorio de los datos de prueba recopilados. En algunas implementaciones esto permitiría el análisis de datos in situ desde el dispositivo sin la utilización de un tercero para la extracción y análisis de los datos.
Implementaciones alternativas de la presente divulgación pueden, por lo tanto, incluir una o más combinaciones de hardware y software para múltiples interpretaciones de fuentes de datos alternativas. Según se ha señalado anteriormente, un dispositivo 100 de la presente divulgación incluye hardware que monitoriza uno o más de entre diversos parámetros fisiológicos, y luego genera y almacena los datos asociados que son representativos de los parámetros monitorizados. Entonces, un sistema que incluye hardware como el dispositivo 100 y/o partes del mismo, y software y recursos informáticos (Figura 4, en general) para su procesamiento. El sistema incluye entonces no sólo la recopilación de datos sino también la interpretación y correlación de los datos.
Por ejemplo, un trazo de electrocardiograma que revela una arritmia ventricular durante un ejercicio intenso puede ser interpretado de manera diferente que la misma arritmia durante un período de descanso. Los niveles de saturación de oxígeno en sangre que varían mucho con el movimiento pueden indicar, entre otras cosas, condiciones que pueden ser más graves que cuando se está en reposo. Son posibles muchas más combinaciones de los cuatro parámetros fisiológicos, y la capacidad del software de esta divulgación para mostrar y resaltar posibles problemas ayudará enormemente al médico en el diagnóstico. Por lo tanto, un sistema como el descrito en el presente documento puede proporcionar una interpretación beneficiosa de los datos.
Algunas de las características que pueden ayudar a este fin pueden estar subsumidas en una o más de las operaciones 303 y 304 de la Figura 3, en las que los datos recogidos en un dispositivo 100 pueden ser simplemente comunicados/transmitidos a recursos informáticos (de nuevo, ya sea en el propio dispositivo 100 o de forma discreta como, por ejemplo, en la Figura 4). Por ejemplo, cuando un paciente al que se le ha aplicado un dispositivo (operación 301) puede volver a la consulta del médico después de un período de prueba en el que se han recogido datos (operación 302), el dispositivo es conectado a través de una o más alternativas de transmisión de datos, tal como por ejemplo, una USB con un dispositivo informático (Windows o Mac) (generalmente con referencia a la Figura 4 y su descripción) en la consulta, lo que permite el análisis inmediato por parte del médico mientras el paciente espera (téngase en cuenta, primero el dispositivo 100 se puede haber retirado del paciente o puede permanecer instalado a la espera de la transmisión y el análisis para determinar si se desean más datos). En algunas implementaciones, el tiempo de análisis de los datos puede ser relativamente rápido, de aproximadamente 15 minutos en algunas implementaciones, y se podría conseguir con una GUI (Interfaz Gráfica de Usuario) fácil de usar para guiar al médico a través del software de análisis.
El paquete de análisis/software puede estar dispuesto para presentar al médico los resultados en una diversidad de formatos. En algunas implementaciones, se puede presentar una visión general de los resultados de la prueba, ya sea junto con o en lugar de resultados más detallados. En cualquiera de los casos, se puede proporcionar un resumen de las anomalías detectadas y/o de los eventos iniciados por el paciente, ya sea como parte de una visión general y/o como parte de una presentación más detallada. La selección de anomalías individuales o de eventos iniciados por el paciente puede proporcionar una flexibilidad deseable para que el médico pueda ver detalles adicionales, que incluyen datos en bruto del ECG y/o procedentes de otros sensores. El paquete también puede permitir que los datos se impriman y se guarden con anotaciones en formatos EHR estándar de la industria.
En una implementación, los datos de los pacientes pueden ser analizados con un software que tiene una o más de las siguientes especificaciones. Algunas capacidades alternativas pueden incluir: 1. Adquisición de datos; es decir, carga de archivos de datos desde el dispositivo; 2. Formato de datos; es decir, formatear los datos en bruto en formatos de archivo estándar de la industria (ya sea, por ejemplo, aECG (xml); DICOM; o SCP-ECG) (téngase en cuenta que dicho formateo de datos puede formar parte de la Adquisición, Almacenamiento o Análisis, o puede tener una traducción de uno a otro (por ejemplo, los datos se pueden almacenar mejor en un formato compacto que puede necesitar una traducción u otro tipo de desempaquetado para su análisis)); 3. Almacenamiento de datos (ya sea en local, a nivel de instalación clínica/médica o, por ejemplo, en la Nube (opcional y que permite la presentación/análisis fuera de línea con un navegador portátil); 4. Análisis que, entre otras cosas, puede incluir, por ejemplo, un filtrado de ruido (filtrado digital de paso alto/bajo); y/o una detección QRS (Latido) (en algunos casos, puede incluir una Transformación de Onda Continua (CWT) para mayor velocidad y precisión); y/o 5. Presentación de datos/resultados, ya sea con una o más interfaces gráficas de usuario (GUI), quizás más en particular con un resumen general y/o estadísticas generales y/o un resumen de anomalías de eventos iniciados por el paciente; presentación de niveles adicionales de detalle ya sea de una vista o vistas de tira de datos de anomalías por saturación de oxígeno en sangre incidente (anterior, siguiente), correlación de estrés o similares; y/o permitir al proveedor de atención médica unas marcas/anotaciones/notas por incidente y/o una capacidad de impresión.
Además, en combinaciones alternativas de hardware con paquetes de software propietario: i) Se puede adaptar un paquete de software en dispositivo para almacenar las mediciones procedentes de señales de datos adquiridas a partir de uno o más de entre un EKG/ECG (ya sea de pierna derecha y/o de ondas p-, qrs- y/o t-), o de saturación de oxígeno, o de aceleración xyz, de manera concordante en el tiempo, de modo que un médico puede acceder a un historial temporal de las mediciones (en algunos ejemplos, en un intervalo de 1 a 2 semanas), lo que proporcionaría información útil sobre cuál era el nivel de actividad del paciente antes, durante y después de la ocurrencia de un evento cardíaco. ii) una alternativa para gestionar alternativamente la transmisión en tiempo real de los parámetros medidos en tiempo real a una estación o relevador cercano. Y/o; iii) un software de análisis de ECG fuera del dispositivo cuyo propósito es reconocer arritmias.
El software mencionado anteriormente puede ser un software comprendido en la industria proporcionado por un tercero, o adaptado especialmente para los datos desarrollados y transmitidos por y/o recibidos procedentes de un dispositivo portable 100 de la presente divulgación. Pruebas exhaustivas utilizando bases de datos de arritmia estándar (MIT-BIH/AHA/NST), preferiblemente aprobaciones de FDA 510(k). Este software puede estar adaptado para permitir uno o más de entre un análisis e interpretación automatizados de ECG que proporciona funciones invocables para un procesamiento de señales de ECG, de detección y medición de QRS, de extracción de características de QRS, de clasificación de latidos ectópicos normales y ventriculares, de medición de frecuencia cardíaca, de medición de intervalos de PR y QT, y de interpretación del ritmo.
En muchas implementaciones, el software puede estar adaptado para proveer y/o puede ser capaz de proveer una o más de las siguientes mediciones:
Tabla 1:
1. Ritmo cardíaco mínimo, máximo y promedio
2. Promedio de la duración de QRS
3. Promedio del intervalo de PR
4. Promedio del intervalo de QT
5. Promedio de la desviación de ST
y, puede estar adaptado para reconocer un rango amplio de arritmias como las que se indican en esta divulgación:
Tabla 2A:
1. RITMO SINUSAL
2. RITMO SINUSAL IVCD
3. BRADICARDIA SINUSAL
4. BRADICARDIA SINUSAL IVCD
5. TAQUICARDIA SINUSAL
6. PAUSA
7. RITMO NO CLASIFICADO
8. ARTEFACTO
Este primer grupo de 8 indicado anteriormente son tipos de arritmia que pueden ser reconocibles incluso si no hay una onda P discernible. Son las que normalmente son reconocidas por los productos existentes en el mercado de monitorización de pacientes ambulatorios que se proponen abordar.
Un segundo conjunto o grupo de arritmias; más abajo, puede requerir una onda P discernible y medible. Algunas implementaciones de la presente divulgación pueden estar adaptadas para poder detectarlas y reconocerlas, cuando el dispositivo 100 puede ser capaz, según se ha descrito anteriormente, de detectar ondas P en función de, por supuesto, y por ejemplo, si la intensidad de la onda P que puede ser afectada por la colocación del dispositivo 100 o la fisiología del paciente.
Tabla 2B:
9. FIBRILACIÓN ATRIAL SVR (lenta)
10. FIBRILACIÓN ATRIAL CVR (velocidad normal)
11. FIBRILACIÓN ATRIAL RVR (rápida)
12. PRIMER GRADO DE BLOQUEO DE AV RITMO SINUSAL
13. PRIMER GRADO DE BLOQUEO DE AV TAQUICARDIA SINUSAL
14. PRIMER GRADO DE BLOQUEO DE AV BRADICARDIA SINUSAL
15. SEGUNDO GRADO DE BLOQUEO DE AV
16. TERCER GRADO DE BLOQUEO DE AV
17. CONTRACCIÓN ATRIAL PREMATURA
18. TAQUICARDIA SUPRAVENTRICULAR
19. CONTRACCIÓN VENTRICULAR PREMATURA
20. PAREADO VENTRICULAR
21. BIGÉMINO VENTRICULAR
22. TRIGÉMINO VENTRICULAR
23. RITMO IDIOVENTRICULAR
24. TAQUICARDIA VENTRICULAR
25. TAQUICARDIA VENTRICULAR LENTA
Además, en implementaciones de software alternativas; se muestran algunas capturas de pantalla en la Figura 5. Una primera alternativa se muestra en la Figura 5A, que es una captura de pantalla de ejemplo que muestra datos de ECG y de saturación de oxígeno obtenidos utilizando un dispositivo de parche tal como el dispositivo 100 de esta divulgación. Se muestra una señal extremadamente limpia (no se ha realizado ningún filtrado o suavizado en estos datos). También se muestran distintas ondas P (3 de las cuales se muestran a modo de ejemplo con unas flechas). La detección de ondas P puede ser extremadamente importante para la detección de anomalías en un ECG. La saturación de oxígeno, medida por la oximetría de pulso, se muestra en el gráfico inferior. Se tratan de datos tomados por un dispositivo en el pecho, y se toman en concordancia en el tiempo con los datos del ECG.
Otra alternativa se muestra en la Figura 5B, que es una captura de pantalla de ejemplo de un Software de Análisis. Se trata de una muestra de datos de ECG obtenida de la base de datos de arritmias del MIT-BIH, Registro 205. Según ha sido analizado por el sistema de Análisis de esta divulgación, en la lista de Resumen de Ocurrencias de Eventos (arriba, izquierda) se observan cinco (5) tipos de anomalías (más el ritmo sinusal normal). Esta lista también muestra el número de ocurrencias de cada anomalía, la duración total de la anomalía en el ECG completo, y el porcentaje de tiempo en que esta anomalía se produce en el ECG completo. Para ver instancias específicas de cada anomalía, el usuario realiza doble clic en la fila específica de la lista de Resumen de Ocurrencias de Eventos, según se muestra en la Figura 5C.
Según se ha introducido, la Figura 5C es un ejemplo de captura de pantalla que muestra un caso específico de taquicardia ventricular. El gráfico del ECG navega automáticamente hacia el instante específico en la forma de onda del ECG, y marca el inicio y el final del evento. Ahora se muestran datos más detallados sobre este evento específico en los Detalles de la Ocurrencia: Frecuencia Cardíaca Promedio, Frecuencia Cardíaca Máxima, etc. para la duración de este evento. Para mostrar los casos de otra anomalía en este ECT, el usuario puede hacer clic en la fila de Contracción Ventricular Prematura (PVC) del Resumen de Ocurrencias de Eventos, según se muestra en la Figura 5D.
Según se ha introducido, la Figura 5D es un ejemplo de captura de pantalla que muestra un caso específico de Contracción Ventricular Prematura (PVC). Muestra las ocurrencias de PVC. La lista de Instantes de Inicio (arriba en el medio) muestra todas las instancias de ocurrencias de PVC en este ECG, y lista el instante de inicio para cada ocurrencia. En este caso, el usuario puede hacer clic en la PVC que comienza a las 00:15:27 (la 11a ocurrencia). El trazado del ECG es llevado automáticamente a este punto en el tiempo para mostrar e indicar las instancias de PVC en la forma de onda. Dado que hay 3 instancias de PVC en este intervalo de tiempo, se marcan las 3 ocurrencias.
Como ya se ha mencionado, en un aspecto de los desarrollos de la presente divulgación, las señales de ECG recogidas en concordancia en el tiempo con señales de oximetría de pulso se pueden utilizar para reducir el ruido de las señales de oximetría de pulso y permitir el cálculo de valores de saturación de oxígeno, en particular en circunstancias en que los datos de oximetría de pulso de los sensores se colocan en ubicaciones propensas al ruido de un paciente, tal como en el pecho. En algunos ejemplos, este aspecto se puede implementar mediante las siguientes etapas: (a) medir una señal de electrocardiograma a lo largo de múltiples latidos cardíacos; (b) medir una o más señales de oximetría de pulso a lo largo de múltiples latidos cardíacos, de manera que la señal de electrocardiograma y una o más señales de oximetría de pulso están en concordancia en el tiempo a lo largo de uno o más latidos cardíacos; (c) comparar una parte de la señal de electrocardiograma y la una o más señales de oximetría de pulso en concordancia en el tiempo a lo largo de uno o más latidos cardíacos para determinar un componente constante y un componente periódico primario de cada una de las señales de oximetría de pulso; y (d) determinar la saturación de oxígeno a partir de los componentes constantes y los componentes periódicos primarios de una o más señales de oximetría de pulso. La medición de las señales de ECG y las señales de oximetría de pulso se puede implementar mediante ejemplos de dispositivos de esta divulgación. En particular, las señales de oximetría de pulso pueden ser una señal reflectante de infrarrojos y una señal reflectante de luz roja recogidas por un foto detector en un dispositivo de esta divulgación. Los intervalos de señales de oximetría de pulso correspondientes a los latidos cardíacos se pueden determinar comparando dichas señales con las señales de ECG concordantes en el tiempo. Por ejemplo (sin que sea limitativo), se pueden utilizar sucesivos picos de onda R de una señal de ECG concordante en el tiempo para identificar dichos intervalos, aunque también se pueden utilizar otras características de la señal de ECG. Una vez identificados dichos intervalos, se pueden promediar los valores en instantes correspondientes dentro de los intervalos para reducir el ruido de la señal y obtener valores más fiables para los componentes constantes (a veces denominados "componentes DC") y los componentes periódicos principales (a veces denominados "componentes AC") de las señales de oximetría de pulso, por ejemplo, Warner et al, Anesthesiology, 108: 950-958 (2008). El número de valores de señal registrados en un intervalo depende de la frecuencia de muestreo de la señal de los detectores y la electrónica de procesamiento utilizados. Además, como los intervalos pueden variar en duración, el promedio se puede aplicar a un subconjunto de valores en los intervalos. Según se describe a continuación, los valores de saturación de oxígeno se pueden calcular a partir de dichos componentes DC y AC utilizando algoritmos convencionales. El número de latidos cardíacos o los intervalos en los que se pueden calcular dichos promedios pueden variar ampliamente, según se indica a continuación. En algunos ejemplos, se pueden analizar las señales de uno o más latidos cardíacos o intervalos; en otros ejemplos, se pueden analizar señales de una pluralidad de latidos cardíacos o intervalos; y en algunos ejemplos, dicha pluralidad puede ser del orden de 2 a 25, o del orden de 5 a 20, o del orden de 10 a 20.
En otras implementaciones alternativas, se puede utilizar un algoritmo de regresión lineal para la saturación de oxígeno. Como tal, la señal de ECG del paciente puede ser usada para determinar cuándo se producen los latidos cardíacos. La ubicación de los latidos permite un promedio de tiempo correlacionado de cada una de las dos señales de fotopletismograma. Una regresión lineal de los promedios del conjunto se puede utilizar entonces para determinar el factor de ganancia lineal entre las dos señales. Este factor de ganancia se puede utilizar para determinar la saturación de oxígeno del paciente.
Los datos de ECG se pueden registrar en concordancia en el tiempo con dos o más fotopletismogramas de diferentes longitudes de onda de luz. Los latidos cardíacos se detectan en la señal del ECG. Estos latidos cardíacos permiten definir una "trama" de datos de fotopletismograma para el tiempo entre dos latidos cardíacos adyacentes. Dos o más de estas tramas pueden ser promediadas conjuntamente en cada punto en el tiempo para crear una trama promedio para el intervalo de tiempo. Debido a que el fotopletismograma está correlacionado con los latidos cardíacos, la señal del fotopletismograma es reforzada con este promedio. Sin embargo, se reduce cualquier artefacto de movimiento u otra fuente de ruido que no esté correlacionada en el tiempo con el latido cardíaco. Por lo tanto, la relación señal-ruido de la trama promedio es normalmente mayor que en las tramas individuales.
Habiendo construido una trama promedio para al menos dos fotopletismogramas de diferentes longitudes de onda de luz, se puede utilizar entonces una regresión lineal para estimar la ganancia entre las dos señales de trama promedio. Este valor de ganancia se puede utilizar para estimar información de saturación de oxígeno en sangre u otros componentes presentes en la sangre tal como la hemoglobina, el dióxido de carbono u otros. El proceso se puede repetir para longitudes de onda de luz adicionales con el fin de hacer esto.
Un procedimiento de ejemplo/alternativo de esta divulgación puede incluir determinar la ganancia entre señales particulares, como entre las señales de trama roja e infrarroja, si/cuando se puede utilizar. Esto se puede determinar promediando primero las dos tramas conjuntamente. Esto puede dar como resultado una señal con ruido reducido. La ganancia se determina realizando una regresión lineal de la roja frente a la combinación y de la infrarroja frente a la combinación y luego determinando la relación de estos dos resultados.
Otro procedimiento implica seleccionar un posible valor de ganancia, multiplicar la señal de trama promedio por éste y determinar el error residual con respecto a una trama promedio de una longitud de onda diferente. Este proceso se puede repetir para una serie de posibles valores de ganancia. Mientras que la regresión lineal simple encuentra el valor mínimo global de ganancia, este procedimiento permite determinar mínimos locales. Por lo tanto, si es probable que el mínimo global represente una correlación causada por un artefacto de movimiento, el movimiento de la sangre en vena u otra fuente de ruido, se puede ignorar, y en su lugar se puede seleccionar un mínimo local.
Como ya se ha mencionado anteriormente, dispositivos portables por un paciente de la presente divulgación para implementar los aspectos mencionados anteriormente pueden ser particularmente útiles para monitorizar la saturación de oxígeno en regiones ruidosas para dichas mediciones, por ejemplo, cuando hay un movimiento local significativo de la piel, tal como en una ubicación del pecho.
Un ejemplo de este aspecto de la presente divulgación se ilustra en las Figuras 6A - 6C. En la Figura 6A, la curva A (600) ilustra una salida variable en el tiempo del fotodiodo de un dispositivo de esta divulgación para una reflexión de luz infrarroja (IR) y la curva B (602) ilustra una salida variable en el tiempo del fotodiodo del dispositivo para una reflexión de luz roja. En algunos ejemplos, la piel es iluminada alternativamente por los LED rojo e IR para generar las señales recogidas por el mismo fotodiodo. En la Figura 6B, datos de ECG sincronizados en el tiempo (es decir, concordantes en el tiempo), ilustrados por la curva C (604), son agregados al gráfico de la Figura 6A. Valores pico en los datos de ECG (por ejemplo, los picos 606 y 608) se pueden utilizar para definir tramas o intervalos de datos de oximetría de pulso. Tramas o intervalos consecutivos adicionales se indican a través de 612 y 614, y otras tramas se pueden determinar manera similar. De acuerdo con este aspecto, se recogen datos de oximetría de pulso a partir de una pluralidad de tramas. La magnitud de la pluralidad puede variar ampliamente en función de aplicaciones particulares. En algunos ejemplos, la pluralidad de tramas recogidas es de 5 a 25; en una forma de realización, la pluralidad es de entre 8 y 10 tramas. Normalmente, las tramas o intervalos de datos de oximetría de pulso contienen diferentes números de muestras de señales. Es decir, la salida de los sensores se puede muestrear a una velocidad predeterminada, tal como 32 muestras por segundo. Si el tiempo entre picos del ECG varía, entonces el número de muestras por trama variará. En un ejemplo, características de los datos de ECG que sirven como puntos de inicio de una trama se seleccionan de manera que un pico asociado en los datos de oximetría de pulso se encuentra aproximadamente en el punto medio, o centro, de la trama, después de lo cual se registra un número predeterminado de muestras de señales para cada trama. Preferiblemente en este ejemplo, el número predeterminado se selecciona para que sea lo suficientemente grande como para asegurar que el pico de la señal de oximetría de pulso esté aproximadamente en el punto medio de la trama. No se utilizan valores de muestras correspondientes a puntos en el tiempo por encima del valor predeterminado. Una vez se ha recogido una pluralidad de tramas de datos, se calculan unos promedios de los valores en puntos en el tiempo correspondientes de las tramas. Los valores se determinan a partir de dichos promedios de componentes AC y DC de los datos de oximetría de pulso y se utilizan entonces para calcular una saturación relativa de oxígeno a través de procedimientos convencionales, tal como el algoritmo de ratio de ratios, por ejemplo, el documento de Cypress Semiconductor N° 001-26779 Rev A (18 de enero 2010). Este procedimiento básico se resume en el diagrama de flujo de la Figura 6C. Se determina (620) el tamaño de la trama (en términos de número de muestras). Se suman los valores de muestras en puntos en el tiempo correspondientes dentro de cada trama (622), tras lo que se calculan valores promedio para cada punto en el tiempo que, a su vez, proporcionan los componentes AC y DC de reflexión de luz infrarroja y luz roja con ruido reducido. En algunos ejemplos, se pueden utilizar valores de estos componentes para calcular la saturación de oxígeno utilizando algoritmos convencionales (626). Valores relativos de la saturación de oxígeno pueden ser convertidos en valores absolutos calibrando las mediciones para ejemplos concretos. La calibración se puede realizar en entornos controlados en los que las personas están expuestas a concentraciones atmosféricas variables de oxígeno y los valores de saturación de oxígeno medidos están relacionados con niveles de oxígeno correspondientes.
Además del ejemplo anterior de comparación de señales de ECG con señales de oximetría de pulso, hay una diversidad de otros ejemplos para dicha comparación que se encuentran dentro de la comprensión de los expertos en la materia. Por ejemplo, con el fin de determinar picos del componente AC de señales de oximetría de pulso en presencia de ruido, se pueden utilizar características de la señal de ECG concordante en el tiempo que se encuentran en instantes en el tiempo característicos que preceden y suceden a los valores máximos y/o mínimos de la oximetría de pulso para determinar de manera fiable los valores máximos y mínimos de la oximetría de pulso cuando se promedian a lo largo de una pluralidad de latidos cardíacos (sin necesidad de promediar todos los valores de la señal de oximetría de pulso a lo largo de los latidos cardíacos). Por ejemplo, si, dentro de un intervalo, el pico de onda R de una señal de ECG precede característicamente a un máximo de la señal de oximetría de pulso en x milisegundos y sigue a un mínimo de la señal de oximetría de pulso en y milisegundos, entonces se puede obtener la información esencial sobre el componente AC de la señal de oximetría de pulso a través de mediciones repetidas de sólo dos valores de señal de oximetría de pulso.
En algunos ejemplos, se pueden usar valores de reflexión de luz roja o IR medidos por el fotodiodo para estimar una profundidad y/o frecuencia respiratoria. En la Figura 6D, se ilustra una curva (630) de valores rojo o IR a lo largo del tiempo. En la Figura 6E, se muestran valores máximos y mínimos de la curva (630) mediante curvas discontinuas (632) y (634), respectivamente. La diferencia entre los valores máximo y mínimo en un punto en el tiempo está monótonamente relacionada con la profundidad de la respiración en un individuo que se está monitorizando. De este modo, según se ilustra, las respiraciones en el instante (636) son menos profundas que las del instante (638). En algunos ejemplos, se puede calcular y monitorizar la profundidad de la respiración con respecto al tiempo en un individuo. A lo largo del tiempo, se puede evaluar la frecuencia respiratoria a partir de la curva de valores máximos y mínimos a lo largo del tiempo.
Además, al pasar de una apreciación de una derivación de una forma de onda respiratoria a partir de una amplitud R-S y/o de intervalos R-R del ECG, se ha descubierto que se puede utilizar un PPG y/o un pulsioxímetro según se describen en esta divulgación para estimar de forma relativamente directa una forma de onda respiratoria. Cuando el pecho se expande y se contrae durante la respiración, el movimiento del mismo se muestra como un artefacto de línea base errante en las señales del PPG. La señal de la respiración puede ser aislada filtrando los datos del PPG para centrarse en la señal de la respiración. Esto puede ser particularmente así con un PPG montado en el pecho.
Además, un acelerómetro montado en el pecho puede también o alternativamente ser usado para medir la forma de onda de la respiración, especialmente cuando el usuario está acostado sobre su espalda. Cuando el pecho se expande y se contrae, el pecho se acelera hacia arriba y hacia abajo (o transversalmente, o de otra manera en función de la orientación), lo cual puede ser medido por el acelerómetro.
Cualquiera de estos dispositivos, PPG y/o acelerómetro, y/o procedimientos se pueden utilizar discretamente o en combinación entre sí y/o con la técnica de estimación de la respiración basada en el ECG que se ha descrito anteriormente. El uso de múltiples procedimientos puede mejorar la precisión en comparación con estimaciones basadas en un solo procedimiento. La frecuencia y la profundidad de la respiración pueden entonces estimarse a partir de la señal de la respiración utilizando procedimientos en el dominio del tiempo y/o en el dominio de la frecuencia.
En algunas implementaciones, el tiempo de los latidos cardíacos (por ejemplo, procedente del ECG) y las señales de PPG se pueden utilizar para determinar un tiempo de tránsito del pulso; es decir, el tiempo para que la onda de presión vaya desde el corazón a otras ubicaciones del cuerpo. Las mediciones del tiempo de tránsito del pulso se pueden utilizar entonces para determinar o estimar la presión sanguínea. Téngase en cuenta que el tiempo de los latidos cardíacos, las señales de ECG y/o de PPG pueden ser generadas mediante procedimientos, sistemas o dispositivos convencionales o de otro tipo por desarrollar, o pueden ser desarrolladas por dispositivos portables como los que se describen en el presente documento. Es decir, los algoritmos de esta divulgación se pueden utilizar por separado, así como en el dispositivo cardíaco portable.
Según se ha divulgado en otra parte de este documento, las señales de PPG de diversos latidos cardíacos pueden ser promediadas correlacionando cada una de las mismas con un respectivo latido. El resultado es una trama de PPG en la que la señal de PPG correlacionada con la frecuencia cardíaca es reforzada al mismo tiempo que se reduce el ruido no correlacionado. Además, como la trama de PPG ya está correlacionada con el tiempo de los latidos cardíacos, se puede estimar el tiempo de tránsito del pulso determinando la ubicación del pico o del mínimo con respecto al inicio o final de la propia trama. Esto se puede hacer ya sea identificando la muestra o muestras de mínimo y/o máximo, o interpolando la señal para determinar puntos entre las muestras medidas. Por ejemplo, la interpolación se puede hacer con un ajuste cuadrático, un ajustador (spline) cúbico, un filtrado digital o muchos otros procedimientos.
El tiempo de tránsito del pulso también se puede estimar correlacionando la trama de PPG con una señal de muestra. Desplazando las dos señales una respecto de la otra, se puede determinar el desplazamiento en el tiempo que da lugar a la máxima correlación. Si la señal de muestra es una aproximación de la trama de PPG esperada, entonces se puede utilizar el desplazamiento en el tiempo con máxima correlación para determinar el tiempo de tránsito del pulso.
En esta divulgación se describe una metodología o algoritmo de ejemplo y se muestra en el dibujo de las Figuras 7A, 7B y 7C. Inicialmente, dicho procedimiento 710 (que incluye y/o está definido por las partes 710a, 710b y/o 710c) obtiene al menos una señal de latido cardíaco (ECG típico) 712 y al menos una señal de PPG 711 como entrada según se muestra en la Figura 7A, por ejemplo. La información/señal de tiempo de los latidos cardíacos 712 se utiliza para generar información de tiempo de los latidos cardíacos detectando la onda R u otra característica del ECG de cada latido; se pueden utilizar múltiples señales de ECG (es decir, diferentes derivaciones procedentes de ubicaciones en el cuerpo) para obtener una mejor estimación de la información de tiempo de los latidos cardíacos. El PPG 711 puede utilizar una sola longitud de onda de luz o señales de múltiples longitudes de onda de luz. Utilizando la correspondiente información de tiempo de los latidos cardíacos relacionada con cada señal de PPG 711, cada señal de PPG 711 es segmentada en "tramas", véase la trama 1 de PPG, la trama 2 de PPG y la trama N de PPG en la Figura 7A, en que cada trama contiene la señal de PPG de una sola longitud de onda durante la duración de un latido cardíaco correspondiente.
Opcionalmente, pero, normalmente, también se puede realizar una estimación de la calidad de la señal de PPG. Un ejemplo de esto se muestra como parte del procedimiento 710b en la Figura 7B. Esta estimación puede tener en cuenta una varianza de la señal de PPG, una relación señal/ruido estimada de la señal de PPG, una saturación de la señal de PPG, información de movimiento del paciente procedente de un acelerómetro o giroscopio, una estimación del ruido de la medición del ECG o de la impedancia, u otra información sobre la calidad de la señal de PPG. En la Figura 7B se muestra un ejemplo que utiliza una señal de acelerómetro 713 junto con una señal de PPG 711 para generar un valor/estimación de calidad de la señal de PPG 714. Esta estimación de la calidad de la señal 714 se puede utilizar entonces junto con la información de tiempo de los latidos cardíacos 712 para generar la ganancia para cada trama, véase la ganancia de trama 1 de PPG, la ganancia de trama 2 de PPG y la ganancia de trama N de PPG en la Figura 7B, en que una menor calidad de la señal da como resultado una menor ganancia. Para reducir el tiempo de cálculo, se puede omitir la estimación de la calidad de la señal 714 y se puede utilizar una constante para la información de ganancia.
Según se muestra en la Figura 7C, la información de ganancia (ganancia de trama 1 de PPG, ganancia de trama 2 de PPG y ganancia de trama N de PPG de la Figura 7B) se puede utilizar (en este caso se muestra como combinada/manipulada) con la información de trama (trama 1 de PPG, trama 2 de PPG y trama N de PPG de la Figura 7A) para crear una trama promedio 715 de movimiento ponderado de n muestras, en que la señal de PPG que se correlaciona con el tiempo de los latidos cardíacos es reforzada al tiempo que se reduce el ruido no correlacionado. El número de muestras incluidas en la trama (n) 715 se puede adaptar para reducir el ruido o disminuir el tiempo de respuesta. Las tramas se pueden ponderar adicionalmente por el tiempo con el fin de aumentar la contribución de tramas recientes o en un futuro próximo con respecto a tramas más alejadas y potencialmente menos relevantes. Esta ponderación adicional por el tiempo se puede implementar utilizando un filtro IIR o FIR.
Una vez que se ha producido la trama promedio 715 para un determinado instante en el tiempo, se puede determinar el tiempo de tránsito del pulso 716 identificando el desplazamiento de la señal de la trama con respecto al latido cardíaco. Esto se puede hacer simplemente identificando el índice de muestra 717 en el que la señal está en un mínimo o un máximo y comparándolo con el límite de la trama (tiempo de latido cardíaco) para determinar el tiempo de tránsito del pulso. Para obtener un resultado más preciso, la señal se puede interpolar 718 utilizando un ajuste de ajustador (spline) o polinomial alrededor de los valores mínimo o máximo, lo que permite determinar el mínimo o el máximo con mayor precisión que la frecuencia de muestreo. Por último, la trama se puede comparar 719 con una plantilla de trama de referencia, en que la trama promedio está desplazada con respecto a la plantilla. El desplazamiento con la mayor correlación entre la trama promedio y la plantilla indica el tiempo de tránsito 716. Esta plantilla de referencia puede ser una señal predeterminada, o se puede permitir que sea adaptada utilizando un promedio de trama a largo plazo con un tiempo de tránsito conocido.
Téngase en cuenta que dichas metodologías se pueden utilizar con información de tiempo de los latidos cardíacos y de PPG obtenida de diversas fuentes que incluyen, pero no se limitan a, tecnologías convencionales y/o por desarrollar; o bien se pueden obtener una u otra por separado o conjuntamente y/o junto con una señal de calidad (una varianza del PPG, una relación señal/ruido estimada del PPG, una saturación de la señal del PPG, datos de acelerómetro o giroscopio de movimiento del paciente, una estimación de ruido del ECG o una medición de la impedancia, u otra información sobre la calidad de la señal del PPG) obtenida de un dispositivo y/o sistema portable, según se describe más adelante.
Otras alternativas pueden incluir la transmisión y/o interpretación de datos en instalaciones médicas locales, ya sea en consultorios de médicos o doctores o en unidades de cuidados intensivos y coronarios. En consecuencia, se colocará en el pecho del paciente un dispositivo 100 de esta divulgación que medirá una o más de entre una diversidad de señales fisiológicas, que posiblemente incluyen electro cardiograma, fotopletismograma, oximetría de pulso y/o señales de aceleración del paciente, y será sujetado con un adhesivo según se describe en el presente documento. El dispositivo transmite las señales fisiológicas de forma inalámbrica o por cable (por ejemplo, USB) a una estación base cercana para su interpretación y posterior transmisión, si se desea. La transmisión inalámbrica puede utilizar Bluetooth, WiFi, infrarrojos, RFID (Identificación por radio frecuencia) u otro protocolo inalámbrico. El dispositivo puede ser alimentado por inducción inalámbrica, batería o una combinación de ambas. El dispositivo 100 monitoriza señales fisiológicas y/o recoge datos representativos de las mismas. Los datos recogidos pueden ser transmitidos entonces de forma inalámbrica o a través de conexión por cable, en tiempo real, a la estación base cercana. El dispositivo puede ser alimentado de forma inalámbrica por la estación base o por batería, con lo que se elimina la necesidad de cables entre el paciente y la estación.
Relacionado y/o alternativo, los pacientes o portadores pueden ser monitorizados inalámbricamente en un hospital, que incluye una UCI (Unidad de Cuidados Intensivos) u otra instalación. Como tal, se puede medir una señal de ECG en un paciente utilizando un pequeño dispositivo de parche inalámbrico de esta divulgación. A continuación, se digitaliza la señal y se transmite de forma inalámbrica a un receptor. El receptor convierte la señal de nuevo a analógica, de manera que se aproxima a la señal de ECG original en amplitud. Esta salida se presenta entonces a un monitor hospitalario de ECG existente a través de los cables de electrodos estándar. Esto permite monitorizar al paciente utilizando infraestructura hospitalaria existente sin que ningún cable de electrodos conecte necesariamente el paciente al monitor. También se puede medir la impedancia torácica del paciente, lo que permite que la señal reconstruida se aproxime a la señal de ECG no sólo en amplitud, sino también en impedancia de salida. Esto se puede utilizar para detectar un parche desconectado. La impedancia de salida puede ser continuamente variable, o puede tener valores discretos que se pueden seleccionar (por ejemplo, un valor bajo para un dispositivo conectado y un valor alto para indicar que se ha soltado el parche). La impedancia también se puede utilizar para indicar problemas con la transmisión inalámbrica.
Otras implementaciones alternativas pueden incluir un acoplamiento de uno o múltiples sensores montados en la frente de un bebé. Inicialmente, un procedimiento de obtener datos de saturación de oxígeno montando un dispositivo en la frente de un bebé se puede utilizar según se ha introducido. Sin embargo, una ampliación o alternativa puede incluir un acoplamiento de sensores de saturación de oxígeno con sensores de posición relativa y temperatura en el mismo dispositivo montado en la frente. Los datos combinados se pueden utilizar para determinar si un lactante corre algún peligro de asfixia debido a una posición boca abajo.
Por lo tanto, algunas de las combinaciones alternativas de esta divulgación pueden incluir uno o más de entre: 1) adhesivos de grado médico (de muchas procedencias posibles) seleccionados por su capacidad de mantenerse en contacto íntimo con la piel sin dañarla, durante diversos días (hasta, por ejemplo, 10 días o dos semanas en algunos ejemplos), así como la operabilidad con diferentes tipos de sensores; 2) electrodos conductores o detectores fotosensibles capaces de suministrar señales eléctricas procedentes de la piel o de la foto-respuesta de tejidos cutáneos o subcutáneos a la foto excitación; 3) amplificadores, microprocesadores y memorias, capaces de tratar estas señales y almacenarlas; 4) fuente de alimentación para la electrónica de esta divulgación con almacenamiento o con posibilidad de recarga sin cables; 5) circuitos flexibles capaces de aglutinar los elementos anteriores dentro de una tira flexible capaz de adecuarse a una región cutánea de interés.
Ejemplos de parámetros fisiológicos que pueden ser objeto de monitorización, registro/recogida y/o análisis pueden incluir uno o más de los siguientes: electrocardiogramas, respuestas fotográficas de tejidos foto excitados para, por ejemplo, saturación de oxígeno en sangre; frecuencias del pulso y fluctuaciones asociadas; indicaciones de actividad/aceleración física. Uno o más de estos parámetros se pueden utilizar en la monitorización de pacientes cardíacos ambulatorios durante diversos días y noches, lo que podría permitir el registro, para análisis posterior a la prueba, diversos días de señales continuas de ECG junto con el registro simultáneo de saturación de oxígeno y un índice de esfuerzo físico. De modo similar, uno o más de estos parámetros se pueden utilizar en la monitorización de pacientes ambulatorios pulmonares durante diversos días y noches para registrar, para el análisis posterior a la prueba, la saturación de oxígeno junto con el registro simultáneo de un índice de actividad física. Alternativa y/o adicionalmente, uno o más de estos parámetros se podrían utilizar para monitorizar pacientes hospitalizados u otros pacientes de interés, tal como por ejemplo recién nacidos, de forma inalámbrica (o en algunos casos de forma alámbrica), ya sea en clínicas, salas de emergencia o UCI, en algunos casos detectando los parámetros de un electrocardiograma, oxígeno y/o esfuerzo físico, pero en lugar de almacenarlos serían transmitidos de forma inalámbrica a un monitor de cabecera o a un monitor de estación central, liberando de este modo al paciente de la conexión a cables físicos. En particular, dispositivos de esta divulgación se pueden adherir a la frente de un recién nacido para monitorizar su respiración y saturación de oxígeno. En alternativas adicionales, se pueden utilizar estos dispositivos para monitorizar la respiración y ECG de pacientes que sufren apnea del sueño.
A continuación se describirá un sistema informático o recursos informáticos de ejemplo que se pueden utilizar con la presente divulgación, aunque se debe señalar que puede haber muchas alternativas de sistemas y recursos informáticos disponibles y operables dentro del alcance razonablemente previsible de la presente divulgación, por lo que lo que la siguiente descripción no tiene por objeto en modo alguno ser una limitación de las innumerables alternativas informáticas posibles debidamente concebidas tanto dentro del espíritu como del alcance de la presente divulgación.
Algunas de las implementaciones de los presentes desarrollos incluyen diversas etapas. Una diversidad de estas etapas pueden ser realizadas por componentes de hardware o pueden ser incorporadas en forma de instrucciones ejecutables por dispositivo informático, que se pueden utilizar para hacer que un procesador de propósito general o de propósito especial programado con las instrucciones realice las etapas. Alternativamente, las etapas pueden ser realizadas por una combinación de hardware, software y/o firmware. Como tal, la Figura 4 es un ejemplo de recursos informáticos o de un sistema informático 400 con el que se pueden utilizar implementaciones de la presente divulgación. Según el presente ejemplo, un ejemplo de dicho sistema informático 400 puede incluir un bus 401, al menos un procesador 402, al menos un puerto de comunicaciones 403, una memoria principal 404, un medio de almacenamiento extraíble 405, una memoria de sólo lectura 406 y un almacenamiento masivo 407. Más o menos de estos elementos pueden ser utilizados en una implementación particular de la presente divulgación.
El procesador o procesadores 402 puede ser cualquier procesador conocido, tal como por ejemplo, pero sin limitarse a, un procesador Intel® Itanium® o Itanium 2®, o un procesador AMD® Opteron® o Athlon MP®, o líneas de procesadores Motorola®. El puerto o puertos de comunicación 403 pueden ser cualquiera de entre un puerto RS-232 para uso con una conexión telefónica basada en un módem, un puerto Ethernet 10/100, un puerto de bus serie universal (USB), o un puerto Gigabit que utiliza cobre o fibra. El puerto o puertos de comunicación 403 pueden ser elegidos en función de una red tal como una Red de Área Local (LAN), Red de Área Amplia (WAN), o cualquier red a la que el sistema informático 400 se conecta o puede estar adaptado para conectarse.
La memoria principal 404 puede ser una Memoria de Acceso Aleatorio (RAM), o cualquier otro dispositivo o dispositivos de almacenamiento dinámico comúnmente conocidos en la técnica. La memoria de sólo lectura 406 puede ser cualquier dispositivo o dispositivos de almacenamiento estático tales como chips de memoria de sólo lectura programable (PROM) para almacenar información estática tal como instrucciones para el procesador 402.
El almacenamiento masivo 407 se puede utilizar para almacenar información e instrucciones. Por ejemplo, se pueden utilizar discos duros tales como la familia Adaptec® de unidades SCSI, un disco óptico, una matriz de discos tales como RAID, tales como la familia Adaptec de unidades RAID, o cualesquiera otros dispositivos de almacenamiento masivo.
El bus 401 acopla comunicativamente el procesador o procesadores 402 con los otros bloques de memoria, almacenamiento y comunicación. El bus 401 puede ser un bus de sistema basado en PCI/PCI-X o SCSI, en función de los dispositivos de almacenamiento utilizados.
El medio o medios de almacenamiento extraíbles 405 pueden ser cualquier tipo de discos duros externos, unidades de disquetes, unidades Zip IOMEGA®, memoria de solo lectura de disco compacto (CD-ROM), disco compacto reescribible (CD-RW), memoria de solo lectura de disco versátil digital (DVD-ROM). Los componentes que se han descrito anteriormente tienen por objeto poner como ejemplos algunos tipos de posibilidades. La invención es definida por el alcance de las reivindicaciones adjuntas 1 - 14.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para procesar, por medio de un dispositivo de monitorización de salud portable,señales de PPG que incluyen señales de trama promedio roja e infrarroja, IR, que comprende: seleccionar un posible valor de ganancia entre señales de trama roja e infrarroja, IR,
multiplicar la señal de trama promedio roja por el posible valor de ganancia, y
determinar el error residual con respecto a la señal de trama promedio infrarroja, IR,
con lo que el posible valor de ganancia se determina:
promediando las dos tramas conjuntamente primero para proporcionar una señal de trama promedio con ruido reducido;
realizando una regresión lineal de la roja frente a la combinada y la IR frente a la combinada y, entonces, determinando el ratio de estos dos resultados.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1 que comprende:
repetir las operaciones de la reivindicación 1 para un número de valores de ganancia potencial.
3. Un procedimiento según la reivindicación 1, que incluye además:
determinar unos mínimos locales; en que si es probable que el mínimo global represente una correlación causada por un artefacto de movimiento, un movimiento de sangre en vena u otra fuente de ruido, puede ser ignorado, y en su lugar se puede seleccionar un mínimo local.
4. Un procedimiento según la reivindicación 1 para determinar una profundidad y/o frecuencia respiratoria.
5. Un procedimiento según la reivindicación 4 en el que se utilizan uno o más de entre datos de ECG, datos de PPG, datos de pulsioxímetro y/o datos de acelerómetro para determinar la frecuencia respiratoria y/o profundidad respiratoria.
6. Un procedimiento según la reivindicación 5 que incluye generar, utilizando el uno o más datos de ECG, datos de PPG, datos de pulsioxímetro y/o datos de acelerómetro, una forma de onda respiratoria.
7. Un procedimiento, según la reivindicación 4, que incluye además una o ambas de entre:
utilizar valores de roja o infrarroja a lo largo del tiempo; y
medir una reflexión de infrarroja o roja por medio de un fotodiodo para estimar la profundidad y/o frecuencia respiratoria.
8. Un procedimiento según la reivindicación 7 en el que una o ambos de entre:
valores máximos y valores mínimos de una curva o forma de onda de los datos de infrarroja o roja representan la diferencia entre los valores máximo y mínimo relacionados con la profundidad respiratoria en un individuo que está siendo monitorizado, o la frecuencia respiratoria se puede evaluar a partir de la curva de valores máximo y mínimo a lo largo del tiempo.
9. Un procedimiento según la reivindicación 5, que incluye además utilizar datos de PPG y una o más de entre:
generar las señales de PPG cuando el pecho se expande y contrae durante la respiración, presentando su movimiento como un artefacto de línea base errante en las señales de PPG;
aislar la señal respiratoria filtrando los datos de PPG para centrarse en la señal respiratoria; o, montar el PPG en el pecho.
10. Un procedimiento según la reivindicación 5, que incluye además usar señales de acelerómetro y una o más de entre:
generar las señales de acelerómetro cuando el pecho se expande y/o cuando se contrae, o el pecho se acelera hacia arriba y hacia abajo, según es medido por el acelerómetro;
aislar la señal respiratoria filtrando los datos de acelerómetro para centrarse en la señal respiratoria; montar el acelerómetro en el pecho; o,
montar el acelerómetro en el pecho, estando el usuario tumbado sobre su espalda.
11. Un procedimiento según la reivindicación 4, que incluye además una o ambas de entre:
utilizar uno o más de entre procedimientos de PPG y de acelerómetro que se utilizan de forma discreta o en combinación entre sí o con la estimación de la respiración basada en ECG.
utilizar dos o más de entre una respiración basada en PPG, en acelerómetro o en ECG para mejorar la precisión en comparación con estimaciones basadas en un solo procedimiento.
12. Un procedimiento según la reivindicación 1 que utiliza software y hardware informático para determinar la saturación de oxígeno.
13. Un dispositivo de monitorización de salud portable (100) que tiene medios adaptados para ejecutar las etapas del procedimiento de la reivindicación 1, teniendo además el dispositivo (100):
un sustrato;
un sensor conductor (108; 109; 110) conectado al sustrato, y
un adhesivo compuesto de doble cara (113; 113a) que tiene:
al menos una parte adhesiva conductora (113c), y
al menos una parte adhesiva no conductora (113b);
estando el adhesivo compuesto de doble cara (113; 113a) pegado al sustrato y al sensor conductor (108; 109; 110);
estando dispuesta la al menos una parte de adhesivo conductora (113c) en contacto comunicativo conductivo con el sensor conductor (108; 109; 110), y
estando configurado para ser adherido conductivamente a la piel (1001) del sujeto para una comunicación de señales conductiva desde el sujeto hacia el sensor conductor (108; 109; 110).
14. Un sistema que comprende el dispositivo según la reivindicación 13 y que incluye además un dispositivo informático (400).
ES15740972T 2014-01-27 2015-01-27 Procedimiento de procesamiento de fotopletismograma y dispositivo portable que utiliza dicho procedimiento Active ES2824126T3 (es)

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