ES2939207A1 - Device for measuring the respiratory rate of a patient and associated measurement method (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria de un paciente y método de medición asociadoDevice for measuring the respiratory rate of a patient and associated measurement method
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La presente solicitud de patente tiene por objeto un dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria de un paciente, y el método de medición asociado, incluyendo un conjunto emisor magnético y un conjunto receptor magnético, vinculados entre sí por medio de una primera unión que comprende unos medios elásticos, todo ello destinado a la monitorización médica, incorporando adicionalmente notables innovaciones y ventajas.The purpose of this patent application is a device for measuring the respiratory rate of a patient, and the associated measurement method, including a magnetic emitter assembly and a magnetic receiver assembly, linked together by means of a first connection comprising means elastic, all for medical monitoring, additionally incorporating notable innovations and advantages.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
En la actualidad, la mayoría de hospitales cuentan habitualmente con dos formas diferentes de medir la respiración de los pacientes. La más simple consiste en contar el número de inspiraciones durante un minuto, bien sea utilizando un fonendoscopio o, directamente, colocando la mano en la zona torácico-abdominal del paciente. Dicho método es bastante rudimentario, además de poco preciso, puesto que sólo se tiene en cuenta una muestra de un minuto. La otra técnica, más precisa, es la que se utiliza para los pacientes que están ingresados, y consiste en la monitorización del paciente por medio de la colocación de electrodos en su cuerpo. El problema asociado es el elevado precio de un equipo de estas características.Currently, most hospitals routinely have two different ways of measuring patients' breathing. The simplest consists of counting the number of breaths for one minute, either using a stethoscope or directly placing the hand in the thoracic-abdominal area of the patient. Said method is quite rudimentary, as well as not very precise, since only a sample of one minute is taken into account. The other, more precise technique is the one used for hospitalized patients, and consists of monitoring the patient by placing electrodes on their body. The associated problem is the high price of equipment with these characteristics.
Son conocidos por otro lado productos tales como mascarillas faciales para la monitorización continuada de la frecuencia respiratoria. En este caso, el principio físico en el que se basa es en la medición de la diferencia existente entre el grado de humedad del aire inspirado y el del espirado. Además, dispone también de una pantalla que ofrece los datos recogidos en tiempo real. Presenta no obstante el inconveniente de no ser un dispositivo inalámbrico.On the other hand, products such as face masks for continuous monitoring of the respiratory rate are known. In this case, the physical principle on which it is based is the measurement of the difference between the degree of humidity of the inspired air and that of the expired air. In addition, it also has a screen that offers the data collected in real time. However, it has the drawback of not being a wireless device.
Otras soluciones conocidas son aplicaciones para Smartphone, las cuales hacen uso de la cámara, siendo capaz de medir el número de respiraciones por minuto. Para ello, sólo hace falta apoyar el teléfono móvil sobre una superficie estable durante unos segundos, de tal forma que la cámara frontal pueda enfocar a la cara y el pecho del usuario para así detectar cada inspiración y espiración. Dichas aplicaciones no están diseñada no obstante para un diagnóstico médico, ofreciendo tan sólo una estimación.Other known solutions are Smartphone applications, which make use of the camera, being able to measure the number of breaths per minute. To do this, it is only necessary to rest the mobile phone on a stable surface for a few seconds, in such a way so that the front camera can focus on the user's face and chest in order to detect each inspiration and expiration. Said applications are not designed however for a medical diagnosis, offering only an estimate.
Es por otro lado conocido del estado de la técnica, según se describe en el documento de patente CN212880494, un sistema de monitorización para el tratamiento con oxígeno comprende un catéter nasal utilizado para introducir oxígeno a un paciente. La tubería de oxígeno se comunica con el catéter nasal y se utiliza para suministrar oxígeno. El mecanismo de recolección del sonido de la respiración se utiliza para recolectar el sonido de la respiración de la boca y / o la nariz. Comprende un mecanismo de control de la circulación de oxígeno. Dicho controlador se utiliza para recibir datos del sonido respiratorio del mecanismo de captación del sonido respiratorio, y así calcular la frecuencia respiratoria. Se recibe la información sobre la circulación de oxígeno detectada por el mecanismo de detección de la circulación de oxígeno, se reconoce si el paciente inhala oxígeno o no, y se registra el tiempo efectivo de inhalación de oxígeno. Se utiliza por tanto un modo de recolección de sonido para recolectar el sonido del flujo de aire de la boca y/o la nariz, obtiene así la frecuencia respiratoria.Furthermore, it is known from the state of the art, as described in patent document CN212880494, a monitoring system for oxygen treatment comprises a nasal catheter used to introduce oxygen to a patient. The oxygen tubing communicates with the nasal catheter and is used to deliver oxygen. The breath sound collection mechanism is used to collect breath sound from the mouth and/or nose. It comprises a mechanism for controlling the flow of oxygen. Said controller is used to receive breath sound data from the breath sound pickup mechanism, and thus calculate the breath rate. The information about the oxygen flow detected by the oxygen flow detection mechanism is received, it is recognized whether or not the patient inhales oxygen, and the effective oxygen inhalation time is recorded. A sound collection mode is therefore used to collect the sound of airflow from the mouth and/or nose, thus obtaining the respiratory rate.
Es también conocido del estado de la técnica, según se describe en el documento de patente CN110473180, un método y un sistema de reconocimiento del movimiento respiratorio del tórax y un medio de almacenamiento. El método comprende las etapas de extraer datos de imagen del diafragma en una imagen de rayos X de tórax, realizar un análisis en el dominio del tiempo sobre los datos de la imagen del diafragma, realizar un análisis del dominio de la frecuencia en los datos de la imagen del diafragma. Y según todo ello generar un resultado de identificación del movimiento respiratorio del tórax.It is also known from the state of the art, as described in the patent document CN110473180, a method and a system for recognizing the respiratory movement of the thorax and a storage medium. The method comprises the steps of extracting diaphragm image data on a chest X-ray image, performing time domain analysis on the diaphragm image data, performing frequency domain analysis on the the image of the diaphragm. And according to all this, generate a result of identification of the respiratory movement of the thorax.
A la vista de todo lo anterior se detecta una necesidad de cuantificar la frecuencia respiratoria de forma mecánica a partir de la detección de los movimientos torácicoabdominales llevados a cabo durante la respiración.In view of all of the above, a need to quantify respiratory rate mechanically is detected from the detection of thoracic-abdominal movements carried out during breathing.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un aparato para la monitorización de la frecuencia respiratoria de un paciente. Enmarcado dentro del mundo del Internet de las Cosas, la información recogida por el dispositivo es enviada de forma continua a un servidor, de manera que los datos quedan almacenados de forma automática.The present invention relates to an apparatus for monitoring the respiratory rate of a patient. Framed within the world of the Internet of Things, the Information collected by the device is continuously sent to a server, so that the data is stored automatically.
De modo resumido, el dispositivo consta de una banda que une dos pequeñas cajas o carcasas. En una se encuentra un imán, mientras que la otra alberga un módulo electrónico de control, al cual van conectados un sensor magnético y una batería. Las cajas están unidas mediante una cinta rígida por uno de sus extremos, la cual es de un tamaño lo suficientemente grande como para rodear el diámetro troncal o pecho del paciente. Por el otro extremo, las cajas están separadas por una pequeña cinta elástica que va a permitir el acercamiento y distanciamiento de las cajas al ritmo de la respiración. El campo magnético generado por el imán, al acercarse y alejarse del sensor magnético, produce una variación de la tensión eléctrica en éste, en correlación con los movimientos torácico-abdominales. La señal generada es procesada y tratada, vía software, por el módulo electrónico de control, de tal manera que las variaciones de tensión quedan cuantificadas en respiraciones por minuto.Briefly, the device consists of a band that joins two small boxes or casings. In one there is a magnet, while the other houses an electronic control module, to which a magnetic sensor and a battery are connected. The boxes are joined by a rigid strap at one end, which is large enough to encircle the trunk or chest diameter of the patient. At the other end, the boxes are separated by a small elastic band that will allow the boxes to move closer and further apart at the rate of breathing. The magnetic field generated by the magnet, when approaching and moving away from the magnetic sensor, produces a variation of the electrical tension in it, in correlation with the thoracic-abdominal movements. The generated signal is processed and treated, via software, by the electronic control module, in such a way that the voltage variations are quantified in breaths per minute.
Más en particular, el dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria de un paciente, comprende un conjunto emisor magnético y un conjunto receptor magnético, vinculados entre sí por medio de una primera unión que comprende unos medios elásticos, de manera que se posibilita el acercamiento y alejamiento de dichos conjuntos al ritmo de la respiración, siendo capaz de detectar cuando se produce una inhalación o exhalación, pudiendo cuantificar de esta forma el número de respiraciones por minuto. Precisar que dicha primera unión es entre los lados más cercanos de dichos conjuntos emisor y receptor.More particularly, the device for measuring the respiratory rate of a patient comprises a magnetic emitter assembly and a magnetic receiver assembly, linked together by means of a first connection that includes elastic means, so that the approaching and distancing is possible. of said sets to the rhythm of breathing, being able to detect when an inhalation or exhalation occurs, thus being able to quantify the number of breaths per minute. Specify that said first union is between the closest sides of said emitter and receiver sets.
De todo lo anterior se deriva un reducido coste económico, siendo un dispositivo medidor sencillo y poco invasivo para el paciente. Se puede implementar como un simple cinturón, configurado para ser abrochado en torno al vientre o pecho del paciente, y que no imposibilita a su portador de realizar cualquier tarea.From all of the above, a low economic cost is derived, being a simple and minimally invasive measuring device for the patient. It can be implemented as a simple belt, configured to be fastened around the patient's belly or chest, and that does not prevent its wearer from performing any task.
Más en detalle, el conjunto receptor magnético comprende un sensor magnético y un módulo electrónico de control, de manera que el sensor magnético mide el valor del campo magnético en las tres dimensiones del espacio, por lo que la distancia entre el conjunto emisor magnético y un conjunto receptor magnético, con dicho sensor magnético puede estar correlacionada con los movimientos torácico-abdominales. Esta información es tratada, vía software, por el módulo electrónico de control, de tal manera que las variaciones de tensión quedan cuantificadas en respiraciones por minuto.In more detail, the magnetic receiving assembly comprises a magnetic sensor and an electronic control module, such that the magnetic sensor measures the value of the magnetic field in the three dimensions of space, thus the distance between the magnetic emitting assembly and a magnetic receptor assembly, with said magnetic sensor can be correlated with thoracic-abdominal movements. This information is processed via software, by the electronic control module, in such a way that the voltage variations are quantified in breaths per minute.
Preferentemente, el conjunto emisor magnético comprende un imán permanente, siendo ésta una solución más robusta y perdurable en el tiempo y más económica. Así, el campo magnético generado por el imán, al acercarse y alejarse del sensor magnético, produce una variación de tensión en este, en correlación con los movimientos torácico-abdominales del paciente.Preferably, the magnetic emitter assembly comprises a permanent magnet, this being a more robust and durable solution over time and a cheaper one. Thus, the magnetic field generated by the magnet, when approaching and moving away from the magnetic sensor, produces a voltage variation in it, in correlation with the thoracic-abdominal movements of the patient.
Ventajosamente, los medios elásticos de la primera unión son al menos una cinta elástica, estando dicha primera unión preferentemente situada por delante del pecho del paciente, de manera que permite el acercamiento y alejamiento de las piezas al ritmo de la respiración. Señalar que, en la inspiración, el tórax se expande y el diafragma baja, permitiendo la entrada de aire en los pulmones. En cambio, en la espiración, el tórax vuelve a su posición inicial y el diafragma sube, provocando la salida del aire. Al bajar el diafragma durante la espiración, comprime las vísceras abdominales y el abdomen tiende a protruir, por lo que el tórax y el abdomen se mueven a la par.Advantageously, the elastic means of the first connection are at least one elastic strap, said first connection being preferably located in front of the patient's chest, so that it allows the pieces to move closer and further away at the rate of breathing. Note that, on inspiration, the thorax expands and the diaphragm falls, allowing air to enter the lungs. On the other hand, in expiration, the thorax returns to its initial position and the diaphragm rises, causing the air to escape. By lowering the diaphragm during expiration, it compresses the abdominal viscera and the abdomen tends to protrude, so that the thorax and abdomen move together.
Por otro lado, el conjunto emisor magnético y el conjunto receptor magnético, están vinculados entre sí por medio de una segunda unión que comprende una cinta rígida. Dicha segunda unión se encuentra entre los lados más alejados del conjunto emisor magnético y del conjunto receptor magnético, haciendo las veces de correa del cinturón, yendo preferentemente dispuesta por detrás de la espalda del paciente. Opcionalmente, para el cierre y ajuste de dicho cinturón se cosen varios trozos de velcro en esta cinta, con la longitud adecuada para disponer de una cierta regulación en holgura, pudiendo así adaptarse a la complexión más o menos delgada de cada paciente.On the other hand, the magnetic emitter assembly and the magnetic receiver assembly are linked to each other by means of a second connection comprising a rigid tape. Said second connection is located between the farthest sides of the magnetic emitting assembly and the magnetic receiving assembly, acting as a belt strap, preferably arranged behind the patient's back. Optionally, to close and adjust said belt, several pieces of Velcro are sewn on this tape, with the appropriate length to have a certain adjustment in clearance, thus being able to adapt to the more or less thin complexion of each patient.
Según otro aspecto de la invención, el conjunto emisor magnético y/o el conjunto receptor magnético están alojados en al menos una carcasa la cual comprende una base con al menos una ranura para la fijación de la cinta elástica y/o de la cinta rígida, ofreciendo de este modo una opción de enganche y montaje sencilla.According to another aspect of the invention, the magnetic emitter assembly and/or the magnetic receiver assembly are housed in at least one casing which comprises a base with at least one slot for fixing the elastic strap and/or the rigid strap, thus offering a simple hook-up and assembly option.
Cabe precisar que, en una realización concreta, la carcasa del conjunto emisor magnético es más pequeña que la del conjunto receptor magnético, y en ella hay dispuesto un pequeño cilindro hueco en la parte central destinado a albergar el imán, el cual queda opcionalmente sellado al colocar una tapa, de cara a impedir que el imán se salga.It should be noted that, in a specific embodiment, the casing of the magnetic emitter assembly is smaller than that of the magnetic receiver assembly, and a small hollow cylinder in the central part intended to house the magnet, which is optionally sealed by placing a lid, in order to prevent the magnet from coming out.
En una realización preferida de la invención, el dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria comprende una batería recargable, para el suministro eléctrico del sensor magnético y del módulo electrónico de control, de modo que el dispositivo cuenta con una mayor autonomía, al poder trabajar sin necesidad de estar conectado a la red eléctrica.In a preferred embodiment of the invention, the respiratory rate measuring device comprises a rechargeable battery for power supplying the magnetic sensor and the electronic control module, so that the device has greater autonomy, being able to work without the need for to be connected to the electrical network.
Complementariamente, el dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria comprende unos medios de visualización en tiempo real de una información representativa del valor del número de respiraciones por minuto, estando dichos medios de visualización en conexión con el módulo electrónico de control. De este modo el usuario puede leer la medida de dicho número de respiraciones por minuto.In addition, the respiratory rate measurement device comprises real-time display means of information representative of the value of the number of breaths per minute, said display means being connected to the electronic control module. In this way the user can read the measurement of said number of breaths per minute.
Ventajosamente, el sensor magnético es un chip de superficie con tres sensores de magneto resistencia, lo que dota al conjunto receptor magnético con la capacidad de medir el valor del campo magnético en tres ejes, en las tres dimensiones del espacio. De este modo, y haciendo el módulo del vector que conforman las tres coordenadas, se obtiene la distancia existente entre el sensor magnético y el imán, la cual está correlacionada con los movimientos torácico-abdominales.Advantageously, the magnetic sensor is a surface chip with three magneto-resistance sensors, which provides the magnetic receiver assembly with the ability to measure the value of the magnetic field in three axes, in the three dimensions of space. In this way, and making the module of the vector that make up the three coordinates, the existing distance between the magnetic sensor and the magnet is obtained, which is correlated with the thoracic-abdominal movements.
Según otro aspecto de la invención, el módulo electrónico de control comprende un circuito de filtrado digital configurado para tratar la señal eléctrica generada por el sensor magnético. Así, la señal eléctrica generada es procesada y tratada, vía software, por el módulo electrónico de control, de tal manera que las variaciones de dicha señal eléctrica en el sensor magnético quedan cuantificadas en respiraciones por minutoAccording to another aspect of the invention, the electronic control module comprises a digital filtering circuit configured to treat the electrical signal generated by the magnetic sensor. Thus, the electrical signal generated is processed and treated, via software, by the electronic control module, in such a way that the variations of said electrical signal in the magnetic sensor are quantified in breaths per minute.
Más específicamente, la señal de entrada al circuito de filtrado digital es igual al módulo de un vector cuyas coordenadas son los valores del campo magnético para los tres ejes obtenidos por el sensor magnético.More specifically, the input signal to the digital filtering circuit is equal to the magnitude of a vector whose coordinates are the values of the magnetic field for the three axes obtained by the magnetic sensor.
Por otra parte, el circuito de filtrado digital comprende un primer filtro paso bajo de segundo orden con frecuencia de corte de 0.9 Hz, de modo que la señal de entrada da lugar a una primera señal de salida. On the other hand, the digital filtering circuit comprises a first second-order low-pass filter with a cutoff frequency of 0.9 Hz, so that the input signal gives rise to a first output signal.
Adicionalmente, el circuito de filtrado digital comprende un segundo filtro paso bajo de segundo orden con frecuencia de corte de 0.3 Hz, de modo que la primera señal de salida da lugar a una segunda señal de salida.Additionally, the digital filtering circuit comprises a second second-order low-pass filter with a cutoff frequency of 0.3 Hz, so that the first output signal gives rise to a second output signal.
Cabe mencionar que, el circuito de filtrado digital realiza la resta entre la primera señal de salida y la segunda señal de salida, y la hace pasar por un detector de envolvente, obteniéndose una tercera señal.It is worth mentioning that the digital filtering circuit performs the subtraction between the first output signal and the second output signal, and passes it through an envelope detector, obtaining a third signal.
Por otra parte, el circuito de filtrado digital hace pasar la tercera señal por un tercer filtro paso bajo de segundo orden con frecuencia de corte de 0.3 Hz, y por un amplificador por un factor de 1/4, originando una cuarta señal de salida.On the other hand, the digital filtering circuit passes the third signal through a third second-order low-pass filter with a cutoff frequency of 0.3 Hz, and through an amplifier by a factor of 1/4, originating a fourth output signal.
Finalmente, el circuito de filtrado digital hace pasar la primera señal de salida, la segunda señal de salida y la cuarta señal de salida por un comparador con histéresis no inversor, de modo que se obtiene un detector de flancos. Así, el resultado final de la frecuencia respiratoria se obtiene a partir un detector de flancos que captura las transiciones producidas durante los ciclos de histéresis para, mediante una media móvil, cuantificar el número de respiraciones por minuto. Por tanto, cuanto más anchos son los pulsos de la cuarta señal de salida, mayor es el número de respiraciones por minuto.Finally, the digital filtering circuit passes the first output signal, the second output signal and the fourth output signal through a comparator with non-inverting hysteresis, so that an edge detector is obtained. Thus, the final result of the respiratory rate is obtained from a flank detector that captures the transitions produced during the hysteresis cycles to, by means of a moving average, quantify the number of breaths per minute. Therefore, the wider the pulses of the fourth output signal, the greater the number of breaths per minute.
Según otro aspecto de la invención, el módulo electrónico de control comprende medios de transmisión inalámbrica a un servidor, de los datos obtenidos del sensor magnético, de manera que no hace falta una conexión por cable, lo que aporta comodidad y flexibilidad de uso. Preferentemente, se establece una conexión WiFi seguida de una conexión MQTT, siendo éste el protocolo de comunicación utilizado. Señalar que en este caso, la máquina cliente sería el medidor de frecuencia respiratoria desarrollado, mientras que la máquina receptora sería el servidor al que se envía la información.According to another aspect of the invention, the electronic control module includes means for wireless transmission to a server of the data obtained from the magnetic sensor, so that a cable connection is not necessary, which provides convenience and flexibility of use. Preferably, a WiFi connection is established followed by an MQTT connection, this being the communication protocol used. Note that in this case, the client machine would be the developed respiratory rate meter, while the receiving machine would be the server to which the information is sent.
Es también objeto de la presente invención, un método de medición de la frecuencia respiratoria de un paciente, por medio de un dispositivo medidor según lo descrito con anterioridad, comprendiendo las etapas de i) captura de la señal eléctrica procedente de un sensor magnético; ii) procesado la señal eléctrica para la obtención de unos datos proporcionales a la frecuencia respiratoria de un paciente; iii) repetición i) y ii) un número determinado 'n' de veces de modo acumulativo; iv) transmisión a un servidor la información resultante del procesado acumulado de los datos. De este modo los datos quedan almacenados de forma automática en el módulo electrónico de control. Y cada cierto período de tiempo, y tras un n° ‘n’ acumulado de veces, la información capturada es enviada vía WiFi a un servidor, en el cual queda integrada dentro de una base de datos. Todo ello aporta unas ventajas de autosuficiencia, siendo apenas requerida una mínima interacción por parte de personal técnico. Así, una vez inicializados los parámetros pertinentes, el dispositivo realiza una monitorización ininterrumpida del paciente.It is also the object of the present invention, a method of measuring the respiratory rate of a patient, by means of a measuring device as previously described, comprising the steps of i) capturing the electrical signal from a magnetic sensor; ii) processing the electrical signal to obtain data proportional to the respiratory rate of a patient; iii) repetition i) and ii) a determined number 'n' of times cumulatively; iv) transmission to a server of the information resulting from the accumulated processing of the data. In this way the data remains automatically stored in the electronic control module. And every certain period of time, and after an accumulated number of times, the captured information is sent via WiFi to a server, where it is integrated into a database. All this provides some advantages of self-sufficiency, requiring only a minimum interaction by technical personnel. Thus, once the relevant parameters have been initialized, the device performs uninterrupted monitoring of the patient.
Mencionar que cada cierto período de tiempo, la información capturada es enviada vía WiFi a un servidor, en el cual queda integrada dentro de una base de datos. Esto permite que se puedan generar, de manera sencilla, diferentes gráficas que faciliten el seguimiento de la evolución respiratoria del paciente. Además, y como se ha referido, el dispositivo dispone de una pantalla, o medios de visualización, en la que se puede ver en tiempo real el valor del número de respiraciones por minuto.Mention that every certain period of time, the captured information is sent via WiFi to a server, where it is integrated into a database. This makes it possible to generate, in a simple way, different graphs that facilitate the monitoring of the respiratory evolution of the patient. In addition, and as has been mentioned, the device has a screen, or display means, on which the value of the number of breaths per minute can be seen in real time.
Dicho de otro modo, con el dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria, siendo un terminal inalámbrico, se quiere prolongar al máximo la autonomía, por lo que el módulo electrónico de control sigue una dinámica cíclica consistente en a) capturar la información procedente del sensor magnético; y b) permanecer en estado de suspensión. Así, y cuando este proceso se ha realizado un número determinado de veces, los datos, ya cuantificados en respiraciones por minuto, son enviados a un ordenador que actúa como servidor. >In other words, with the respiratory rate measuring device, being a wireless terminal, it is desired to extend autonomy as much as possible, so the electronic control module follows a cyclical dynamic consisting of a) capturing the information from the magnetic sensor ; and b) remain in a state of suspension. Thus, and when this process has been carried out a certain number of times, the data, already quantified in breaths per minute, are sent to a computer that acts as a server. >
En una realización preferida de la invención, el método de medición de la frecuencia respiratoria de un paciente comprende una etapa de transmisión a un servidor de la información a través de la generación de una red Wifi accesible por medio de un Smartphone, dando lugar a un interfaz con una pluralidad de campos a rellenar por parte del usuario. Así, dicho usuario debe inicializar el dispositivo por primera vez, con lo que el módulo electrónico de control se pone en modo punto de acceso, generando una red Wifi a la cual se puede uno conectar desde su Smartphone. Si se ha introducido de forma correcta la contraseña, llegará una notificación de inicio de sesión. Tras pulsarla, se iniciará un portal cautivo, en el cual se indican los pasos a seguir.In a preferred embodiment of the invention, the method of measuring the respiratory rate of a patient comprises a stage of transmission to an information server through the generation of a Wi-Fi network accessible by means of a Smartphone, giving rise to a interface with a plurality of fields to be filled in by the user. Thus, said user must initialize the device for the first time, with which the electronic control module goes into access point mode, generating a Wi-Fi network to which one can connect from their Smartphone. If the password has been entered correctly, a login notification will arrive. After pressing it, a captive portal will start, in which the steps to follow are indicated.
En los dibujos adjuntos se muestra, a título de ejemplo no limitativo, un dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria de un paciente, y método de medición asociado, constituido de acuerdo con la invención. Otras características y ventajas de dicho dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria de un paciente, y método de medición asociado, objeto de la presente invención, resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan.The attached drawings show, by way of non-limiting example, a device for measuring the respiratory rate of a patient, and associated measurement method, constituted in accordance with the invention. Other characteristics and advantages of said device for measuring the respiratory rate of a patient, and associated measurement method, object of the present invention, will become evident from the description of a preferred, but not exclusive, embodiment, which is illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figura 1- Vista frontal de un paciente portando el dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria, de acuerdo con la presente invención;Figure 1 - Frontal view of a patient wearing the respiratory rate measuring device, according to the present invention;
Figura 2- Vista en planta del dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria, de acuerdo con la presente invención;Figure 2 - Plan view of the respiratory rate measurement device, according to the present invention;
Figura 3- Vista en perspectiva de las carcasas del conjunto emisor magnético y del conjunto receptor magnético, de acuerdo con la presente invención;Figure 3 - Perspective view of the housings of the magnetic emitter assembly and the magnetic receiver assembly, according to the present invention;
Figura 4- Vista de detalle de la primera unión entre el conjunto emisor magnético y el conjunto receptor magnético, de acuerdo con la presente invención;Figure 4 - Detailed view of the first connection between the magnetic emitter assembly and the magnetic receiver assembly, according to the present invention;
Figura 5- Vista de detalle de la segunda unión entre el conjunto emisor magnético y el conjunto receptor magnético, de acuerdo con la presente invención;Figure 5 - Detailed view of the second connection between the magnetic emitter assembly and the magnetic receiver assembly, according to the present invention;
Figura 6- Vista en perspectiva del conjunto receptor magnético, de acuerdo con la presente invención;Figure 6 - Perspective view of the magnetic receiver assembly, according to the present invention;
Figura 7- Vista frontal del módulo electrónico de control, de acuerdo con la presente invención;Figure 7 - Front view of the electronic control module, according to the present invention;
Figura 8- Vista trasera del módulo electrónico de control, de acuerdo con la presente invención;Figure 8- Rear view of the electronic control module, according to the present invention;
Figura 9- Vista en perspectiva del sensor magnético, de acuerdo con la presente invención; Figura 10- Vista en perspectiva de la batería, de acuerdo con la presente invención;Figure 9 - Perspective view of the magnetic sensor, according to the present invention; Figure 10 - Perspective view of the battery, according to the present invention;
Figura 11- Vista de detalle del circuito de filtrado digital, de acuerdo con la presente invención;Figure 11 - Detailed view of the digital filtering circuit, according to the present invention;
Figura 12- Vista del esquema del procesado de señal que se realiza vía software en el módulo electrónico, de acuerdo con la presente invención;Figure 12- Schematic view of the signal processing that is carried out via software in the electronic module, according to the present invention;
Figura 13- Vista de una representación del punto de acceso generado por el dispositivo, de acuerdo con la presente invención;Figure 13 - View of a representation of the access point generated by the device, according to the present invention;
Figura 14- Vista de una representación de la notificación de acceso al portal cautivo, de acuerdo con la presente invención;Figure 14 - View of a representation of the notification of access to the captive portal, according to the present invention;
Figura 15- Vista de una representación del menú principal del portal cautivo, de acuerdo con la presente invención; Figure 15 - View of a representation of the main menu of the captive portal, according to the present invention;
Figura 16- Vista de una representación de las opciones del desplegable del menú principal, de acuerdo con la presente invención;Figure 16- View of a representation of the main menu drop-down options, according to the present invention;
Figura 17- Vista de una representación de los parámetros de configuración del dispositivo, de acuerdo con la presente invención;Figure 17 - View of a representation of the configuration parameters of the device, according to the present invention;
Figura 18- Vista de una representación de la base de datos del servidor, de acuerdo con la presente invención;Figure 18 - View of a representation of the server database, according to the present invention;
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTEDESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT
A la vista de las mencionadas figuras y, de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, comprendiendo las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.In view of the aforementioned figures and, in accordance with the numbering adopted, a preferred embodiment of the invention can be seen in them, comprising the parts and elements indicated and described in detail below.
En la figura 1 se puede observar una vista frontal de un paciente (1) portando el dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria, sobre el pecho (11), con una primera unión (5) entre el conjunto emisor magnético (2) y el conjunto receptor magnético (3), y una segunda unión (6) a la espalda (12).Figure 1 shows a front view of a patient (1) wearing the respiratory rate measurement device on the chest (11), with a first connection (5) between the magnetic emitter assembly (2) and the assembly magnetic receiver (3), and a second connection (6) to the back (12).
En la figura 2 se puede observar una vista en planta del dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria, con el detalle de una primera unión (5) incluyendo unos medios elásticos (51) entre un conjunto emisor magnético (2) y un conjunto receptor magnético (3), y con una segunda unión (6) que comprende una cinta rígida (61).Figure 2 shows a plan view of the respiratory rate measuring device, with detail of a first connection (5) including elastic means (51) between a magnetic emitter assembly (2) and a magnetic receiver assembly ( 3), and with a second connection (6) comprising a rigid tape (61).
En la figura 3 se puede observar una vista en perspectiva de las carcasas (4) del conjunto emisor magnético (2) y del conjunto receptor magnético (3), mostrándose el detalle de una base (41) que comprende una ranura (42), y por otro lado una tapa (43).Figure 3 shows a perspective view of the casings (4) of the magnetic emitter assembly (2) and of the magnetic receiver assembly (3), showing the detail of a base (41) that includes a slot (42), and on the other hand a cover (43).
Más en detalle precisar que las carcasas (4) han sido diseñadas en 3D e impresas con plástico PLA. Ambas tienen por base (41) una plancha con ranuras (42) a los lados para el paso de las cintas (51a, 61). En la carcasa (4) más pequeña, destinada al imán (21), se ha colocado un pequeño cilindro hueco en la parte central de la plancha, el cual queda sellado al colocar la tapa (43), impidiendo que el imán (21) se salga. En el caso de la carcasa (4) más grande se han levantado cuatro paredes sobre una base (41) que sobresale por los extremos. Dicha carcasa (4) alberga un módulo electrónico de control (31), al cual van conectados una batería (36) y un sensor magnético (33). La hendidura rectangular que se observa en la base se corresponde con el tamaño de la batería (36), reduciendo de esta forma un par de milímetros la altura de la carcasa (4).More in detail specify that the casings (4) have been designed in 3D and printed with PLA plastic. Both have a base (41) with a plate with grooves (42) on the sides for the passage of the straps (51a, 61). In the smaller casing (4), intended for the magnet (21), a small hollow cylinder has been placed in the central part of the plate, which is sealed when the cover (43) is placed, preventing the magnet (21) from get out In the case of the largest casing (4), four walls have been built on a base (41) that protrudes at the ends. Said casing (4) houses an electronic control module (31), to which a battery (36) and a magnetic sensor (33) are connected. The rectangular slit observed at the base corresponds to the size of the battery (36), thus reducing the height of the casing (4) by a couple of millimeters.
En la figura 4 se puede observar una vista de detalle de la primera unión (4) entre el conjunto emisor magnético (2), con un imán (21), y el conjunto receptor magnético (3), dicha primera unión (4) comprendiendo unos medios elásticos (51), y en concreto una cinta elástica (51a).Figure 4 shows a detailed view of the first connection (4) between the magnetic emitter assembly (2), with a magnet (21), and the magnetic receiver assembly (3), said first connection (4) comprising some elastic means (51), and specifically an elastic band (51a).
En la figura 5 se puede observar una vista de detalle de la segunda unión (6) entre el conjunto emisor magnético (2) y el conjunto receptor magnético (3), comprendiendo una cinta rígida (61) y al menos una tira de velcro (62).Figure 5 shows a detailed view of the second connection (6) between the magnetic emitter assembly (2) and the magnetic receiver assembly (3), comprising a rigid strap (61) and at least one velcro strip ( 62).
En la figura 6 se puede observar una vista en perspectiva del conjunto receptor magnético (3), incluyendo un módulo electrónico de control (31) y un sensor magnético (33), en concreto un chip de superficie (33a), y medios de visualización (34), todo ello integrado dentro de una carcasa (4).Figure 6 shows a perspective view of the magnetic receiver assembly (3), including an electronic control module (31) and a magnetic sensor (33), specifically a surface chip (33a), and display means. (34), all integrated into a casing (4).
En la figura 7 se puede observar una vista frontal del módulo electrónico de control (31), incluyendo un circuito de filtrado digital (32) y los mencionados medios de visualización (34).Figure 7 shows a front view of the electronic control module (31), including a digital filtering circuit (32) and the aforementioned display means (34).
En la figura 8 se puede observar una vista trasera del módulo electrónico de control (31), incluyendo un circuito de filtrado digital (32) y unos medios de transmisión inalámbrica (35).Figure 8 shows a rear view of the electronic control module (31), including a digital filtering circuit (32) and wireless transmission means (35).
En la figura 9 se puede observar una vista en perspectiva del sensor magnético (33, que se concreta en un chip de superficie (33a).Figure 9 shows a perspective view of the magnetic sensor (33, which takes the form of a surface chip (33a).
En la figura 10 se puede observar una vista en perspectiva de la batería (36).In figure 10 a perspective view of the battery (36) can be seen.
En la figura 11 se puede observar una vista de detalle del circuito de filtrado digital (32), que integra un primer filtro (32a), un segundo filtro (32b), un tercer filtro (32c), un detector de envolvente (32d), un amplificador (32k) y un comparador con histéresis (32e), recibiendo en primer lugar una señal de entrada (32f), que se transforma en una primera señal de salida (32g), en un siguiente paso en una segunda señal de salida (32h), luego sucesivamente en un tercera señal (32i) y en una cuarta señal de salida (32j). Figure 11 shows a detailed view of the digital filtering circuit (32), which integrates a first filter (32a), a second filter (32b), a third filter (32c), an envelope detector (32d) , an amplifier (32k) and a comparator with hysteresis (32e), firstly receiving an input signal (32f), which is converted into a first output signal (32g), in a subsequent step into a second output signal (32h), then successively in a third signal (32i) and in a fourth output signal (32j).
En concreto, en el módulo electrónico de control (31) se ha implementado un algoritmo de filtrado digital para tratar la señal eléctrica generada por el sensor magnético (33) o magnetómetro. El circuito de filtrado digital (32) cuenta con tres filtros IIR (32a, 32b y 32c) de tipo Butterworth. La señal de entrada (32f) es igual al módulo de un vector cuyas coordenadas son los valores del campo magnético para los tres ejes obtenidos por el sensor magnético (33). Dicha señal de entrada (32f) se hace pasar por un primer filtro (32a) paso bajo de segundo orden con frecuencia de corte de 0.9 Hz. A la salida del segundo filtro (32b) se va a tener una señal atenuada a partir de 0.3 Hz. Al efectuar una resta de señales, se obtiene el mismo resultado que si se hubiera aplicado un filtro paso banda con una banda de paso entre 0.3 Hz y 0.9 Hz. La señal resultante o tercera señal (32i) es sometida a un detector de envolvente (32d), representado por el bloque del diodo, filtrada de nuevo con un tercer filtro (32c) igual al segundo y amplificada por un factor de %. Finalmente, se tiene un comparador con histéresis (32e) no inversor, cuya salida se ha etiquetado como cuarta señal de salida (32j). En la figura 11 se ve cómo cuando la cuarta señal de salida (32j) vale 0 y la tensión de la señal y0 es superior a la suma de yl e yr, el valor de cuarta señal de salida (32j) cambia a 1. De la misma forma, si la cuarta señal de salida (32j) es 1, y la tensión de la señal y0 es inferior a la diferencia entre yl e yr, el valor de la cuarta señal de salida (32j) pasa a ser 0.Specifically, in the electronic control module (31) a digital filtering algorithm has been implemented to treat the electrical signal generated by the magnetic sensor (33) or magnetometer. The digital filtering circuit (32) has three IIR filters (32a, 32b and 32c) of the Butterworth type. The input signal (32f) is equal to the magnitude of a vector whose coordinates are the values of the magnetic field for the three axes obtained by the magnetic sensor (33). Said input signal (32f) is passed through a first second-order low-pass filter (32a) with a cutoff frequency of 0.9 Hz. At the output of the second filter (32b) there will be an attenuated signal from 0.3 Hz. By subtracting the signals, the same result is obtained as if a band-pass filter had been applied with a pass band between 0.3 Hz and 0.9 Hz. The resulting signal or third signal (32i) is subjected to a detector of envelope (32d), represented by the diode block, filtered again with a third filter (32c) equal to the second and amplified by a factor of %. Finally, there is a comparator with non-inverting hysteresis (32e), whose output has been labeled as the fourth output signal (32j). Figure 11 shows how when the fourth output signal (32j) is 0 and the voltage of signal y0 is greater than the sum of yl and yr, the value of the fourth output signal (32j) changes to 1. From Similarly, if the fourth output signal (32j) is 1, and the voltage of signal y0 is less than the difference between yl and yr, the value of the fourth output signal (32j) becomes 0.
En la figura 12 se puede observar una vista del esquema del procesado de señal que se realiza vía software en el módulo electrónico de control (31). En concreto se aprecia la evolución en el tiempo de la señal de entrada (32f), la primera señal de salida (32g), la segunda señal de salida (32h) y la cuarta señal de salida (32j).Figure 12 shows a schematic view of the signal processing that is carried out via software in the electronic control module (31). Specifically, the evolution over time of the input signal (32f), the first output signal (32g), the second output signal (32h) and the fourth output signal (32j) can be seen.
Señalar que el resultado final de la frecuencia respiratoria se obtiene a partir un detector de flancos que captura las transiciones producidas durante los ciclos de histéresis para, mediante una media móvil, cuantificar el número de respiraciones por minuto. Por tanto, cuanto más anchos son los pulsos de la cuarta señal de salida (32j), mayor es el número de respiraciones por minuto, señal rpm, y viceversa.Note that the final result of the respiratory rate is obtained from a flank detector that captures the transitions produced during the hysteresis cycles to, using a moving average, quantify the number of breaths per minute. Therefore, the wider the pulses of the fourth output signal (32j), the greater the number of breaths per minute, rpm signal, and vice versa.
En la figura 13 se puede observar una vista de una representación del punto de acceso generado por el dispositivo medidor, en un Smartphone (9) al modo que lo sería una red Wifi (8). Figure 13 shows a view of a representation of the access point generated by the measuring device, on a Smartphone (9) in the same way that a Wi-Fi network (8) would be.
En la figura 14 se puede observar una vista de una representación de la notificación de acceso al portal cautivo (91), en una Smartphone (9) al modo en el que se llevaría a cabo el acceso a una red Wifi (8).Figure 14 shows a view of a representation of the notification of access to the captive portal (91), on a Smartphone (9) in the way in which access to a Wi-Fi network (8) would be carried out.
En la figura 15 se puede observar una vista de una representación del menú principal del portal cautivo (91) en la pantalla de un Smartphone (9). Y en concreto, pulsando el icono de las tres barras horizontales, aparece un menú desplegable con dos opciones. La opción “Configuración” lleva al usuario a una ventana con una serie de parámetros a rellenar. Una vez introducidos, basta con pulsar en “Guardar” y, a continuación, en “Desconectar”, para que el portal cautivo (91) desaparezca y el dispositivo medidor comience a funcionar.Figure 15 shows a view of a representation of the main menu of the captive portal (91) on the screen of a Smartphone (9). And specifically, by clicking on the icon with the three horizontal bars, a drop-down menu appears with two options. The "Settings" option takes the user to a window with a series of parameters to fill out. Once entered, all you have to do is click on “Save” and then on “Disconnect”, so that the captive portal (91) disappears and the measuring device starts working.
En la figura 16 se puede observar una vista de una representación de las opciones del desplegable del menú principal, por medio de un portal cautivo (91) al modo en el que lo haría una red Wifi (8).Figure 16 shows a view of a representation of the main menu drop-down options, by means of a captive portal (91) in the same way that a Wi-Fi network (8) would.
En la figura 17 se puede observar una vista de una representación de los parámetros de configuración del dispositivo medidor, que incluyen la introducción, por medio de un portal cautivo (91), de los datos de una serie de campos (91a) en una base de datos (71) de un servidor (7).Figure 17 shows a view of a representation of the configuration parameters of the measuring device, which include the introduction, by means of a captive portal (91), of data from a series of fields (91a) in a database. data (71) of a server (7).
En la figura 18 se puede observar una vista de una representación de la base de datos (71) del servidor. En concreto se puede apreciar los campos del menú de “Configuración” los cuales serían los siguientes: a) SSID o red WiFi (8) con la que se quiere establecer una conexión, es decir, la red a la que se encuentra conectado el servidor (7); b) Contraseña del SSID; c) Servidor (7) con la dirección IP del servidor (7) al que se quiere enviar la información, es decir, la dirección del servidor (7); d) Dispositivo o nombre del dispositivo, en el ejemplo, RESP01. Este dato es utilizado para diferenciar en la base de datos (71) qué dispositivo realizó la medición; e) NHC o número de historia clínica del paciente (1), siendo estos el conjunto de números que le identifican dentro del hospital. Dicho dato es utilizado para diferenciar en la base de datos (71) a quién corresponde cada medición; f) Tpo. Envío o período de tiempo entre cada envío al servidor (7).In figure 18 a view of a representation of the database (71) of the server can be seen. Specifically, you can see the fields of the "Settings" menu, which would be the following: a) SSID or WiFi network (8) with which you want to establish a connection, that is, the network to which the server is connected (7); b) SSID password; c) Server (7) with the IP address of the server (7) to which the information is to be sent, that is, the address of the server (7); d) Device or device name, in the example, RESP01. This data is used to differentiate in the database (71) which device performed the measurement; e) NHC or patient's medical record number (1), these being the set of numbers that identify him/her within the hospital. Said data is used to differentiate in the database (71) to whom each measurement corresponds; f) Time Sending or period of time between each sending to the server (7).
Más en particular, tal y como se observa en las figuras 1 y 2, el dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria de un paciente (1) comprende un conjunto emisor magnético (2) y un conjunto receptor magnético (3), vinculados entre sí por medio de una primera unión (5) que comprende unos medios elásticos (51).More particularly, as can be seen in figures 1 and 2, the device for measuring the respiratory rate of a patient (1) comprises a magnetic emitter assembly (2) and a magnetic receiver assembly (3), linked together by means of a first connection (5) comprising elastic means (51).
Más en detalle, tal y como se observa en la figura 6, el conjunto receptor magnético (3) comprende un sensor magnético (33) y un módulo electrónico de control (31). En cuanto al sensor magnético (8), se pude escoger de modo preferido un módulo GY-273 del fabricante ARCELI, el cual cuenta con un chip QMC5883L, siendo éste un chip de superficie (33a) que incorpora tres sensores de magneto resistencia, dotando al módulo de la capacidad de medir el valor del campo magnético en tres ejes. Mencionar que para conectarlo al módulo ESP32, hace falta soldar cuatro cables. Señalar que como módulo electrónico de control (31) se ha utilizado un módulo ESP32, concretamente el TTGO T-Display V1.1 de la marca LILYGO. Este componente permite la conexión inalámbrica WiFi 802.11 b/g/n y cuenta con un conector JST de dos pines para la conexión de la batería (36). Además, el módulo electrónico de control (31) cuenta con un puerto USB tipo C, para la carga de la batería (36) y la depuración del software, y de una pantalla TFT LCD de 1.14 pulgadas en la que se podrá mostrar los valores de la respiración, a través de una ventana en la carcasa (4) del conjunto receptor magnético (3).In more detail, as can be seen in figure 6, the magnetic receiver assembly (3) comprises a magnetic sensor (33) and an electronic control module (31). As for the magnetic sensor (8), a GY-273 module from the manufacturer ARCELI could be chosen, which has a QMC5883L chip, this being a surface chip (33a) that incorporates three magneto-resistance sensors, providing to the module the ability to measure the value of the magnetic field in three axes. Mention that to connect it to the ESP32 module, you need to solder four wires. Note that an ESP32 module has been used as the electronic control module (31), specifically the TTGO T-Display V1.1 of the LILYGO brand. This component allows WiFi 802.11 b/g/n wireless connection and has a two-pin JST connector for battery connection (36). In addition, the electronic control module (31) has a USB Type C port, for battery charging (36) and software debugging, and a 1.14-inch TFT LCD screen on which the values can be displayed. through a window in the housing (4) of the magnetic receiver assembly (3).
En una realización preferida de la invención, tal y como se observa en la figura 4, el conjunto emisor magnético (2) comprende un imán (21) permanente.In a preferred embodiment of the invention, as seen in Figure 4, the magnetic emitter assembly (2) comprises a permanent magnet (21).
Según otro aspecto de la invención, tal y como se observa en las figuras 2 y 4, los medios elásticos (51) de la primera unión (5) son al menos una cinta elástica (51a), siendo ésta de una dimensión corta, opcionalmente de unos 5 ctms aproximadamente, no siendo adecuado una dimensión mayor al dificultar la detección de las variaciones del campo magnético.According to another aspect of the invention, as can be seen in figures 2 and 4, the elastic means (51) of the first connection (5) are at least one elastic band (51a), this being of a short dimension, optionally of approximately 5 ctms, a larger dimension not being adequate as it makes it difficult to detect variations in the magnetic field.
Por otro lado, tal y como se observa en las figuras 1 y 2, el conjunto emisor magnético (2) y el conjunto receptor magnético (3), están vinculados entre sí por medio de una segunda unión (6) que comprende una cinta rígida (61), siendo ésta de dimensión larga, opcionalmente de más de 30 ctms, o bien de un tamaño lo suficientemente grande como para rodear el diámetro troncal del paciente (1).On the other hand, as can be seen in figures 1 and 2, the magnetic emitter assembly (2) and the magnetic receiver assembly (3) are linked together by means of a second connection (6) that includes a rigid tape (61), this being long, optionally more than 30 cm, or large enough to surround the trunk diameter of the patient (1).
Según otro aspecto de la invención, tal y como se observa en las figuras 3 y 4, el conjunto emisor magnético (2) y/o el conjunto receptor magnético (3) están alojados en al menos una carcasa (4) la cual comprende una base (41) con al menos una ranura (42) para la fijación de la cinta elástica (51a) y/o de la cinta rígida (61).According to another aspect of the invention, as can be seen in figures 3 and 4, the magnetic emitter assembly (2) and/or the magnetic receiver assembly (3) are housed in at least one casing (4) which comprises a base (41) with at least one slot (42) for fixing the elastic strap (51a) and/or the rigid strap (61).
Complementariamente, tal y como se observa en la figura 10, el dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria comprende una batería (36) recargable. A este respecto señalar que ha de buscarse un compromiso entre la capacidad, el tamaño y el precio. Al tener por objetivo que el dispositivo sea de bajo coste y poco invasivo para el paciente (1), conviene decantarse por una batería (36) barata de pequeño tamaño, a pesar de que esto límite la autonomía del dispositivo. Concretamente, se puede optar por una batería LiPo recargable de 1100mAh de la empresa MakerFocus, cuyas dimensiones son muy similares a las del módulo electrónico de control (31). Con esta batería (36) el dispositivo puede alcanzar una autonomía superior a los 4 días.In addition, as can be seen in Figure 10, the respiratory rate measuring device comprises a rechargeable battery (36). In this regard, note that a compromise between capacity, size and price must be sought. Since the aim is for the device to be low-cost and minimally invasive for the patient (1), it is advisable to opt for a cheap, small-sized battery (36), despite the fact that this limits the autonomy of the device. Specifically, you can opt for a 1100mAh rechargeable LiPo battery from the MakerFocus company, whose dimensions are very similar to those of the electronic control module (31). With this battery (36) the device can achieve autonomy of more than 4 days.
Adicionalmente, tal y como se observa en las figuras 6 y 7, el dispositivo medidor comprende unos medios de visualización (34) en tiempo real de una información representativa del valor del número de respiraciones por minuto. Como se ha mencionado, se escoge una pantalla TFT LCD de 1.14 pulgadas, visible a través de una ventana en la tapa (43) de la carcasa (4).Additionally, as can be seen in figures 6 and 7, the measuring device includes means (34) for displaying in real time information representative of the value of the number of breaths per minute. As mentioned, a 1.14-inch TFT LCD screen is chosen, visible through a window in the cover (43) of the casing (4).
Por otra parte, tal y como se observa en las figuras 6 y 9, el sensor magnético (33) es un chip de superficie (33a) con tres sensores de magneto resistencia.On the other hand, as can be seen in figures 6 and 9, the magnetic sensor (33) is a surface chip (33a) with three magneto-resistance sensors.
Según una realización preferente de la invención, tal y como se observa en las figuras 8 y 11, el módulo electrónico de control (31) comprende un circuito de filtrado digital (32) configurado para tratar la señal eléctrica generada por el sensor magnético (33), donde el sensor magnético (33) es un magnetómetro, y circuito de filtrado digital (32) comprende una pluralidad de elementos de filtrado, en particular tres filtros IIR de tipo Butterworth.According to a preferred embodiment of the invention, as seen in figures 8 and 11, the electronic control module (31) comprises a digital filtering circuit (32) configured to treat the electrical signal generated by the magnetic sensor (33 ), where the magnetic sensor (33) is a magnetometer, and digital filtering circuit (32) comprises a plurality of filtering elements, in particular three Butterworth type IIR filters.
Como se ha mencionado, tal y como se observa en la figura 11, la señal de entrada (32f) al circuito de filtrado digital (32) es igual al módulo de un vector cuyas coordenadas son los valores del campo magnético para los tres ejes obtenidos por el sensor magnético (33).As mentioned, as can be seen in figure 11, the input signal (32f) to the digital filtering circuit (32) is equal to the module of a vector whose coordinates are the values of the magnetic field for the three axes obtained. by the magnetic sensor (33).
Más concretamente, tal y como se observa en la figura 11, el circuito de filtrado digital (32) comprende un primer filtro (32a) paso bajo de segundo orden con frecuencia de corte de 0.9 Hz, de modo que la señal de entrada (32f) da lugar a una primera señal de salida (32g). More specifically, as can be seen in figure 11, the digital filtering circuit (32) comprises a first second-order low-pass filter (32a) with a cutoff frequency of 0.9 Hz, so that the input signal (32f ) gives rise to a first output signal (32g).
Por otro lado, tal y como se observa en la figura 11, el circuito de filtrado digital (32) comprende un segundo filtro (32b) paso bajo de segundo orden con frecuencia de corte de 0.3 Hz, de modo que la primera señal de salida (32g) da lugar a una segunda señal de salida (32h).On the other hand, as can be seen in figure 11, the digital filtering circuit (32) comprises a second second-order low-pass filter (32b) with a cut-off frequency of 0.3 Hz, so that the first output signal (32g) gives rise to a second output signal (32h).
Adicionalmente, tal y como se observa en la figura 11, el circuito de filtrado digital (32) realiza la resta entre la primera señal de salida (32g) y la segunda señal de salida (32h), y la hace pasar por un detector de envolvente (32d), obteniéndose una tercera señal (32i).Additionally, as can be seen in figure 11, the digital filtering circuit (32) performs the subtraction between the first output signal (32g) and the second output signal (32h), and passes it through a detector of envelope (32d), obtaining a third signal (32i).
Más específicamente, tal y como se observa en la figura 11, el circuito de filtrado digital (32) hace pasar la tercera señal (32i) por un tercer filtro (32c) paso bajo de segundo orden con frecuencia de corte de 0.3 Hz, y por un amplificador (32k) por un factor de 1/4, originando una cuarta señal de salida (32j).More specifically, as can be seen in Figure 11, the digital filtering circuit (32) passes the third signal (32i) through a third second-order low-pass filter (32c) with a cutoff frequency of 0.3 Hz, and by an amplifier (32k) by a factor of 1/4, causing a fourth output signal (32j).
Complementariamente, tal y como se observa en la figura 11, el circuito de filtrado digital (32) hace pasar la primera señal de salida (32g), la segunda señal de salida (32h) y la cuarta señal de salida (32j) por un comparador con histéresis (32e) no inversor. Así, se ve en dicha figura 11 cómo cuando out vale 0 y la tensión de la señal y0 es superior a la suma de yl e yr, el valor de out cambia a 1. De la misma forma, si out es 1 y la tensión de la señal y0 es inferior a la diferencia entre yl e yr, el valor de out pasa a ser 0.Additionally, as can be seen in figure 11, the digital filtering circuit (32) passes the first output signal (32g), the second output signal (32h) and the fourth output signal (32j) through a non-inverting hysteresis comparator (32e). Thus, it can be seen in figure 11 how when out is 0 and the voltage of the signal y0 is greater than the sum of yl and yr, the value of out changes to 1. In the same way, if out is 1 and the voltage If the signal y0 is less than the difference between yl and yr, the value of out becomes 0.
Según otro aspecto de la invención, tal y como se observa en la figura 8, el módulo electrónico de control (31) comprende medios de transmisión inalámbrica (35) a un servidor (7), de los datos obtenidos del sensor magnético (33).According to another aspect of the invention, as can be seen in figure 8, the electronic control module (31) comprises wireless transmission means (35) to a server (7) of the data obtained from the magnetic sensor (33). .
Adicionalmente, y con respecto al método de medición de la frecuencia respiratoria de un paciente (1), tal y como se observa en las figuras 12 a 17, éste comprende las etapas de i) captura de la señal eléctrica procedente de un sensor magnético (33); ii) procesado la señal eléctrica para la obtención de unos datos proporcionales a la frecuencia respiratoria de un paciente (1); iii) repetición i) y ii) un número determinado 'n' de veces de modo acumulativo; iv) transmisión a un servidor (7) la información resultante del procesado acumulado de los datos.Additionally, and with respect to the method of measuring the respiratory rate of a patient (1), as seen in figures 12 to 17, it comprises the steps of i) capturing the electrical signal from a magnetic sensor ( 33); ii) processing the electrical signal to obtain data proportional to the respiratory rate of a patient (1); iii) repetition i) and ii) a determined number 'n' of times cumulatively; iv) transmission to a server (7) of the information resulting from the accumulated processing of the data.
Preferentemente, tal y como se observa en las figuras 12 a 17, el método de medición de la frecuencia respiratoria de un paciente (1) comprende una etapa de transmisión a un servidor (7) de la información a través de la generación de una red Wifi (8) accesible por medio de un Smartphone (9), dando lugar a un interfaz con una pluralidad de campos (91a) a rellenar por parte del usuario.Preferably, as can be seen in figures 12 to 17, the method for measuring the respiratory rate of a patient (1) comprises a stage of transmission to a server (7) of the information through the generation of a Wi-Fi network (8) accessible by means of a Smartphone (9), giving rise to an interface with a plurality of fields (91a) to be filled in by the user.
Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los componentes empleados en la implementación del dispositivo medidor de la frecuencia respiratoria de un paciente (1), y su método de medición asociado, podrán ser convenientemente sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes, y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación de la siguiente lista.The details, shapes, dimensions and other accessory elements, as well as the components used in the implementation of the device for measuring the respiratory rate of a patient (1), and its associated measurement method, may be conveniently replaced by others that are technically equivalent, and do not depart from the essentiality of the invention or from the scope defined by the claims that follow the following list.
Lista referencias numéricas:Numerical reference list:
1 paciente1 patient
11 pecho11 chest
12 espalda12 back
2 conjunto emisor magnético2 magnetic emitter assembly
21 imán21 magnet
3 conjunto receptor magnético3 set magnetic receiver
31 módulo electrónico de control31 electronic control module
32 circuito de filtrado digital32 digital filtering circuit
32a primer filtro32nd first filter
32b segundo filtro32b second filter
32c tercer filtro32c third filter
32d detector de envolvente32d envelope detector
32e comparador con histéresis32e comparator with hysteresis
32f señal de entrada32f input signal
32g primera señal de salida32g first exit sign
32h segunda señal de salida32h second start signal
32i tercera señal32i third signal
32j cuarta señal de salida32j fourth output signal
32k amplificador32k amplifier
33 sensor magnético33 magnetic sensor
33a chip de superficie33a surface chip
34 medios de visualización 34 display media
medios de transmisión inalámbricawireless transmission media
bateríabattery
carcasaCase
basebase
ranuraslot
tapatop
primera uniónfirst union
medios elásticoselastic media
a cinta elásticato elastic tape
segunda uniónsecond union
cinta rígidarigid tape
velcrovelcro
servidorserver
base de datosdatabase
red WifiWi-Fi network
Smartphonesmartphone
portal cautivoCaptive portal
a campos to fields
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202130975A ES2939207B2 (en) | 2021-10-19 | 2021-10-19 | Device measuring the respiratory rate of a patient and associated measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202130975A ES2939207B2 (en) | 2021-10-19 | 2021-10-19 | Device measuring the respiratory rate of a patient and associated measurement method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2939207A1 true ES2939207A1 (en) | 2023-04-19 |
| ES2939207B2 ES2939207B2 (en) | 2024-03-11 |
Family
ID=85986099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202130975A Active ES2939207B2 (en) | 2021-10-19 | 2021-10-19 | Device measuring the respiratory rate of a patient and associated measurement method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2939207B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203089116U (en) * | 2013-01-15 | 2013-07-31 | 重庆大学 | Bellyband type respiration detection device |
| WO2018019648A1 (en) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | Koninklijke Philips N.V. | Monitoring device for monitoring a physiological characteristic of a subject |
| US20180055417A1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-01 | Huami Inc. | Biomechanical Motion Measurement |
| US20200260998A1 (en) * | 2017-09-05 | 2020-08-20 | BreatheVision Latd. | Monitoring system |
-
2021
- 2021-10-19 ES ES202130975A patent/ES2939207B2/en active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2939207B2 (en) | 2024-03-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2939207 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20230419 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2939207 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20240311 |