ES2944291T3 - Detección de bioseñales - Google Patents

Detección de bioseñales Download PDF

Info

Publication number
ES2944291T3
ES2944291T3 ES17203660T ES17203660T ES2944291T3 ES 2944291 T3 ES2944291 T3 ES 2944291T3 ES 17203660 T ES17203660 T ES 17203660T ES 17203660 T ES17203660 T ES 17203660T ES 2944291 T3 ES2944291 T3 ES 2944291T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
signal
electrode
variable impedance
pulse wave
arterial pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17203660T
Other languages
English (en)
Inventor
Antti Salo
Kim Blomqvist
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Technologies Oy
Original Assignee
Nokia Technologies Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Technologies Oy filed Critical Nokia Technologies Oy
Application granted granted Critical
Publication of ES2944291T3 publication Critical patent/ES2944291T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/277—Capacitive electrodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/28—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/30—Input circuits therefor
    • A61B5/302—Input circuits therefor for capacitive or ionised electrodes, e.g. metal-oxide-semiconductor field-effect transistors [MOSFET]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/30—Input circuits therefor
    • A61B5/307—Input circuits therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/308—Input circuits therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225—Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0209—Special features of electrodes classified in A61B5/24, A61B5/25, A61B5/283, A61B5/291, A61B5/296, A61B5/053
    • A61B2562/0214—Capacitive electrodes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Un aparato que comprende: un sensor de corriente de desplazamiento configurado para medir para un sujeto una o más señales eléctricas detectadas; y circuitos configurados para procesar una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable provocada por una onda de pulso arterial. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Detección de bioseñales
Campo técnico
Las realizaciones de la presente invención se refieren a la detección de bioseñales. En particular, se refieren a la detección de bioseñales simultáneamente.
Antecedentes
Las bioseñales son señales que proporcionan información sobre el funcionamiento del cuerpo de un sujeto. Hay un número muy grande de bioseñales.
Las bioseñales que se relacionan con el corazón y la circulación incluyen, por ejemplo, la presión sanguínea sistólica, la presión sanguínea diastólica, la frecuencia cardíaca, el electrocardiograma, la velocidad de la onda de pulso, el fonocardiograma, el balistocardiograma, el ecocardiograma, etc.
Es deseable obtener múltiples mediciones de bioseñales diferentes simultáneamente. El documento US-2006/0058694 describe un sensor electrodinámico, y conjunto de circuitos asociados, que pueden usarse para electrocardiografía o detectar un pulso arterial. Los sensores individuales se utilizan para detectar cada función. El documento US-2002/0038092 describe un sensor capacitivo para detectar potenciales de voltaje.
Breve resumen
Según diversas, pero no necesariamente todas las realizaciones de la invención, se puede proporcionar un aparato que comprende:
un sensor de corriente de desplazamiento configurado para medir una o más señales eléctricas detectadas, en donde el sensor de corriente de desplazamiento comprende al menos un electrodo; y
un conjunto de circuitos configurado para procesar la una o más señales eléctricas detectadas desde el sensor de corriente de desplazamiento para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial.
Según diversas, pero no necesariamente todas, las realizaciones de la invención se proporcionan ejemplos como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción
Para una mejor comprensión de diversos ejemplos que son útiles para entender la descripción detallada, se hará ahora referencia, a modo de ejemplo, únicamente a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 ilustra un ejemplo de un aparato para procesar una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial;
Las Figuras 2 y 3 ilustran ejemplos de un aparato para procesar una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial, donde la señal de impedancia variable se mide como una modulación de una señal de referencia eléctrica aplicada;
Las Figuras 4A y 4B ilustran ejemplos de configuraciones de electrodos de protección para un electrodo de ECG; La Figura 5 ilustra un ejemplo de un circuito de demodulación;
La Figura 6 ilustra un ejemplo de un aparato para procesar una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial, donde la señal de impedancia variable se mide como una modulación de una señal eléctrica interna generada naturalmente; La Figura 7 ilustra un ejemplo de un sensor de corriente de desplazamiento que comprende un electrodo de ECG con electrodos de protección, adecuados para su uso en el aparato ilustrado en la Figura 6;
La Figura 8 ilustra cómo se puede colocar un sensor de corriente de desplazamiento en un cuerpo de un sujeto; Las Figuras 9A, 9B, 9C ilustran que el aparato puede configurarse como parte de un artículo usado por el sujeto; La Figura 10 ilustra un ejemplo de conjunto de circuitos;
La Figura 11 ilustra un ejemplo de un procedimiento.
Descripción detallada
La Figura 1 ilustra un ejemplo de un aparato 10 para procesar una o más señales eléctricas detectadas 21 para obtener una señal de electrocardiograma 41 y una señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial.
La señal de electrocardiograma 41 es una señal que depende de la polarización y despolarización eléctricas de los músculos del corazón. Es indicativa de la función cardíaca.
La señal de impedancia variable 43 es una señal que depende tanto de la generación de una onda de pulso arterial como del transporte de la onda de pulso arterial, que es una onda de presión, a través del sistema arterial. Es indicativa del gasto cardíaco y de la función arterial.
Por lo tanto, el aparato 10 puede ser, o ser una parte de, un sistema de monitorización de la circulación o un sistema de monitorización de la salud que utiliza la señal de electrocardiograma 41 y la señal de impedancia variable 43 para evaluar la función/gasto cardíaco y la función arterial. Esto puede encontrar aplicación para la monitorización del paciente, para la monitorización de la salud personal, para la evaluación de la idoneidad física, para el control de la eficacia de los ejercicios, etc.
El aparato 10 comprende al menos un sensor de corriente de desplazamiento 20 y un conjunto de circuitos 40 conectado operativamente al sensor de corriente de desplazamiento 20. La conexión puede ser, por ejemplo, una conexión galvánica directa a través de un cable, como se ilustra en las Figuras 2, 3, 6.
El sensor de corriente de desplazamiento 20 está configurado para medir para un sujeto 30 una o más señales eléctricas detectadas 21. El sensor 20 detecta las una o más señales eléctricas detectadas 21. El sensor 20 puede o no procesar adicionalmente la señal eléctrica detectada para producir una o más señales eléctricas detectadas 21. La medición no implica, por lo tanto, que las una o más señales eléctricas detectadas se cuantifiquen, aunque esto puede ocurrir.
Densidad de corriente total (definida por rot H ) tiene un componente galvánico J y un componente de desplazamiento dD/dt, donde D= sE. El sensor de corriente de desplazamiento 20 mide D y su variación en el tiempo, dD/dt.
El sensor de corriente de desplazamiento 20 comprende al menos un electrodo 22 adyacente a la piel 32 del sujeto 30 y comprende aislamiento eléctrico 24 para aislar el al menos un electrodo 22 de la piel del sujeto 32. Esto impide que el sensor de corriente de desplazamiento 20 reciba el componente galvánico J de la densidad de corriente total.
El conjunto de circuitos 40 está configurado para procesar una o más señales eléctricas detectadas 21 para obtener una señal de electrocardiograma 41 y una señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial.
El conjunto de circuitos 40 puede ser cualquier conjunto de circuitos adecuado. Puede ser una disposición de componentes discretos, y/o puede comprender matrices de puertas programables, y/o puede comprender procesadores programados, por ejemplo.
En algunos, pero no necesariamente todos los ejemplos, el conjunto de circuitos 40 está configurado para medir la señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial como una modulación de una señal de referencia. En los ejemplos ilustrados en las Figuras 2 y 3, la señal de referencia es una señal externa 45 aplicada al sujeto 30. En el ejemplo ilustrado en la Figura 6, la señal de referencia es una señal de origen natural interna generada por los latidos cardíacos del sujeto.
En los ejemplos de las Figuras 2 y 3, el conjunto de circuitos 40 está configurado para procesar una o más señales eléctricas detectadas 21 para obtener una señal de electrocardiograma 41 y una señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial. El conjunto de circuitos 40 mide la señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial como una modulación de la señal de referencia eléctrica 45 proporcionada al sujeto 30 a través del primer electrodo 26 por el conjunto de circuitos 40.
El conjunto de circuitos 40 está configurado para aplicar un voltaje variable en el tiempo V1, como la señal de referencia 45, a un primer electrodo 26, por ejemplo, a través de un primer amplificador operativo 70, y medir una señal variable en el tiempo 43 (voltaje Vsalida), por ejemplo, en una salida de un segundo amplificador operativo 80.
En estos ejemplos, el primer electrodo adicional 26 está adyacente a la piel del sujeto 32 y comprende aislamiento eléctrico 24 para aislar el primer electrodo 26 de la piel del sujeto 32.
La señal de referencia eléctrica 45 tiene uno o más componentes de alta frecuencia, por ejemplo, más de 1 kHz. En algunos ejemplos, la señal de referencia eléctrica 45 puede tener un componente significativo mayor que 100 kHz, por ejemplo, en el intervalo 100-500 kHz, o en algunas realizaciones puede estar completamente dentro del intervalo 100­ 500 kHz.
La señal de referencia eléctrica 45 puede, por ejemplo, ser un tono puro (frecuencia única).
El sensor de corriente de desplazamiento 20 está ubicado en un lugar definido por un vector de ECG deseado. El primer electrodo 26 puede estar adyacente al electrodo 22 en el sensor de corriente de desplazamiento 20.
En el ejemplo de la Figura 3, el sensor de corriente de desplazamiento 20 comprende un electrodo de ECG 60 para medir una señal de ECG 41, un primer electrodo 26 para inyección de una corriente (señal de referencia 45), y un segundo electrodo distinto 22 para proporcionar la señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial.
El conjunto de circuitos 40 está configurado para aplicar un voltaje variable en el tiempo V1 a un primer electrodo 26 a través de un primer amplificador operativo 70, y proporcionar una señal variable en el tiempo 43 (voltaje Vsalida) en una salida de un segundo amplificador operativo 80.
Como se ilustra con más detalle en las Figuras 4A y 4B, el primer electrodo 26 y el segundo electrodo 22 son electrodos de protección para el electrodo de ECG 60. El electrodo de ECG está ubicado centralmente. En estos ejemplos, el mismo es circular, pero esto no es necesariamente esencial. El primer electrodo 26 y el segundo electrodo 22 se separan del electrodo de ECG 60 y entre sí, en estos ejemplos, se usan espacios de permitividad relativamente baja para separación.
En el ejemplo de la Figura 4A, el primer electrodo 26 y el segundo electrodo 22 están dispuestos para extenderse en una forma común que encierra el electrodo de ECG 60, en este caso un círculo que circunscribe pero separado del electrodo de ECG 60. En este ejemplo, el sensor de corriente de desplazamiento 20 tiene una simetría rotacional de 180°. En este ejemplo, el primer electrodo 26 y el segundo electrodo 22 tienen la misma área de contacto.
En el ejemplo de la Figura 4B, el primer electrodo 26 y el segundo electrodo 22 están dispuestos para extenderse en formas de diferente tamaño que encierran el electrodo de ECG 60, en este caso círculos de diferentes radios que circunscriben, pero se separan del electrodo de ECG 60 y entre sí. En este ejemplo, el sensor de corriente de desplazamiento 20 tiene una simetría rotacional de 360°. En algunos ejemplos, el primer electrodo 26 y el segundo electrodo 22 tienen la misma área de contacto.
Volviendo a la Figura 3, se aplica la señal de ECG 41 recibida en el electrodo de ECG 60, a través de un amplificador operativo 90, como una tierra virtual en un terminal ve de un primer amplificador operativo 70 y se aplica como una tierra virtual en un terminal ve del segundo amplificador operativo 80. Un divisor de voltaje puede usarse en algunos ejemplos (no ilustrados). Por ejemplo, impedancias Za y Zb se pueden conectar en serie entre la salida del amplificador operativo 90 y tierra, y un nodo intermedio entre impedancias Za y Zb puede estar conectado a un terminal ve del primer amplificador operativo 70 y al terminal ve del segundo amplificador operativo 80.
El primer amplificador operativo 70 genera en su salida una corriente y un voltaje V1 en el primer electrodo de protección 26. El primer amplificador operativo está dispuesto para retroalimentación negativa en bucle cerrado a través de una impedancia 72 conectada entre su salida y su terminal -ve. La impedancia 72 tiene un valor Z2. El primer amplificador operativo 70 está dispuesto para recibir una entrada en su terminal -ve, a través de una impedancia 74, desde una fuente de voltaje variable 76. La impedancia 74 tiene un valor Z1. La señal de ECG 41 recibida en el electrodo de ECG 60 se aplica, después de la amplificación por el amplificador operativo 90, como una tierra virtual en un terminal ve del primer amplificador operativo 70.
El segundo amplificador operativo 80 recibe en un terminal -ve un voltaje del segundo electrodo de protección 22. El segundo amplificador operativo 80 está dispuesto para retroalimentación negativa en bucle cerrado a través de una impedancia 82 conectada entre su salida y su terminal -ve. La impedancia 82 tiene un valor Z3. La señal de ECG 41 recibida en el electrodo de ECG 60 se aplica, después de la amplificación por el amplificador operativo 90, como una tierra virtual en un terminal ve del segundo amplificador operativo 80. El segundo amplificador operativo 80 genera en su salida un voltaje Vsalida que es la señal de impedancia variable 43. En algunos ejemplos, pero no en este ejemplo, una impedancia Z4 se puede conectar entre el segundo electrodo de protección 22 y el terminal -ve del segundo amplificador operativo 80.
La corriente en el terminal -ve del segundo amplificador operativo 80 depende del voltaje (V1) en el primer electrodo 26 (con respecto a la tierra virtual) y una impedancia desconocida Z asociada con la trayectoria de la corriente a través del cuerpo del sujeto. La impedancia Z está compuesta por un valor de estado estacionario y un valor variable que se puede suponer que surge sustancialmente de la onda de pulso arterial. La salida del amplificador operativo 80 es, por lo tanto, una señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial.
La corriente en el terminal -ve del primer amplificador operativo 70 es Ventrada/Z1, donde Ventrada es el voltaje variable (con respecto a la tierra virtual) aplicado a una entrada -ve del primer amplificador operativo 70 a través de la impedancia Z i . El primer amplificador operativo está dispuesto para un bucle cerrado, retroalimentación negativa. La salida del primer amplificador operativo 70 es, por lo tanto, V1 =Ventrada * (1 Z2/Z1). La corriente en el terminal -ve del segundo amplificador operativo 70 es V1/Z donde V1 es el voltaje variable (con respecto a la tierra virtual) aplicado a una entrada -ve del segundo amplificador operativo 80 a través de la impedancia del cuerpo Z. El segundo amplificador operativo 80 está dispuesto para una retroalimentación negativa en bucle cerrado. La salida del segundo amplificador operativo 80 es, por lo tanto, Vsalida= Z3* V1/Z = Ventrada *( Z3/Z)* ( 1 Z2/Z1.
Es posible separar la parte de Vsalida que surge como consecuencia de la variación en Z de la parte de Vsalida que surge como consecuencia de la variación en Ventrada.
Esto puede lograrse, por ejemplo, restando Ventrada de Vsalida en el dominio de frecuencia usando un demodulador.
Si Z1, Z2, Z3 son resistencias, a continuación, a frecuencias más altas de Ventrada, la impedancia en estado estacionario del cuerpo puede considerarse principalmente resistiva. La impedancia cambiante que surge de la distancia entre una pared arterial y la superficie de la piel que disminuye con una onda de pulso arterial que pasa será principalmente reactiva (capacitancia creciente). La impedancia cambiante que surge del volumen sanguíneo creciente en una arteria con una onda de pulso arterial que pasa será principalmente resistiva (resistencia decreciente).
Los cambios en la parte imaginaria (reactiva) de la señal de impedancia variable 43 pueden, por lo tanto, atribuirse a la variación en la capacitancia que surge de la onda de pulso arterial.
Los cambios en la parte real (resistiva) de la señal de impedancia variable 43 pueden, por lo tanto, atribuirse a la variación de la resistencia que surge de la onda de pulso arterial.
Por lo tanto, el parámetro indicativo de la elasticidad de la arteria puede determinarse a partir de la parte imaginaria (reactiva) de la señal de impedancia variable 43 y la parte real (resistiva) de la señal de impedancia variable 43.
La Figura 5 ilustra un ejemplo de un circuito de demodulación 90. El circuito de demodulación 90 procesa el voltaje de entrada variable en el tiempo Ventrada y el voltaje de salida variable en el tiempo Vsalida para obtener los componentes Imaginario y Real de la señal de impedancia variable 43.
El circuito de demodulación 90 puede configurarse para calcular cómo la función de transferencia compleja entre el voltaje de entrada variable en el tiempo Ventrada y el voltaje de salida de variable en el tiempo Vsalida varía con el tiempo. La función de transferencia compleja está relacionada con la impedancia variable Z a través de impedancias constantes y puede usarse como la señal de impedancia variable 43 o puede procesarse adicionalmente para obtener la señal de impedancia variable 43.
En los ejemplos de la Figura 6, el conjunto de circuitos 40 está configurado para procesar una o más señales eléctricas detectadas 21 para obtener una señal de electrocardiograma 41 y una señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial. El conjunto de circuitos 40 mide la señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial como una modulación de la señal de referencia eléctrica (la señal de ECG 41) que es una señal de origen natural interna, generada por los latidos cardíacos del sujeto.
El sensor de corriente de desplazamiento 20 comprende un electrodo de corriente de desplazamiento 22 que tiene una capacitancia que varía con el volumen de sangre arterial variable bajo el sensor de corriente de desplazamiento 20 cuando está en su lugar. El electrodo de corriente de desplazamiento 22 puede ser un electrodo de ECG modificado 60.
El electrodo de corriente de desplazamiento 22 funciona como un lado de un condensador, siendo el otro lado proporcionado por el cuerpo del sujeto. La corriente de desplazamiento depende de la permitividad relativa entre el electrodo de corriente de desplazamiento 22 y la piel 32 y la separación física (distancia d) entre el electrodo de corriente de desplazamiento 22 y la piel 32.
El sensor de corriente de desplazamiento 20 está adaptado para permitir que una onda de pulso arterial module la permitividad relativa entre el electrodo de corriente de desplazamiento 22 y la piel 32 y/o modular la separación física (distancia d) entre el electrodo de corriente de desplazamiento 22 y la piel 32.
Un material que se polariza con la fuerza aplicada, un material piezoeléctrico, puede usarse, por ejemplo, como un dieléctrico 24 entre el electrodo de corriente de desplazamiento 22 y la piel del sujeto 32 para variar la permitividad relativa entre el electrodo de corriente de desplazamiento 22 y la piel 32 en respuesta a una onda de pulso arterial.
Un material que se deforma elásticamente con la fuerza aplicada, un material elástico, puede usarse, por ejemplo, como un dieléctrico 24 entre el electrodo de corriente de desplazamiento 22 y la piel del sujeto 32 para variar la separación física (distancia d) entre el electrodo de corriente de desplazamiento 22 y la piel 32 en respuesta a una onda de pulso arterial.
El conjunto de circuitos 40 está configurado, en este ejemplo, para procesar una o más señales eléctricas detectadas 21 para obtener una señal de electrocardiograma 41 y una señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial midiendo la señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial y eliminando la señal de impedancia variable 43, en el dominio de frecuencia o el dominio de tiempo, de las una o más señales eléctricas detectadas 21 para obtener una señal de electrocardiograma 41.
La señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial puede separarse en el tiempo de la señal de electrocardiograma 41 porque, por ejemplo, el tiempo de transporte para una onda de pulso arterial es mayor que el tiempo de transporte para la señal de ECG.
Además, si se toman muestras durante un período de tiempo que captura un único perfil PQRST de una señal de ECG y una única onda de pulso arterial, entonces los componentes de mayor frecuencia se asocian con la morfología QRS de la señal ECH.
Se pueden usar otras técnicas tales como, por ejemplo, filtrado adaptable para eliminar la señal de impedancia variable 43 de la señal medida para obtener una señal de ECG “ limpia” . La señal de impedancia variable 43 puede usarse como una señal de referencia externa para un filtro adaptable para filtrar la señal detectada 21.
Como se ilustra en la Figura 7, el sensor de corriente de desplazamiento 20 del electrodo de ECG 60 puede usar electrodos de protección G, G'. Los electrodos de protección pueden, por ejemplo, conectarse como el primer y segundo electrodos de protección 22, 26 de la Figura 3, con o sin la aplicación del voltaje de entrada variable en el tiempo 76.
La Figura 8 ilustra que el sensor de corriente de desplazamiento 20 puede colocarse en un cuerpo de un sujeto sobre la piel 32 del sujeto 30, en una ubicación que se superpone a una arteria del sujeto 30. En algunos ejemplos, el sensor de corriente de desplazamiento 20 se coloca sobre la arteria braquial o una sub-rama de la arteria braquial, tal como la arteria radial.
En algunos ejemplos, se usan múltiples sensores de corriente de desplazamiento 20 para proporcionar mediciones diferenciales a través del cuerpo del sujeto. Por ejemplo, el sensor de corriente de desplazamiento 20 puede colocarse en el lado izquierdo o una extremidad del lado izquierdo del cuerpo (por ejemplo, muñeca izquierda) y un sensor de corriente de desplazamiento diferente 20 puede colocarse en el lado derecho o una extremidad del lado derecho del cuerpo (por ejemplo, muñeca derecha). Las mediciones pueden hacerse para los mismos latidos del corazón en ambos sensores 20 y compararse.
Las Figuras 9A, 9B, 9C ilustran que el aparato 10 puede configurarse como parte de un artículo 80 llevado por el sujeto 30. En la Figura. 9A, el artículo 80 es una montura de gafas. En la Figura 9B, el artículo 80 es una banda de muñeca. En la Figura 9C, el artículo 80 es ropa, un zapato.
Como se ilustra en la Figura 10, el controlador 96 puede implementarse usando instrucciones que permiten la funcionalidad del hardware, por ejemplo, usando instrucciones ejecutables de un programa de ordenador 94 en un procesador de propósito general o de propósito especial 90 que puede almacenarse en un medio de almacenamiento legible por ordenador (disco, memoria, etc.) para ser ejecutado por tal procesador 90.
El procesador 90 está configurado para leer y escribir en la memoria 92. El procesador 90 también puede comprender una interfaz de salida a través de la cual se emiten datos y/o comandos por el procesador 90 y una interfaz de entrada a través de la cual se introducen datos y/o comandos al procesador 90.
La memoria 92 almacena un programa informático 94 que comprende instrucciones de programa informático (código de programa informático) que controla el funcionamiento del aparato 10 cuando se carga en el procesador 90. Las instrucciones del programa informático 94 proporcionan la lógica y rutinas que permiten al aparato realizar los procedimientos ilustrados en la Figura 11. El procesador 90 leyendo la memoria 92 es capaz de cargar y ejecutar el programa informático 94.
El aparato 10, por lo tanto, comprende:
al menos un procesador 90; y
al menos una memoria 92 que incluye código de programa informático,
la al menos una memoria 92 y el código de programa informático configurados para, con el al menos un procesador 90, hacer que el aparato 10 al menos
use un sensor de corriente de desplazamiento configurado para detectar un objeto de una o más señales eléctricas; y procese la una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial.
El programa informático 94 puede llegar al aparato 10 a través de cualquier mecanismo de entrega adecuado. El mecanismo de entrega puede ser, por ejemplo, un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio, un producto de programa informático, un dispositivo de memoria, un medio de grabación como un disco compacto de memoria de solo lectura (CD-ROM) o un disco versátil digital (DVD), un artículo de fabricación que encarna tangiblemente el programa informático 94. El mecanismo de entrega puede ser una señal configurada para transferir de manera confiable el programa informático 94. El aparato 10 puede propagar o transmitir el programa informático 94 como una señal de datos informáticos.
Aunque la memoria 92 se ilustra como un componente/conjunto de circuitos único, puede implementarse como uno o más componentes/conjunto de circuitos separados, algunos o todos los cuales pueden ser integrados/extraíbles y/o pueden proporcionar almacenamiento permanente/semipermanente/dinámico/en caché.
Aunque el procesador 90 se ilustra como un componente/conjunto de circuitos único, puede implementarse como uno o más componentes/conjunto de circuitos separados, algunos o todos los cuales pueden ser integrados/extraíbles. El procesador 90 puede ser un procesador de núcleo único o de múltiples núcleos.
Las referencias a “ medio de almacenamiento legible por ordenador” , “producto de programa informático” , “ programa de ordenador materializado de forma tangible” , etc., o un “controlador” , “ordenador” , “procesador” , etc., deben entenderse que abarcan no solo ordenadores que tienen diferentes arquitecturas como arquitecturas de un solo procesador/multiprocesador y arquitecturas secuenciales (Von Neumann)/paralelas, pero también circuitos especializados como matrices de puertas programables en campo (FPGA), circuitos específicos de aplicación (ASIC), dispositivos de procesamiento de señales y otros conjuntos de circuitos de procesamiento. Debe entenderse que las referencias al programa informático, instrucciones, código, etc., abarcan software para un procesador o firmware programable tal como, por ejemplo, el contenido programable de un dispositivo de hardware si se trata de instrucciones para un procesador, o ajustes de configuración para un dispositivo de función fija, matriz de puertas o dispositivo lógico programable, etc.
Como se usa en esta solicitud, el término “conjunto de circuitos” se refiere a todo lo siguiente:
(a) implementaciones de circuitos solo en hardware (tales como implementaciones en conjuntos de circuitos solo analógicos y/o digitales) y
(b) a combinaciones de circuitos y software (y/o firmware), tales como (según sea aplicable): (i) a una combinación de procesador o procesadores o (ii) a porciones de procesador o procesadores/software (incluyendo procesador o procesadores de señales digitales), software y memoria o memorias que funcionan juntos para hacer que un aparato, tal como teléfono móvil o servidor, realice diversas funciones y
(c) a circuitos, tales como un microprocesador o microprocesadores o una porción de un microprocesador o microprocesadores, que requieren software o firmware para su operación, incluso si el software o firmware no está físicamente presente.
Esta definición de “conjunto de circuitos” se aplica a todos los usos de este término en esta solicitud, incluyendo en cualquier reivindicación. Como ejemplo adicional, tal como se usa en esta solicitud, la expresión “conjunto de circuitos” también cubrirá una implementación de tan sólo un procesador (o múltiples procesadores) o una porción de un procesador y su (o sus) software y/o firmware adjunto. El término “conjunto de circuitos” también cubriría, por ejemplo y si corresponde al elemento particular de la reivindicación, un circuito integrado de banda base o un circuito integrado de procesador de aplicaciones para un teléfono móvil o un circuito integrado similar en un servidor, un dispositivo de red celular u otro dispositivo de red.
La Figura 11 ilustra un ejemplo de un procedimiento 100 que comprende:
en el bloque 102, usar un sensor de corriente de desplazamiento 20 configurado para detectar, en un sujeto 30, una o más señales 21; y
en el bloque 104, procesar la una o más señales eléctricas detectadas 21 para obtener una señal de electrocardiograma 41 y una señal de impedancia variable 43 causada por una onda de pulso arterial.
La implementación del conjunto de circuitos 40 puede ser como un controlador 96, por ejemplo. El controlador 96 puede implementarse en hardware solo, tener ciertos aspectos en el software que incluye el firmware solo o puede ser una combinación de hardware y software (incluido el firmware).
Los bloques ilustrados en la Figura 11 pueden representar etapas de un procedimiento y/o secciones de código de un programa informático 94. La ilustración de un orden particular de los bloques no implica necesariamente que haya un orden necesario o preferido para los bloques, y el orden y la disposición de los bloques pueden variar. Además, puede ser posible omitir algunos bloques.
Cuando se ha descrito una característica estructural, puede reemplazarse por medios para realizar una o más de las funciones de la característica estructural si esa función o esas funciones se describen explícitamente o implícitamente.
Como se emplea en la presente memoria, el término “ módulo” se refiere a una unidad o un aparato que excluye ciertas partes/componentes que serían añadidos por un fabricante o un usuario final. El aparato 10 puede ser un módulo.
El término “comprende” se emplea en este documento con un significado inclusivo, no con uno exclusivo. Es decir, cualquier mención a que X comprende Y significa que X puede comprender solo un Y o que puede comprender más de un Y. Si se pretende utilizar “comprende” con un significado exclusivo, entonces esto quedará claro en el contexto mencionando “que comprende solo uno...” o utilizando “que consiste” .
En esta breve descripción se ha hecho referencia a diversos ejemplos. La descripción de características o funciones en relación con un ejemplo indica que esas características o funciones están presentes en ese ejemplo. El uso en el texto del término “ejemplo” o “ por ejemplo” o “ puede” denota, ya sea de forma explícita o no, que tales características o funciones están presentes en al menos el ejemplo descrito, independientemente de que se haya descrito como un ejemplo o no, y que pueden estar, aunque no necesariamente, presentes en algunos de o en todos los demás ejemplos. Por lo tanto, “ejemplo” , “por ejemplo” o “ puede” se refiere a un caso particular en una clase de ejemplos. Una propiedad del caso puede ser una propiedad de solo ese caso o una propiedad de la clase o una propiedad de una subclase de la clase que incluye algunos, pero no todos los casos en la clase. Por lo tanto, se describe implícitamente que una característica descrita con referencia a un ejemplo, pero no con referencia a otro ejemplo, puede usarse en ese ejemplo, pero no necesariamente tiene que usarse en ese otro ejemplo.
Aunque las realizaciones de la presente descripción se han descrito en los párrafos anteriores con referencia a varios ejemplos, debe apreciarse que pueden realizarse modificaciones a los ejemplos dados sin apartarse del alcance de la descripción como se reivindica.
Las características descritas en la descripción anterior pueden utilizarse en combinaciones distintas de las combinaciones descritas explícitamente.
Aunque se hayan descrito las funciones con referencia a ciertas características, esas funciones pueden ser realizables por otras características, se hayan descrito o no.
Aunque se hayan descrito las características con referencia a ciertos ejemplos, esas características también pueden estar presentes en otros ejemplos, se hayan descrito o no.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (10) que comprende:
un sensor de corriente de desplazamiento (20) configurado para medir para un sujeto una o más señales eléctricas detectadas, en donde el sensor de corriente de desplazamiento comprende al menos un electrodo (22); y
conjuntos de circuitos (40) configurados para procesar la una o más señales eléctricas detectadas desde el sensor de corriente de desplazamiento para obtener una señal de electrocardiograma (41) y una señal de impedancia variable (43) causada por una onda de pulso arterial.
2. Un aparato según la reivindicación 1, en donde el sensor de corriente de desplazamiento comprende al menos un electrodo adyacente a la piel del sujeto y comprende aislamiento eléctrico para aislar el al menos un electrodo de la piel del sujeto.
3. Un aparato según la reivindicación 1 o 2, en donde el aparato está configurado para ser llevado por el sujeto.
4. Un aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde el conjunto de circuitos configurado para procesar la una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial, está configurada para:
medir la señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial como una modulación de una señal de referencia.
5. Un aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde el conjunto de circuitos configurado para procesar la una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial, está configurada para:
medir la señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial como una modulación de una señal de referencia eléctrica proporcionada al sujeto a través de un primer electrodo.
6. Un aparato según la reivindicación 5, en donde la señal de referencia eléctrica tiene uno o más componentes de alta frecuencia, de más de 1 kHz.
7. Un aparato según la reivindicación 5 o 6, en donde el conjunto de circuitos configurado para procesar la una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial está configurada para:
aplicar un primer voltaje variable en el tiempo al primer electrodo a través de un primer amplificador operativo, medir un segundo voltaje variable en el tiempo en una salida de un segundo amplificador operativo en donde una entrada al segundo amplificador operativo está conectada a un segundo electrodo, estando conectada una impedancia entre la entrada y la salida del segundo amplificador operativo, en donde al menos parte de la impedancia entre el primer y segundo electrodos se estima usando al menos el primer voltaje variable en el tiempo y el segundo voltaje variable en el tiempo para obtener una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial.
8. Un aparato según la reivindicación 7, en donde una señal de ECG recibida en un primer electrodo de ECG adyacente y protegida por el primer electrodo y adyacente y protegida por el segundo electrodo proporciona una tierra virtual al primer amplificador operativo y al segundo amplificador operativo .
9. Un aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde el conjunto de circuitos configurado para procesar la una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial está configurada para:
obtener una parte Imaginaria de una señal dependiente de una impedancia entre el primer y segundo electrodos de protección de un electrodo de ECG.
10. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el conjunto de circuitos configurado para procesar la una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial está configurada para:
medir la señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial como una modulación de una señal de ECG.
11. Un aparato según la reivindicación 10, en donde el sensor de corriente de desplazamiento comprende un electrodo de corriente de desplazamiento que tiene una capacitancia que varía con el volumen de sangre arterial variable bajo el sensor de corriente de desplazamiento cuando está en su lugar;
en donde el conjunto de circuitos configurado para procesar la una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial, está configurada para:
procesar la señal en el electrodo de corriente de desplazamiento para medir la señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial.
Un aparato según la reivindicación 11, en donde el electrodo de corriente de desplazamiento comprende un dieléctrico elásticamente flexible.
Un aparato según la reivindicación 11 o 12, en donde el conjunto de circuitos configurado para procesar la una o más señales eléctricas detectadas para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial, está configurada para:
en el dominio de la frecuencia, eliminar la señal de impedancia variable de la una o más señales eléctricas detectadas para obtener la señal de electrocardiograma.
Un aparato según la reivindicación anterior, en donde el conjunto de circuitos está configurado para usar la señal de impedancia variable dependiendo de una impedancia entre el primer y segundo electrodos de protección de un electrodo de ECG como una señal de referencia externa para un filtro adaptable para filtrar la señal detectada.
Un procedimiento que comprende:
usar un sensor de corriente de desplazamiento configurado para detectar, para un sujeto, una o más señales eléctricas, en donde el sensor de corriente de desplazamiento comprende al menos un electrodo; y
procesar la una o más señales eléctricas detectadas desde el sensor de corriente de desplazamiento para obtener una señal de electrocardiograma y una señal de impedancia variable causada por una onda de pulso arterial.
ES17203660T 2017-11-24 2017-11-24 Detección de bioseñales Active ES2944291T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17203660.0A EP3488777B1 (en) 2017-11-24 2017-11-24 Bio-signal detection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2944291T3 true ES2944291T3 (es) 2023-06-20

Family

ID=60473361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17203660T Active ES2944291T3 (es) 2017-11-24 2017-11-24 Detección de bioseñales

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210177334A1 (es)
EP (1) EP3488777B1 (es)
CN (1) CN111386073B (es)
ES (1) ES2944291T3 (es)
WO (1) WO2019101754A1 (es)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3500823A (en) * 1967-11-20 1970-03-17 Us Air Force Electrocardiographic and bioelectric capacitive electrode
US6208888B1 (en) * 1999-02-03 2001-03-27 Cardiac Pacemakers, Inc. Voltage sensing system with input impedance balancing for electrocardiogram (ECG) sensing applications
US20020038092A1 (en) * 2000-08-10 2002-03-28 Stanaland Thomas G. Capacitively coupled electrode system for sensing voltage potentials at the surface of tissue
GB0129390D0 (en) * 2001-12-07 2002-01-30 Clark Terrence D Electrodynamic sensors and applications thereof
DE10249863A1 (de) * 2002-10-25 2004-05-19 Biosign Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur nicht invasiven Blutdruckmessung
WO2005110051A2 (en) * 2004-05-10 2005-11-24 Transoma Medical, Inc. Portable device for monitoring electrocardiographic signals and indices of blood flow
KR100825888B1 (ko) * 2005-10-05 2008-04-28 삼성전자주식회사 전극 동잡음 보상 회로 및 전극 동잡음 보상 방법
US8200320B2 (en) * 2006-03-03 2012-06-12 PhysioWave, Inc. Integrated physiologic monitoring systems and methods
US8688202B2 (en) * 2009-11-03 2014-04-01 Vivaquant Llc Method and apparatus for identifying cardiac risk
CN103622688B (zh) * 2013-01-10 2018-02-13 中国科学院电子学研究所 一种可贴式心电、心阻抗集成监测传感器
KR101440444B1 (ko) * 2013-01-31 2014-09-17 부경대학교 산학협력단 생체 신호를 측정하기 위한 전극 구조체 및 이를 이용한 심전도 측정 장치
KR101641643B1 (ko) * 2013-09-17 2016-08-01 전자부품연구원 임피던스가 향상된 전극을 이용한 생체 상황 인지 방법 및 장치
CN104545854A (zh) * 2015-01-30 2015-04-29 中国科学院电子学研究所 基于心电与阻抗信号的无袖带动态血压监测设备
JP6854612B2 (ja) * 2015-10-06 2021-04-07 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 生体情報測定装置及び生体情報測定方法並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US20170105637A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 Tony Joseph Akl Continuous non-invasive blood pressure monitor
WO2017172978A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University. Proximity sensor circuits and related sensing methods

Also Published As

Publication number Publication date
CN111386073B (zh) 2023-09-08
EP3488777B1 (en) 2023-04-12
CN111386073A (zh) 2020-07-07
EP3488777A1 (en) 2019-05-29
WO2019101754A1 (en) 2019-05-31
US20210177334A1 (en) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9204813B2 (en) Method of detecting signal clipping in a wearable ambulatory medical device
ES2616335T3 (es) Sistema de monitorización cardiaca
CN106470602B (zh) 医疗电极
JP2008504073A5 (es)
MX2018007805A (es) Un parche monitor de salud.
WO2015179356A1 (en) Method of calibrating a blood pressure measurement device
CN108366731A (zh) 用于确定对象的皮肤电活动的可穿戴设备和方法
WO2013017717A2 (es) Método y aparato para obtener información cardiovascular en los pies
Taji et al. Measuring skin-electrode impedance variation of conductive textile electrodes under pressure
Gargiulo et al. A wearable contactless sensor suitable for continuous simultaneous monitoring of respiration and cardiac activity
JP6226828B2 (ja) 生体情報測定装置、生体情報測定方法、及びプログラム
CN110267592B (zh) 具有电容除颤保护的ecg传感器
ES2944291T3 (es) Detección de bioseñales
RU2593797C1 (ru) Блок датчиков
US20200281498A1 (en) Bio-signal detection
Reyes et al. Performance evaluation of carbon black based electrodes for underwater ECG monitoring
JP2014158576A (ja) 生体用電極
US8185182B1 (en) Noninvasive glucose measurement
ES2960832T3 (es) Dispositivo cardíaco
JP2019170450A (ja) 生体内インピーダンス測定方法及び生体内インピーダンス測定装置
CN104825175A (zh) 精神平衡或失衡估计系统
Aileni et al. Wearable platform for cardiac rhythm monitoring and signal processing
Halter et al. Imaging forearm blood flow with pulse-ox gated electrical impedance tomography
Ergen Robust atrial fibrillation monitoring utilizing graphene aerogel-based nano-tattoo
US9662074B2 (en) Biological information monitoring system, device, method, and program