ITBO970203A1

ITBO970203A1 - METHOD AND PORTABLE APPARATUS FOR THE RADIOTRANSMISSION OF DICAL BIOME SIGNALS, IN PARTICULAR OF ELECTROCARDIOGRAPHIC SIGNALS IN THE PASSAN BAND

Info

Publication number: ITBO970203A1
Application number: IT97BO000203A
Authority: IT
Inventors: Fabio Rangoni
Original assignee: Mortara Rangoni Europ S R L
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 1998-10-08
Also published as: IT1292843B1; ITBO970203A0

Description

dell’invenzione industriale, dal titolo: "Metodo ed apparato portatile per la radiotrasmissione di segnali biomedicali, in particolare di segnali elettrocardiografici in banda passante diagnostica" of the industrial invention, entitled: "Method and portable apparatus for the radio transmission of biomedical signals, in particular of electrocardiographic signals in diagnostic bandwidth"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

Per il controllo telemetrico di pazienti cardiopatici, deambulanti, sono noti radiotrasmetti tori portatili che per mezzo di elettrodi rilevano i segnali elettrocardiografici e li trasmettono ad un sistema radioricevente di monitoraggio. I radiotrasmettitori di tipo noto sono di costruzione relativamente ingombrante, sono dotati di poche derivazioni e non hanno banda passante diagnostica, per cui non consentono di effettuare una diagnosi di eventuali patologie cardiache o del sistema cuore-polmone, attraverso il segnale rilevato dall'unità radioricevente. Portable radio transmitters are known for telemetry control of cardiopathic and ambulatory patients which, by means of electrodes, detect the electrocardiographic signals and transmit them to a monitoring radio receiver system. Known radio transmitters have a relatively bulky construction, are equipped with few leads and have no diagnostic bandwidth, so they do not allow a diagnosis of any cardiac or heart-lung system pathologies to be made through the signal detected by the radio receiver unit. .

Il trovato concerne un radiotrasmettitore portatile, di piccole dimensioni e di peso contenuto, che viene collegato al paziente per mezzo di un apposito cavo con dieci elettrodi e che trasmette dodici derivazioni elettrocardiografiche, tutte in banda passante diagnostìca. Secondo il metodo di funzionamento del radiotra-Emettitore di cui trattasi, i segnali elettrocardiografici rilevati attraverso gli elettrodi collegati al paziente, dopo essere stati amplificati, vengono ricostruiti e digitalizzati con la tecnica del campionamento ad alta frequenza, quindi vengono serializzati e radiotrasmessi nella banda di circa 2,5 GHz che è immune da ogni interferenza locale e che consente il trasferimento dell'ampia mole di dati digitali, necessari alla successiva ricostruzione in banda passante diagnostica. Il trasmettitore è dotato di 256 canali di trasmissione, selezionabili in fase di installazione, è dotato di un sistema di controllo dell'impedenza dei sìngoli elettrodi, per rilevare e segnalare eventuali collegamenti errati degli stessi elettrodi ed è dotato dì un tasto di chiamata d'emergenza. The invention relates to a portable radio transmitter, small in size and light in weight, which is connected to the patient by means of a suitable cable with ten electrodes and which transmits twelve electrocardiographic leads, all in diagnostic passband. According to the operating method of the radio-emitter in question, the electrocardiographic signals detected through the electrodes connected to the patient, after having been amplified, are reconstructed and digitized with the high-frequency sampling technique, then they are serialized and radio-transmitted in the about 2.5 GHz which is immune from any local interference and which allows the transfer of the large amount of digital data, necessary for the subsequent reconstruction in the diagnostic bandwidth. The transmitter is equipped with 256 transmission channels, which can be selected during the installation phase, is equipped with an impedance control system of the individual electrodes, to detect and report any incorrect connections of the same electrodes and is equipped with a call button. emergency.

Maggiori caratteristiche del trovato, ed i vantaggi che ne derivano, appariranno meglio evidenti dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione dello stesso, illustrata a puro titolo di esempio, non limitativo, nelle figure dell'unica tavola allegata di disegno, in cui: More characteristics of the invention, and the advantages deriving from it, will become clearer from the following description of a preferred embodiment thereof, illustrated purely by way of non-limiting example, in the figures of the single attached drawing table, in which:

- la fig. 1 è uno schema a blocchi del radiotraemettitore di cui trattasi; - fig. 1 is a block diagram of the radio transmitter in question;

la fig . 2 è una vi sta in prospettiva del radiotrasmettitore nella condizione d'impiego. fig. 2 is a perspective view of the radio transmitter in the condition of use.

Nelle figure, con 1 è indicato il cavo coi dieci elettrodi 101 che verranno applicati in corrispondenti punti prestabiliti del corpo del paziente, per rilevare il od i segnali fisiologici da controllare. Il cavo di cui trattasi è preferibilmente del tipo protetto da separate domande di brevetto a nome della richiedente, è del tipo a basso rumore, altamente flessibile e preformato per poter essere collegato al paziente con facilità ed è predisposto per la protezione contro le scariche da defibrillatore. I segnali fisiologici prelevati dal cavo 1, giungono ad un blocco 2 che ha funzioni di FRONT END. Queste blocco rileva dodici derivazioni elettrocardiograf iche , le amplifica, le campione a frequenza elevata, usualmente sull'ordine di almeno 500 Hz per canale, con riconoscimento dell'eventuale segnale di pace-maker, il tutto in modo che i vari segnali risultanti dalla campionatura siano utilizzabili ai fini diagnostici. Il blocco 2 ha anche la funzione di convertitore analogico/digitale, in quanto trasforma i segnali fisioligìci inizialmente di tipo analogico, in corrispondenti sequenze digitali e le predispone per un'uscita seriale collegata al blocco di trasmissione 3 che con la precedente unità 2 è alimentato da una unità 4 ad esempio con due pile stilo da 1,5 V ciascuna. In the figures, 1 indicates the cable with the ten electrodes 101 which will be applied to corresponding predetermined points of the patient's body, to detect the physiological signal or signals to be monitored. The cable in question is preferably of the type protected by separate patent applications in the name of the applicant, it is of the low noise type, highly flexible and preformed to be easily connected to the patient and is designed for protection against defibrillator discharges. . The physiological signals taken from the cable 1 reach a block 2 which has FRONT END functions. This block detects twelve electrocardiographic leads, amplifies them, samples at high frequency, usually on the order of at least 500 Hz per channel, with recognition of any pacemaker signal, all so that the various signals resulting from the sampling are usable for diagnostic purposes. Block 2 also has the function of an analog / digital converter, as it transforms the initially analogue physical signals into corresponding digital sequences and prepares them for a serial output connected to the transmission block 3 which is powered by the previous unit 2. from a unit 4 for example with two 1.5 V AA batteries.

L'uscita seriale dell’unità 2 è collegata ad un microprocessore 6 che rielabora con frequenza adeguata i segnali ricevuti e li ordina e li predispone per la trasmissione in radiofrequenza. 11 processore 6 presiede al funzionamento dell'intero apparato che può essere interrogato mediante un tasto 7 di "TEST" per visualizzare attraverso un display 8 a cristalli liquidi, lo stato di carica delle pile, la frequenza cardiaca naturale o di pace maker, l'impedenza di elettrodo, quale elettrodo non è eventualmente collegato in modo soddisfacente od è scollegato, ed altri eventuali parametri. Se un elettrodo dovesse staccarsi, il processore 6 attiverà automaticamente un segnalatore acustico di allarme 9. E' anche previsto un tasto 107 di emergenza, che l'utente potrà attivare in qualsiasi momento, per predisporre l'apparato alla trasmissione di un segnale di allarme. The serial output of unit 2 is connected to a microprocessor 6 which processes the received signals with an adequate frequency and sorts them and prepares them for radio frequency transmission. The processor 6 presides over the operation of the entire apparatus which can be interrogated by means of a "TEST" key 7 to display, through a liquid crystal display 8, the state of charge of the batteries, the natural or pacemaker heart rate, the electrode impedance, which electrode is possibly not satisfactorily connected or disconnected, and any other parameters. If an electrode should come off, the processor 6 will automatically activate an alarm buzzer 9. An emergency button 107 is also provided, which the user can activate at any time, to prepare the device for the transmission of an alarm signal. .

L'apparato può essere personalizzato con la scelta di un canale di trasmissione tra un numero elevato di possibilità, ad esempio sull'ordine di 256 canali, selezionabili attraverso l’unità 10 dotata di due interruttori rotativi con codifica esadecimale. The device can be customized by choosing a transmission channel from a large number of possibilities, for example on the order of 256 channels, selectable through unit 10 equipped with two rotary switches with hexadecimal coding.

Il processore è collegato attraverso una unità 11 di PLL (phase loched loop) ad un oscillatore 12 di tipo VCO (voltage controlled oscillator) che lavora su una frequenza di circa 2,5 GHz, banda autorizzata per trasmissioni di questo tipo ed immune da ogni interferenza ambientale. Attraverso l'unità IO è possibile programmare il funzionamento dell'oscillatore 12 tra 2400,96 e 2482, 56 MHz, con salti di 300 KHz. The processor is connected through a PLL (phase loched loop) unit 11 to a voltage controlled oscillator (VCO) type 12 which works on a frequency of about 2.5 GHz, a band authorized for transmissions of this type and immune to any environmental interference. Through the IO unit it is possible to program the operation of the oscillator 12 between 2400.96 and 2482, 56 MHz, with jumps of 300 KHz.

La frequenza portante è di 10 KHz. I 40 KB/S di dati binari o digitali che escono dal processore 6 e relativi ai segnali elettrocardiografici, attraverso il collegamento 13 col VCO 12, modulano in frequenza la portante, con una deviazione di 80 KHz. The carrier frequency is 10 KHz. The 40 KB / S of binary or digital data coming out of the processor 6 and relating to the electrocardiographic signals, through the connection 13 with the VCO 12, modulate the carrier in frequency, with a deviation of 80 KHz.

L'uscita del VCO è collegata ad un amplificatore dì potenza che con la propria uscita è a sua volta collegato al PLL 11 attraverso il collegamento di retroazione 15. Le bande laterali in alta frequenza sono soppresse con la compressione dei dati. Le armoniche e le frequenze spurie in uscita dall'amplificatore, sono eliminate per mezzo di un filtro elettronico passa banda 16 la cui uscita è collegata all’antenna 17. The output of the VCO is connected to a power amplifier which with its own output is in turn connected to the PLL 11 through the feedback connection 15. The high frequency side bands are suppressed by data compression. The harmonics and spurious frequencies at the output of the amplifier are eliminated by means of an electronic band-pass filter 16 whose output is connected to the antenna 17.

Con 18 è indicata l'unità di orologio che trasmette il relativo segnale di clock alle varie parti dell'apparato. Questa unità usa un cristallo che oscilla alla frequenza di 5,12 MHz. Reference 18 indicates the clock unit which transmits the relative clock signal to the various parts of the apparatus. This unit uses a crystal that oscillates at the frequency of 5.12 MHz.

La figura 2 illustra il piccolo contenitore di materia plastica antiurto 19 che contiene l'apparato descrìtto che pesa circa 200 grammi e che ha le seguenti dimensioni : lunghezza circa 14 cm, larghezza circa 6,7 cm, spessore circa 2,5 cm. Disponendo di un elettrocardiografo con unità radioricevente sintonizzata sul canale di trasmissione dell'apparato descritto, Bara possibile rilevare tracciati elettrocardiografici di qualità diagnostica senza dover collegare lo stesso elettrocardiografo al paziente per mezzo di elettrodi, con gli intuibili vantaggi che ne derivano, ad esempio nelle prove sotto sforzo o nell'impiego per pazienti con malattie infettive. Figure 2 illustrates the small shockproof plastic container 19 which contains the apparatus described which weighs about 200 grams and which has the following dimensions: length about 14 cm, width about 6.7 cm, thickness about 2.5 cm. Having an electrocardiograph with a radio receiver unit tuned to the transmission channel of the apparatus described, Bara can detect electrocardiographic traces of diagnostic quality without having to connect the same electrocardiograph to the patient by means of electrodes, with the obvious advantages deriving from it, for example in tests under stress or in use for patients with infectious diseases.

Resta inteso che la descrizione si è riferita ad una forma preferita di realizzazione del trovato, al quale possono essere apportate numerose varianti e modifiche, soprattutto costruttive, il tutto per altro senza abbandonare il principio informatore dell'invenzione, come sopra esposto, come illustrato e come a seguito rivendicato. Nelle rivendicazioni, i riferimenti riportati tra parentesi sono puramente indicativi e non limitativi dell'ambito di protezione delle stesse rivendicazioni It is understood that the description refers to a preferred embodiment of the invention, to which numerous variations and modifications, especially constructive ones, can be made, all without abandoning the guiding principle of the invention, as described above, as illustrated and as claimed below. In the claims, the references shown in brackets are purely indicative and do not limit the scope of protection of the claims themselves

Claims

CLAIMS I) Method for the radio transmission of biomedical signals, in particular of electrocardiographic signals to be detected with telemetry display and control units or with radio-receiving electrocardiographs, since said signals are detected by means of a cable with several electrodes fixed in different points of the body of the patient, characterized by the succession of the following phases of treatment of electrocardiograph signals: - a phase of amplification and digitization of the signals, with the high frequency sampling technique, for example on the order of at least 500 Hz per channel, so that the reconstructed sequences result in a diagnostic bandwidth; - a phase of reprocessing and ordering of the digital sequences relating to the various signals mentioned above, to make them suitable for radio transmission; - a radio transmission phase of said digital sequences, at a very high frequency, for example on the order of about 2.5 GHz, allowed for radio transmissions for the purpose in question, free from environmental disturbances and. which allows the high-quality transmission of a large amount of digital data, necessary for the subsequent reconstruction in the diagnostic bandwidth by a suitable radio receiver unit.

2) Portable radio transmitter of biomedical signals, in particular electrocardiographic signals, in diagnostic bandwidth, characterized by including: - a multipolar cable (1) with several electrodes, preferably of the ten-electrode type, specially designed for use on ambulatory patients, flexible, preformed, low noise and protected against defibrillator discharges; - a FRONT END unit (2) which, through the cable referred to in the previous point, receives the electrocardiographic signals, amplifies them, samples them at high frequency, usually at least on the order of 500Hz per channel, with recognition of the pacemaker signal, transforms them into corresponding digital sequences and prepares them for serial transmission; - a microprocessor (6) which receives the digital data relating to the electrocardiographic signals, processes them and prepares them correctly for radio transmission; - a VCO (12) connected to the serial output of the microprocessor through a PLL (11) which receives the feedback signal (15) coming from the output of the power amplifier (14) which amplifies the output signal from said VCO , the processor being provided with a connection (13) with the VCO to transmit to this the digital data relating to the electrocardiographic signals, which modulate the carrier of the oscillator; - means for eliminating the high frequency side bands in radio transmission and a band pass filter (16) to eliminate harmonics and spurious frequencies from the signal which comes out of said amplifier (14) and which is radiated through an antenna (17 ); - a clock unit (18) which transmits the relative clock signals to the various stages of the apparatus; - a group (10) of switches for the selection of the radio transmission channel of the digital data, with selection of the transmission frequency of the VCO which operates for example in the band of about 2.5 GHz; - a power supply unit (4) with small electric cells (5), for example with two 1.5 V AA batteries, to supply the whole apparatus with the voltages necessary for operation. 3} Radio transmitter according to claim 2), characterized by operating in the band comprised between about 2400 and 2483 MHz. 4) Radio transmitter according to claim 2), wherein the group of switches (10) for selecting the transmission channel comprises for example two rotary switches with decimal code, which allow to select the oscillation frequency of the VCO (12) in the range between 2400.96 and 2482.56 MHz, with jumps of 300 KHz. 5) Radio transmitter according to the preceding claims, in which the carrier frequency is 10 KHz. 6) Radio transmitter according to the previous claims, in which the frequency of the binary data coming out of the processor (6) and modulating the frequency of the VCO (12) is on the order of 40 KB / S. 7) Radio transmitter according to claim 2), characterized by comprising a TEST button (7) which, in synergy with the microprocessor (6), allows to view the state of charge of the power supply batteries of the apparatus on a special liquid crystal display (6) , as well as the measurement of the impedance of the electrodes, which electrode is possibly disconnected, the natural or pacemaker heart rate or other data, there is also an acoustic warning device (9) which is automatically activated in the event of an electrode disconnection. 8) Radio transmitter according to the preceding claims, characterized by comprising an emergency button (107) which can be operated at any time by the user and which prepares the microprocessor (6) for the radio transmission of an alarm signal. 9) Method and portable apparatus for the radio transmission of biomedical signals, in particular electrocardiographic, in diagnostic bandwidth, all being more particularly conceived and realized as described, as illustrated in the figures of the only attached drawing table and for the purposes above exposed