EP1962678A1 - Dispositif pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur - Google Patents

Dispositif pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur

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Publication number
EP1962678A1
EP1962678A1 EP06847080A EP06847080A EP1962678A1 EP 1962678 A1 EP1962678 A1 EP 1962678A1 EP 06847080 A EP06847080 A EP 06847080A EP 06847080 A EP06847080 A EP 06847080A EP 1962678 A1 EP1962678 A1 EP 1962678A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
data
payload
unique identifier
physiological
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.)
Withdrawn
Application number
EP06847080A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Joel Paquereau
Stéphane BESNARD
Jérome BILLOUE
Malika Moulessehoul
Didier Magnon
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.)
Universite de Poitiers
Centre Hospitalier Universitaire de Poitiers
Universite de Tours
Original Assignee
Universite de Poitiers
Universite Francois Rabelais de Tours
Centre Hospitalier Universitaire de Poitiers
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 Universite de Poitiers, Universite Francois Rabelais de Tours, Centre Hospitalier Universitaire de Poitiers filed Critical Universite de Poitiers
Publication of EP1962678A1 publication Critical patent/EP1962678A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/37211—Means for communicating with stimulators
    • A61N1/37252—Details of algorithms or data aspects of communication system, e.g. handshaking, transmitting specific data or segmenting data
    • A61N1/37282—Details of algorithms or data aspects of communication system, e.g. handshaking, transmitting specific data or segmenting data characterised by communication with experts in remote locations using a network
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    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7232—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes involving compression of the physiological signal, e.g. to extend the signal recording period

Definitions

  • the invention relates to a device for the transmission of physiological signals of a carrier.
  • these physiological signals can be transmitted to an analysis device either by a wireless path or by a wired path.
  • a sensor that can be positioned on the wearer so as to capture physiological signals
  • wireless transmission means arranged to transmit physiological data representative of the physiological signals by a wireless channel.
  • the wearer can be an animal or a human.
  • the invention aims to overcome this drawback.
  • the problem solved by the invention is therefore to be able to perform simultaneous measurements of several physiological signals.
  • the senor is identified by a unique identifier
  • the transmission means comprise formatting means arranged to format said physiological signals in a data format defined by frames. having a payload, the formatting means being further arranged to insert said unique identifier in said payload so as to form said physiological data.
  • the physiological data transmitted comprise, within the frame, an identifier of a sensor that has generated the physiological signal.
  • the physiological data transmitted comprise, within the frame, an identifier of a sensor that has generated the physiological signal.
  • the device may comprise a plurality of sensors, each of the sensors of the plurality of sensors being identified by a unique identifier.
  • the identifier of each sensor is then advantageous in this case even in the context of the use of a single device according to the invention.
  • the senor is associated with a sampling frequency according to the unique identifier of the sensor and the formatting means are arranged to insert the sampling frequency into the payload. This allows to acquire in parallel signals with different frequency contents and different natures.
  • the senor may comprise an amplifier having a gain depending on the unique identifier of the sensor and the formatting means may be arranged to insert the gain in the payload. This makes it possible to acquire signals of different types requiring different gains.
  • the above-mentioned device may also comprise a clock associated with the formatting means, the formatting means being arranged to insert into the payload the start time and the end time of capture by the sensor. This makes it possible to resynchronize the physiological data in case of loss of certain data.
  • the invention also relates to a system comprising:
  • control station can be arranged to transmit control data to the device.
  • the control data may include the sampling frequency and / or the gain. This allows in particular to set the data of the frame that will be transmitted by the device.
  • the device may also be arranged to apply a stimulation signal in response to the control data.
  • a stimulation signal in response to the control data.
  • the invention also relates to a method for transmitting physiological signals of a carrier comprising steps in which: a sensor captures physiological signals; physiological data representative of the physiological signals are transmitted by a wireless channel; characterized in that the sensor is identified by a unique identifier and wherein the method comprises steps wherein: - said physiological signals are formatted in a data format defined by frames having a payload; said unique identifier is inserted into said payload so as to form said physiological data.
  • the measuring instrument :
  • the first aspect of the present invention is to provide a medical measuring instrument for the collection and electrical stimulation of cellular electrophysiological activity of deep organic structures. It can also achieve the acquisition of biological signals such as EEG (ElectroEncephaloGramme), EMG (ElectroMyoGramme), ECG (ElectroCardioGramme), arterial pressure reading, ...
  • EEG ElectroEncephaloGramme
  • EMG ElectroMyoGramme
  • ECG ElectroCardioGramme
  • arterial pressure reading ...
  • This instrument with implantable and / or surface sensors can be used for any physiological analysis such as:
  • eye movements ... in humans for clinical research and analysis and in animals for basic research. It can also be used to monitor the evolution of a physiological signal (eg epilepsy) or to stimulate certain structures for a therapeutic purpose such as in Parkinson's disease for example.
  • a physiological signal eg epilepsy
  • a therapeutic purpose such as in Parkinson's disease for example.
  • the wireless transmission system includes
  • the second aspect of the present invention relates to a telemetry device for transmitting biological signals by radio frequency (RF) waves operating in a frequency band specific to ISM, UNII, 802.16, etc. applications.
  • RF radio frequency
  • the principle of the present invention uses the basics of communication protocols of wireless networks dedicated to few immobile devices that require high bandwidth.
  • a device is a system: *> in humans and animals: o equipped with 1 or more sensors by transceiver, o 1 or more devices that can be connected on the same subject.
  • the telemetry device is integrated in the measuring instrument and communicates with a control station (a computer for the visual analysis of biological signals).
  • a control station a computer for the visual analysis of biological signals.
  • the whole formed by the system and the telemetry system does not require additional devices to communicate with the remote control station. Only software is needed on the latter for visualization and control of signal measurement parameters.
  • the control station has a wireless connection through an access point.
  • the transceiver is easily concealed as it benefits from the latest advances in microelectronics integration.
  • the present patent application covers virtually all possibilities and solutions for achieving a medical measuring instrument and wireless transmitter for the collection and electrical stimulation of cellular electrophysiological activity of deep organic structures. It can also achieve the acquisition of biological signals such as EEG (ElectroEncephaloGramme), EMG (ElectroMyoGramme), ECG (ElectroCardioGramme), arterial pressure reading, ...
  • EEG ElectroEncephaloGramme
  • EMG ElectroMyoGramme
  • ECG ElectroCardioGramme
  • arterial pressure reading ...
  • the signal After being collected by a sensor, the signal must be: ⁇ * amplified (variable gain from 100 to 1000000),
  • modulated (the modulations used are those defined in the software layers of wireless networks),
  • the control station performs, after reception via the access point, the reverse operations and displays on a screen the appearance of the signals collected.
  • a tranceiver can group several sensors of different nature or not, but it can also have only one sensor. Whatever the number, a sensor is either surface or depth, that is to say within physiological structures.
  • a transceiver may have sensors both surface and / or depth.
  • the link between the transceiver and the access point is "full duplex", which allows complete management by the control station: the communication protocol, the standby or the activation of a transceiver - for each transceiver: o gains, o sampling, o bandwidth, o transmission times, o the nature of the transmission (pulsed or continuous), but also the sending of more or less complex stimuli of physiological structures.
  • the transmission protocol complies with the standards in force and will adapt to future standards so as to always offer the highest throughput.
  • the communication frequencies are those defined for wireless applications operating at least 2GHz, examples of networks to date, WLAN, HIPERLAN, UWB. But the invention can adapt to any new standard.
  • the access mode adapted for our transmission is based on the permanent listening of the medium (transmission channel) of any connection point (transceiver).
  • the collisions are avoided (CSMA / CA for example) and by using mechanisms of reservation of the medium (RTS ⁇ CTS, for example) and mechanisms of acknowledgments, each transceiver can transmit data by calculating a random delay (algorithm used in Ethernet frames).
  • RTS ⁇ CTS mechanisms of reservation of the medium
  • acknowledgments each transceiver can transmit data by calculating a random delay (algorithm used in Ethernet frames).
  • the physical layer uses the FEC mechanism (Forward Error Correction) based on sending a duplicate data. Coding may also be implemented, such as for example Huffman, Hamming or Reed Solomon encodings, or any other suitable coding.
  • This mode was chosen, following a theoretical study relating the different transmission standards and their feasibility to transmit biological data. It has been validated on a real transmission EEG signals that used WIFI equipment for the general public.
  • the physical layer of the standards we use provides us with a variety of transmission types that vary flow and power according to the environment in order to maintain communication in as many configurations as possible.
  • all known and future digital modulations for RF transmission can be used (examples: DBPSK, DQPSK, QAM).
  • DBPSK, DQPSK, QAM digital modulations for RF transmission
  • the bit rate can vary according to the modulation to adapt to the environment.
  • It is also possible to remedy the channel fading problem by using techniques such as spectrum spreading (barker code and CCK) or OFDM found in the CDMA access mode (which uses the same principle that barker and CCK codes) used in GSM and EDGE.
  • the MAC layer of the network provides an error control mechanism (CRC) for verifying the integrity of the frames.
  • CRC error control mechanism
  • *> controls the transmit power of the transceiver, *> sends control bursts to each connected transceiver to prevent simultaneous transmission of two transceivers.
  • FIG. 1 is a diagram of the transmitter - receiver (transceiver) and access point;
  • FIG. 2 represents an exemplary frame transmitted from the transceiver according to one embodiment of the invention;
  • FIGS. 3A to 3C show examples of frames transmitted from a control station to the transceiver according to one embodiment of the invention
  • Figure 4 shows the frame used in detail
  • Figure 5 illustrates the frame in the animal
  • - Figure 6 illustrates the frame in humans.
  • the transceiver is composed of the different parts shown in Figure 1.
  • 100 It is the sensor that converts our physical quantity into an electrical signal that can be processed by the transmitter. It is either placed on the surface of the body or introduced deep into the cell tissues.
  • the impedance of the sensors used in the system according to the present invention varies from a few k ⁇ to several M ⁇ depending on their type.
  • the sensor 100 is directly connected to one of the differential inputs which is a very low noise preamplifier. Pre-amplification is done in differential mode, either between two active sensors, or between an active sensor and a reference.
  • the input noise level of the preamplifier is at least less than one tenth of the lowest signal that can be collected in electrophysiology.
  • TRMC common mode rejection rate
  • the output of the preamplifier 101 is directly connected to a bandpass filter which may or may not be broken down into two filters: a high pass filter 102 and a low pass filter 103. These elements allow the adjustment and selection of a frequency band of the specific signal. This is a solution to the problem of noise from the environment and other biological signals.
  • the high pass filter of course eliminates all the BF therefore the offset voltage from the preamplifier. Its lower limit is given by the spectral content at low frequency of the signal collected.
  • the low pass filter allows to eliminate all the HF, its upper limit is given by the high frequency spectral content of the collected signal.
  • the output of the low pass filter 103 is connected to the input of a low noise amplifier with adjustable adjustable gain, the gain control is done digitally from the remote control station.
  • 106 It's a processor in the broad sense of the word. It manages the bidirectional communication, controls the active components (101, 102, 103, 104, 107, 108, 109) and the synchronization between the different tasks performed on the transmitter board as well as the data backup in the mass memory and sending the wireless communication frame. This sending can be continuous or pulsed.
  • the sampler is integrated or not into the processor. It can work at a frequency ⁇ 20 kHz, the selection of the sampling frequency is done remotely from the control station.
  • the processor 106 adds to each data item the coded identifier of the sensor concerned according to the coding techniques known in the digital transmissions. Any code is eligible, especially if it allows the compression of data and / or the joint coding. In the end, the processor provides the frame containing the data that must be transmitted to the access point.
  • the frame sent by 106 is transmitted according to a standard in force by the element 107 also having a processor. Serial or parallel communication is established between the two entities 106 and 107 in order to synchronize the two processors. 107 adds to this frame the preamble and the header used in the standard.
  • the complete pattern thus formed is "bleached", using a pseudo random sequence, and then "mapped" by modulation for the header (DBPSK for example) and the preamble is coded (barker for example) to achieve the highest possible rate.
  • the data is mapped according to the desired dynamic flow rate, which depends on the environment, then they are coded (barker or CCK for example).
  • a digital / analog converter integrated or not integrated in the 107, makes the analog output signal.
  • An electronic switch allows the choice of a standard (802.1 1g, 802.1 1a, for example).
  • This element transforms an unbalanced signal into a symmetrical signal at the I and Q outputs. This differential signal is connected to the modulator 109.
  • 109 It is a modulator which raises the signals of 109 on a carrier frequency defined by the chosen norm.
  • the propagation channel is selected here according to the information transmitted by the element 106.
  • the output of the 109 is differential, it becomes asymmetrical thanks to the balun 1 10.
  • 1 1 1 it is a filter which respects the Nyquist condition, and which limits the signal spectrum at the output of 110 to avoid inter-symbol interference.
  • the access point receives and transmits waves. In reception, it converts them into digital data ready to be processed by the control station 115, in transmission, it performs the same operations as those seen previously.
  • An interface allows from the control station 1 15 to view and analyze the signals received from each transceiver. Software dedicated to medical applications can be used.
  • a man / machine interface gives the possibility to send commands from the access point to all tranceiver, examples: • the change of gain,
  • control frame is made from this interface and then sent to the 1 14 which converts it into a frame respecting the mandatory parts that the chosen standard imposes.
  • the process for bringing the signal to the antenna of the access point is identical to that described above.
  • the bandpass filter 1 1 1 eliminates the BF and the HF at the output of the 116
  • the balum 1 10 transmits a symmetrical signal at 109,
  • the RF signal is rid of its carrier in 108,
  • a serial or parallel synchronization link between 107 and 1 16 makes possible the extraction of the data, the command is then identified, for example: o a sensor impedance test, o a change of gain, o a change of frequency , o a change in bandwidth, o a launch of data acquisition, o a stimulation of a biological zone via a sensor, ...
  • the transceiver is ready to transmit or receive information again.
  • a guard circuit connects the transceiver to the sensor shield to counteract the common mode voltage of 100 which alters the received signal.
  • the transmission protocol used in the present invention complies with the standards in force but changes certain parameters concerning in particular the data frame. In authorized locations, additional information is passed over biological data.
  • FIG. 2 illustrates an exemplary frame according to one embodiment of the invention.
  • the data shown in FIG. 2 are for example inserted into the payload of a frame in the format corresponding to the transmission protocol used. Formatting is done by the processor at runtime.
  • each transmission module according to the invention comprises a radio frequency chip.
  • this radiofrequency chip is identified by a MAC address.
  • the transceiver module of the invention is therefore identified by this MAC address.
  • the MAC address is inserted into the frame transmitted to the control station 1 15.
  • this MAC address is a unique identifier of the sensor.
  • the variable ENSENS includes the list of sensors 100 activated within the transceiver module.
  • the variable Gi corresponds to the gain of the sensor i.
  • the data Gi may vary depending on the number of selected sensors.
  • the variable Gi is programmable when sending a command frame as will be described in more detail below.
  • the index i of the sensor is a unique identifier of the sensor which can be stored in a memory of the transceiver module.
  • the values Fj indicate the acquisition frequency of the signal collected on the sensor i. It is therefore possible to acquire, in parallel, signals with different frequency contents, therefore of different natures.
  • the values to, ti enable synchronization, at the control station 1 15, of the data acquired on each sensor i for successive data frames. This technique allows the receiver to readjust the signal in case of data loss during the transmission of a frame.
  • the fields data i contain the data collected from the sensor i between the time to and ti at the frequency Fi.
  • Such a frame is thus formatted at the processor 106 of the transceiver module.
  • the format of the frame thus transmitted is recognized so as to reconstruct the different physiological signals sensed by each of the sensors.
  • control station 1 15 sends a control frame to the transceiver module to apply the parameters, IDGR, ENSENS, Gi and Fj. It is also possible to activate or pause a transceiver module and send pacing signals.
  • the activation of a transceiver module is performed by sending a data frame from the control station 115 to the transceiver module.
  • a data frame is illustrated in FIG. 3A. It includes the IDGR ID of the transceiver module group to activate, a command code, and an ON / OFF activation or deactivation command.
  • the order code includes for example the stimulation frame code, the type of stimulation, in particular current or voltage, and the shape of the stimulation.
  • the parameters of the sensors 100 of a transceiver module according to the invention can be determined by a parameter control control frame as shown in FIG. 3B.
  • a parameter control control frame comprises the IDGR ID of the transceiver module group to be set, a control code, an ENSENS variable comprising the list of sensors 100 activated within the transceiver module. It also includes data G 0 , Gi, Gn, and F 0 , Fi, Fn respectively corresponding to the gains and sampling frequencies of the sensors to be adjusted.
  • the stimulation is then performed by the transmission of a stimulation frame for example as illustrated in FIG. 3C.
  • This frame comprises in particular variables Ai corresponding to the stimulation amplitude of the sensor i, and rcy, corresponding to the duty cycle of the signal on the sensor i.
  • the system according to the present invention makes it possible to study several groups (IDGR) of several animals (IDAN), each animal having several sensors (CAPj). We will have at least the information shown in Figure 5. With:
  • the system according to the present invention makes it possible to study several persons (IDPA) with several transceivers (IDTR), each transceiver having several sensors (CAPj). We will have at least the information shown in Figure 6.
  • parameter frames are sent by the access point to each transceiver to initialize the measurements.
  • the times t0 and t1 make it possible to synchronize the signals on the control station and in case of loss of a frame, not to shift the information received.
  • the authentication frame makes it possible to establish the connection between each transceiver and the access point, this operation is necessary for the synchronization between the entities of the wireless network. This burst meets the standard used.
  • the access point broadcasts regularly (at a rate of about every 0, 1 seconds) a beacon frame (named beacon) giving:
  • the transceiver receiving the response can thus see the quality of the signal emitted by the access point. This quality depends on the distance between the transceiver and the access point and properties of the transmission channel.
  • the preamble and the header of the system according to the present invention use the frame of the standard used. However, it is conceivable to use only one modulator (DBPSK) to save time in processing the processor.
  • DBPSK modulator
  • the architecture adopted by the system according to the present invention is the infrastructure mode, where the access point is located at the workstation.
  • the uplink and the downlink use the same frequency.
  • the physical layer used depends on the standard used (DSSS for 802.1 1g and OFDM for 802.1 1a for example).
  • the frame is formatted by the entity 106 and respects: • the whitening of the frame, spread spectrum, adding the header,
  • the entity 106 calculates the signal-to-noise ratio (Eb / N) of the received signals and compares it with the threshold (Eb / N) of the modulation used. In the case where the result of the report is less than the threshold value, 106 controls the entity 107 in order to change the modulation used, this is called the dynamic variation of flow. For example, one can switch from DBPSK modulation for a bit rate of 1 Mbps, to DQPKS modulation for a bit rate of 2Mpbs, or by QAM and CCK and Barker modulations to reach a bit rate of 54Mpbs with the OFDM modulation. Entities and their functionality remain unchanged.
  • the choice of the channel and the standard is made by the entity 106 by programming the element 109.
  • the control of the transmission power is always done by the entity 106 by programming the element 1 14.
  • the MAC layer The MAC layer:
  • the carrier listening (CCA for the 802.1 1 standard, for example) is done by the entity 106 using the presence of the signal at the output of the entity 109, which also allows it to calculate the ratio (Eb / N) for calculations of the bit error rate and the EVM, two essential criteria for defining the loss of information upon reception of the frames.
  • the purpose of the element 106 is to encode the digitized data using data compression and the CRC, since it also manages the interframe spacing mechanism (SIFS, DIFS, PIFS) which are respectively of the order of (10 ⁇ s, 50 ⁇ s, 30 ⁇ s).
  • SIFS interframe spacing mechanism
  • DIFS DIFS
  • PIFS interframe spacing mechanism
  • the system according to the present invention uses batteries or accumulators as a source of energy. To save this energy, a bistable magnetic switch can manage the transceiver power supply.
  • the transceiver works with batteries, a repackaging of the system is necessary. In the case where the transceiver operates with accumulators, an induction charging can be performed.
  • the transmission can be pulsed so that the transceiver does not consume a significant amount of energy permanently.

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur comprenant : un capteur susceptible d'être positionné sur le porteur de sorte à capter des signaux physiologiques ; des moyens de transmission sans fil agencés pour transmettre des données physiologiques représentatives des signaux physiologiques par un canal sans fil, caractérisé en ce que le capteur est identifié par un identifiant unique, et les moyens de transmission comprennent des moyens de formatage agencés pour formater lesdits signaux physiologiques dans un format de données défini par des trames ayant une charge utile, les moyens de formatage étant en outre agencés pour insérer ledit identifiant unique dans ladite charge utile de sorte à former lesdites données physiologiques.

Description

DISPOSITIF POUR LA TRANSMISSION DE SIGNAUX PHYSIOLOGIQUES D'UN PORTEUR
L'invention se rapporte à un dispositif pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur.
Après une acquisition par des capteurs de signaux physiologiques sur un patient, ces signaux physiologiques peuvent être transmis à un dispositif d'analyse soit par une voie sans fil, soit par une voie filaire.
Lorsque de nombreux capteurs sont positionnés sur un patient, ou lorsque des signaux physiologiques doivent être recueillis depuis plusieurs patients dans un petit espace, il est avantageux que ces signaux soient transmis par une voie sans fil. De la sorte, des fils ne viennent pas gêner le ou les patients dans leurs mouvements ou leurs déplacements.
On connaît de la demande US 2004/0015058, un dispositif pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur comprenant :
- un capteur susceptible d'être positionné sur le porteur de sorte à capter des signaux physiologiques;
- des moyens de transmission sans fil agencés pour transmettre des données physiologiques représentatives des signaux physiologiques par un canal sans fil.
Le porteur peut être un animal ou un humain.
Dans le système décrit dans la demande précitée, lorsque le porteur porte plusieurs capteurs, il n'est pas possible déterminer depuis quel capteur un signal a été transmis. Par ailleurs, si plusieurs tels systèmes étaient positionnés au niveau de plusieurs patients, il ne serait pas possible de déterminer à quel patient correspond des données reçues. Ainsi, une transmission simultanée de plusieurs signaux issus des capteurs est impossible si l'on désire obtenir des données exploitables.
L'invention vise à pallier cet inconvénient.
Le problème résolu par l'invention est donc de pouvoir réaliser des mesures simultanées de plusieurs signaux physiologiques.
Ce problème est résolu selon l'invention par le fait que le capteur est identifié par un identifiant unique, et par le fait que les moyens de transmission comprennent des moyens de formatage agencés pour formater lesdits signaux physiologiques dans un format de données défini par des trames ayant une charge utile, les moyens de formatage étant en outre agencés pour insérer ledit identifiant unique dans ladite charge utile de sorte à former lesdites données physiologiques.
De la sorte, les données physiologiques transmises comprennent au sein de la trame, un identifiant d'un capteur ayant généré le signal physiologique. En cas de transmission simultanée de plusieurs données physiologiques par voie sans fil, il est donc possible de déterminer de façon certaine quels moyens d'acquisition ont transmis les données physiologiques.
Selon un mode de réalisation, le dispositif peut comprendre une pluralité de capteurs, chacun des capteurs de la pluralité de capteurs étant identifié par un identifiant unique. L'identifiant de chaque capteur est alors avantageux dans ce cas même dans le cadre de l'utilisation d'un unique dispositif selon l'invention.
Dans le dispositif susmentionné, le capteur est associé à une fréquence d'échantillonnage fonction de l'identifiant unique du capteur et les moyens de formatage sont agencés pour insérer la fréquence d'échantillonnage dans la charge utile. Ceci permet d'acquérir en parallèle des signaux aux contenus fréquentiels différents donc de natures différentes.
Dans le dispositif susmentionné, le capteur peut comprendre un amplificateur ayant un gain fonction de l'identifiant unique du capteur et les moyens de formatage peuvent être agencés pour insérer le gain dans la charge utile. Ceci permet d'acquérir des signaux de différentes natures nécessitant des gains différents.
Le dispositif susmentionné peut également comprendre une horloge associée aux moyens de formatage, les moyens de formatage étant agencés pour insérer dans la charge utile l'instant de début et l'instant de fin de captation par le capteur. Ceci permet de resynchroniser les données physiologiques en cas de perte de certaines données.
L'invention se rapporte également à un système comprenant :
- un dispositif tel que précédemment décrit,
- un poste de contrôle; le dispositif étant apte à transmettre les données physiologiques au poste de contrôle.
Dans le système susmentionné, le poste de contrôle peut être agencé pour transmettre des données de commande au dispositif.
Les données de commande peuvent comprendre la fréquence d'échantillonnage et/ou le gain. Ceci permet notamment de paramétrer les données de la trame qui seront transmises par le dispositif.
Dans le système susmentionné, le dispositif peut également être agencé pour appliquer un signal de stimulation en réponse aux données de commande. Ceci permet d'utiliser le dispositif selon l'invention à la fois en détection et en stimulation. L'invention se rapporte également à un procédé pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur comprenant des étapes dans lesquelles : - un capteur capte des signaux physiologiques ; des données physiologiques représentatives des signaux physiologiques sont transmises par un canal sans fil ; caractérisé en ce que le capteur est identifié par un identifiant unique et dans lequel le procédé comprend des étapes dans lesquelles : - lesdits signaux physiologiques sont formatés dans un format de données défini par des trames ayant une charge utile ; - ledit identifiant unique est inséré dans ladite charge utile de sorte à former lesdites données physiologiques.
L'instrument de mesure :
Le premier volet de la présente invention consiste à réaliser un instrument de mesure médical pour le recueil et la stimulation électrique de l'activité électrophysiologique cellulaire de structures organiques profondes. Il peut également réaliser l'acquisition des signaux biologiques comme l'EEG (ElectroEncephaloGramme), l'EMG (ElectroMyoGramme), l'ECG (ElectroCardioGramme), le relevé de pression artériel, ...
Cet instrument aux capteurs implantables et/ou en surface, peut servir à n'importe quelle analyse physiologique tels que :
*> le relevé des potentiels cellulaires plus ou moins profonds, <* le sommeil,
*> le rythme cardiaque,
*> la pression sanguine,
<* l'épilepsie, *> les mouvements musculaires,
*> les mouvements oculaires, ... chez l'homme pour la recherche et l'analyse cliniques et chez l'animal pour la recherche fondamentale. Il peut servir également pour surveiller l'évolution d'un signal physiologique (exemple : épilepsie) ou bien stimuler certaines structures dans un but thérapeutique comme dans la maladie de Parkinson par exemple.
Le système de transmission sans fil :
Le deuxième volet de la présente invention concerne un dispositif de télémétrie permettant la transmission des signaux biologiques par des ondes radiofréquences (RF) opérant dans une bande de fréquence propre aux applications ISM, UNII, 802.16, ...
Le principe de la présente invention utilise les fondements des protocoles de communication des réseaux sans fil dédiés à peu de périphériques immobiles qui nécessitent de grande bande passante. A contrario, nous utilisons notre réseau avec de nombreux périphériques qui peuvent être légèrement mobiles mais qui ont besoin d'une très faible bande passante (de 500Hz à 1 OkHz). Dans notre cas, un périphérique est un système : *> chez l'homme et chez l'animal : o muni de 1 ou plusieurs capteurs par transceiver, o 1 ou plusieurs périphériques pouvant être connectés sur le même sujet.
Agencement des deux parties :
Le dispositif de télémétrie est intégré dans l'instrument de mesure et communique avec un poste de contrôle (un ordinateur pour l'analyse visuelle des signaux biologiques). L'ensemble formé par le système de mesure et le système de télémétrie ne demande aucun appareil supplémentaire pour communiquer avec le poste de contrôle à distance. Seul un logiciel est nécessaire sur ce dernier pour la visualisation et le contrôle des paramètres de mesure des signaux. Le poste de contrôle est doté d'une connexion sans fil par le biais d'un point d'accès.
Le transceiver est facilement dissimulable puisqu'il bénéficie des dernières avancées de l'intégration en microélectronique.
Plateforme de l'invention
La présente demande de brevet couvre quasiment toutes les possibilités et les solutions pour parvenir à réaliser un instrument de mesure médical et transmetteur sans fil pour le recueil et la stimulation électrique de l'activité électrophysiologique cellulaire de structures organiques profondes. Il peut également réaliser l'acquisition des signaux biologiques comme l' EEG (ElectroEncephaloGramme), l'EMG (ElectroMyoGramme), l'ECG (ElectroCardioGramme), le relevé de pression artériel, ...
Les signaux physiologiques tels qu'ils se présentent ne peuvent être directement exploités, vu leur faible amplitude qui varie du microvolt à une dizaine de millivolts. Par conséquent un système d'acquisition/amplification est nécessaire pour les rendre observables au praticien.
En pratique, après avoir été recueilli par un capteur, le signal doit être : <* amplifié (gain variable de 100 à 1000000),
*> filtré des signaux parasites basses et hautes fréquences (filtres passe-haut et passe-bas à fréquence de coupure variable), *> numérisé (le nombre de bits est ≥ 4 sans réelle limite supérieure),
*> codé (tout codage en bande de base peut-être utilisé) , *> compressé (toutes les techniques de codage peuvent être mise en oeuvre, notamment le codage conjoint),
»> mis en forme (constitution d'une trame qui nous est propre),
<* modulé (les modulations utilisées sont celles définies dans les couches logicielles des réseaux sans fil),
* transmis par voie hertzienne (en conformité avec les normes en vigueur, 802.1 1 , 802.16, ... ).
Le poste de contrôle effectue après réception via le point d'accès, les opérations inverses et affiche sur un écran l'allure des signaux recueillis.
Un tranceiver peut regrouper plusieurs capteurs de nature différente ou non, mais il peut également ne posséder qu'un seul capteur. Quel qu'en soit le nombre, un capteur est soit de surface, soit de profondeur, c'est-à-dire à l'intérieur de structures physiologiques. Un transceiver peut posséder des capteurs à la fois de surface et/ou de profondeur.
La liaison entre le/les transceiver et le point d'accès est "full duplex", ce qui autorise une gestion complète par le poste de contrôle : du protocole de communication , de la mise en veille ou de l'activation d'un transceiver, - pour chaque transceiver : o des gains, o de l'échantillonnage, o de la bande passante, o des durées de transmission, o de la nature de la transmission (puisée ou continu), mais aussi l'envoi de stimulations plus ou moins complexes de structures physiologiques.
Nous utilisons les protocoles de communication des réseaux sans fil, régis selon les normes en vigueur 8021.1 1 , 802.16, ... , pour transmettre des signaux ayant un très faible encombrement spectral.
Le protocole de transmission respecte les normes en vigueur et s'adaptera aux normes à venir de façon à toujours offrir le débit le plus élevé. Les fréquences de communication sont celles définies pour les applications sans fil fonctionnant à au moins 2GHz, exemples de réseaux à ce jour, WLAN, HIPERLAN, UWB. Mais l'invention peut s'adapter à toute nouvelle norme.
Le mode d'accès adapté pour notre transmission est basé sur l'écoute permanente du médium (canal de transmission) de tout point de connexion (transceiver). Ainsi, les collisions sont évitées (CSMA/CA par exemple) et en utilisant des mécanismes de réservation du médium (RTS\CTS, par exemple) et des mécanismes d'acquittements, chaque transceiver peut transmettre des données en calculant un délai aléatoire (algorithme utilisé dans les trames Ethernet). Lorsque les collisions ne sont pas évitées (perte d'information), la couche physique utilise le mécanisme du FEC (Forward Error Correction) basé sur l'envoyer d'un duplicata des données. Un codage peut également être mise en œuvre, comme par exemple les codages d'Huffman, de Hamming ou de Reed Solomon, ou tout autre codage idoine.
Ce mode a été choisi, suite à une étude théorique relatant les différentes normes de transmission et leurs faisabilités à transmettre des données biologiques. Il a été validé sur une transmission réelle des signaux EEG qui utilisait des équipements WIFI destinés au grand public.
La couche physique des normes que nous utilisons nous offre une diversité des types de transmission qui fait varier le débit et la puissance selon l'environnement afin de conserver la communication dans un maximum de configurations. Pour ce faire, toutes les modulations numériques connues et à venir pour la transmission RF pourront être utilisées (exemples : DBPSK, DQPSK, QAM) . Ainsi le débit binaire peut varier selon la modulation pour s'adapter à l'environnement. Il est également possible de remédier au problème d'évanouissement du canal en utilisant des techniques comme l'étalement de spectre (code barker et CCK) ou l'OFDM que l'on trouve dans le mode d'accès CDMA (qui utilise le même principe que les codes barker et CCK) utilisé dans le GSM et l'EDGE .
Notons que les modulations des différentes normes sont très proches, par conséquent la migration vers l'une ou l'autre voire vers une norme future est très rapide.
La couche MAC du réseau offre un mécanisme de contrôle d'erreur (CRC) permettant de vérifier l'intégrité des trames. Le point d'accès : *> joue le rôle du serveur, *> gère l'accès au médium,
*> contrôle la puissance d'émission des transceiver, *> envoie des bursts de contrôle à chaque transceiver connecté afin d'éviter une transmission simultanée de deux transceiver.
Nous utilisons les couches physiques, logicielles et MAC des normes en vigueur ou à venir. Cela étant pour parvenir à nos fins, nous développons notre propre codage et nos propres trames. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci- après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées : la Figure 1 est un schéma de l'émetteur- récepteur (transceiver) et du point d'accès ; la Figure 2 représente un exemple de trame transmise depuis l'émetteur-récepteur selon un mode de réalisation de l'invention ;
Les figures 3A à 3C représentent des exemples de trames transmises depuis un poste de contrôle vers l'émetteur-récepteur selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 4 représente la trame utilisée en détail ; la Figure 5 illustre la trame chez l'animal ; et - la Figure 6 illustre la trame chez l'homme.
L'émetteur-récepteur (transceiver) est composé des différentes parties représentées sur la Figure 1.
Les signaux transitent du transceiver vers le point d'accès
100 : C'est le capteur qui convertit notre grandeur physique en un signal électrique pouvant être traité par le transmetteur. Il est soit posé à la surface du corps soit introduit en profondeur dans les tissus cellulaires.
Il satisfait les contraintes suivantes : *> il a une très haute sensibilité au signal à mesurer, *> il est biocompatible et stérilisable, *> il est conçu de manière à peu perturber le signal,
* il a des caractéristiques fiables et stables : surface d'enregistrement, impédance, inoxydable. L'impédance des capteurs utilisés dans le système selon la présente invention varie de quelques kΩ à plusieurs MΩ selon leur type.
101 : Le capteur 100 est relié directement à l'une des entrées différentielles qui est un préamplificateur très faible bruit. La pré-amplification se fait en mode différentiel, soit entre deux capteurs actifs, soit entre un capteur actif et une référence. Le niveau de bruit d'entrée du préamplificateur est au moins inférieur au dixième du signal le plus faible que l'on peut recueillir en électrophysiologie.
L'amplitude doit passer de quelques microvolts à quelques millivolts. Le taux de rejection en mode commun (TRMC) qui définit aussi le rapport entre le gain en mode différentiel et le gain en mode commun, doit être le plus élevé possible et est un critère primordial dans le choix du préamplificateur.
102 et 103 : La sortie du préamplificateur 101 est directement reliée à un filtre passe-bande qui peut être ou non décomposé en deux filtres : un filtre passe haut 102 et un filtre passe bas 103. Ces éléments permettent l'ajustement et le choix d'une bande de fréquence du signal spécifique. Ceci constitue une solution pour remédier au problème de bruit provenant de l'environnement et des autres signaux biologiques. Le filtre passe haut élimine bien sûr toute la BF donc la tension d'offset provenant du préamplificateur. Sa limite inférieure est donnée par le contenu spectral en basse fréquence du signal recueilli. Le filtre passe bas permet d'éliminer toute la HF, sa limite supérieure est donnée par le contenu spectral en haute fréquence du signal recueilli. Bien que ces fréquences de coupure soient programmables, il est préférable de fixer pour l'application principale selon l'invention une bande passante de 3Hz à 1 OkHz. 105 : la sortie du filtre passe bas 103 est reliée à l'entrée d'un amplificateur à faible bruit avec un gain réglable ajustable, le contrôle du gain se fait numériquement depuis le poste de contrôle à distance.
106 : C'est un processeur au sens large du terme. Il gère la communication bidirectionnelle, commande les composants actifs (101 , 102, 103, 104, 107, 108, 109) et la synchronisation entre les différentes tâches effectuées sur la carte du transmetteur ainsi que la sauvegarde des données dans la mémoire de masse et l'envoi de la trame de communication sans fil. Cet envoi peut être continu ou puisé.
Il intègre une mémoire de programme réinscriptible, même en mode « run », une mémoire de données ainsi qu'un convertisseur analogique/numérique. L'échantillonneur est intégré ou non dans le processeur. Il peut travailler à une fréquence ≥ 20 kHz, la sélection de la fréquence d'échantillonnage se fait à distance depuis le poste de contrôle.
Une fois les données numérisées, le processeur 106 ajoute à chaque donnée l'identificateur codé du capteur concerné selon les techniques de codage connues dans les transmissions numériques. Tout code est éligible, notamment s'il permet la compression de données et/ou le codage conjoint. Au final, le processeur fournit la trame contenant les données qu'il faut transmettre au point d'accès.
107 : la trame envoyée par 106 est transmise selon une norme en vigueur par l'élément 107 disposant également d'un processeur. Une communication série ou parallèle est établie entre les deux entités 106 et 107 afin de synchroniser les deux processeurs. 107 rajoute à cette trame le préambule et l'entête utilisés dans la norme. La trame complète ainsi formée est « blanchie », en utilisant une séquence pseudo aléatoire, et ensuite « mappée » par la modulation pour l'entête (DBPSK par exemple) et le préambule est codé (barker par exemple) pour atteindre le plus grand débit possible. Les données sont mappées en fonction du débit dynamique souhaité, qui dépend de l'environnement, puis elles sont codées (barker ou CCK par exemples). Ensuite, un convertisseur numérique/analogique, intégré ou non dans le 107, rend le signal de sortie analogique. Un switch (commutateur) électronique, permet le choix d'une norme (802.1 1 g, 802.1 1 a, par exemples).
108 : Cet élément transforme un signal asymétrique en un signal symétrique aux sorties I et Q. ce signal différentiel est connecté au modulateur 109.
109: C'est un modulateur qui élève les signaux de 109 sur une fréquence porteuse définie par la norme choisie. Le canal de propagation est sélectionné ici en fonction des informations transmises par l'élément 106.
110 : la sortie du 109 est différentielle, elle redevient asymétrique grâce au balun 1 10.
1 1 1 : c'est un filtre qui respecte la condition de Nyquist, et qui permet de limiter le spectre du signal en sortie de 110 afin d'éviter les interférences inter symboles.
112 : Le signal ainsi filtré par 1 1 1 est ensuite amplifié en respectant la puissance maximale définie dans la norme utilisée.
113 : C'est une antenne intégrée ou non, utilisée pour envoyer et recevoir les signaux de 1 14. Cet élément mérite une attention toute particulière car il contribue fortement au niveau de réception et/ou d'émission du signal, ce qui est primordial pour remédier au problème d'évanouissement (Fading). 1 14 : Le point d'accès reçoit et émet des ondes. En réception, il les convertit en données numériques prêtes à être traitées par le poste de contrôle 115, en émission, il réalise les mêmes opérations que celles vues précédemment.
1 15 : Une interface permet depuis le poste de contrôle 1 15 de visualiser et d'analyser les signaux reçus de chaque transceiver. Les logiciels dédiés aux applications médicales peuvent être utilisés.
Les signaux transitent du point d'accès vers le transceiver
1 15 : Une interface homme/machine donne la possibilité d'envoyer des commandes du point d'accès vers tous les tranceiver, exemples : • le changement de gain,
• le changement de fréquence d'échantillonnage,
• la sélection de la bande de fréquence du signal à analyser, • l'envoi de stimulations, ...
La trame de commande est faite depuis cette interface et envoyée ensuite au 1 14 qui la convertit en une trame respectant les parties obligatoires que la norme choisie impose. Le processus pour amener le signal sur l'antenne du point d'accès est identique à celui décrit précédemment.
1 16 : Après réception par l'antenne 1 13, si le message est destiné à ce transceiver, le signal RF passe par un amplificateur à faible bruit 1 16. Il emprunte alors le chemin inverse de celui décrit précédemment, soit :
• le filtre passe bande 1 1 1 élimine la BF et la HF en sortie du 116,
• le balum 1 10 transmet un signal symétrique à 109, • le signal RF est débarrassé de sa porteuse en 108,
• il est démodulé et décodé en 107,
• une liaison de synchronisation série ou parallèle entre 107 et 1 16 rend l'extraction possible des données, la commande est alors identifiée, par exemple : o un test d'impédance de capteur, o un changement de gain, o un changement de fréquence, o un changement de bande passante, o un lancement d'acquisition de données, o une stimulation d'une zone biologique via un capteur, ...
Une fois la ou les actions effectuées, le transceiver est à nouveau prêt à émettre ou à recevoir des informations.
Autres circuits
1 17 : Un circuit de garde relie le transceiver au blindage des capteurs pour contrecarrer la tension de mode commun de 100 qui altère le signal capté.
1 18 : l'équipotentialité ou la mise en référence du sujet par rapport à la masse du système peut être assurée de façons diverses :
• par un circuit traditionnel DRL,
• par des capteurs reliés à la masse sur chaque transceiver,
• par un signal de référence synthétique transmis par le point d'accès à chaque transceiver,
• par un signal moyenne de tous les signaux en cours d'acquisition, • par tout moyen permettant de réaliser un point neutre par rapport à la mesure en cours. On décrit maintenant les trames de transmission selon l'invention.
Le protocole de transmission utilisé dans la présente invention respecte les normes en vigueur mais change certains paramètres concernant notamment la trame de données. Aux endroits autorisés, des informations supplémentaires sont passées par rapport aux données biologiques.
La FIG. 2 illustre un exemple de trame selon un mode de réalisation de l'invention. Les données représentées sur la FIG. 2 sont par exemple insérées dans la charge utile d'une trame au format correspondant au protocole de transmission utilisé. Le formatage est réalisé par le processeur à l'exécution.
Comme décrit précédemment, chaque module de transmission selon l'invention comprend une puce radiofréquence. De façon connue en soi, cette puce radiofréquence est identifiée par une adresse de type MAC. Le module transceiver de l'invention est donc identifié par cette adresse MAC. L'adresse MAC est insérée dans la trame transmise au poste de contrôle 1 15. Lorsque le module transceiver ne comprend qu'un capteur, cette adresse MAC est un identifiant unique du capteur.
Au sein de chaque module transceiver, différents capteurs 100 peuvent acquérir des données. La variable ENSENS comprend la liste des capteurs 100 activés au sein du module transceiver.
La variable Gi correspond au gain du capteur i. La donnée Gi peut varier en fonction du nombre de capteurs sélectionnés. La variable Gi est programmable lors de l'envoi d'une trame de commande comme ceci sera décrit plus en détail ci-après. L'indice i du capteur est un identifiant unique du capteur qui peut être stocké dans une mémoire du module transceiver. Les valeurs Fj indiquent la fréquence d'acquisition du signal recueilli sur le capteur i. Il est donc possible d'acquérir, en parallèle, des signaux aux contenus fréquentiels différents, donc de natures différentes.
Les valeurs to, ti permettent la synchronisation, au poste de contrôle 1 15, des données acquises sur chaque capteur i pour des trames de données successives. Cette technique permet au récepteur de recaler le signal en cas de perte de données pendant la transmission d'une trame.
Les champs data i contiennent les données recueillies du capteur i entre le temps to et ti à la fréquence Fi.
Une telle trame est ainsi formatée au niveau du processeur 106 du module transceiver.
Au niveau du poste de contrôle 1 15, le format de la trame ainsi transmise est reconnu de sorte à reconstruire les différents signaux physiologiques captés par chacun des capteurs.
A chaque début d'une campagne de mesures le poste de contrôle 1 15 envoie une trame de commande au module transceiver pour appliquer les paramètres, IDGR, ENSENS, Gi et Fj. Ii est également possible, d'activer ou de mettre en veille un module transceiver et d'envoyer des signaux de stimulation.
L'activation d'un module transceiver est réalisée par l'envoi d'une trame de données du poste de contrôle 115 vers le module transceiver. Une telle trame d'activation est illustrée FIG. 3A. Elle comprend l'identifiant IDGR du groupe de module transceiver à activer, un code de commande, et une commande d'activation ou de désactivation ON/OFF. Le code de commande comprend par exemple le code de trame de stimulation, le type de stimulation, notamment en courant ou en tension, et la forme de la stimulation.
Les paramètres des capteurs 100 d'un module transceiver selon l'invention peuvent êtres déterminés par une trame de commande de réglage de paramètre comme illustrée FIG. 3B. Une telle trame comprend l'identifiant IDGR du groupe de module transceiver à régler, un code de commande, une variable ENSENS comprenant la liste des capteurs 100 activés au sein du module transceiver. Elle comprend également des données G0, G-i, Gn, et F0, F-i, Fn correspondant respectivement aux gains et aux fréquences d'échantillonnage des capteurs à régler.
La stimulation est alors réalisée par la transmission d'une trame de stimulation par exemple telle qu'illustrée FIG. 3C. Cette trame comprend notamment des variables Ai correspondant à l'amplitude de stimulation du capteur i, et rcy, correspondant au rapport cyclique du signal sur le capteur i. Une valeur rcyi de 0 codant pour l'émission d'une impulsion.
On décrit maintenant d'autres exemples de trames transmises selon l'invention.
On décrit d'abord un exemple pour une détection chez l'animal.
Le système selon la présente invention permet d'étudier plusieurs groupes (IDGR) de plusieurs animaux (IDAN), chaque animal possédant plusieurs capteurs (CAPj). Nous aurons au minimum les informations représentées Figure 5. Avec :
• Gi le gain du capteur i,
• f0, la fréquence d'échantillonnage,
• to, le temps du début d'acquisition, • t-i , le temps de fin d'acquisition,
• Nbrcap, le nombre de capteurs activés,
• Scapi, les données recueillies sur le capteur i à to, to+(1/fo), ... jusqu'à t-i .
A cela il faut ajouter les bursts d'identification de chaque capteur, plus ceux de commande et de contrôle du point d'accès qui eux restent inchangés. Les études des inventeurs montrent que nous pouvons au moins envisager 10 capteurs par transceiver. Chaque animal sera équipé d'un transceiver, nous pourrons analyser au moins 12 animaux par groupe et au moins 16 groupes en simultané. Soit, une capacité minimale de 19200 signaux pour la recherche fondamentale.
Chez l'homme
Le système selon la présente invention permet d'étudier plusieurs personnes (IDPA) avec plusieurs transceiver (IDTR), chaque transceiver possédant plusieurs capteurs (CAPj). Nous aurons au minimum les informations représentées Figure 6.
Avec :
• Gi le gain du capteur i,
• fo, la fréquence d'échantillonnage, • t0, le temps du début d'acquisition,
• ti, le temps de fin d'acquisition,
• Nbrcap, le nombre de capteurs activés,
• Scapi, les données recueillies sur le capteur i à to, to+(1/fo), ... jusqu'à ti.
A cela il faut ajouter les bursts d'identification de chaque capteur, plus ceux de commande et de contrôle du point d'accès qui eux restent inchangés. Chez l'homme, pour la recherche clinique, nous aurons un tranceiver pour chaque groupe de capteurs, soit au minimum 12 transceiver dans le cas d'un EEG par exemple. Ici, c'est donc le paramètre IDPA qui devra être important si l'on souhaite faire des mesures sur plusieurs patients en simultané.
Que ce soit chez l'homme ou chez l'animal, des trames de paramétrage sont envoyées par le point d'accès à chaque transceiver pour initialiser les mesures.
Les temps tO et t1 permettent de synchroniser les signaux sur le poste de contrôle et en cas de perte d'une trame, de ne pas décaler les informations reçues.
Pour la taille de la trame utile, des tests de cosimulation et pratiques seront réalisés pour déterminer la taille optimale de la trame à envoyer car la probabilité d'une perte d'une longue trame est plus grande. Par contre une collision est moins probable dans le cas de deux longues trames. Sachant que la taille de la trame est comprise entre 6 et 2312 octets.
Mode d'accès :
Trois phases de transmission sont respectées : celle de l'identification (authentification), de la transmission (transmission réelle des données) et la déconnexion.
La trame d'authentification (burst) permet d'établir la connexion entre chaque transceiver et le point d'accès, cette opération est nécessaire pour la synchronisation entre les entités du réseau sans fil. Ce burst respecte la norme utilisée. Le point d'accès diffuse régulièrement (à raison d'un envoi toutes les 0, 1 secondes environ) une trame balise (nommée beacon) donnant :
• des informations sur le BSSI D, • ses caractéristiques
• éventuellement son ESSI D.
Le transceiver recevant la réponse peut ainsi constater la qualité du signal émis par le point d'accès. Cette qualité dépend de la distance entre le transceiver et le point d'accès et des propriétés du canal de transmission.
A la mise sous tension du transceiver, tous les paramètres physiques sont à leur valeur initiale et ne sont changés que depuis le poste de contrôle. Ces valeurs sont déjà mentionnées dans la partie description technique du transceiver. Le préambule et l'entête du système selon la présente invention utilisent la trame de la norme utilisée. Cependant il est envisageable de n'utiliser qu'un seul modulateur (DBPSK) pour gagner du temps au niveau du traitement du processeur.
L'architecture en couche :
L'architecture adoptée par le système selon la présente invention est le mode infrastructure, où le point d'accès se situe au niveau du poste de travail. La liaison montante et la liaison descendante utilisent la même fréquence.
Couche physique :
La couche physique utilisée dépend de la norme utilisée (DSSS pour 802.1 1 g et OFDM pour la 802.1 1 a par exemples). La trame est mise en forme par l'entité 106 et respecte : • le blanchiment de la trame, l'étalement de spectre, l'ajout de l'entête,
• l'ajout du préambule
• l'ajout du CRC).
L'entité 106 calcule le rapport signal/bruit (Eb/N) des signaux reçus et le compare au seuil du (Eb/N) de la modulation utilisée. Dans le cas où le résultat du rapport est inférieur à la valeur de seuil, 106 commande l'entité 107 afin de changer la modulation utilisée, c'est ce qu'on appelle la variation dynamique de débit. On peut, par exemple, passer de la modulation DBPSK pour un débit de 1 Mbps, à la modulation DQPKS pour un débit de 2Mpbs, ou encore par les modulations QAM et CCK et Barker pour atteindre un débit de 54Mpbs avec la modulation OFDM. Les entités et leurs fonctionnalités restent inchangées.
Le choix du canal et de la norme se fait par l'entité 106 en programmant l'élément 109. La commande de la puissance d'émission se fait toujours par l'entité 106 en programmant l'élément 1 14.
La couche MAC :
L'écoute de la porteuse (CCA pour la norme 802.1 1 , par exemple) se fait par l'entité 106 en utilisant la présence du signal en sortie de l'entité 109, ce qui lui permet de calculer aussi le rapport (Eb/N) pour les calculs du taux d'erreur binaire et de l'EVM, deux critères essentiels pour définir les pertes d'informations à la réception des trames.
L'élément 106 a comme objectif de coder les données numérisées en utilisant une compression de données et le CRC, puisqu'il gère aussi le mécanisme d'espacement entre les trames (SIFS, DIFS, PIFS) qui sont respectivement de l'ordre de (10μs, 50μs, 30μs). Notre système pourra s'adapter à d'autres normes telles que le wimax du fait qu'il utilise déjà des modulations, OFDM entre autre cité par la norme 802.16 et l'utilisation des modes d'accès tels que l'OFDM où L'OFDMA est cependant envisageable.
La gestion d'énergie :
Le système selon la présente invention utilise des piles ou des accumulateurs comme source d'énergie. Pour économiser cette énergie, un interrupteur magnétique bistable pourra gérer l'alimentation des transceiver.
Dans le cas où le transceiver fonctionne avec des piles, un reconditionnement du système est nécessaire. Dans le cas où le transceiver fonctionne avec des accumulateurs, une recharge par induction peut être effectuée.
Deux autres possibilités sont également envisagées :
• l'alimentation par une onde électromagnétique qui sera captée par un circuit passif situé à l'intérieur du tranceiver, • l'alimentation par l'énergie récupérée sur le corps du sujet (thermo life).
Quoiqu'il en soit, nous utilisons le principe de la mise en veille, la transmission peut être puisée de telle sorte que le transceiver ne consomme pas une énergie importante en permanence. Nous utiliserons également des composants à faible consommation d'énergie, ce qui en plus facilitera l'intégration du transceiver.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur comprenant :
- un capteur susceptible d'être positionné sur le porteur de sorte à capter des signaux physiologiques;
- des moyens de transmission sans fil agencés pour transmettre des données physiologiques représentatives des signaux physiologiques par un canal sans fil, caractérisé en ce que le capteur est identifié par un identifiant unique, et les moyens de transmission comprennent des moyens de formatage agencés pour formater lesdits signaux physiologiques dans un format de données défini par des trames ayant une charge utile, les moyens de formatage étant en outre agencés pour insérer ledit identifiant unique dans ladite charge utile de sorte à former lesdites données physiologiques.
2. Dispositif selon la revendication 1 comprenant une pluralité de capteurs, chacun des capteurs de la pluralité de capteurs étant identifié par un identifiant unique.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le capteur est associé à une fréquence d'échantillonnage fonction de l'identifiant unique du capteur (Fi) et dans lequel les moyens de formatage sont agencés pour insérer la fréquence d'échantillonnage dans la charge utile.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel le capteur comprend un amplificateur ayant un gain fonction de l'identifiant unique du capteur (Fj) et dans lequel les moyens de formatage sont agencés pour insérer le gain dans la charge utile.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes comprenant une horloge associés aux moyens de formatage, et dans lequel les moyens de formatage sont agencés pour insérer dans la charge utile l'instant de début et l'instant de fin de captation par le capteur.
6. Système comprenant :
- un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ;
- un poste de contrôle (1 15) ; le dispositif étant apte à transmettre les données physiologiques au poste de contrôle.
7. Système selon la revendication 6 dans lequel le poste de contrôle étant agencé pour transmettre des données de commande au dispositif.
8. Système selon la revendication 7 dans lequel les données de commande comprennent la fréquence d'échantillonnage.
9. Système selon la revendication 8 dans lequel les données de commande comprennent le gain.
10. Système selon l'une des revendications 6 à 9 dans lequel le dispositif est agencé pour appliquer un signal de stimulation en réponse aux données de commandes.
1 1. Procédé pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur comprenant des étapes dans lesquelles :
- un capteur capte des signaux physiologiques ; - des données physiologiques représentatives des signaux physiologiques sont transmises par un canal sans fil ; caractérisé en ce que le capteur est identifié par un identifiant unique et dans lequel le procédé comprend des étapes dans lesquelles : - lesdits signaux physiologiques sont formatés dans un format de données défini par des trames ayant une charge utile ;
- ledit identifiant unique est inséré dans ladite charge utile de sorte à former lesdites données physiologiques.
12. Procédé selon la revendication 1 1 dans lequel une pluralité de capteurs captent des signaux physiologiques, chacun des capteurs de la pluralité de capteurs étant identifié par un identifiant unique.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 1 ou 12 dans lequel le capteur est associé à une fréquence d'échantillonnage fonction de l'identifiant unique du capteur (Fj) et dans lequel le procédé comprend une étape dans laquelle :
- la fréquence d'échantillonnage est insérée dans la charge utile.
14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13 dans lequel le capteur comprend un amplificateur ayant un gain fonction de l'identifiant unique du capteur (Fj) et dans lequel le procédé comprend une étape dans laquelle : - le gain est inséré dans la charge utile.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 1 à 14 comprenant une étape dans laquelle :
- l'instant de début et l'instant de fin de captation par le capteur est inséré dans la charge utile.
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