ES2252228T3 - Dispositivo y procedimiento de deteccion de situaciones anormales. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento de deteccion de situaciones anormales.Info
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Abstract
Un dispositivo de detección de situaciones anormales, particularmente de caídas, en un sujeto vivo, que comprende al menos un detector de presión (36; 76), que suministra una señal representativa de una presión, así como medios (68) de tratamiento de al menos una información de actividad y de al menos una información fisiológica, caracterizado por que comprende medios (68) de separación de las informaciones que se presentan en dicha señal representativa de una presión, que suministran a dichos medios de tratamiento (68), por una parte, al menos una información de actividad, representativa de la actividad de dicho sujeto, y, por otra parte, al menos una información fisiológica.
Description
Dispositivo y procedimiento de detección de
situaciones anormales.
El dominio de la invención es el de la detección
de ciertas situaciones anormales, principalmente patológicas y, en
particular, de caídas, ocurridas en un sujeto humano. Tal detección
tiene fundamentalmente por objeto la transmisión de una alarma hacia
una tercera persona (persona física o servicios,...) que realiza una
función de vigilancia a distancia.
La invención puede encontrar aplicaciones en
numerosas situaciones, y puede constituir el equipo sobre todo de
personas mayores y/o de movilidad limitada, de trabajadores
aislados, de niños, de animales,...
Los sistemas de alarma a distancia conocidos
están constituidos generalmente de un conjunto portado por el
sujeto y comunicados con una base fija, por ejemplo, por medio de un
enlace de HF. En el caso de una situación anormal, la base fija
emite un mensaje codificado, conducido por ejemplo a través de la
red telefónica, hacia un centro especializado. En ciertas
instituciones, el mensaje puede ser conducido por una red
interna.
En todos los casos, estos sistemas prevén un
desencadenamiento a posteriori y voluntario del
procedimiento, seguido de una caída o de una indisposición. Esto
supone, por tanto, que el sujeto tenga la capacidad y la voluntad
de hacerlo.
Se conocen ya diferentes sistemas de alarma a
distancia. En particular, existen dispositivos que se llevan en
forma de un medallón en torno al cuello, que necesitan una acción de
presión o de tracción para emitir una alarma. Además del hecho de
que se trata de sistemas pasivos (que necesitan una acción
voluntaria del portador), estos dispositivos producen a menudo
falsas alarmas, por ejemplo, por la noche, cuando se llevan y
chocan intempestivamente contra la cama. Es más, no se sabe cuándo
no se están llevando.
Se conocen igualmente los captadores o detectores
de movimiento, que informan sobre la actividad nocturna anormal, o
los sistemas detectores de la posición que equipan las camas de
ciertos servicios médicos.
De hecho, para describir una caída a partir del
centro de gravedad de una persona, es necesario establecer la
cinemática, es decir, conocer las condiciones iniciales (masa,
estatura, posición), las tres aceleraciones y las tres rotaciones.
Una tal solución se propone en el documento de Patente francesa
FR-2.760.116, que se sirve de dos girómetros. Se
calcula la trayectoria y un inclinómetro informa del final del
movimiento.
Ésta puede llevarse en un bolsillo, si bien
presenta un consumo importante, lo que constituye un factor de
limitación de su uso para una persona situada en un lugar aislado.
Además, no permite detectar más que caídas importantes, y no una
"micro-caída" sobre la cama del paciente o una
caída lenta, por ejemplo, a lo largo de una pared. Ahora bien, se
sabe que una persona dependiente, físicamente limitada en sus
desplazamientos, busca apoyos a lo largo de su recorrido. Lo mismo
en posición sentada que tendida, una indisposición no se verá
seguida de una alarma.
Más aún, se conocen los sistemas que asocian la
detección de la deceleración en el momento de una caída y un canal
vocal bidireccional, o en ambos sentidos, los sistemas que asocian
la protección con respecto a la vertical y la evaluación de la
energía cinética del cuerpo humano, así como los sistemas que
asocian un análisis de la medición de la actividad y un captador o
detector de la posición.
De forma general, estas diversas técnicas no son
eficaces al 100%, sino que únicamente son capaces de detectar
caídas importantes, con grados de precisión variables. Esto presenta
dos inconvenientes fundamentales:
- no se detectan sistemáticamente todas las
caídas o indisposiciones, en particular cuando el sujeto se
encuentra sentado o echado;
- producen un número importante de falsas
alarmas.
Se conocen, por otra parte, conjuntos de
vigilancia médica no ambulatorios, capaces de transmitir las
mediciones de ciertos parámetros fisiológicos. Los más sofisticados
utilizan la telemedicina o medicina a distancia. Se trata de
sistemas complejos y costosos, reservados a ciertos tipos de
pacientes, pero que no están adaptados a las personas de edad y/o
de movilidad reducida en un lugar aislado.
Se conocen aún diferentes tipos de detectores
fisiológicos (pulso, respiración, temperatura,...), pero éstos no
están nunca asociados a procedimientos de decisión, y no permiten
detectar una situación anormal, tal como una caída.
De acuerdo con el documento
US-5.515.858, se conoce igualmente un sistema capaz
de tener en cuenta, por una parte, informaciones sobre la medición
de la actividad, y, por otra parte, informaciones fisiológicas. El
documento FR-2.785.073 presenta también un sistema
semejante que sugiere tener en cuenta los dos tipos de información
simultáneamente. En los dos casos, es necesario poner en práctica
medios de medición específicos para cada tipo de información.
La invención tiene particularmente como propósito
paliar estos distintos inconvenientes de las técnicas
anteriores.
Más precisamente, es un propósito de la invención
aportar un dispositivo y un procedimiento de detección de
situaciones anormales, sobre todo de caídas, que presenten una
fiabilidad óptima (es decir, cercana al 100%). En particular, la
invención tiene por objetivo hacer posible la detección de todos los
tipos de caídas, incluso cuando el sujeto portador está echado o
sentado, o bien tiene el cuerpo apoyado contra una pared.
Otro objetivo de la invención consiste en
suministrar un tal dispositivo y un tal procedimiento que supriman,
o al menos limiten en gran medida, la generación de falsas alarmas
(debidas, por ejemplo, a un movimiento brusco, a un choque
intempestivo,...).
En otros términos, la invención tiene como
propósito permitir una detección de las situaciones anormales que
sea a la vez más segura y más eficaz que las técnicas conocidas.
Es, además, un objetivo de la invención procurar
un tal dispositivo que sea:
- relativamente sencillo y poco costoso de
fabricar;
- que presente un consumo pequeño y, por tanto,
una buena autonomía;
- poco embarazoso, así como ergonómico (es decir,
que no presente molestias para el que lo porta).
Estos objetivos, así como otros que se pondrán de
manifiesto en lo que sigue, se alcanzan, de acuerdo con la
invención, con la ayuda de un dispositivo de detección de
situaciones anormales de acuerdo con la reivindicación 1.
Así, con arreglo a la invención, se obtiene una
determinación eficaz y precisa de las situaciones anormales,
teniendo en cuenta dos tipos de información.
Por supuesto, es posible que, en ciertas
situaciones, las informaciones relativas a la actividad sean
suficientes (caída brutal, por ejemplo). En este caso, no es
obligatorio tener en cuenta las informaciones fisiológicas. Y a la
inversa, puede preverse que se aporten y analicen periódicamente
informaciones fisiológicas, incluso en ausencia de una información
de actividad alarmante.
Más precisamente, el dispositivo de la invención
comprende:
- medios de detección de una posible situación
anormal, alimentados por un sistema de medición de la actividad que
suministra dicha o dichas informaciones de actividad; y
- medios de confirmación de dicha posible
situación anormal, alimentados por al menos un detector fisiológico
que suministra dicha o dichas informaciones fisiológicas.
Tal y como se ha indicado en lo anterior, puede
no tratarse más que de un modo, entre otros, de utilización de las
informaciones de actividad y fisiológicas.
De forma preferida, en régimen continuo, sólo se
encuentra activa la toma en consideración de una información
relativa a la actividad, y se tiene en cuenta una información
fisiológica a intervalos regulares y/o en presencia de una posible
situación anormal.
Esta solución permite realizar sistemas de bajo
consumo, al no obtenerse y analizarse las informaciones fisiológicas
más que cuando ello es necesario para despejar una duda. En régimen
permanente únicamente se efectúa el seguimiento de las
informaciones de actividad.
La técnica de la invención es, por tanto,
diferente de los sistemas de medición de la actividad que comprenden
un acelerómetro o, ventajosamente, dos o tres acelerómetros, cuyas
salidas se suman con el fin de formar una señal única de actividad
que alimenta dichos medios de detección de una posible situación
anormal. Tales sistemas se presentan particularmente en los
documentos FR-2.785.073 y US 5.515.858, ya
mencionados.
De acuerdo con otro modo de realización
ventajoso, dicho sistema de medición de la actividad comprende al
menos un detector de presión, que asegura igualmente la detección de
los parámetros fisiológicos. La señal suministrada por el detector
de presión es, por tanto, rica en información, y se realiza, de
preferencia, una primera separación de variables entre la medición
de la actividad y los parámetros fisiológicos. Puede así tratarse
una parte de la información de movimiento por una interfaz no lineal
y servir para activar el microprocesador de resultas de una
actividad motriz discontinua.
El detector de presión forma entonces,
simultáneamente, al menos una parte del sistema de medición de la
actividad y al menos una parte de los detectores fisiológicos.
Preferiblemente, dicho o dichos detectores
fisiológicos suministran al menos una de las informaciones
pertenecientes al grupo que comprende:
- el pulso;
- una cierta magnitud, función de la presión
arterial (por ejemplo, una presión externa que es función de la
presión arterial, modulada por la respiración, de manera que el
análisis permita desmodular esta amplitud y calcular el pulso);
- el ritmo y/o el caudal respiratorio;
- la temperatura (en particular, la temperatura
cutánea local),
así como las variaciones y/o combinaciones de
estas magnitudes.
La mayor parte de estos datos pueden ser
deducidos de la señal suministrada por un único detector de presión.
Así pues, de forma ventajosa, el dispositivo de la invención pone
en práctica al menos un detector dinámico de presión, sensible a la
impulsión cardiaca de dicho sujeto. Puede preverse, en particular,
la disposición de un tal detector con un brazalete o pulsera
elástica, lo que permite transmitir la impulsión cardiaca que nace
del interior de la muñeca.
De forma ventajosa, el dispositivo de la
invención comprende medios de medición de una información
representativa de la fuerza de aplicación de dicho dispositivo
sobre la piel de dicho sujeto. Esta información permite de manera
ventajosa, por otra parte, verificar si el dispositivo se está
llevando (y se sujeta lo suficientemente bien).
De acuerdo con un modo de realización preferido,
éste se realiza con la forma de un reloj de pulsera. Se dispone
entonces de un dispositivo práctico y discreto.
Ventajosamente, el dispositivo de la invención
comprende un dispositivo de palpación o pistón, que forma la
interfaz entre la piel de dicho sujeto y al menos un detector
fisiológico. Esto permite librarse de los problemas debidos a un
desplazamiento o a una desviación de la zona de apoyo sobre la piel
del portador.
De acuerdo con un aspecto ventajoso de la
invención, el dispositivo comprende medios de generación de una
alarma local y medios de transmisión de dicha alarma hacia un lugar
distante, tras un retardo predeterminado, cuando dicha alarma no ha
sido invalidada manualmente por dicho sujeto.
Se evita de esta forma la transmisión de falsas
alarmas hacia un lugar de gestión distante. Es el portador quien
garantiza por sí mismo la gestión de las falsas alarmas.
De manera ventajosa, el dispositivo comprende
además medios de desencadenamiento o disparo manual, que emiten una
alarma hacia un lugar distante. El portador puede así, incluso en
ausencia de la detección automática, advertir al lugar de
vigilancia, por ejemplo, en caso de enfermedad o de signos
premonitorios de ésta última.
De acuerdo con un modo preferente de realización,
dicho disparo manual se obtiene apretando fuertemente dicho
dispositivo, con el fin de actuar sobre dichos medios de medición de
una información representativa de la fuerza de aplicación.
La puesta en práctica resulta entonces muy
sencilla y no precisa ningún medio suplementario.
De forma ventajosa, el dispositivo de la
invención comprende medios de memorización de al menos un modelo de
caída y/o de una serie de dichas mediciones fisiológicas.
Preferiblemente, se prevén medios de presentación
visual de al menos una de las informaciones pertenecientes al grupo
que comprende:
- hora y fecha;
- informaciones fisiológicas;
- alertas;
- mensajes personalizados, en un instante
dado;
- informaciones de localización.
El dispositivo puede igualmente comprender al
menos un fotodiodo para la transmisión de información a medios de
tratamiento de dicho dispositivo y/o para suministrar una
información de iluminación.
El dispositivo de detección de situaciones
anormales puede asimismo servirse de un micrófono, estar asociado a
un sistema anti-fuga, y comprender medios de
localización y/o medios de supervisión fisiológica.
La invención se refiere igualmente al
procedimiento que se lleva a cabo para el dispositivo que se ha
descrito en lo anterior. Este procedimiento comprende, en
particular, una etapa de generación de una señal de alarma
representativa de una situación anormal, en función de un análisis
de al menos una información de actividad y, al menos en ciertos
casos, de al menos una información fisiológica.
De manera preferida, el procedimiento comprende
las siguientes etapas:
- detectar una posible situación anormal en
función de dicha o dichas informaciones de actividad; y
- confirmar o invalidar dicha posible situación
anormal, en función de dicha o dichas informaciones
fisiológicas.
Ventajosamente, comprende asimismo las siguientes
etapas:
- generar una alarma local;
- esperar una orden de anulación por parte de
dicho sujeto durante un retardo predeterminado;
- transmitir hacia un lugar distante dicha alarma
cuando dicha alarma no ha sido anulada en el curso de dicho
retardo.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto más claramente con la lectura de la
siguiente descripción de un modo preferido de realización de la
invención, proporcionado a título de mero ejemplo ilustrativo y no
limitativo, y con las figuras que se acompañan, entre las
cuales:
- la Figura 1 es un diagrama sinóptico general
que ilustra el principio de la invención en el caso de una
caída;
- la Figura 2 es un ejemplo de las señales
suministradas por los acelerómetros en caso de caída, y de su
suma;
- la Figura 3 presenta el principio de
transferencia del pulso cardiaco al dispositivo de la invención,
realizado en forma de un reloj de pulsera;
- las Figuras 4a y 4b muestran un ejemplo de
ondas cardiacas moduladas por la respiración, respectivamente en el
dominio temporal y en el dominio de la frecuencia;
- la Figura 5 es un diagrama sinóptico que
presenta las capacidades funcionales del dispositivo de la
invención;
- las Figuras 6A y 6B presentan los diferentes
detectores y su entorno, al servirse de ellos dependiendo del
dispositivo de la invención, según dos modos de realización:
- Figura 6A: utilización de tres detectores
piezoeléctricos;
- Figura 6B: utilización de un detector de
presión;
- la Figura 7 muestra, en corte, un modo de
realización del dispositivo de la invención;
- la Figura 8 es un diagrama de flujo detallado
del procedimiento de vigilancia de la invención.
La invención tiene, por tanto, por objeto un
dispositivo de detección de situaciones anormales en un sujeto y,
particularmente, de caídas. Este dispositivo y el procedimiento
correspondiente son más fiables y más precisos que los sistemas
conocidos, en particular debido a que combinan, al menos cuando es
necesario, informaciones de medición de la actividad y
fisiológicas, tal como se ilustra esto por medio del diagrama
sinóptico general de la Figura 1.
El análisis de la situación de medida de la
actividad del paciente, en función de la información 12 relativa a
la actividad, puede ser de tres tipos:
- normales, 111: únicamente están en
funcionamiento entonces los captadores o detectores de medición de
la actividad;
- claramente anormales, 112: en este caso se pasa
directamente a la etapa 13 de generación de una alarma;
- potencialmente anormales, 113: se trata del
caso habitual en que se ha detectado una agitación o sacudida
importante sin que se tenga la seguridad de que se trata de una
caída (este caso es más frecuente cuanto más pequeños son los
umbrales de detección de la agitación, de manera que se detecten las
"micro-caídas").
En esta última situación 113, se hace uso de una
etapa suplementaria 14 de confirmación o de invalidación de la
normalidad de la situación, en función de informaciones 12 de
medición de la actividad. Si el portador es capaz de moverse, puede
disparar manualmente una alarma. En caso contrario, se tienen en
cuenta las informaciones fisiológicas 15. En caso de invalidación,
se recupera la situación normal 111. En caso contrario, se pasa a
la etapa de generación de una alarma. Por supuesto, los datos
fisiológicos pueden constituir el objeto de mediciones regulares
independientemente de una detección de movimiento, y, llegado el
caso, provocar la emisión de una alarma, por ejemplo, en el caso de
un problema cardiaco (incluso si no ha habido ninguna caída...).
Las informaciones de medición de la actividad y
fisiológicas pueden utilizarse igualmente en paralelo, o bien de
cualquier otra forma adecuada.
De acuerdo con otro aspecto ventajoso de la
invención, la generación de alarmas 13 se hace en dos tiempos, de
tal modo que se evita la generación de falsas alarmas y, por tanto,
las intervenciones inútiles de las personas a cargo de la
vigilancia a distancia. De esta forma, se genera en un principio una
alarma local 131, bajo la forma, por ejemplo, de una señal
sonora.
El sujeto portador dispone entonces de un lapso
de tiempo predeterminado, por ejemplo, de algunas decenas de
segundos, para intervenir y anular la alarma si no se encuentra
realmente en una situación que precise una intervención. En caso de
anulación de la alarma (132), se retorna al modo normal. En caso
contrario, se transmite una alarma (133) hacia el lugar de la
vigilancia a distancia.
Llevado ventajosamente bajo la forma de una caja
de reloj, el dispositivo de la invención comprende por tanto un
conjunto de detectores de motricidad que permite conocer las
aceleraciones de la muñeca. Estas magnitudes, de las que se
proporciona un ejemplo en la Figura 2 (21, 22 y 23: aceleraciones
respectivas según los ejes X, Z e Y) sirven, por tanto, en primer
lugar para discriminar o diferenciar un nivel de energía crítico. En
efecto, la banda pasante de aceleraciones en el momento de una
caída está comprendida entre 0,5 Hz y 6 Hz, que se considera como
una banda estrecha.
Con el fin de optimizar el consumo, se asimilan
las señales remitidas 21, 22 y 23, sumadas y filtradas en paso
bajo, a la energía en juego, al objeto de obtener la señal 24, que
sirve para poner en marcha los medios de cálculo del
dispositivo.
De acuerdo con una variante ventajosa, los
detectores de motricidad pueden ser reemplazados por un único
detector de presión, que garantiza igualmente la detección de los
parámetros fisiológicos.
En los segundos siguientes, se realizan
mediciones de energía y se comparan con un modelo de caída, de
acuerdo con el algoritmo que se describe en lo que sigue. Después
de la activación, las mediciones emitidas por los acelerómetros (o
del detector de presión, tras el análisis de una parte de la
información de medición de la actividad, tratada por una interfaz
no lineal) se convierten en energía. La comparación o la referencia
al umbral tiene lugar con respecto a un modelo, es decir, un
conjunto de valores sucesivos que representan una evolución en el
tiempo (por ejemplo, la forma de la onda tras un choque), y no con
respecto a un único valor de umbral.
Esta caída puede ser relativa, es decir, que el
centro de gravedad del cuerpo humano permanezca prácticamente sin
cambios. En este caso, la comparación puede revelarse delicada. Es
por esta razón por la que se observará entonces la evolución de
ciertos parámetros fisiológicos (pulso, respiración,...) como
indicador de una situación anormal.
Tal y como se ilustra en la Figura 3, el
dispositivo de caja de reloj 31 se mantiene en la muñeca con la
ayuda de una pulsera elástica 32, similar a la de un reloj
convencional. La impulsión cardiaca 33 atraviesa los vasos 34, el
músculo, los tejidos 35 y la piel, y se propaga entonces a través de
la pulsera 32, lo que genera un apriete del detector 36, que se
describe de manera más detallada más adelante.
De esta forma, los parámetros fisiológicos
accesibles en el nivel de la muñeca son la imagen de la impulsión
cardiaca, de la que las Figuras 4a y 4b proporcionan un ejemplo,
respectivamente, de la traza temporal y del análisis espectral
correspondiente de una onda cardiaca modulada por la respiración, en
el caso de una arritmia inusual de un sujeto varón de 35 años. De
estas señales se deduce el pulso y la frecuencia respiratoria, y,
llegado el caso, la tensión arterial.
Al situar una sonda de temperatura muy próxima a
la piel, se obtiene igualmente la temperatura local (desviada con
respecto a la temperatura del cuerpo humano), de la que se deduce la
variación de la temperatura. Aunque no haya caída, estos parámetros
son memorizados, de manera que el sistema realiza su
autoaprendizaje.
Tras una caída o una indisposición, el sujeto
puede quedar físicamente inmovilizado. En ese caso, la temperatura
de su cuerpo baja. Este parámetro puede ser discriminante si la
variación de la temperatura del cuerpo es significativa durante un
tiempo suficientemente importante.
Se vuelve a trazar el histórico de los parámetros
fisiológicos después de la caída, en la hipótesis de que no se haya
detectado ésta inmediatamente (posible situación anormal). De hecho,
éste es función de la patología que haya llevado a la caída. Sin
embargo, si la persona se encuentra paralizada, pueden encontrarse
las siguientes variaciones:
- pulso: bradicardia o taquicardia;
- respiración: frecuencia en aumento como
consecuencia del estado de estrés, seguida de su normalización, a
lo que sigue la observación de pausas respiratorias;
- tensión arterial: que puede variar tanto en un
sentido como el otro (aumento o disminución en función de la
causa);
- variación de la temperatura: al extrapolar la
reacción del cuerpo de una persona en situación de sueño con
respecto a la de una persona inmovilizada, sabiendo que el hombre es
un ser endotérmico puesto que sólo su temperatura interna es
constante, es posible anticipar que el mecanismo de termorregulación
garantiza el mantenimiento de esta endotermia a pesar de que las
condiciones ambientales pueden ser muy variables. Sin embargo, las
temperaturas de la piel no son uniformes: las temperaturas más
bajas son a menudo las de las manos y después las de los pies (de
28º a 31º), en tanto que la temperatura más alta de la cabeza es del
orden de 34º a 35º.
La Figura 5 ilustra las capacidades funcionales
principales del dispositivo de la invención.
En régimen continuo, únicamente los medios 51 de
medición de la actividad están activos. El microcontrolador se
encuentra inactivo, así como el emisor de HF. De forma intermitente
se realizan mediciones de la frecuencia cardiaca (Fc), además de la
frecuencia respiratoria (Fr) y de la temperatura, así como de las
amplitudes respectivas, que son memorizadas (53) para seguir la
evolución de estas magnitudes y para poder afirmar, eventualmente,
que el sujeto ya no se encuentra en situación normal.
En caso de sobrepaso del nivel de la motricidad
(deducción de una sacudida 54), el microcontrolador es activado
(55) y comienza una captación que tiene por objeto captar las
señales de motricidad y detectar si ha habido caída (56) a partir
de un algoritmo memorizado (53).
Además se captan (58) los parámetros fisiológicos
precedentes durante, por ejemplo, 30 segundos, se realizan cálculos
y se lleva a cabo una prueba de sobrepaso.
A continuación, se pone en práctica una prueba de
movimiento 55 con el fin de verificar que el portador es capaz de
moverse. En este caso es posible un disparo manual 59 de la alarma,
así como una transmisión de una alarma en el momento en que el
dispositivo no se está llevado o está mal ceñido.
La alarma 510 es transmitida a través de los
medios de transmisión de HF 52. De manera ventajosa, la transmisión
precisa el tipo de alarma:
- reloj que no se está llevando;
- ceñimiento o apriete deficiente;
- parámetros fisiológicos fuera del umbral;
- caída;
- disparo manual.
Las Figuras 6A y 6B presentan el entorno de los
detectores de los que se hace uso, respectivamente en el caso:
- Figura 6A: de utilización de tres detectores
piezoeléctricos;
- Figura 6B: utilización de un detector de
presión.
En el caso de la Figura 6A, las tres
aceleraciones son detectadas, por ejemplo, por un acelerómetro
tridimensional 61 integrado o modular, por ejemplo, del tipo ACH
04-08-05, fabricado por la sociedad
AMP (marca registrada), o de cualquier tipo equivalente que tenga
una sensibilidad de 2 mV/g dentro de la banda pasante de 0,5 Hz –
10 Hz. Éstos son seguidos de un sumador 62 (véase la Figura 2), de
una aplicación de ganancia 50 y de una comparación 63 con un umbral
dentro de la banda pasante correspondiente.
La detección de la presión cardiaca se realiza
con la ayuda de un detector piezoeléctrico 64 que tiene la forma de
un disco (de diámetro \diameter = 16 mm, e = 0,5 mm) que se sirve
del efecto piezoeléctrico directo (material PZT PIC 155,
confeccionado por la PI CERAMIC (marca registrada)). El valor de la
capacidad para 1 Hz es de 8,65 nF. Cargado con una capacidad igual
en paralelo, con una carga resistiva de 33 M\Omega, la frecuencia
de corte es 0,6 Hz y la sensibilidad es 54 mV/N. Una etapa de
transimpedancia garantiza la conexión con un amplificador de
ganancia 500 y de banda pasante de entre 0,5 y 3 Hz, de manera que
para una impulsión cardiaca que suministra 1/100 de N en el
detector, puede obtenerse a la salida una señal de amplitud de 400
mV de cresta a cresta.
Este detector puede proporcionar igualmente la
imagen de la aceleración según el eje Z.
En el caso de que se ponga en práctica un
detector de presión 600 (Figura 6B), puede tratarse ventajosamente
de un detector piezoeléctrico tal como el que se ha descrito aquí
anteriormente. El entorno del detector de presión comprende una
resina no elástica pero deformable que forma un volumen entre el
propio detector y una membrana flexible unida al pistón.
Bajo la acción de un movimiento longitudinal se
tiene el mismo efecto que el causado por una impulsión cardiaca.
Bajo una acción transversal, el desplazamiento de la masa del reloj
lleva consigo una variación de la longitud de la pulsera y, por
tanto, una variación del apriete detectado por el detector de
presión. La señal emitida por el detector de presión es, por tanto,
muy rica en informaciones (información sobre la medición de la
actividad y parámetros fisiológicos). Los amplificadores
operacionales que se utilizan son del tipo de muy bajo consumo y,
por ejemplo, son amplificadores MAX 418 de la sociedad MAXIM (marca
registrada).
El ceñimiento de la pulsera de detecta por un
detector resistivo 65 del tipo FSR 152-NS, detector
semiconductor plano recubierto de un polímero. Integrado en una
etapa de amplificador operacional, es posible discriminar o
diferenciar en la salida 4 niveles, que son:
- superior a 1V: reloj que no se está
llevando;
- entre 0,15 V y 0,9 V: reloj que se está
llevando;
- inferior a 0,09 V: ceñimiento muy fuerte,
realizado voluntariamente y que sirve de botón para la alarma
manual.
Se apreciará que cada uno de los intervalos o
tramos está separado del vecino por una zona virgen, lo que permite
garantizar el análisis.
Con el fin de mejorar la detección de la
presencia de la alarma manual, se realiza una prueba de estabilidad
de nivel.
Puede utilizarse igualmente un detector Motorola
(marca registrada) MX 2300, que mejora la discriminación de las
situaciones.
El detector de temperatura 66 es, posiblemente,
un detector semiconductor LM 62 fabricado por la National
Semiconductor (marca registrada). Su resolución es de 0,2º. Éste se
encuentra, ventajosamente, en el dispositivo de palpación o pistón,
separado de la piel por aproximadamente 1 mm.
El detector de fotodiodo 67, por ejemplo, del
tipo BPW 34 de la SIEMENS (marca registrada), sirve para transmitir
informaciones por medio de cálculos 681 (inicialización,
pruebas,...) y puede informar igualmente acerca de la iluminación
ambiental.
El microcontrolador 68 puede ser descompuesto
funcionalmente en:
- medios 682 de gestión de las interrupciones,
alimentados con la información de medición de la actividad y la
información del ceñimiento de la pulsera;
- medios 681 de mediciones y cálculos,
alimentados con las informaciones de medición de la actividad, de
ceñimiento, de impulsión de la presión arterial, de temperatura y
del fotodiodo;
- medios de memorización 683;
- medios 684 de gestión de las alarmas.
En el caso de la Figura 6B, los medios 681 y 682
son alimentados directamente por el detector 610 de la presión
arterial, a través de los amplificadores 62, 63 y 611 (que
suministran una diferencia de presiones arteriales).
Los medios 684 de gestión de las alarmas actúan
sobre el emisor de HF 69 para emitir la alarma 691, por ejemplo,
hacia una base fija.
La Figura 7 ilustra, en corte, el ensamblaje de
los diferentes detectores y de la electrónica integrada en la caja
del reloj.
Se ha dispuesto un pistón 71 de manera que entre
en contacto con la piel del sujeto portador. Éste contiene la sonda
de temperatura 72. Una membrana 73, adherida o pegada al pistón 71,
garantiza la transferencia de la impulsión cardiaca (o de un
movimiento longitudinal, en el caso del modo de realización de
detector de presión), que permite una variación de la
perpendicularidad entre el pistón 71 y los detectores. La unión
entre los detectores y el pistón se hace por medio de gel de
silicona 75, de manera que se desacopla mecánicamente el
montaje.
El captador piezoeléctrico 76 de detección de la
impulsión cardiaca está pegado sobre el detector de ceñimiento de
la pulsera 74. De esta forma, existe un constreñimiento previo sobre
el material piezoeléctrico, que permite la detección de pequeños
impulsos.
La electrónica está constituida por los circuitos
impresos 77 y 78. Por supuesto, ésta puede quedar reducida a un
único circuito impreso. La presentación visual de la hora y de
cualquier otra información es procurada por el dispositivo de
presentación visual 79, por ejemplo, del tipo de cristales líquidos.
Las alarmas son transmitidas a través del emisor 710 y de la antena
711. La fuente de energía incorporada es una pila o batería 712 que
garantiza una autonomía de más de un año para el dispositivo. Este
último se sujeta en la muñeca por medio de una pulsera elástica que
no se ha representado.
Los medios de estanqueidad ya no se han
representado, pero se escogen de tal modo que garanticen una
estanqueidad ante la mojadura. Los materiales utilizados y que se
encuentran en contacto con la piel no son dañinos y, más
generalmente, no son peligrosos por lo que respecta a un acarreo
permanente del reloj.
La electrónica comprende dos funciones
principales, que son el entorno de los detectores (ya descritos en
relación con la Figura 6) y los medios de cálculo y de emisión. Los
medios de cálculo incorporados pueden realizarse en la práctica por
medio de microcontroladores de consumo muy bajo, de la familia de
los MPS de la Texas Instruments (marca registrada) o de la familia
de los XE 88xx de la XEMICS (marca registrada). Estos
microcontroladores poseen medios de medición analógica de una buena
precisión (superior a los 12 bits), bases de tiempos,
"drivers" o dispositivos de excitación de presentación visual
para cristales líquidos (presentación visual de la hora y de
ciertas alarmas), una memoria de programa suficiente, así como
enlaces numéricos con un emisor de HF del tipo de FM cuyo alcance
es de 60 m en campo abierto.
Antes de describir con más detalle el algoritmo
de vigilancia, se recuerdan los tres puntos siguientes:
- el disparo intempestivo de falsas alarmas es un
problema fundamental para todo sistema de detección automática. Un
sistema que genera una proporción importante de falsas alarmas será
un sistema que se abandone rápidamente. Con el fin de evitar este
inconveniente, una alarma de disparo automático será validada
sistemáticamente, con un cierto retardo, por parte del portador,
antes de ser difundida. La expiración de este retardo conducirá
obligatoriamente a la difusión de la alarma, puesto que ello hace
suponer que el portador se encuentra incapacitado para reaccionar y
está, por tanto, en dificultades. Es, por consiguiente, el portador
del sistema quien se ha de encargar de las falsas alarmas, y no el
servicio de socorro;
- una caída seguida de una inactividad es una
situación alarmante. Este aspecto se ha integrado de cara a la toma
de la decisión final (alerta o no alerta);
- la autonomía es un parámetro esencial para un
sistema ambulatorio. Se ha tenido en cuenta, por tanto, desde el
inicio de la concepción del dispositivo. La vigilancia de las
señales emitidas desde los acelerómetros o de la información de
medición de la actividad se garantiza gracias a un dispositivo
analógico de pequeño consumo. El cometido de este dispositivo
consiste en activar, en el caso de un sobrepaso de umbral (actividad
juzgada posiblemente anormal), el microcontrolador gestionado en
modo de alerta / activación, evitando de este modo todo consumo
innecesario. Se efectúa entonces un análisis de los parámetros con
el fin de determinar si la situación es crítica o no. La vigilancia
de los parámetros fisiológicos se realiza periódicamente de manera
que se decelere cualquier anomalía.
La Figura 8 ilustra el organigrama de vigilancia
que se pone en práctica.
En situación normal y continua, se está en el
modo de vigilancia pasiva 81 por parte del dispositivo analógico.
El microcontrolador está en alerta, 811. Se vigila la motricidad,
812, y se permanece en este modo en tanto no se detecte, 813, un
movimiento importante.
Se pone en práctica, a intervalos regulares, la
vigilancia cíclica 82 de los parámetros fisiológicos. Mientras
estos parámetros son normales (821) no se emprende ninguna
acción.
Cuando se detecta un movimiento importante (813),
se pasa al modo de vigilancia activa 84 por parte del dispositivo
analógico. Se activa el microcontrolador (841) y se aprecia a
continuación la actividad (842). Si la actividad es considerada
normal (843), se regresa al modo de vigilancia pasiva. En caso
contrario, se pasa al seguimiento de la actividad (844), teniendo
en cuenta los parámetros fisiológicos (822). Si hay una constatación
de inactividad, se pasa al modo de sistema en alarma 85. En caso
contrario, se verifica (846) si la actividad es normal. Si la
respuesta es negativa, se retorna a la etapa (844) de seguimiento de
la actividad. En caso contrario, el microcontrolador regresa a la
alerta (811).
El modo de alarma comprende en principio una
alarma local (851) que comprende el armado de una temporización.
Si, dentro de la duración de esta temporización, la alarma es
desactivada (852), se retorna a la situación normal y el
microcontrolador vuelve a pasar a alerta (811). En caso contrario se
transmite (853) una alarma tras la expiración de la temporización.
Tras el acuse de recibo (854) de la alarma, el microcontrolador
regresa a la alerta (811).
Por supuesto, es posible prever numerosas
variantes como complemento y/o alternativa al dispositivo de la
invención.
En particular, puede utilizarse la presentación
visual, por ejemplo, por medio de cristales líquidos, con el fin de
presentar visualmente informaciones tales como la hora, o bien
mensajes personalizados (toma de medicamentos, citas,
actividades,...).
Por otra parte, en la medida en que sea
suficiente para ello la banda pasante del emisor de HF, puede
disponerse un micrófono integrado en el reloj para transmitir la
voz. Pueden preverse igualmente medios de recepción de
informaciones vocales o de otras.
Puede realizarse un sistema
anti-fuga, por ejemplo, por la transmisión de una
señal de HF cada quince minutos. Puede igualmente disponerse una
función de detección de paso integrada por medio del fotodiodo, en
la medida en que el paso que se ha de detectar esté equipado con un
emisor luminoso. La emisión cíclica de la señal de HF puede
asimismo permitir vigilar la calidad de la transmisión y, por tanto,
garantizar la seguridad del sistema.
El conocimiento continuo del pulso, de la
temperatura y del ceñimiento de la pulsera, en caso de que se
utilice un detector de presión lineal, de los parámetros
respiratorios,... permite realizar un sistema de supervisión a
domicilio, materializado en forma de un sistema ambulatorio
cómodo.
Por fin, es posible concebir la asociación de
medios de localización (GPS) y/o las funciones de base de un
teléfono portátil para aumentar la autonomía en distancia y/o
constituir un sistema anti-fuga absoluto o
estricto.
Claims (24)
1. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, particularmente de caídas, en un sujeto vivo, que
comprende al menos un detector de presión (36; 76), que suministra
una señal representativa de una presión, así como medios (68) de
tratamiento de al menos una información de actividad y de al menos
una información fisiológica, caracterizado porque comprende
medios (68) de separación de las informaciones que se presentan en
dicha señal representativa de una presión, que suministran a dichos
medios de tratamiento (68), por una parte, al menos una información
de actividad, representativa de la actividad de dicho sujeto, y, por
otra parte, al menos una información fisiológica.
2. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado
porque dichos medios (68) de tratamiento de dicha o dichas
informaciones de actividad y de dicha o dichas informaciones
fisiológicas comprenden:
- medios de detección (11) de una posible
situación anormal, alimentados con al menos una de dichas
informaciones de actividad y, respectivamente, al menos una de
dichas informaciones fisiológicas; y
- medios de confirmación (14) de dicha posible
situación anormal, alimentados por al menos una de dichas
informaciones fisiológicas y, respectivamente, al menos una de
dichas informaciones de actividad, y que producen una información de
situación anormal confirmada que gobierna unos medios de generación
(13) de una señal de alarma,
de tal modo que se optimiza la detección de las
situaciones anormales.
3. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque, en régimen continuo, sólo está
activa la detección de al menos una información de actividad (81), y
por que se determina (82) al menos una información fisiológica a
intervalos regulares y/o en presencia de una posible situación
anormal.
4. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque dicha o dichas informaciones
fisiológicas pertenecen al grupo que comprende:
- el pulso;
- una magnitud que es función de la presión
arterial;
- el ritmo y/o el caudal respiratorio;
y las variaciones y/o combinaciones
de estas
magnitudes.
5. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado
porque dicho o dichos detectores de presión comprenden al menos un
detector (36) dinámico de presión, sensible a la impulsión cardiaca
de dicho sujeto.
6. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
5, caracterizado porque comprende medios de medición de una
información representativa de la fuerza de aplicación (65) de dicho
dispositivo sobre la piel de dicho sujeto.
7. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado
porque dicha información representativa de la fuerza de aplicación
se utiliza para verificar que dicho dispositivo se está llevando
correctamente.
8. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
7, caracterizado porque está realizado con la forma de un
reloj de pulsera.
9. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
8, caracterizado porque comprende un dispositivo de palpación
(71) que forma una interfaz entre la piel de dicho sujeto y al menos
un detector de presión.
10. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
9, caracterizado porque comprende medios de generación de una
alarma local y medios de transmisión de dicha alarma hacia un lugar
distante tras un retardo predeterminado, cuando dicha alarma no ha
sido invalidada manualmente por dicho sujeto.
11. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
10, caracterizado porque comprende medios de disparo manual
(59) que emiten (52) una alarma hacia un lugar distante.
12. Un dispositivo de detección situaciones
anormales, de acuerdo con las reivindicaciones 6 y 11,
caracterizado porque dicho disparo manual de se obtiene
apretando fuertemente sobre dicho dispositivo, con el fin de actuar
sobre dichos medios (36; 76) de medición de una información
representativa de la fuerza de aplicación.
13. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
12, caracterizado porque comprende medios de memorización
(683) de al menos un modelo de caída y/o de una serie de dichas
mediciones fisiológicas.
14. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
13, caracterizado porque comprende medios de presentación
visual (79) de al menos una de las informaciones pertenecientes al
grupo que comprende:
- hora y fecha;
- informaciones fisiológicas;
- alertas;
- mensajes personalizados, en un instante
dado;
- informaciones de localización.
15. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
14, caracterizado porque comprende al menos un fotodiodo (67)
para la transmisión de informaciones a medios de tratamiento de
dicho dispositivo y/o para suministrar una información de
iluminación.
16. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
15, caracterizado porque comprende un micrófono.
17. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
16, caracterizado porque está asociado a un sistema
anti-fuga.
18. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado
porque comprende medios de localización.
19. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
18, caracterizado porque comprende medios de supervisión
fisiológica.
20. Un dispositivo de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
19, caracterizado porque comprende un captador de temperatura
(72).
21. Un procedimiento de detección de situaciones
anormales, en particular de caídas, en un sujeto vivo, con la ayuda
de al menos una información de actividad y de al menos una
información fisiológica, que comprende una etapa de medición (36;
76) de al menos una presión en dicho sujeto, con la ayuda de al
menos un detector de presión que suministra una señal representativa
de una presión,
caracterizado porque comprende una etapa
de separación (68) de las informaciones presentes en dicha señal
representativa de una presión, que suministra, por una parte, al
menos una información de actividad, representativa de la actividad
de dicho sujeto, y, por otra parte, al menos una información
fisiológica.
22. Un procedimiento de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con la reivindicación 21,
caracterizado porque comprende las
siguientes etapas:
- detección (11) de una posible situación anormal
(113) en función de al menos una información de actividad; y
- confirmación o invalidación (14) de dicha
posible situación anormal, en función de al menos una información
fisiológica;
- generación (13) de una señal de alarma,
representativa de la situación anormal confirmada.
23. Un procedimiento de detección de situaciones
anormales, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 21
y 22,
caracterizado porque comprende las
siguientes etapas:
- generar (131) una alarma local;
- esperar una orden de anulación (132) por parte
de dicho sujeto durante un retardo predeterminado;
- transmitir (133) hacia un lugar distante dicha
alarma cuando dicha alarma no ha sido anulada en el curso de dicho
retardo.
24. Un procedimiento de detección de situaciones
anormales de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 21 a
23, caracterizado porque al menos una de dichas informaciones
es analizada con respecto a un modelo formado de un conjunto de
valores sucesivos representativos de una evolución en el tiempo.
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