Source: https://patents.google.com/patent/ES2378934B1/en
Timestamp: 2019-01-20 04:10:44
Document Index: 93952735

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ES2378934B1 - Adding the patent p200201710 by "portable system for monitoring the movement, posture and physical activity status of humans during 24 hours a day". - Google Patents
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ES2378934B1
ES2378934B1 ES201000469A ES201000469A ES2378934B1 ES 2378934 B1 ES2378934 B1 ES 2378934B1 ES 201000469 A ES201000469 A ES 201000469A ES 201000469 A ES201000469 A ES 201000469A ES 2378934 B1 ES2378934 B1 ES 2378934B1
ES201000469A
ES2378934A1 (en )
Laura María Roa Romero
Miguel Ángel Estudillo Valderrama
Centro de Investigacion Biomedica en Red en Bioingenieria Biomateriales y Nanomedicina (CIBERBBN)
El objeto de la presente invención consiste en la mejora de la arquitectura base descrita en la patente de invención P200201710 ?Sistema portable para la monitorización del movimiento, estado postural y actividad física de humanos durante las 24 horas del día?, mediante la inclusión de un novedoso diseño genérico para sensores inteligentes aplicado de forma particular en las unidades inteligentes de acelerometría para la monitorización del movimiento y estado postural del usuario. The object of the present invention is improved based architecture described in the patent P200201710? Portable system for monitoring the movement, posture and physical activity status of humans during 24 hours ?, by including a novel generic design for smart sensors applied in particular intelligent units accelerometer for monitoring the movement and postural state of the user. La presente adición también introduce mejoras funcionales y estructurales en el dispositivo servidor personal y en el router de acceso a través de nuevos módulos para el posicionamiento mediante sistemas de navegación por satélite, la actualización online del firm/software, el añadido de servicios domóticos o la estandarización de la información médica para facilitar la interoperatividad del sistema y su integración. This addendum also introduces functional and structural improvements in personal server device and the access router through new modules for positioning through systems of satellite navigation, the online update of the firm / software, the addition of home automation services or standardization of medical information to facilitate system interoperability and integration. Por otro lado, un nuevo diseño del servidor personal agrega nuevas funcionalidades en una arquitectura multi-núcleo capaz de albergar un sistema operativo embebido que permita la dotación de servicios al sistema portable.#Tiene su aplicación en el área de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TICs) en el contexto de la ingeniería biomédica y la tecnología médica, para el desarrollo de dispositivos electrónicos porta bies de monitorización continua de variables fisiológicas de las personas y de su estado de salud. On the other hand, a new design personal server adds new functionality in a multi-core capable of hosting an embedded operating system that allows the provision of services to the portable system architecture. # Is applicable in the area of ​​Information Technology and Communications (ICT) in the context of biomedical engineering and medical technology, for the development of electronic devices bies porta continuous monitoring of physiological variables of people and their health.
Adición a la patente nº P 200201710 por: “Sistema portable para la monitorización del movimiento, estado postural y actividad física de humanos durante las 24 horas del día”. Adding to patent No 200201710 P by "portable system for monitoring the movement, posture and physical activity status of humans during 24 hours a day".
El objeto de la presente invención consiste en la mejora de la arquitectura base descrita en la patente de invención P200201710 “Sistema portable para la monitorización del movimiento, estado postural y actividad física de humanos durante las 24 horas del día”, mediante la inclusión de un novedoso diseño genérico para sensores inteligentes aplicado de forma particular en las unidades inteligentes de acelerometría para la monitorización del movimiento y estado postural del usuario. The object of the present invention to improve the base architecture described in the patent P200201710 "portable system for monitoring the movement, postural state and activity of human during 24 hours", by including a novel generic design for smart sensors applied in particular intelligent units accelerometer for monitoring the movement and postural state of the user. La presente adición también introduce mejoras funcionales y estructurales en el dispositivo servidor personal y en el router de acceso a través de nuevos módulos para el posicionamiento mediante sistemas de navegación por satélite, la actualización on-line del ﬁrm/software, el añadido de servicios domóticos o la estandarización de la información médica para facilitar la interoperatividad del sistema y su integración. This addendum also introduces functional and structural improvements in personal server device and the access router through new modules for positioning through systems of satellite navigation, updating on-line fi rm / software, the addition of home automation services or standardization of medical information to facilitate system interoperability and integration. Por otro lado, un nuevo diseño del servidor personal agrega nuevas funcionalidades en una arquitectura multinúcleo capaz de albergar un sistema operativo embebido que permita la dotación de servicios al sistema portable. On the other hand, a new design personal server adds new functionality in a multicore architecture capable of hosting an embedded operating system that allows the provision of services to the portable system.
Tiene su aplicación en el área de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TICs) en el contexto de la ingeniería biomédica y la tecnología médica, para el desarrollo de dispositivos electrónicos portables de monitorización continua de variables ﬁsiológicas de las personas y de su estado de salud. It has application in the area of ​​Information Technology and Communications (ICT) in the context of biomedical engineering and medical technology, for the development of portable electronic devices for continuous monitoring of variables Physiological people and their state of health.
La monitorización remota del movimiento resulta de gran utilidad a la hora de mejorar la atención sanitaria de la población en general, y en especial, de dos grupos poblacionales especialmente importantes: las personas mayores y los pacientes con patologías crónicas. Remote monitoring of the movement is very useful in improving health care for the population in general, and especially two particularly important population groups: the elderly and patients with chronic diseases. La medición del movimiento durante las actividades diarias en pacientes con patologías crónicas permite el cálculo de índices de actividad metabólica que pueden utilizarse para la prescripción personalizada de insulina, en el caso de pacientes diabéticos, o para estimar la generación de nitrógeno ureico, creatinina, y otros productos del metabolismo causantes del síndrome urémico, en el caso de pacientes con insuﬁciencia renal crónica. Measuring movement during daily activities in patients with chronic diseases allows calculation of indices metabolic activity that can be used for personalized prescription insulin, in the case of diabetic patients, or to estimate the generation of BUN, creatinine, and other products of metabolism causing uremic syndrome, in the case of patients with chronic renal inadequacy. La estimación del gasto energético y de la actividad diaria también es de utilidad en el seguimiento de pacientes con problemas cardiacos, asma, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y en el seguimiento del post-operatorio [Ermes, J. Parkka, J. Mantyjarvi and I. Korhonen, “Detection of Daily Activities and Sports With Wearable Sensors in Controlled and Uncontrolled Conditions”, IEEE Trans. The estimation of energy expenditure and daily activity is also useful in monitoring heart patients, asthma, chronic obstructive pulmonary disease and monitoring of postoperative [Ermes, J. parkka, J. Mantyjarvi and I. Korhonen, "Detection of Daily Activities and Sports With Wearable Sensors in Controlled and Uncontrolled Conditions", IEEE Trans. Infor. Infor. Tech. Biomed., vol. Tech. Biomed., Vol. 12, no. 12, no. 1, pp. 1, pp. 20-26, 2008]. 20-26, 2008]. Es interesante hacer notar que un porcentaje signiﬁcativo de pacientes con patologías crónicas como las nombradas son personas con más de 65 años. Interestingly, a percentage signi fi cant of patients with chronic conditions such as those named are people over 65 years.
Las personas mayores además se enfrentan a otro importante problema, las caídas, las cuales tienen una demostrada relación con la morbilidad y la mortalidad en este grupo poblacional [Y. Older people also confront another major problem, falls, which have a demonstrated link to morbidity and mortality in this population [Y. Zigel, D. Litvak and I. Gannot, “A Method for Automatic Fall Detection of Elderly People Using Floor Vibrations and Sound-Proof of Concept on Human Mimicking Doll Falls”, IEEE Trans. Zigel, D. Litvak and I. Gannot, "A Method for Automatic Fall Detection of Elderly People Using Floor Vibrations and Sound-Proof of Concept on Human Mimicking Doll Falls", IEEE Trans. Biomed. Biomed. Eng., vol. Eng., Vol. 56, no. 56, no. 12, pp. 12, pp. 2858-2867, 2009]. 2858-2867, 2009]. Además, representan una carga importante dentro del gasto público sanitario, que se va a ver incrementado notablemente en los próximos años debido a la inversión de la pirámide poblacional. They also represent a significant burden within the public health expenditure, which will see increased dramatically in the coming years due to the inversion of the population pyramid. Una detección temprana de la caída aumenta la tasa de supervivencia, reduce el gasto médico derivado y disminuye el tiempo medio de retorno a una vida independiente. Early detection of fall increases the survival rate, reduce medical expenditures associated and decreases the mean return time to an independent life.
Las nuevas tecnologías de comunicación inalámbricas y los avances en sistemas microelectromecánicos (MEMS) han permitido el desarrollo de numerosos dispositivos portátiles para la monitorización autónoma del movimiento humano en el ámbito de la teleasistencia domiciliaria. The new wireless communication technologies and advances in microelectromechanical systems (MEMS) have allowed the development of numerous portable devices for autonomous monitoring of human movement in the field of home telecare. La mayoría de estos dispositivos portables se basan en un diseño constituido por un acelerómetro, un procesador, una memoria y un módulo de comunicaciones, como en US 6.433.690, US 7.479.890 o WO 2009/138900. Most of these portable devices are based on a design consisting of an accelerometer, a processor, a memory and a communications module, as in US 6,433,690, US 7,479,890 or WO 2009/138900. Otros diseños añaden al esquema anterior acelerómetros en la misma unidad sensora (US 7.248.172) o en dispositivos distribuidos por el cuerpo (WO 2008/091227). Other designs add to the above scheme accelerometers in the same sensor unit (US 7,248,172) or distributed by the body (WO 2008/091227) devices. Existen también propuestas que agregan otros sensores como giróscopos (US 2009/076419), magnetómetros (US 7.423.537), barómetros (WO 2009/138941), sensores de presión en los pies (US 2009/076419) o detectores RFID distribuidos por el entorno de seguimiento (WO 2007/057692). There are also proposals to add other sensors like gyroscopes (US 2009/076419), magnetometer (US 7,423,537), barometers (WO 2009/138941), pressure sensors in the feet (US 2009/076419) or RFID detectors distributed by monitoring environment (WO 2007/057692). Incluso podemos encontrar diseños que complementan la monitorización con sensores de variables ﬁsiológicas como el ritmo respiratorio, la presión parcial de CO2, la temperatura (US 6.997.882) We can even find designs that complement sensors monitoring physiological variables fi as the respiratory rate, the partial pressure of CO2, temperature (US 6997882)
o sensores de ECG (US 2009/048540). or ECG sensors (US 2009/048540).
El marco de uso de estos dispositivos cubre aplicaciones de diversa índole, como la detección o clasiﬁcación de la actividad del sujeto portador (US 6.433.690), la clasiﬁcación de movimientos (US 6.864.796), la estimación del gasto energético o del consumo calórico (US 2009/048540), la evaluación del nivel de actividad física (ES 2.309.455) Under use of these devices it covers applications of various kinds, such as detection or classification of the subject's activity carrier (US 6,433,690), the classification of movements (US 6,864,796), the estimation of energy expenditure or consumption caloric (US 2009/048540), the evaluation of physical activity level (ES 2309455)
o el cómputo del número de pasos al caminar (US 2009/048540). or counting the number of steps when walking (US 2009/048540). También se aplican a la detección de eventos de alarma o atención, como pueden ser las caídas (US 2008/129518, EP 1.779.772, US 7.502.498), del inicio de una caída (US 7.150.048), de períodos de inmovilidad del sujeto portador (US 7.145.461) o estadios de muerte súbita (WO 2008/050252). They also apply to the event detection alarm or attention, such as falls (US 2008/129518, EP 1779772, US 7,502,498), the beginning of a fall (US 7,150,048), for periods of immobility of the subject carrier (US 7,145,461) or stages of sudden death (WO 2008/050252). La monitorización del movimiento resulta además de interés en numerosas aplicaciones aparte del contexto médico de aplicación mencionado, como puede ser el control de robots o aparatos de ayuda al movimiento bípedo (US 7.017.395) o la detección inicial de caída en dispositivos como discos duros (EP 1.742.071). Monitoring movement also is of interest in many applications other than the medical application context mentioned, such as robot control apparatus or bipedal movement aid (US 7,017,395) or the initial drop detection devices such as hard disks (EP 1742071).
La monitorización remota del movimiento o de los eventos cinéticos normalmente se realiza a través de un centro de telemonitorización o teleasistencia. Remote monitoring of motion or kinetic events usually done through a telemonitoring center or remote assistance. El enlace con dicho centro se realiza en muchos casos de forma inalámbrica a través de una estación base ﬁja con acceso a una red ﬁja de comunicación (WO 2008/129451), a través de un enlace WiFi (US 7.394.385) o mediante conexión directa (US 2009/292227). The link with said center is performed in many cases wirelessly through a fi xed base station with access to a fi xed communication network (WO 2008/129451), through a WiFi (US 7,394,385) or by connection link direct (US 2009/292227). También es posible realizar la monitorización en la propia estación base, como se plantea en (ES 2.309.455). It is also possible to monitor the base station itself, as discussed in (ES 2309455). La portabilidad del sistema aumenta si se hace móvil la estación base utilizando un dispositivo electrónico portable con conexión móvil (US 7.248.172), aunque también se considera la tecnología GSM/GPRS/UMTS en la unidad sensora para la comunicación con el centro de telemonitorización (EP 1.779.772). The portability of the system increases if done mobile base station using a portable electronic device with mobile connection (US 7,248,172), but also considering the GSM / GPRS / UMTS technology in the sensor unit for communicating with the center telemonitoring (EP 1779772). Esta propiedad se complementa si se añade un módulo de localización terrestre al dispositivo sensor (EP 1.870.037)oalaestación base móvil (US 2008/129518). This property is complemented if a module ground location the sensor device (EP 1870037) oalaestación mobile base (US 2008/129518) is added.
La información capturada por los sensores debe ser tratada y procesada para extraer las características o eventos cinéticos de interés. The information captured by the sensors must be treated and processed to extract kinetic characteristics or events of interest. Este procesado se realiza en algunos casos en la misma unidad sensora (US 2009/174565, WO 2009/138941), en otros en la estación base (US 6.810.349), en el centro de monitorización (ES 2.309.455) e incluso de forma off-line en un ordenador personal (US 7.141.026). This processing is performed in some cases in the same sensor unit (US 2009/174565, WO 2009/138941), in others at the base station (US 6,810,349), in the monitoring center (ES 2309455) and even so off-line on a personal computer (US 7,141,026). En otros diseños se efectúa en primer lugar un procesado sencillo en la unidad sensora para extraer parámetros o ﬁltrar señales, y un procesado más complejo en la estación base (US 7.423.537) o en un servidor remoto (US 7.198.607). In other designs it is performed first simple processing in the sensor unit to extract parameters fi lter or signals, and a more complex processing in the base station (US 7,423,537) or on a remote server (US 7,198,607). Estas soluciones que prevén una importante carga de procesamiento fuera de la unidad sensora no resultan eﬁcientes desde el punto de vista energético, ya que se produce un mayor consumo en las transmisiones de los dispositivos para soportar un ﬂujo de datos más denso. These solutions provide a significant processing load off the sensor unit are not and sufficient from the energy point of view, since a greater consumption occurs in the transmission of the devices to support a flow of denser data.
No existe una localización común en los sistemas de monitorización de movimiento mencionados, siendo frecuente su ubicación en la cintura (WO 2009/138900), aunque también en el pecho (ES 2.264.645), en la cadera (US 7.423.537), en la muñeca (WO 2004/100092), en el tobillo (US 7.107.180), en los pies y muslos (US 2009076419), en un colgante del cuello (US2009174565) o incluso implantados en el pecho (US2009292227). There is a common location in movement monitoring systems mentioned, its location at the waist (WO 2009/138900) is frequent, but also on the chest (ES 2264645), hip (US 7423537) wrist (WO 2004/100092), ankle (US 7,107,180), foot and thigh (US 2009076419), a neck pendant (US2009174565) or implanted in the chest (US2009292227). Numerosos estudios han mostrado que la calidad de la información relativa a las transiciones entre estados posturales y parámetros metabólicos Numerous studies have shown that the quality of information on postural transitions between states and metabolic parameters
o cinéticos puede ser optimizada si el sensor se coloca cerca del centro de gravedad del sujeto, es decir en la espalda, en el plano mediano, a la altura del sacro [CVC Bouten, M. Koekkoek, M. Verduin, R. Kodde, and JD Janssen, “A triaxial accelerometer and portable data processing unit for the assessment of daily physical activity”, IEEE Trans. or kinetic can be optimized if the sensor is placed near the center of gravity of the subject, that is back in the median plane at the level of the sacrum [CVC Bouten, M. Koekkoek, M. Verduin, R. Kodde, and JD Janssen, "A triaxial accelerometer and portable data processing unit for the assessment of daily physical activity", IEEE Trans. Biomed. Biomed. Eng., vol. Eng., Vol. 44, no. 44, no. 3, pp. 3, pp. 136-147, 1997]. 136-147, 1997]. Esta posición normalmente no se considera debido a su difícil accesibilidad, lo que se traduce en una mayor probabilidad de generación de falsos positivos en la detección de caídas. This position is normally not considered due to difficult access, which results in a higher probability of generating false positives in detecting falls. Para disminuir este efecto a menudo se utilizan un número mayor de dispositivos sensores, lo que aumenta el coste del dispositivo y las transmisiones necesarias, disminuyendo la autonomía de los mismos (WO 2008/129452). To lessen this effect often more sensor devices are used, which increases the device cost and the necessary transmission, reducing the autonomy thereof (WO 2008/129452). Otros métodos tienen en cuenta la inmovilidad posterior al evento para reducir el número de falsos positivos, pero presentan el inconveniente de que posibles intentos de levantarse por parte del paciente puedan dejar la caída sin detectar. Other methods take into account the subsequent immobility the event to reduce the number of false positives, but have the drawback that possible attempts to rise by the patient can leave the fall undetected. Además, un retraso en el envío de la alarma podría provocar una situación de ansiedad en el paciente al no recibir un mensaje de conﬁrmación indicándole que la ayuda está en camino. In addition, a delay in sending the alarm could cause a situation of anxiety in the patient not receiving a message con fi rmation indicating that help is on the way. Tampoco resulta eﬁciente la utilización de algoritmos de procesamientos complejos y pesados que aﬁnen en los procesos de detección y clasiﬁcación, ya que esto repercute de forma negativa en la portabilidad y en el consumo de los dispositivos, debido al incremento de los recursos hardware y tiempo de procesamiento necesarios. Nor is it efficient utilization algorithms complex and heavy processing that fi ne processes detection and classification, as this has a negative impact on portability and consumption of the devices, due to increase in hardware resources and time necessary processing.
Por otra parte, como la operación de los dispositivos está supeditada en gran medida a la colocación del mismo por parte del usuario, éste queda sin monitorizar cuando se olvida del mismo o cuando realiza actividades para las que se tiene que desprender de él, como cuando está en la cama o en la ducha, circunstancias en las que se producen muchas caídas. Moreover, as the operation of the devices is dependent largely placement thereof by the user, it is left monitor when he forgets thereof or during activities for which must be detached from it, as when is in bed or in the shower, circumstances where many falls occur. Estas situaciones sólo son atendidas con implantes invasivos como en US 6.937.900 o con dispositivos impermeabilizados de utilización no transparente para el usuario (US 2009/0048540), por lo que podría olvidar ponérselo. These situations are met only with invasive implants and US 6,937,900 or waterproofed devices use non-transparent to the user (US 2009/0048540), so could forget to put it. Aún obviando esta circunstancia, la mayoría de los dispositivos no están capacitados para operar en todos los escenarios, como cuando el usuario está fuera de casa o fuera del área de cobertura de monitorización, y tampoco están preparados para trabajar en entornos multiusuario, como puede ser un centro de mayores o un hospital. Even ignoring this fact, most devices are not able to operate in all scenarios, such as when the user is away from home or outside the coverage area of ​​monitoring, and are not prepared to work in a multiuser environment, as can be senior center or hospital.
Resulta interesante añadir que existen también sistemas de monitorización no portables que basan su funcionamiento en el uso de dispositivos sensoriales distribuidos por la vivienda o el entorno de seguimiento, como pueden ser sistemas de detección de caídas mediante cámaras o dispositivos ópticos (US 2009/278934, WO 2004/047039, US 7.110.569) o mediante sensores de vibración y micrófonos en el suelo (WO 2009/113056). Interestingly it adds that there also not portable monitoring systems that base their operation on the use of distributed housing or environment monitoring, such as systems fall detection by cameras or optical devices (US 2009/278934 sensory devices, WO 2004/047039, US 7,110,569) or by vibration sensors and microphones in the soil (WO 2009/113056). La principal desventaja de estos sistemas es que su aplicabilidad se reduce sólo al ámbito de despliegue de los sensores. The main disadvantage of these systems is that its applicability is reduced only to the field deployment of sensors.
Recapitulando, a lo largo de las últimas décadas se han desarrollado numerosos sistemas de monitorización del movimiento humano, algunos de ellos han dado lugar a dispositivos comerciales. Recapitulating, over recent decades have developed numerous systems of monitoring of human movement, some of them have resulted in commercial devices. Sin embargo, muchos de estos sistemas están demasiado orientados a aplicaciones concretas, como la detección de muerte súbita en bebés (US 6.765.489), la determinación de si un usuario supera o no un umbral determinado de ejercicio (WO 2009/042965, WO 2009/140360), aplicaciones para deportistas (WO 2007/027706) e incluso sistemas de uso no orientado a personas (WO 2009/090584). However, many of these systems are too oriented to specific applications such as detecting sudden death in infants (US 6,765,489), determining whether or not a user exceeds a certain threshold exercise (WO 2009/042965, WO 2009/140360), applications for athletes (WO 2007/027706) and even systems use non-oriented people (WO 2009/090584). Cabe destacar también un claro déﬁcit en la posibilidad de personalización para adaptar el dispositivo a las características particulares de la persona, como pueden ser su edad, peso, sexo o estado de movilidad. Also noteworthy is a clear deficit in the possibility of customization to adapt the device to the particular characteristics of the person, such as age, weight, sex or state of mobility. Además, se echa en falta la consideración de procedimientos de comunicación bidireccional que permitan optimizar el funcionamiento del dispositivo y adaptar en cada momento su uso al medio y al contexto de aplicación. In addition, missing consideration of procedures to optimize two-way communication device operation at all times and adapt to the environment and use the application context. Muchos de los sistemas desarrollados adolecen de una clara falta de interoperatividad y, en la mayoría de los casos, ni siquiera han sido ideados para ser integrados en una arquitectura abierta. Many of the developed systems suffer from a distinct lack of interoperability and, in most cases, have not even been designed to be integrated into an open architecture.
Descripción de las ﬁguras Description of the figures
Para complementar la descripción de la solicitud de patente de adición y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la misma, se acompañan las ﬁguras descritas a continuación con carácter ilustrativo y no limitativo: To complete the description of the patent application addition and in order to aid a better understanding of the characteristics thereof, fi gures described below for illustrative and non-limiting accompanying:
Figura 1.-Representación esquemática del sistema portable para la monitorización del movimiento, estado postural y actividad física de una persona durante las 24 horas del día, que constituye el objeto de la presente invención. Figure 1.- Schematic portable system for monitoring the movement, posture and activity state of a person during 24 hours, which is the object of the present invention.
Figura 2.-Diagrama de bloques simpliﬁcado correspondiente a la unidad inteligente de acelerometría. Figure 2. Block diagram simplified ed corresponding to the intelligent unit accelerometer.
Figura 3.-Diagrama similar al de la ﬁgura anterior pero correspondiente al servidor personal. Figure 3. Diagram similar to the previous fi but corresponding to Figure personal server.
Figura 4.-Diagrama de bloques correspondiente al router de acceso al centro de gestión. Figure 4.- Diagram corresponding to the access router management center blocks.
El objeto de la presente invención es la mejora del sistema planteado en la patente principal P200201710 (“Sistema portable para la monitorización del movimiento, estado postural y actividad física de humanos durante las 24 horas del día”), basado en una arquitectura modular y abierta, donde el uso del sensor es completamente transparente al usuario, ya que se integra en un parche biocompatible e impermeable en la espalda a la altura del sacro, que le proporciona cobertura en todos los entornos, con servicios ampliados para ambientes multiusuario. The object of the present invention is the improvement of the system proposed in the main patent P200201710 ( "portable system for monitoring the movement, postural state and activity of human during 24 hours a day"), based on a modular architecture and open where the use of the sensor is completely transparent to the user, since it is integrated into a biocompatible and waterproof patch on the back at the level of the sacrum, which provides coverage in all environments with expanded services for multi-user environments.
La presente adición mejora la arquitectura base mediante la inclusión de un novedoso diseño genérico de los sensores inteligentes fundamentado en la ejecución paralela de módulos de procesamiento, que basan su funcionamiento en tres modos de operación. This addition improves the base architecture by including a novel generic design of intelligent sensors based on the parallel execution of processing modules, which base their operation in three operating modes. Este esquema de funcionamiento está especialmente diseñado para optimizar el sistema de monitorización en múltiples niveles: A) optimización del consumo global de potencia del sistema, minimizando las necesidades de comunicaciones y procesamiento, y maximizando la autonomía del dispositivo sensor; This operation scheme is specially designed to optimize the monitoring system at multiple levels: A) optimization of the overall system power consumption, minimizing processing and communications needs, and maximizing the autonomy of the sensor device; B) mejora en la robustez y en la portabilidad, gracias a un procesamiento distribuido más eﬁciente; B) improved robustness and portability, by a distributed processing more efficient; C) personalización y adaptación inmediata al medio y al contexto, mediante módulos de optimización y una comunicación bidireccional con el sensor inteligente; C) personalization and immediate to medium and context, by adaptation and optimization modules bidirectional communication with the smart sensor; D) interoperatividad, a través de una arquitectura abierta y modular que permite un fácil rediseño y la integración de nuevos sensores, tecnologías y servicios. D) interoperability through an open, modular architecture that allows easy redesign and integration of new sensors, technologies and services.
El novedoso diseño genérico para sensores inteligentes está aplicado de forma particular en las unidades inteligentes de acelerometría para la monitorización del movimiento y estado postural del usuario, y se fundamenta en un esquema modular que facilita la integración de nuevas tecnologías, el cual está formado por: The novel generic design intelligent sensor is applied particularly in intelligent units accelerometer for monitoring the movement and postural state of the user, and based on a modular scheme that facilitates the integration of new technologies, which consists of:
1) Dispositivo sensor: elemento encargado de la transducción de la señal biomédica monitorizada (aceleraciones, en este caso) a señales aptas para su transmisión y/o procesamiento, pudiendo incluir la unidad inteligente puede más de un dispositivo sensor. 1) A sensor device: element responsible for transducing monitored biomedical signal (accelerations, in this case) to suitable signals for transmission and / or processing, which may include the intelligent unit can more than one sensor device. Las mejoras del diseño permiten perfeccionar los algoritmos de la unidad inteligente de acelerometría de manera que no son necesarios cuatro ejes en las componentes de aceleración del movimiento del usuario, por lo que se sustituyen los acelerómetros biaxiales correspondientes a la patente original por un acelerómetro triaxial. Design improvements allow perfect algorithms intelligent unit accelerometry so are not necessary four lines in the components of acceleration of the movement of the user, so the corresponding biaxial accelerometers are replaced to the original patent for a triaxial accelerometer. Este acelerómetro es el dispositivo sensor en el diseño genérico para sensores inteligentes utilizado en la unidad inteligente de acelerometría. This accelerometer is the sensor device in the generic design for smart sensors used in intelligent accelerometer unit.
2) Unidad de procesamiento: donde un microcontrolador se encarga de la adquisición de las señales del dispositivo sensor y de su procesamiento. 2) processing unit: where a microcontroller is responsible for the acquisition of the sensor signals and processing device. Su operación se descompone en uno o más módulos de procesamiento, de ejecución paralela, que tratarán de forma independiente las señales procedentes del dispositivo sensor para la detección de eventos de diferente naturaleza o para abstraer información relevante de dichas señales. Its operation is broken down into one or more processing modules, parallel execution, which treated as separate signals from the sensor for detecting events of a different nature or relevant information for abstracting device of said signals. La información relevante de cada módulo de procesamiento se estructura de forma secuencial en muestras de información, deﬁnidas en el tiempo mediante una frecuencia de muestreo conﬁgurable. Relevant information on each processing module is structured sequentially samples of information, fi ned in time by a sampling frequency fi configurable. La unidad de procesamiento gestiona también el funcionamiento global del dispositivo y los modos de operación de cada módulo de procesamiento. The processing unit also manages the overall operation of the device and the operation modes of each processing module.
3) Módulo de comunicaciones: con otro microcontrolador integrado donde se implementa un protocolo de comunicaciones de bajo consumo y con capacidades de transmisión en tiempo real. 3) Communications Module: another integrated microcontroller where a communication protocol and low power capabilities streaming is implemented. El disponer de dos microcontroladores en el sensor inteligente permite separar el procesamiento de la información de las comunicaciones, facilitando el rediseño y la integración de nuevas tecnologías, a la vez que se posibilita la actualización remota de la unidad de procesamiento y del módulo de comunicaciones. The have two microcontrollers in intelligent sensor separates the information processing communications, facilitating the redesign and integration of new technologies, while remote update processing unit and the communication module is possible. En la conﬁguración presentada el sistema forma una topología en estrella donde los nodos esclavos son las unidades inteligentes y el nodo maestro es el servidor personal. In the configuration presented the system forms a star topology where the slave nodes are intelligent units and the master node is the personal server. El protocolo de comunicaciones está implementado en los microcontroladores de los transceptores de comunicaciones de las unidades inteligentes y del servidor personal. The communications protocol is implemented in microcontrollers communications transceivers smart drives and personal server. En este esquema el ﬂujo de datos en el enlace desde el servidor personal hasta las unidades inteligentes está basado en el envío de comandos dirigidos a los módulos de procesamiento, ya sean comandos de conﬁguración de operación de los módulos de procesamiento de la unidad inteligente, o comandos de actualización de los algoritmos de procesamiento internos del módulo para adaptar su operación al medio o al usuario. In this scheme the dataflow on the link from the personal server to intelligent units is based on sending targeted processing modules command, whether commands with setup operation processing modules of the intelligent unit, or update commands internal processing algorithms module to adapt its operation to the environment or the user. El ﬂujo de datos en el enlace de comunicaciones desde las unidades inteligentes al servidor personal está basado en el envío de la información sensorial u otra información extraída de la misma de acuerdo con los modos de operación de los módulos de procesamiento de los dispositivos descritos en párrafos anteriores. The dataflow in the communications link from the smart drives the personal server is based on sending sensory information or other information extracted therefrom according to the operation modes of the processing modules of the devices described in paragraphs above. El transceptor de cada unidad inteligente gestionará las comunicaciones de todos los módulos de procesamiento ejecutados en la unidad de procesamiento. The transceiver unit of each intelligent communications manage all processing modules executed in the processing unit. El transceptor del servidor personal es el encargado del envío de los comandos de conﬁguración y de asignar los intervalos de transmisión y de escucha a cada módulo de procesamiento de las unidades inteligentes. The transceiver of the personal server is in charge of sending commands to setup and allocate transmission intervals and listening to each processing module smart drives. Los transceptores se ponen en modo de bajo consumo cuando no tengan que transmitir o recibir datos, siendo el algoritmo de asignación de intervalos del servidor personal el encargado de maximizar en cada momento el tiempo en bajo consumo de todos los dispositivos transceptores (incluido el suyo), y proporcionar en cada momento la capacidad de transmisión requerida para cada módulo de procesamiento. The transceivers are put into low power mode when you do not have to transmit or receive data, with the allocation algorithm intervals personal server in charge of maximizing every moment the time saving of all transceiver devices (including yours) and provide at all times the transmission capacity required for each processing module.
Los módulos de procesamiento de las unidades sensoras inteligentes basan su funcionamiento en tres modos de operación para reducir al máximo su consumo de energía: Processing modules of smart sensor units base their operation in three operating modes to minimize power consumption:
Modo 1 mode 1
Transmisión continua de datos continuous data transmission
En este modo de funcionamiento la unidad sensora inteligente transmite en tiempo real la información deﬁnida para ese módulo de procesamiento, ya sea información procedente del dispositivo sensor u otra, resultado del módulo del procesamiento. In this operating mode smart sensor unit transmits real-time information fi ned for that processing module, whether information from the sensor device or another processing module result. Esta información se envía con una frecuencia de muestreo conﬁgurable. This information is sent with a configurable sampling frequency fi. Se entra en este modo de funcionamiento después de la detección y envío de un evento de alarma hasta el momento en que ésta sea conﬁrmada mediante un comando por el servidor personal. It goes into this mode after detecting and sending an alarm event until such time as it is con fi rmed by a command from the personal server. Esta conﬁrmación puede ser retrasada para recabar más información del evento de alarma. This con fi rmation may be delayed to gather more information alarm event. También puede activarse este modo de funcionamiento de forma remota mediante el envío de un comando. You can also activate this mode remotely by sending a command.
En este modo, las muestras de información generadas por el módulo de procesamiento se empaquetan en tramas de datos para su envío al servidor personal de acuerdo con el protocolo de comunicaciones descrito. In this way, samples of information generated by the processing module are packaged into data frames for sending to personal server according to the communication protocol described.
Podemos considerar dos submodos de operación en el modo de operación de transmisión continua de datos: 1) Submodo normal: establecido por defecto en la unidad sensora inteligente, donde no se presta atención a la ocurrencia de nuevos eventos de alarma. We can consider two sub-modes of operation in continuous operation mode data transmission: 1) normal Sub-mode: set default smart sensor unit where no attention to the occurrence of new alarm events is provided. 2) Submodo de alarma: donde la detección de eventos sí genera el envío de alarmas. 2) alarm Submode: where event detection itself generates sending alarm.
Modo 2 mode 2
Transmisión basada en eventos Event-based transmission
Este es el modo de funcionamiento normal de las unidades sensoras inteligentes con objeto de reducir al máximo su consumo en comunicaciones. This is the normal operation of intelligent sensor units in order to minimize consumption in communications. En este modo de operación no se envía ningún dato hasta que el dispositivo sensor no detecte un evento de atención relativo a las variables ﬁsiológicas monitorizadas. In this mode no data is sent until the sensor device detects an event not care concerning fi physiological variables monitored. Este evento puede ser la superación de uno o varios umbrales preestablecidos, ya sean máximos o mínimos, de las variables monitorizadas o de otras resultantes del procesamiento interno del módulo de procesamiento. This event can be overcome one or more preset thresholds, either maximum or minimum, of the monitored variables or other internal processing resulting from processing module. La alarma que se genere incluye en su transmisión una ventana de muestras anteriores al evento de alarma de tamaño conﬁgurable para su análisis posterior en el servidor personal. The alarm is generated includes in its transmission window above samples to alarm event fi size configurable for further analysis on the personal server. Este tipo de transmisión se puede activar también de forma remota en otra unidad sensora mediante un comando. This type of transmission can also be activated remotely on another sensor unit using a command.
En este modo, sólo se transmiten datos cuando el módulo de procesamiento detecte un evento. In this mode, data is transmitted only when the processing module detects an event. En ese momento se inicia el envío de una cantidad preﬁjada y conﬁgurable de muestras de información previas al evento que han sido almacenadas en la memoria de la unidad de procesamiento. Then sending a fi xed amount and configurable pre fi samples prior to the event which have been stored in the memory of the information processing unit is initiated. Estas muestras son empaquetadas en una o varias tramas de alarma para su envío al servidor personal de acuerdo con el protocolo de comunicaciones descrito. These samples are packaged in one or more frames alarm for sending to personal server according to the communication protocol described.
Modo 3 mode 3
Espera activa active standby
En este modo no se envía ningún dato, pero continúa su almacenamiento en un buffer. In this mode no data is sent, but remains stored in a buffer. Este modo de operación se puede establecer de forma remota, una vez reconocido el evento de alarma, para no saturar al sistema con redundantes transmisiones de alarma mientras se está atendiendo al paciente. This mode of operation can be set remotely, once recognized the alarm event, to avoid saturating the system with redundant transmissions alarm while the patient is taking.
De acuerdo con la arquitectura planteada, en la unidad inteligente de acelerometría se pueden ejecutar los módulos de procesamiento basados en información acelerométrica siguientes: According to the architecture raised in intelligent accelerometer unit can be performed based processing modules accelerometric following information:
Módulo de procesamiento para la detección de eventos de energía, en el que los eventos detectados se corresponden con situaciones que presentan una elevada carga energética en un corto período de tiempo. Processing module for detecting energy events, wherein the detected events correspond to situations that have a high energy load in a short period of time.
Módulo de procesamiento para la estimación del nivel de actividad. Processing module for estimating the level of activity. Cada muestra de información de este módulo se corresponde con una variable que representa el nivel de actividad física del portador del sensor, estimado en el período transcurrido entre la muestra actual y la anterior. Each sample of this module information corresponding to a variable representing the physical activity level of the sensor holder, estimated in the period between the current sample and the previous. En este módulo los eventos detectados están asociados a situaciones de atención relacionadas con la realización o ausencia de actividad en determinadas franjas horarias de la vida diaria del portador de la unidad inteligente de acelerometría. This module detected events are associated with care situations related to making or absence of activity in certain time slots of daily living Carrier intelligent accelerometer unit. Las situaciones de atención son conﬁgurables mediante comandos. Care situations are with fi gurable through commands. La unidad de procesamiento tiene implementado un reloj en tiempo real que se utiliza en el establecimiento de las distintas franjas horarias conﬁguradas. The processing unit has implemented a real-time clock that is used in setting different slots with fi gured.
Módulo de procesamiento para la estimación del gasto energético o consumo calórico. Processing module for estimating energy expenditure or caloric intake. Cada muestra de información de este módulo se corresponde con una variable que representa el gasto energético o consumo calórico del portador del sensor estimado en el período transcurrido entre la muestra actual y la anterior. Each sample information in this module corresponds to a variable representing energy expenditure or caloric intake estimated carrier in the period between the current sample and the previous sensor. En este módulo los eventos detectados están asociados a situaciones de atención relacionadas con la superación de un determinado umbral en la estimación del gasto energético o consumo calórico, ya sea por encima o por debajo, en determinadas franjas horarias de la vida diaria del portador de la unidad inteligente de acelerometría. This module detected events are associated with care situations related to overcoming a certain threshold in the estimation of energy expenditure or caloric intake, either above or below, in certain slots of daily living Carrier accelerometry intelligent unit. Las situaciones de atención son conﬁgurables mediante comandos. Care situations are with fi gurable through commands.
La presente adición a la Patente 200201710 también introduce mejoras funcionales y estructurales en el dispositivo servidor personal y en el router de acceso a través de: This addition to the Patent 200201710 also introduces structural and functional improvements in the personal server device and the access router through:
nuevos módulos de optimización de los algoritmos de detección de eventos de energía, de estimación del nivel de actividad y del gasto energético ó consumo calórico. new modules optimization algorithms event detection energy level estimation of activity and energy expenditure or caloric intake. Se ejecutan en tiempo real en el servidor personal o en el centro de gestión a partir de información captada por las unidades sensoras inteligentes para adaptar el funcionamiento de los módulos de procesamiento correspondientes a la aplicación particular de uso, al usuario y al medio o situación en la que se encuentre éste. Running in real time on the personal server or central management from information collected by the smart sensor units to adapt the operation of the modules corresponding to the particular application of use, the user processing and the environment or situation which it is located.
la actualización remota del ﬁrm/software de la unidad de procesamiento y del microcontrolador del transceptor de las unidades inteligentes. remote update fi rm / software processing unit and microcontroller smart transceiver units.
la monitorización del nivel de energía restante del sistema de alimentación de la unidad inteligente para la generación de eventos de alarma cuando se alcance un nivel por debajo de un parámetro conﬁgurable mediante comandos. monitoring the level of remaining power supply system of intelligent unit for generating alarm event when a level below a parameter configurable by commands fi is reached. También se incluyen módulos de monitorización del nivel de carga y del estado de las baterías en el servidor personal y en el router de acceso. monitoring modules load level and battery status on the personal server and the access router are also included. Un sistema de control se encargará de la gestión y del mantenimiento del nivel de energía de los elementos integrantes del sistema (unidades sensoras inteligentes, servidor personal y router de acceso) activando según el caso mecanismos de salvaguarda de energía: señales de aviso al usuario y/o al centro de gestión en caso de detección de un nivel bajo de energía, ampliación de los períodos entre transmisiones/recepciones, disminución de la frecuencia de muestreo, desactivación de módulos prescindibles, etc. A control system is responsible for managing and maintaining the energy level of the elements of the system (intelligent sensor units, personal server and access router) activating as appropriate safeguard mechanisms energy: warning signals to the user and / or management center in case of detecting a low energy level, extending the periods between transmissions / receptions, decreased sampling frequency, disabling dispensable modules, etc.
la consideración en el sistema portable de una arquitectura multinúcleo, que integrando al DSP (Procesador Digital de Señales) de la patente original, permita la mejora del dispositivo servidor personal y facilite la instalación de un sistema operativo embebido de libre distribución y la dotación de nuevos servicios al sistema portable. consideration in the portable system in a multicore architecture, integrating the DSP (Digital Signal Processor) of the original patent, allows improved personal server device and facilitates installation of an embedded operating system free distribution and the provision of new portable system services.
la estandarización de la información enviada al centro de gestión, atendiendo a los organismos de normalización europeos e internacionales para así facilitar la interoperatividad del sistema portable y la integración de la información por él generada en los centros hospitalarios. standardization of information sent to the management center, in response to European and international standardization bodies to facilitate portable system interoperability and integration of information it generated in hospitals.
la inclusión en el servidor personal de un módulo navegación global por satélite activable bajo demanda, ya sea por el sistema GPS, GLONASS, el futuro Galileo, o una combinación de ellos. inclusion in the personal server for a global satellite navigation module activated on demand, either by GPS, GLONASS, the future Galileo system, or a combination thereof. De este modo, cuando se desee, se pueden conocer rápidamente las coordenadas de situación, y por tanto la ubicación del sistema portable, y obviamente de su usuario asociado. Thus, when desired, you can quickly know the coordinates of situation, and therefore the location of the portable system, and obviously their associated user. En caso de que el usuario quiera localizarse bajo techo donde la comunicación vía satélite no sea posible, se utiliza un sistema de posicionamiento indirecto, como por ejemplo la triangulación mediante balizas emplazadas en distintos lugares del entorno del paciente. If the user wants to be located indoors where satellite communication is not possible, an indirect positioning system is used, such as triangulation using beacons deployed in different parts of the patient environment. Este posicionamiento es hallado por el servidor personal y se transmite al centro de gestión a través del router de acceso. This position is found by the personal server and transmitted to the management center through the access router.
la integración de nuevas tecnologías inalámbricas de comunicaciones en el enlace entre las unidades inteligentes y el servidor personal atendiendo a las mejoras conseguidas en tecnologías ULP (Ultra Low Power) de muy bajo consumo (Wibree, Ultra WideBand (UWB) e IntraBody Communications (IBC) son opciones en este sentido), o que permitan la compleción de redes de área personal inalámbricas tanto intra-como extra-corporales, para poder así integrar dispositivos sensores inteligentes tanto implantados como externos. the integration of new wireless communications technologies on the link between smart drives and personal server in response to the improvements in technology ULP (Ultra Low Power) very low power consumption (Wibree, Ultra WideBand (UWB) and intrabody Communications (IBC) are options in this regard), or allow the completion of wireless personal area networks both intra-and extra-corporal, to integrate intelligent sensor devices and both implanted and external.
el diseño de la unidad inteligente de acelerometría para ser implantada bajo la piel y así evitar la saturación en la banda ISM de frecuencias. design intelligent accelerometer unit to be implanted under the skin and thus prevent saturation in the ISM frequency band. En este caso la unidad está envuelta en un material biocompatible, la recarga de la batería se realiza por acoplo magnético con una tecnología análoga a la de los marcapasos actuales, y la comunicación con el servidor personal se realiza por medio de tecnologías de comunicaciones intracorporales. In this case the unit is wrapped in a biocompatible material, recharging the battery is performed by magnetic coupling with a similar technology to that of the current pacemakers, and communication with the personal server is done through technologies intracorporeal communications.
el establecimiento de una funcionalidad doble del servidor personal en función del escenario de aplicación. the establishment of a dual functionality of the personal server based on the application scenario. En caso de que el servidor personal se encuentre en un escenario fuera del dominio de cobertura del router de acceso, debe encargarse de comunicar directamente con el centro de gestión. In case the personal server is on a stage outside the domain of access router coverage, you should be responsible for communicating directly with the management center. Para tal ﬁn se dota al servidor personal de un módulo transceptor de telefonía móvil que entra en funcionamiento cuando el usuario se encuentre en entornos abiertos donde no se detecte el router de acceso, para alertar al centro de gestión de cualquier evento de interés captado por las unidades inteligentes. To that end it provides the personal server transceiver module mobile phone which comes into operation when the user is in open environments where the access router is detected, alerting the management center of any event of interest captured by the smart drives. El segundo escenario se establece cuando el usuario regrese a su hogar o equivalente, donde el servidor personal delega automáticamente esta tarea al router de acceso y adopta su funcionalidad original. The second scenario is established when the user returns home or equivalent, where the personal server automatically delegates this task to the access router and adopts its original functionality.
la incorporación al router de acceso al centro de gestión la capacidad de monitorizar sensores domóticos para dotar de seguridad técnica al domicilio o lugar de residencia del usuario ante posibles eventos de peligro como fugas, humos incorporating the access router management center automation the ability to monitor sensors to provide technical safety at home or place of residence of the user to potential hazard events such as leaks, smoke
o incendios. or fire. Este módulo de control domótico en el router de acceso incluye una funcionalidad para la monitorización del estado de la conexiones con la red eléctrica y la red telefónica de acceso al centro de gestión, que lanzará en su caso mecanismos de respuesta adecuados: aviso al usuario, búsqueda de una conexión alternativa con el centro de gestión, etc. This module domotic the access router includes functionality for monitoring the state of connections with the mains and the telephone network access to the management center, that will release if appropriate response mechanisms: warning to the user, search for an alternative connection to the management center, etc.
A la vista de la ﬁguras reseñadas, y más concretamente de la ﬁgura 1, puede observarse como en el sistema portable que la patente de mejora propone (1) participa el sujeto (2) a ser monitorizado y una red inalámbrica de área personal (3), conectada al exterior mediante una unidad de acceso (4). In view of the fi gures outlined, and more specifically figure 1, it can be seen in the portable system Patent improvement proposed (1) involved the subject (2) to be monitored and a wireless personal area network (3 ), connected to the outside via an access unit (4). En la realización más simple del sistema éste incorpora una sola unidad inteligente (5) de acelerometría, con su correspondiente servidor personal (6), mientras que la unidad de acceso al sistema portable (1) ha sido referenciada con (4) y está conectada al centro de gestión (7) a través de una conexión ﬁja (8) o de telefonía móvil (9). In the simplest embodiment of the system it incorporates a single intelligent unit (5) of the accelerometer, with the corresponding personal server (6), while the access unit portable system (1) has been referenced with (4) and is connected the management center (7) through a fi xed (8) connection or mobile phone (9). A su vez, el centro de gestión está conectado con el servidor personal (6) a través de un enlace de telefonía móvil (10). In turn, the management center is connected to the personal server (6) via a cellular link (10).
La unidad inteligente de acelerometría (ﬁgura 2) se materializa en un dispositivo implementado de acuerdo con el diseño genérico para unidades inteligentes descrito anteriormente. The intelligent accelerometer unit (Figure 2) is embodied in a system implemented according to the generic design for smart device units described above. Según este diseño, la unidad de procesamiento está formada por un microcontrolador de 8 bits (11) alimentado con 3 voltios a través de una batería (12), al igual que el resto de elementos de esta unidad sensora inteligente. According to this design, the processing unit is formed by an 8-bit microcontroller (11) fed with 3 volts across a battery (12), like the other elements of the intelligent sensor unit. Este microcontrolador hace uso de las memorias internas ROM (13a) y RAM (13b) del mismo para el almacenamiento del ﬁrmware y las variables de procesamiento. This microcontroller uses internal memories ROM (13a) and RAM (13b) thereof for storage of fi rmware and processing variables. El módulo de comunicaciones se implementa en un transceptor (14) basado en el estándar de comunicaciones IEEE The communication module is implemented in a transceiver (14) based on the communication standard IEEE
802.15.4 con un microcontrolador integrado donde se implementa un protocolo de comunicaciones construido sobre dicho estándar. 802.15.4 with an integrated microcontroller where a communications protocol built on this standard is implemented. Una antena (15) transmitirá y recibirá la señal en la banda ISM (Industrial, Scientiﬁc and Medical) de frecuencias. An antenna (15) transmit and receive the signal in the ISM band (Industrial, Scienti fi c and Medical) frequency. Finalmente, el dispositivo sensor está constituido por un único acelerómetro triaxial (16). Finally, the sensor device is constituted by a single triaxial accelerometer (16). En la unidad de procesamiento se ejecutan tres módulos de procesamiento: un módulo de procesamiento para la detección de impactos basado en la detección de eventos de energía, un módulo de procesamiento para la estimación del nivel de actividad y un módulo de procesamiento para la estimación del gasto energético o consumo calórico. a processing module for impact detection based on detection of power events, a processing module for estimating the level of activity and a processing module for estimating: the processing unit three processing modules running energy expenditure or caloric intake. Cada uno de los módulos de procesamiento opera en uno de los tres modos de operación descritos en el diseño genérico para unidades inteligentes: modo 1 (transmisión continua de datos), modo 2 (transmisión basada en eventos) y modo 3 (espera activa). Each of the processing modules operates in one of three modes of operation described in the generic design for intelligent units: mode 1 (continuous data transmission), mode 2 (event-based transmission) and mode 3 (standby).
El protocolo de comunicaciones utilizado entre las unidades sensoras y el servidor personal está basado en la técnica de acceso al medio por división en el tiempo (TDMA -Time Division Medium Access), a partir de una estructura de supertrama que deﬁne el servidor personal para la transmisión de la información. The communications protocol used between the sensor units and the personal server is based on the technique of medium access by time division (TDMA -Time Division Medium Access), from a superframe structure that defines the personal server for transmission of information. Esta supertrama está compuesta por N intervalos temporales de la misma duración, los cuales son utilizados por los módulos de procesamiento de las unidades inteligentes para transmitir las muestras. This superframe is composed of N time slots of the same length, which are used by processing modules smart drives for transmitting the samples. El número de intervalos temporales N de la supertrama es un parámetro conﬁgurable por el servidor personal, y éste lo modiﬁca según las necesidades de transmisión en cada instante de tiempo. The number of time slots N of the superframe is a configurable parameter fi by the personal server and the amending it as needed transmission at each instant of time. En el primer intervalo temporal de la supertrama, el servidor personal envía una trama de baliza para que todos los dispositivos se sincronicen con la supertrama. In the first time slot of the superframe, the personal server sends a beacon frame so that all devices are synchronized with the superframe. En esta trama de baliza se informa a los dispositivos de la duración total de la supertrama y de los intervalos temporales asignados a cada módulo de procesamiento para la realización de sus transmisiones/recepciones, así como los comandos de conﬁguración de los módulos de procesamiento de las unidades sensoras. In this beacon frame it is reported to the devices of the total duration of the superframe and the time slots assigned to each processing module to perform their transmissions / receptions and commands with setup of the processing modules of sensor units. Las muestras de información se encapsulan en tramas de datos o tramas de alarma para su envío como datos del estándar IEEE 802.15.4. Information samples are encapsulated in data frames or frames for sending alarm as IEEE 802.15.4 data. Estas tramas son enviadas en los intervalos temporales de la supertrama asignados a los módulos de procesamiento. These frames are sent in the time slots of the superframe allocated to the processing modules.
En la unidad de procesamiento de la unidad inteligente de acelerometría se ejecuta un módulo de procesamiento para la detección de eventos de energía basados en información acelerométrica. In the processing unit of the intelligent unit accelerometry a processing module for detecting events based energy accelerometric information runs. La detección de eventos de energía se orienta a una aplicación para la detección de caídas en personas mayores, considerando los eventos de energía como posibles impactos de caída. Event detection energy is directed to an application for the detection of falls in the elderly, considering events as potential energy drop impact. En esta aplicación para la detección de caídas, el módulo de procesamiento realiza una primera detección (detección de eventos de energía o impactos), dejando que el servidor personal efectúe un procesamiento más profundo de la información sensorial para discriminar de una forma más precisa y ﬁable entre un evento de caída real y otros tipos de impacto (discriminación de caídas). In this application for the fall detection, the processing module performs a first detection (detection power events or impacts), allowing the personal server make deeper processing of sensory information to discriminate in a more accurate and reliable between a real event fall and other types of impact (discrimination falls). En el algoritmo de detección de eventos de energía del módulo de procesamiento, las aceleraciones son pre-procesadas por un ﬁltro supresor de continua que elimina las componentes de baja frecuencia y otras componentes relacionadas con la fuerza de gravedad, innecesarias en la detección de impactos. In the detection algorithm events energy processing module, the accelerations are pre-processed by a filter suppressor continuously eliminating low frequency components and related gravity, unnecessary in the impact detection components. Se realiza también una estimación de la energía asociada con los datos de aceleración en cada uno de los ejes, analizando si se han superado unos umbrales personalizados de aceleración y energía. an estimate of the energy associated with the acceleration data in each of the axes is also done by analyzing whether a custom thresholds have been exceeded acceleration and energy.
Si el módulo de procesamiento se encuentra en el modo 2 de operación, la detección de un evento de impacto activaría el envío de las aceleraciones de los tres ejes sin ﬁltrar, almacenadas durante los 2 segundos previos al impacto, y empaquetadas en tramas de alarma. If the processing module is in the mode 2 of operation, detection of an impact event trigger sending the accelerations of three axes without lter fi, stored for 2 seconds before the impact, and packed into frames alarm. Después del evento de impacto se entraría en el modo 1 de operación durante 2 segundos para enviar las aceleraciones posteriores al evento de alarma. After the impact event is come into operation mode 1 for 2 seconds to send subsequent accelerations the alarm event. Se reduce así el consumo del dispositivo ya que sólo se envían las aceleraciones correspondientes a 4 segundos cada vez que se detecta un impacto. This reduces the consumption of the device since only the accelerations corresponding to 4 seconds each time an impact is detected are sent. Este tiempo es suﬁciente para recoger toda la información del evento de impacto para que así el servidor personal pueda decidir si se ha producido una verdadera caída. This time is enough to collect all the information of the impact event so that the personal server can decide whether there has been a real fall.
En la unidad de procesamiento de la unidad inteligente de acelerometría se ejecuta también un módulo de procesamiento para la estimación del nivel de actividad física realizada por el portador del dispositivo. In the processing unit of the intelligent accelerometer unit it is also executed a processing module for estimating the level of physical activity by the wearer of the device. El módulo está programado para lanzar un evento de alarma si no se detecta actividad física durante un intervalo temporal deﬁnido. The module is programmed to release an alarm event if physical activity is detected during a time interval of fi nest. Las muestras de información se corresponden con la estimación del nivel de actividad realizada con una frecuencia de muestreo programable. Samples of information corresponding to the estimated level of activity undertaken with a sampling frequency programmable.
En la unidad de procesamiento de la unidad inteligente de acelerometría se ejecuta también un módulo de procesamiento para la estimación del gasto energético o consumo calórico del portador del dispositivo. In the processing unit of the intelligent accelerometer unit it is also executed a processing module for estimating energy expenditure or caloric intake device carrier. Las muestras de información se corresponden con la estimación del gasto energético o consumo calórico estimado con una frecuencia de muestreo programable. Information samples correspond to the estimation of energy expenditure or caloric intake estimated Sampling frequency programmable.
La información capturada o generada por los módulos de procesamiento de la unidad de acelerometría inteligente es enviada al servidor personal (6) en función del modo de operación particular de cada uno de ellos. The captured or generated by the processing modules of the unit intelligent accelerometer is sent to the personal server (6) according to the particular mode of operation each. De acuerdo con la ﬁgura 3, este servidor personal consta de un microcontrolador multinúcleo (17), que al menos dispone de un procesador digital de señal (DSP) alimentado por una batería (18), al igual que el resto del servidor personal. According to figure 3, this personal server comprises a multi-core (17) microcontroller, which at least has a digital signal processor (DSP) fed by (18) battery, like the rest of the personal server. Está formado también por módulos lógicos embebidos (19), una memoria borrable para el código (20), un módulo interfaz (21) compuesto por botonera (22) e interfaz visual-acústica (23), un módulo GPS (24) para la localización del usuario, un módulo de radiofrecuencia para su comunicación con los dispositivos pertenecientes al sistema portable mediante un transceptor ISM (25) junto a su correspondiente antena (26), y otro módulo de radiofrecuencia para su comunicación directa con el centro de gestión mediante un módulo de telefonía móvil (27). It also consists of embedded logic modules (19), an erasable memory for the code (20), an interface module (21) comprises keypad (22) and visual-acoustic interface (23), a GPS (24) module for location user, a radiofrequency module for communication with the devices belonging to the portable system using an ISM transceiver (25) with its corresponding antenna (26), and a radio frequency module for direct communication with the management center by mobile module (27). La información recibida de las unidades inteligentes es procesada por el DSP del servidor personal usando algoritmos matemáticos de procesamiento para discriminar, en el caso de la detección de caídas, entre verdaderos eventos de caída y otros eventos de impacto previamente detectados por la unidad inteligente de acelerometría. The information received from the intelligent units is processed by the DSP personal server using mathematical processing algorithms to discriminate, in the case of fall detection between true fall events and other impact events previously detected by the intelligent unit accelerometry .
Como el algoritmo de detección de caídas del servidor personal sólo analiza 4 segundos de información acelerométrica, éste discrimina una caída mucho antes que los sistemas que utilizan la ausencia de movimiento después del evento de caída. Since the fall detection algorithm personal server only scans 4 seconds accelerometric information, it discriminates a fall long before the systems using the absence of movement after the fall event. En este algoritmo se organiza la información acelerométrica en segmentos de 90 muestras, sobre los cuales se aplica un doble estudio con umbrales adaptados a la persona y al medio. In this algorithm the accelerometric information is organized into segments of 90 samples, on which a double studio with thresholds tailored to the individual and the environment applies.
El router de acceso al centro de gestión (ﬁgura 4) está compuesto por un microcontrolador (28), una memoria borrable de alta capacidad (29), una interfaz de usuario similar a la del servidor personal (30), un transceptor inalámbrico (31) y una antena (32) para su conexión con el servidor personal, y un punto de acceso mediante tecnología móvil (33) o terrestre (34) para su comunicación con el centro de gestión, todos ellos alimentados por una batería (35). The access router management center (Figure 4) comprises a microcontroller (28), an erasable high capacity memory (29), an interface similar to the personal server user (30), a wireless transceiver (31 ) and an antenna (32) for connection to the personal server, and an access point by land mobile technology (33) or (34) for communication with the management center, all powered by a battery (35). El router de acceso facilita además la comunicación bidireccional entre el centro de gestión y el sistema portable, permitiendo desde el primero y de forma remota la actualización del ﬁrmware de los dispositivos integrantes en el sistema portable. The access router also facilitates two-way communication between the control center and the portable system, allowing from the first and remotely upgrade the fi rmware of the members portable devices in the system. En el diseño del router de acceso, al igual que el resto de los elementos del sistema portable, se persigue el menor coste, mínimo tamaño y facilidad de manejo. In designing the access router, like the other elements of the portable system, the lowest cost, minimum size and ease of use is pursued.
1. Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día”, caracterizada porque comprende: 1. Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours", characterized by comprising:
una unidad inteligente de acelerometría (5) adaptada para ﬁjarse a un usuario, que obtiene y preprocesa las aceleraciones de dicho usuario; an intelligent unit accelerometer (5) adapted to be fixed to a user, obtains and preprocesses the accelerations of said user;
un servidor personal (6), que está en comunicación con la unidad inteligente de acelerometría (5) para gestionar el funcionamiento global del sistema; a personal server (6) which is in communication with the smart accelerometer unit (5) for managing the overall operation of the system; y Y
una unidad de acceso (4), que permite la comunicación del servidor personal (6) con un centro de gestión an access unit (4), which allows personal communication server (6) with a management center
(7) externo. (7) external.
2. Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con la reivindicación 1, donde la unidad inteligente de acelerometría (5) comprende: 2. Add to patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours" according to claim 1, wherein the intelligent unit accelerometer (5) comprises:
un acelerómetro triaxial (16); a triaxial accelerometer (16);
un microcontrolador (11) que recibe y pre-procesa las señales de aceleración recibidas de dicho acelerómetro triaxial (16) para realizar una determinación previa acerca de si se ha producido un evento de alarma; a microcontroller (11) which receives and pre-processes the signals received from said acceleration triaxial accelerometer (16) to perform a preliminary determination of whether there is an alarm event;
un transceptor (14) y una antena (15), que reciben la información del microcontrolador (11) y la envían al servidor personal (6); a transceiver (14) and an antenna (15), receiving the information of the microcontroller (11) and sent to the personal server (6); y Y
una batería (12), que alimenta los elementos anteriores. a battery (12), which feeds the above elements.
3. Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 anteriores, donde el servidor personal (6) comprende: 3. Addition to the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours a day" according to any of the preceding claims 1-2, wherein the personal server (6) comprises :
un microcontrolador (17) que adquiere las señales de la unidad inteligente de acelerometría (5) y determina si se ha producido un evento de caída; a microcontroller (17) that acquires signals intelligent accelerometer unit (5) and determines whether there has been a fall event;
un módulo de interfaz (21) para la interacción con el usuario; an interface module (21) for user interaction;
unos medios de comunicación (25, 26, 27) con un centro de gestión (7) para comunicar eventos de alarma relativos al usuario y con la unidad inteligente de acelerometría (5); communication means (25, 26, 27) with a management center (7) to communicate alarm events related to the user and the intelligent accelerometer unit (5);
una batería (18), que alimenta los elementos anteriores. a battery (18), which feeds the above elements.
4. Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con la reivindicación 3, donde los medios de comunicación comprenden: 4. Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours" according to claim 3, wherein the communication means comprises:
un transceptor (25) y una antena (26) para la comunicación con la unidad inteligente de acelerometría (5) y con la unidad de acceso (4); a transceiver (25) and an antenna (26) for communication with intelligent accelerometer unit (5) and the access unit (4);
un módulo de telefonía móvil (27), que permite establecer comunicación directa con el centro de gestión mobile module (27), which allows direct communication with the management center
(7) cuando el usuario se encuentra lejos de la unidad de acceso (4). (7) when the user is away from the access unit (4).
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3-4, donde el servidor personal (6) además comprende un módulo de localización (24) del usuario. Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours a day" according to any of claims 3-4, wherein the personal server (6) further comprises a module Location (24) of the user.
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con la reivindicación 5, donde el módulo de localización (24) del usuario emplea el sistema GPS, GLONASS, Galileo o una combinación de los mismos. Adding the patent 200201710 "Portable System for Monitoring Movement Postural State Physical Activity Human during 24 hours" according to claim 5, wherein the locating module (24) user uses the GPS system, GLONASS, Galileo or a combination thereof.
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con la reivindicación 5, donde el módulo Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours" according to claim 5, wherein the module
de localización (24) del usuario emplea un sistema de posicionamiento indirecto basado en balizas emplazadas en el entorno del usuario. location (24) user uses a system based on indirect positioning beacons deployed in the user environment.
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7 anteriores, donde la comunicación entre la unidad inteligente de acelerometría (5) y el servidor personal (6) se lleva a cabo por medio de uno de los siguientes sistemas: Ultra Low Power (ULP), Ultra WideBand (UWB) o IntraBody Communications (IBC). Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours a day" according to any of claims 1-7 above, where communication between the intelligent unit accelerometer ( 5) and the personal server (6) is carried out by one of the following systems: Ultra Low Power (ULP), Ultra WideBand (UWB) or intrabody Communications (IBC).
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8 anteriores, donde la unidad de acceso (4) comprende: Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours a day" according to any of the preceding claims 1-8, wherein the access unit (4) comprises:
un microcontrolador (28); a microcontroller (28);
una memoria borrable de alta capacidad (29); an erasable high capacity memory (29);
una módulo interfaz (30) para la comunicación con el usuario; an interface module (30) for communication with the user;
un transceptor inalámbrico (31) y una antena (32) para la comunicación con el servidor personal (6); a wireless transceiver (31) and an antenna (32) for communication with the personal server (6);
unos medios de comunicación (33, 34) que permiten la comunicación con el centro de gestión (7) a través de una red de telefonía móvil o terrestre; communication means (33, 34) for communication with the management center (7) through a network mobile or land telephony; y Y
una batería (35) que alimenta los elementos anteriores. a battery (35) supplying the above elements.
10. Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9 anteriores, caracterizado porque el procedimiento de funcionamiento comprende los pasos de: 10. Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours a day" according to any of the preceding claims 1-9, wherein the operating method comprises Steps of:
realizar, por parte de la unidad inteligente de acelerometría (5), una pre-detección de eventos de alarma; performing, by the intelligent accelerometer unit (5), a pre-alarm event detection;
comunicar datos acerca de los eventos de alarma pre-detectados al servidor personal (6); communicating data about pre-alarm events detected the personal server (6);
analizar en el servidor personal (6) los datos recibidos para discriminar eventos de alarma correspondientes a caídas del usuario; analyzing the personal server (6) the received data to discriminate events corresponding to user falls alarm; y Y
informar de la detección de una caída del usuario desde el servidor personal (6) al centro de gestión (7). report the detection of a fall of the user from the personal server (6) to the management center (7).
11. Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con la reivindicación 10, que además comprende los pasos de: 11. Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours" according to claim 10, further comprising the steps of:
mantener normalmente un modo de transmisión de datos basado en eventos donde la unidad inteligente de acelerometría (5) no comunica ningún dato al servidor personal (6) hasta que haya pre-detectado un evento de alarma; normally maintain a data transmission mode based on events where intelligent accelerometer unit (5) does not communicate any data to the personal server (6) until it has detected pre-alarm event;
pasar a un modo de comunicación continua de datos de la unidad inteligente de acelerometría (5) al servidor personal (6) cuando se haya pre-detectado un evento de alarma; passing a continuous mode data communication intelligent accelerometer unit (5) to the personal server (6) when it has detected pre-alarm event; y Y
pasar a un modo de espera activa, donde se almacenan los datos en la unidad inteligente de acelerometría go to a standby mode, where data is stored on the smart unit accelerometry
(5) sin enviarlos al servidor personal (6), mientras se está atendiendo al paciente. (5) without sending the personal server (6), while it is treating the patient.
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con la reivindicación 11, donde los eventos de alarma se corresponden con situaciones en que la carga energética estimada en un corto período de tiempo supera determinados umbrales. Adding the patent 200201710 "Portable System for Monitoring Movement Postural State Physical Activity Human during 24 hours" according to claim 11, wherein alarm events correspond to situations where the estimated energy load in a short period of time exceeds certain thresholds.
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con la reivindicación 11, donde los eventos de alarma se corresponden situaciones en que la realización o ausencia de actividad en determinadas franjas horarias en la vida diaria del usuario supera determinados umbrales. Adding the patent 200201710 "Portable System for Monitoring Movement Postural State Physical Activity Human during 24 hours" according to claim 11, wherein alarm events situations correspond in the embodiment or absence of activity in certain slots in the daily life of the user exceeds certain thresholds.
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con la reivindicación 11, donde los even Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours" according to claim 11, wherein the even
tos de alarma se corresponden con situaciones en que una estimación del gasto energético o consumo calórico en determinadas franjas horarias en la vida diaria del usuario supera determinados umbrales. alarm cough correspond to situations in which an estimate of energy expenditure or caloric intake in certain slots in the daily life of the user exceeds certain thresholds.
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10-14, que además comprende el paso de monitorizar el nivel de energía restante en la batería (12) de la unidad inteligente de acelerometría (5). Adding the patent 200201710 "Portable system for motion tracking, and Postural State Physical Activity Human during 24 hours a day" according to any of claims 10-14, further comprising the step of monitoring the level of energy remaining in the battery (12) of the intelligent unit accelerometer (5).
Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1015 anteriores, donde el paso de comunicación entre la unidad inteligente de acelerometría (5) y el servidor personal Adding the patent 200201710 "Portable System for Monitoring Movement Postural State Physical Activity Human during 24 hours a day" according to any of the claims above 1015, where the communication passage between the intelligent unit accelerometer ( 5) and the personal server
(6) está basada en la técnica de acceso al medio por división en el tiempo (TDMA) a partir de una estructura de supertrama. (6) it is based on the technique of medium access by time division (TDMA) from a superframe structure.
17. Adición a la patente 200201710 “Sistema Portable para la Monitorización del Movimiento, Estado Postural y Actividad Física de Humanos durante las 24 Horas del día” de acuerdo con la reivindicación 16, donde el servidor personal (6) deﬁne un número N de intervalos temporales de la supertrama en función de las necesidades de comunicación en cada instante de tiempo. 17. Adding the patent 200201710 "Portable System for Monitoring Movement Postural State Physical Activity Human during 24 hours" according to claim 16, wherein the personal server (6) defines a number N of intervals temporary superframe depending on the communication needs at each instant of time.
N.º solicitud: 201000469 Application Ollie #: 201000469
Fecha de presentación de la solicitud: 08.04.2010 Date of filing: 08.04.2010
51 Int. Cl. : A61B5/11 (2006.01) 51 Int Cl:.. A61B5 / 11 (2006.01)
ESTUDILLO-VALDERRAMA, MA; ESTUDILLO-VALDERRAMA, MA; ROA, LM; ROA, LM; REINA-TOSINA, J.; KING Tosina, J .; NARANJO-HERNANDEZ, D.; ORANGE-HERNANDEZ, D .; "Design and Implementation of a Distributed Fall Detection System -Personal Server," Information Technology in Biomedicine, IEEE Transactions on, vol. "Design and Implementation of a Distributed Fall Detection System -Personal Server," Information Technology in Biomedicine, IEEE Transactions on, vol. 13, no. 13, no. 6, pp. 6, pp. 874-881, Nov. 2009. doi: 10.1109/TITB.2009.2031316 1-3,8-11,15-17 874-881, Nov. 2009. doi: 10.1109 / TITB.2009.2031316 1-3,8-11,15-17
4-7,12-14 4-7,12-14
ESTUDILLO-VALDERRAMA, MA; ESTUDILLO-VALDERRAMA, MA; ROA, LM; ROA, LM; REINA-TOSINA, J.; KING Tosina, J .; NARANJO-HERNANDEZ, D.; ORANGE-HERNANDEZ, D .; "Distributed processing methodology for biomedical sensor networks: An optimal approach" Information Technology and Applications in Biomedicine, 2009. ITAB 2009. 9th International Conference on, pp. "Distributed processing methodology for biomedical sensor networks: An optimal approach" Information Technology and Applications in Biomedicine, 2009. ITAB 2009. 9th International Conference on, pp. 1-4, 4-7 Nov. 2009. doi: 10.1109/ITAB.2009.5394464 1-3,8-11,15 1-4 4-7 Nov. 2009. doi: 10.1109 / ITAB.2009.5394464 1-3,8-11,15
5-7,12-14,16-17 5-7,12-14,16-17
US 2005093709 A1 (FRANCO, JR et al.) 05.05.2005 5-7 US 2005093709 A1 (FRANCO, JR et al.) 05.05.2005 05.07
NARANJO, D.; NARANJO, D .; ROA, LM; ROA, LM; REINA-TOSINA, LJ; KING Tosina, LJ; ESTUDILLO, MA; ESTUDILLO, MA; "Optimization procedure for the impact detection thresholds in an Accelerometer Smart Sensor," Information Technology and Applications in Biomedicine, 2009. ITAB 2009. 9th International Conference on, pp. "Optimization procedure for the impact detection thresholds in an Accelerometer Smart Sensor," Information Technology and Applications in Biomedicine, 2009. ITAB 2009. 9th International Conference on, pp. 1-4, 4-7 Nov. 2009.doi: 10.1109/ITAB.2009.5394354 URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5394354&isnumber=5394290 1,10 1-4 November 4 to 7 2009.doi: 10.1109 / ITAB.2009.5394354 URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5394354&isnumber=5394290 1.10
Fecha de realización del informe 29.03.2012 Date of the report 29.03.2012
Examinador ML Alvarez Moreno Página 1/6 Alvarez Moreno ML Examiner Page 1/6
Nº de solicitud: 201000469 Application Number: 201000469
Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) A61B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de Minimum documentation searched (classification system followed by classification symbols) A61B Electronic databases consulted during the search (name of the database and, if possible, terms of
búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, Inspec Search used) INVENES, EPODOC, WPI, Inspec
Informe del Estado de la Técnica Página 2/6 Status Report Technical Page 2/6
Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 29.03.2012 Recorded Written Opinion: 29.03.2012
Reivindicaciones Reivindicaciones 4-7, 12-14 1-3, 8-11, 15-17 SI NO Claims claims 4-7, 12-14 1-3, 8-11, 15-17 OR
Reivindicaciones Reivindicaciones 1-17 SI NO Claims claims 1-17 OR
Informe del Estado de la Técnica Página 3/6 Status Report Technical Page 3/6
ESTUDILLO-VALDERRAMA, MA; ESTUDILLO-VALDERRAMA, MA; ROA, LM; ROA, LM; REINA-TOSINA, J.; KING Tosina, J .; NARANJO-HERNANDEZ, D.; ORANGE-HERNANDEZ, D .; "Design and Implementation of a Distributed Fall Detection System -Personal Server," Information Technology in Biomedicine, IEEE Transactions on, vol. "Design and Implementation of a Distributed Fall Detection System -Personal Server," Information Technology in Biomedicine, IEEE Transactions on, vol. 13, no. 13, no. 6, pp. 6, pp. 874-881, Nov. 2009. doi: 10.1109/TITB.2009.2031316 874-881, Nov. 2009. doi: 10.1109 / TITB.2009.2031316
ESTUDILLO-VALDERRAMA, MA; ESTUDILLO-VALDERRAMA, MA; ROA, LM; ROA, LM; REINA-TOSINA, J.; KING Tosina, J .; NARANJO-HERNANDEZ, D.; ORANGE-HERNANDEZ, D .; "Distributed processing methodology for biomedical sensor networks: An optimal approach" Information Technology and Applications in Biomedicine, 2009. ITAB 2009. 9th International Conference on, pp.1-4, 4-7 Nov. 2009. doi: 10.1109/ITAB.2009.5394464 "Distributed processing methodology for biomedical sensor networks: An optimal approach" Information Technology and Applications in Biomedicine, 2009. ITAB 2009. 9th International Conference on, pp.1-4, 4-7 Nov. 2009. doi: 10.1109 / ITAB.2009.5394464
US 2005093709 A1 (FRANCO, JR et al.) 05.05.2005 US 2005093709 A1 (FRANCO, JR et al.) 05.05.2005
NARANJO, D.; NARANJO, D .; ROA, LM; ROA, LM; REINA-TOSINA, LJ; KING Tosina, LJ; ESTUDILLO, MA; ESTUDILLO, MA; "Optimization procedure for the impact detection thresholds in an Accelerometer Smart Sensor," Information Technology and Applications in Biomedicine, 2009. ITAB 2009. 9th International Conference on, pp. "Optimization procedure for the impact detection thresholds in an Accelerometer Smart Sensor," Information Technology and Applications in Biomedicine, 2009. ITAB 2009. 9th International Conference on, pp. 1-4, 4-7 Nov. 2009. doi: 10.1109/ITAB.2009.5394354 URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5394354&isnumber=5394290 1-4 4-7 Nov. 2009. doi: 10.1109 / ITAB.2009.5394354 URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5394354&isnumber=5394290
Reivindicación independiente 1 Independent claim 1
El documento D01 muestra un sistema portable para la monitorización del movimiento. D01 document shows a portable system for monitoring the movement. De igual forma, el documento D02 muestra otras características del mismo sistema descrito en el documento D01. Similarly, the document D02 shows other characteristics of the system described in document D01. Según puede verse en la Figura 1 de ambos documentos, el sistema consta de una unidad inteligente de acelerometría, un servidor personal en comunicación con la unidad anterior, y una unidad de acceso que permite la comunicación del servidor personal con un centro de gestión externo (THCC). As shown in Figure 1 of the two documents, the system consists of an intelligent unit accelerometer, a personal server in communication with the previous unit and an access unit that allows staff communication server with a management center external ( THCC). El sistema divulgado en ambos documentos contiene todas las características del sistema definido en la reivindicación 1. A la vista de cualquiera de los documentos D01 o D02, la reivindicación 1 carece de novedad según el artículo 6 de la Ley de Patentes. The system disclosed in both documents contains all system features defined in claim 1. In view of either D01 or D02 documents, claim 1 lacks novelty under Article 6 of the Patent Act.
Reivindicación dependiente 2 Dependent claim 2
El documento D01 muestra (Apartado II.A Fall Detection System) que la unidad inteligente de acelerometría comprende: un acelerómetro triaxial, un microcontrolador PIC que incorpora un algoritmo con capacidad de detectar eventos de alarma (impactos) y un transceptor Zigbee para comunicar la información al servidor personal. D01 shows the document (Section II.A Fall Detection System) that intelligent accelerometer unit comprises: a triaxial accelerometer, a PIC microcontroller incorporating an algorithm capable of detecting alarm events (impact) and a Zigbee transceiver for communicating information the personal server. La unidad inteligente realiza un procesamiento de los datos acelerométricos antes de enviárselos al servidor personal que realiza un segundo procesamiento. Intelligent processing unit performs the acelerométricos data before sending the personal server that performs a second processing. Asimismo incorpora una batería (Apartado II.B Distributed Processing Features) pues uno de los objetivos perseguidos es conseguir una larga duración de las baterías (Minimal device power consumption). It also incorporates a battery (Section II.B Distributed Processing Features) as one of the objectives is to achieve long battery life (Minimal power consumption device). Aunque el documento D01 no muestra expresamente la existencia de una antena, la utilización de tecnología inalámbrica Zigbee para las comunicaciones implica la existencia de una antena. Although the document does not explicitly D01 shows the existence of an antenna, using Zigbee wireless technology for communications implies the existence of an antenna. Por otra parte el documento D02 (figura 2) muestra los elementos funcionales que puede incorporar un dispositivo inteligente del sistema. Furthermore the document D02 (Figure 2) shows the functional elements that can incorporate an intelligent system device. A la vista de cualquiera de los documentos D01 o D02, la reivindicación 2 carece de novedad según el artículo 6 de la Ley de Patentes. In view of either D01 or D02 documents, claim 2 lacks novelty under Article 6 of the Patent Act.
Reivindicación dependiente 3 Dependent claim 3
El documento D01 muestra (Figura 2) que el servidor personal comprende un microcontrolador, un módulo de interfaz para la interacción con el usuario y unos medios de comunicación para comunicarse con la unidad de acelerometría y con un centro de gestión. The document D01 sample (Figure 2) that the personal server comprises a microcontroller, an interface module for user interaction and communication means for communicating with the accelerometer unit and with a management center. El microcontrolador se encarga de (Apartado II.A Fall Detection System) recibir las señales de la unidad inteligente de acelerometría y determinar (mediante un segundo procesamiento de los datos) si se ha producido un evento de caída. The microcontroller handles (Section II.A Fall Detection System) receiving signals from the intelligent unit accelerometer and determine (by a second data processing) if there has been a fall event. Asimismo incorpora la batería correspondiente (página 878, último párrafo -página 879, primer párrafo). It also incorporates the corresponding battery (page 878, last paragraph -page 879, first paragraph). Por otra parte el documento D02 (figura 2) muestra los elementos funcionales que puede incorporar un dispositivo inteligente del sistema. Furthermore the document D02 (Figure 2) shows the functional elements that can incorporate an intelligent system device. A la vista de cualquiera de los documentos D01 o D02, la reivindicación 3 carece de novedad según el artículo 6 de la Ley de Patentes. In view of either D01 or D02 documents, claim 3 lacks novelty under Article 6 of the Patent Act.
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Reivindicación dependiente 4 Dependent claim 4
El documento D01 muestra que los medios de comunicación comprenden transceptores inalámbricos (Zigbee y Bluetooth) para la comunicación con la unidad inteligente de acelerometría y con la unidad de acceso. D01 document shows that the media comprise wireless transceivers (Zigbee and Bluetooth) for communication with intelligent accelerometer unit and the access unit. Como se ha indicado anteriormente, la incorporación de tecnología inalámbrica implica la existencia de la antena correspondiente. As noted above, incorporating wireless technology implies the existence of the corresponding antenna. La figura 1 muestra que el servidor personal se comunica con la unidad de acceso, y que esta debe disponer de los medios de comunicación apropiados para comunicarse a través de la WAN con el centro de gestión. Figure 1 shows that the personal server communicates with the access unit, and that this must have the appropriate communication means for communicating through the WAN to the management center. En un sistema informático distribuido, la decisión de incorporar una funcionalidad concreta en un elemento u otro de la red no requiere actividad inventiva. In a distributed computing system, the decision to incorporate a specific functionality into an element or other network requires no inventive step. Esto significa que, en función de la capacidad de comunicación y de procesamiento de que se le desee dotar, la incorporación de medios de comunicación directos entre el servidor personal y el centro de control no requiere actividad inventiva. This means that, depending on the capacity of communication and processing that you want to provide, incorporating direct means of communication between the personal server and the control center requires no inventive step. De igual forma, el documento D02 muestra (apartado II.D Hardware Design for the Fall Detection) que la comunicación con el centro de gestión (RPVC) puede realizarse mediante cualquiera de los medios de comunicación de que se disponga; Similarly, the document D02 shows (section II.D Hardware Design for the Fall Detection) communication with the management center (RPVC) can be performed by any of the media becomes available; poniendo como ejemplo la utilización de un enlace Bluetooth hacia la pasarela correspondiente, o el empleo de un transceptor WAN (ej. GSM) para realizar una comunicación directa. citing the use of a Bluetooth link to the corresponding gateway, or the use of a WAN transceiver (eg. GSM) for direct communication. La utilización de módulos de telefonía para establecer comunicación directa ya es conocida. The use of telephony modules to establish direct communication is already known. A la vista de cualquiera de los documentos D01 o D02 la reivindicación 4 carece de actividad inventiva según el artículo 8 de la Ley de Patentes. In view of either D01 or D02 documents claim 4 lacks inventive under Article 8 of the Patent Act.
Reivindicaciones dependientes 5-7 subclaims 5-7
Ninguno de los documentos anteriores muestra que el sistema incorpore medios de localización para detectar la ubicación del usuario. None of the above documents shows that the system incorporates locating means for detecting the user's location. En cualquier caso, los dispositivos para detectar posicionamiento son ampliamente conocidos. In any case, positioning detection devices are widely known. El documento D03, que describe un sistema para monitorizar pacientes, muestra que para detectar posicionamiento puede utilizarse algún dispositivo GPS o algún otro sistema que utilice triangulación. The document D03, which describes a system for monitoring patients shows that a GPS device or other system using triangulation to detect positioning can be used. Las reivindicaciones 5 a 7 carecen de actividad inventiva según el artículo 8 de la Ley de Patentes. Claims 5 to 7 lack inventive step according to Article 8 of the Patent Act.
Reivindicación dependiente 8 dependent claim 8
El documento D01 ya sugiere (Apartado VB Future Works) la utilización de nuevas tecnologías inalámbricas de bajo consumo (ULP) para la comunicación entre la unidad inteligente de acelerometría y el servidor personal. D01 and document suggests (Section VB Future Works) use of new wireless technologies low power (ULP) for communication between the smart accelerometer unit and the personal server. De igual forma, el documento D02 (Apartados I. Introduction y II.C. Smart Device Hardware Design) indica que ya se están utilizando tecnologías ULP (Wibree, Intrabody Communications) para la creación de redes de área personal inalámbrica en el contexto Biomédico (BSN). Similarly, the document D02 (Paragraphs I. Introduction and II.C. Smart Device Hardware Design) indicates that technologies are already using ULP (Wibree, intrabody Communications) networking for wireless personal area in the biomedical context ( BSN). A la vista de cualquiera de los documentos D01 o D02 la reivindicación 8 carece de novedad según el artículo 6 de la Ley de Patentes. In view of either D01 or D02 documents claim 8 lacks novelty under Article 6 of the Patent Act.
Reivindicación independiente 9 Independent claim 9
El documento D01 muestra que el servidor personal (Figura 2; Apartado IV.A. System Prototyping) comprende microcontrolador, memoria, módulo de interfaz de comunicación con el usuario, módulos de comunicación apropiados (que implican transceptores/antena) y batería. The document D01 shows that the personal server (Figure 2, Section IV.A. Prototyping System) comprises microcontroller, memory, communication interface module with the user modules appropriate communication (involving transceiver / antenna) and battery. De igual forma el documento D02 (figura 2) muestra los mismos bloques funcionales. Similarly document D02 (Figure 2) shows the same functional blocks. Aunque en ninguno de los dos documentos se detalla expresamente la arquitectura de la unidad de acceso, los bloques definidos en la reivindicación 9 son los mismos elementos funcionales generales que los indicados en ambos documentos: microcontrolador, memoria, interfaz de comunicación con usuario, transceptor inalámbrico, medios de comunicación apropiados, batería. While neither document specifically details the architecture of the access unit, the blocks defined in claim 9 are the same general functional elements than those shown in both documents: microcontroller, memory, communication interface with user wireless transceiver , appropriate media, battery. En el caso de la unidad de acceso, los medios de comunicación apropiados (figura 1 de ambos documentos) se corresponden con los necesario para su comunicación mediante WAN con el centro de gestión, y mediante tecnología Zigbee para su comunicación con el servidor personal. In the case of the access unit, the appropriate media (Figure 1 of both documents) correspond to the need for WAN communication with the management center, and by Zigbee technology for personal communication with the server. A la vista de cualquiera de los documentos D01 o D02 la reivindicación 9 carece de novedad según el artículo 6 de la Ley de Patentes. In view of either D01 or D02 documents claim 9 lacks novelty under Article 6 of the Patent Act.
Reivindicación dependiente 10 dependent claim 10
El documento D01 muestra (Apartado II.B Distributed Processing Features) que la unidad inteligente de acelerometría detecta posibles eventos de alarma, los comunica al servidor personal, dicho servidor los analiza para discriminarlos y posteriormente informa al centro de gestión (THCC) de la detección de una caída. D01 shows the document (Section II.B Distributed Processing Features) that intelligent accelerometer unit detects possible alarm events, communicates to the personal server, said server analyzes to discriminate and then informs the management center (THCC) detection a fall. De igual forma, el documento D02 muestra las mismas acciones. Similarly, the document D02 shows the same actions. A la vista de cualquiera de los documentos D01 o D02 la reivindicación 10 carece de novedad según el artículo 6 de la Ley de Patentes. In view of either D01 or D02 documents claim 10 lacks novelty under Article 6 of the Patent Act.
Reivindicación dependiente 11 dependent claim 11
El documento D01 (Apartado II.B. Distributed Processing Features) muestra que el flujo de datos en el enlace ascendente es controlado por la unidad inteligente. The document D01 (Section II.B. Distributed Processing Features) shows that the data stream in the uplink is controlled by the intelligent unit. La unidad inteligente procesa los datos de acelerometría y únicamente cuando detecta que hay un evento de impacto (transmisión basada en eventos) comienza a transmitir. Intelligent data processing unit Accelerometry and only when it detects that an impact event (event-based transmission) starts transmitting. En caso de detección se envía una pequeña ventana temporal de datos al servidor (transmisión continua temporal). If detection is a small time window sends data to the server (streaming temporary). Una vez finalizado el anterior envío se vuelve al estado anterior (no envío) de procesamiento de los datos que se vayan recibiendo del acelerómetro. Once the previous shipment back to the previous state (no shipping) processing data are received from the accelerometer. En cualquier momento el servidor personal, que está a cargo del enlace descendente, puede comunicarse con la unidad inteligente de acelerometría para la notificación de todo tipo de ajustes personalizados (tasa de muestreo, rango dinámico, umbrales...); At any time the personal server, which is responsible for the downlink, can communicate with the smart accelerometer unit for reporting all types of custom settings (sample rate, dynamic range, thresholds ...); lo cual implica que dicha unidad debe encontrarse en espera activa. which means that the unit must be in standby. El documento D02 (Apartado II.B. Distributed Processing Features) muestra este mismo funcionamiento de la unidad inteligente. The document D02 (Section II.B. Distributed Processing Features) shows the same operation of the intelligent unit. La reivindicación 11 carece de novedad según el artículo 6 de la Ley de Patentes. Claim 11 lacks novelty under Article 6 of the Patent Act.
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Reivindicaciones dependientes 12 a 14 subclaims 12 to 14
El documento D01 indica (Apartado VB Future Works) que el algoritmo de detección de impactos permite calcular el consumo calórico; The document D01 indicates (Section VB Future Works) that the impact detection algorithm calculates the calorie consumption; lo cual permite detectar periodos de anormales de ausencia de actividad y generar alarmas basadas en inactividad. which can detect abnormal periods of no activity and generate alarms based on inactivity. El sistema (Apartado IV.D. PSE Personalization) ejecuta técnicas de optimización de diversos umbrales de la actividad típica diaria que va a ser monitorizada. The system (Section IV.D. PSE Personalization) executes various optimization techniques thresholds typical daily activity to be monitored. El documento D04 muestra el procedimiento de optimización de los umbrales de detección de impacto para el sistema descrito en los documentos D01 y D02. The document D04 shows the procedure for optimization of impact detection thresholds for the system described in documents D01 and D02's. Los datos que se analizan (Apartado II.A. Optimization procedure with experimental data) son los obtenidos mediante la repetición de diferentes actividades diarias. The data analyzed (Section II.A. Optimization procedure with experimental data) are obtained by repeating different daily activities. Se analizan los valores de energía durante una ventana temporal y se compara con los umbrales seleccionados. energy values ​​are analyzed during a time window and compared with the selected threshold. Puede verse que la medición de valores que permitan estimar el consumo energético y la actividad o inactividad en periodos concretos, para su comparación con unos umbrales determinados ya está anticipada. It can be seen that the measurement values ​​to estimate energy consumption and activity or inactivity in specific periods, for comparison with certain thresholds is already anticipated. A la vista del documento D04 las reivindicaciones 12 a 14 carecen de actividad inventiva según el artículo 8 de la Ley de Patentes. In view of the document D04 claims 12 to 14 lack inventive step according to Article 8 of the Patent Act.
Reivindicación 15 claim 15
El documento D01 se centra principalmente en analizar la arquitectura del servidor personal. D01 document focuses mainly on analyzing the architecture of the personal server. Se muestra que dispone de (Apartado III.A. PSE Design Architecture) un módulo de supervisión y control que alerta de algún posible mal funcionamiento It has shown that (Section III.A. PSE Design Architecture) module control monitoring and alerting of any possible malfunction
(p. ej. bajo nivel de batería). (P. Eg. Low battery). Asimismo se indica que (Apartado IV.A. System Prototyping) dispone de un módulo de supervisión y control que, entre otras funciones, monitoriza la batería y su proceso de carga. Also it indicated that (Section IV.A. Prototyping System) has a monitoring module and control, among other functions, monitors the battery and charging process. De igual forma, el documento D02 (Apartado II.C. Smart Device Hardware Design Architecture) indica que el módulo de supervisión y control alerta de posible mal funcionamiento de cualquier dispositivo del sistema (p. ej. bajo nivel de batería). Similarly, the document D02 (Section II.C. Smart Device Hardware Design Architecture) indicates that bad monitoring and alerting module can control any device operating system (p. Eg. Low battery). La reivindicación 15 carece de novedad según el artículo 6 de la Ley de Patentes. Claim 15 lacks novelty under Article 6 of the Patent Act.
Reivindicación 16 y 17 Claim 16 and 17
El documento D01 muestra (Apartado IV.A. System Prototyping) que el estándar de comunicación entre la unidad de acelerometría y el servidor personal es el IEEE 802.15.4. D01 shows the document (Section IV.A. Prototyping System) as standard communication between the unit and the personal server accelerometer is the IEEE 802.15.4. Además se indica (IV.B. Consumption and Real-Time Operation) que el servidor personal define una serie de intervalos de transmisión y recepción en la estructura de supertrama. In addition it indicated (IV.B. Consumption and Real-Time Operation) that the personal server defines a number of transmission and reception intervals in the superframe structure. Siendo la longitud configurable por el servidor personal. The length being configurable by the personal server. Las reivindicaciones 16 y 17 carecen de novedad según el artículo 6 de la Ley de Patentes. Claims 16 and 17 lack novelty under Article 6 of the Patent Act.
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ES201000469A 2010-04-08 2010-04-08 Adding the patent p200201710 by "portable system for monitoring the movement, posture and physical activity status of humans during 24 hours a day". Active ES2378934B1 (en)
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WO (1) WO2011124732A3 (en)
WO2011124732A3 (en) 2011-12-01 application
ES2378934A1 (en) 2012-04-19 application
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2012-11-23 FG2A Definitive protection
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