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1. (WO2019031956) WIRELESS ELECTROCARDIOGRAPH
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ELECTROCARDIÓGRAFO INALÁMBRICO

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con el campo técnico de la electrónica, los módulos de comunicación, la actividad eléctrica cardiaca, la medicina, la conversión de medidas electrofisiológicas en datos gráficos y el monitoreo continuo, ya que aporta un electrocardiógrafo inalámbrico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Desde el siglo XVII se estudia la electricidad con los tejidos humanos y animales; mediante pruebas con ranas, perros y hasta humanos, se fue avanzando en esta materia de la medicina, hasta lograr sistemas de detección o tratamiento de ciertas patologías cardiacas, como electrocardiógrafos o desfibriladores.

En 1842 el fisico italiano Cario Matteucci, profesor en la Universidad de Pisa, muestra cómo la corriente eléctrica acompaña a cada latido cardiaco. Para esto, usó un nervio extraído de un anca de rana, empleándolo como sensor eléctrico; cuando el músculo del anca se contraía se utilizaba como signo visual de la actividad eléctrica.

Los anatomistas Rudolph Von Koelliker y Heinrich Muller, confirmaron en 1856 que una corriente eléctrica acompaña a cada latido, al aplicar un galvanómetro en la base y ápice de un ventrículo expuesto, haciendo una prueba semejante a la de Matteucci. Pudieron observar una pequeña convulsión del músculo justo antes de la sístole ventricular y una mucho más pequeña después de la sístole. Esas sacudidas son causadas por las corrientes eléctricas, que en el electrocardiograma figuran como complejo QRS y ondas T.

En 1872, un ingeniero eléctrico, llamado Alexander Muirhead, dice haber registrado un electrocardiograma, conectando alambres a la muñeca de un paciente febril.

En 1878 John Burden Sanderson, fisiólogo británico, junto a Frederick Page, mediante el uso de un electrómetro capilar registran la corriente eléctrica del corazón y demuestran que cuenta de dos fases (QRS y T) .

Hacia finales del siglo XIX, Auguste Waller, fisiólogo británico, fue el primero en acercarse al corazón desde el punto de vista eléctrico y publica el primer electrocardiograma humano, registrado con un galvanómetro capilar.

William Bayliss y Edward Starling, fisiólogos británicos, del üniversity College de Lóndres mejoran el galvanómetro capilar; al conectarlo a la mano derecha muestran una Mvariación trifásica" que acompaña a cada latido (P, QRS y T) . Además, señalaron un retraso de 0.13 segundos entre la estimulación atrial y la despolarización de los ventrículos (intervalo PR) .

En 1895 Willem Einthoven, diferencia cinco ondas, que él denomina P, Q, R, S y T, utilizando un voltímetro mejorado.

En 1901, Einthoven inventa un galvanómetro a cuerda utilizando un filamento fino de cuarzo revestido en plata, para producir electrocardiogramas. Publica su primer articulo científico para comunicar la experiencia con el nuevo galvanómetro y su utilidad para registrar los potenciales cardiacos.

Unos pocos años después, Einthoven comienza a transmitir electrocardiogramas desde el hospital a su laboratorio, a 1.5 km., via cable de teléfono. En 1906, mediante el artículo "Le telecardiogramme" describe con detalle las aplicaciones clínicas del electrocardiograma. En él describió las características electrocardiográficas de varios desórdenes cardiovasculares como la hipertrofia ventricular y auricular izquierda y derecha, la onda U (reseñada por primera vez), las melladuras de QRS, las extrasístoles ventriculares, bigeminismo ventricular, el flutter auricular y el bloqueo completo. Esta publicación fue la que estableció las bases para los futuros informes que se desarrollaron sobre los electrocardiogramas.

La compañía Cambridge Scientific Instruments en Londres fabricó por primera vez la máquina de Einthoven en 1911. En 1912 Einthoven describe un triángulo equilátero formado por sus derivaciones standard I, II, III que más adelante sería llamado el "Triángulo de Einthoven".

En 1920 Hubert Mann explicó la derivación del 'monocardiograma' luego llamada ' vectorcardiograma ' . Ese mismo año, Harold Pardee publicó el primer electrocardiograma de un Infarto Agudo de Miocardio y describiendo la onda T como alta que "comienza en un punto bien alto dél descenso de la onda R".

En 1924 Einthoven recibe el premio Nobel por inventar el electrocardiógrafo. Ese mismo año, basándose en la forma de la onda de pulso yugular en pacientes con bloqueo de segundo grado, Woldemar Mobitz publicó su clasificación de los bloqueos cardiacos (Mobitz tipo I y tipo II) .

En el año 1928, la compañía Frank Sanborn produce el primer electrocardiógrafo portátil. Pesaba unos 25 Kg. y funcionaba con una batería de automóvil de 6 V.

Un médico llamado Norman Holter desarrolla, en 1949, una especie de mochila, de unos 37 Kg., con la que se puede registrar el electrocardiograma de quien la porta y transmitir una señal. El conocido posteriormente como monitor Holter, se ha ido reduciendo en tamaño a la vez que se lo ha combinado con la grabación digital en cinta. Es utilizado para el registro ambulatorio de electrocardiogramas .

Se llama electrocardiograma al gráfico que se consigue con el electrocardiógrafo. En él se muestra la medición de la actividad eléctrica del corazón en una cinta gráfica continua. El nombre electrocardiograma se compone de electro que expresa la actividad eléctrica, cardio del griego corazón y grama, escritura, también de origen griego.

Es el instrumento principal de la electrofisiologia cardiaca. La ventaja que presenta este recurso médico es que los resultados se obtienen de manera inmediata, no es un estudio invasivo y además es económico. Gracias a su realización, se pueden diagnosticar enfermedades cardiovasculares, alteraciones metabólicas, la propensión a una muerte súbita cardiaca.

Algunos ejemplos de su uso son: indicar bloqueos, detectar anomalías como arritmia cardiaca; descubrir alteraciones electrolíticas de Potasio, Sodio, Calcio, Magnesio u otros; localización de anormalidades conductivas; informar sobre las condiciones físicas del corazón, por ejemplo, hipertrofia ventricular izquierda.

Los impulsos eléctricos del corazón pueden medirse desde el exterior, pues se transmiten a los tejidos que lo rodean. Para ello se ponen electrodos en algunos puntos del cuerpo del enfermo, previamente recubiertos por una pomada que conduce la electricidad, y se conectan al electrocardiógrafo. El electrocardiograma es el registro sobre el papel de los impulsos que detectan los electrodos. Asi se produce un gráfico que es muy parecido en personas sanas, pero que en los enfermos del corazón posee alteraciones, por las que el medico puede diagnosticar las enfermedades .

El electrocardiograma no es sólo un método de diagnóstico para los enfermos, sino una medida preventiva que habria que aplicar cuando una persona madura no habituada decide practicar deportes fuertes.

La dirección que toma el impulso eléctrico a través del corazón es el eje eléctrico. Cuando se dirige en forma de vector hacia la parte inferior izquierda es normal, pero suele suceder que en personas obesas, mayores o embarazadas se desvie hacia a la parte superior izquierda. Si la desviación que presenta es extrema, estamos frente a una anomalía que puede indicar hipertrofia ventricular, bloqueo de rama; en caso de que se dirija hacia la derecha puede revelar una embolia pulmonar. Con el electrocardiograma, también se puede precisar una dextrocardia, la cual es una enfermedad muy rara, en la que el corazón tiene invertida la dirección en la orientación, pero que se la suele descubrir anteriormente con una radiografía de tórax.

Dentro del trazado típico de un electrocardiograma que registra un latido cardiaco normal cuenta con una onda P, un complejo QRS y una onda T. La pequeña onda ü que normalmente es invisible.

La onda P es la señal eléctrica que pertenece a la despolarización auricular. Cuando se superponen la despolarización auricular derecha (inicio de la onda P) y la de la izquierda (fin de la onda P) se produce la onda P. Cuando la onda P se repolariza (llamada Onda T auricular) queda eclipsada por la despolarización ventricular (complejo QRS) . Para que la onda P sea sinusal (que provenga del nodo sinusal) tiene que poseer ciertas particularidades: su duración no debe ser mayor a los 0,11 seg. en adultos y entre 0,07 y 0,09 seg. en niños, en caso de que la duración sea mayor podemos estar en presencia de un agradamiento auricular izquierdo; no debe superar los 0,25 mV, en caso de que suceda presenta un agrandamiento auricular derecho; la onda tiene que ser redondeada, poseer pendientes suaves, simétricas y de cúspide roma. Además, tiene que anteceder al complejo ventricular.

El Complejo QRS, se relaciona a la corriente eléctrica que produce la contracción de los ventrículos, lo que llamamos despolarización ventricular. Esta contracción es mucho más fuerte que la de las aurículas e involucra más masa muscular, haciendo que se produzca una mayor deflexión en el electrocardiograma. La duración, amplitud y morfología del complejo QRS es muy importante para diagnosticar diferentes trastornos, como entre otros, el infarto agudo de miocardio, arritmias cardíacas, hipertrofia ventricular, anormalidades de la conducción, desequilibrios electrolíticos .

La onda Q es la primera onda del complejo y posee valores negativos, ya que desciende en la gráfica del electrocardiograma. Esta onda puede ser normal o patológica. Cuando la onda Q normal, está presente, simboliza la despolarización del septo o tabique interventricular. Cuando la onda es mayor de 1/3 del tamaño de la siguiente onda R o tiene una duración superior a los 40 ms (un cuadradito) , o si se presenta en derivaciones precordiales derechas pueden representar un infarto al miocardio.

Las ondas R y S revelan la contracción del miocardio. La onda R es la que le sigue a la onda Q, es la de mayor tamaño y es positiva. La onda S es la onda negativa que aparece después de la onda R.

Las anomalías que puede presentar el complejo QRS, indican distintos trastornos como bloqueo de rama, hipertrofias, taquicardia y otras anormalidades ventriculares. Cuando los complejos son pequeños indican pericarditis.

La duración normal es de 60 a 100 milisegundos. Cuando el complejo en total supera los 120 ms o tiene forma de letra M, es anormal y señala, por ejemplo, hiperpotasemia, un marcapasos o hipotermia (llamada Onda de Osborne) .

Cuando se repolarizan los ventrículos se forma la onda T. Normalmente es asimétrica, con una subida más gradual que el descenso, generalmente tiene forma curvada, pero puede tener una pequeña giba. En la mayoría de las derivaciones, es positiva, pero si es negativa puede indicar síntomas de enfermedad, no obstante, una onda T invertida es normal en VI. Su amplitud no suele medirse porque es muy variable, sin embargo, ondas T de bajos voltajes o planas en varias derivaciones pueden manifestar una anormalidad.

Se realizó una búsqueda técnica de patentes para electrocardiógrafos inalámbricos, donde se encontró que se han desarrollado diferentes sistemas para este fin, como se menciona en la publicación de solicitud de patente número US20120203124A1, con fecha de publicación del 09 de agosto de 2012, y que tiene como título "MOBILE PHONE FOR RECORDING ECG (Teléfono móvil para grabar ECG) ", que describe un teléfono móvil, un método de montaje de un teléfono móvil, y un método de grabación de un ECG utilizando el teléfono móvil. El teléfono móvil comprende una carcasa; un módulo de comunicación inalámbrico dispuesto dentro de la carcasa para comunicarse con una red móvil; uno o más elementos sensores integrados en la carcasa para medir una señal electrofisiológica de una persona; y, un módulo generador de ECG dispuesto dentro de la carcasa y acoplado a los elementos sensores y el módulo de comunicación para generar un ECG a partir de la señal electrofisiológica medida y para transmitir datos que representan dicho ECG a través del módulo de comunicación.

Como podemos observar, el documento anteriormente mencionado hace referencia a un sistema de medición de señales electrocardiográficas de manera inalámbrica que realiza la adquisición de las señales mediante un parche prefabricado, pero carece de realizar mediciones específicas del áreas de interés, además, carece de una construcción especializada y definida para la captación de señal electrocardiográfica, tampoco cuenta con la capacidad de realizar el censado de señales electrocardiográficas mediante implementación de un diminuto parche, el cual se conecta mediante protocolos de bluetooth a un dispositivo móvil haciéndolo fisicamente independiente y liberando al usuario de la necesidad de un contacto directo con el dispositivo móvil para lograr un censado y obtención de señal fiable, otra de las desventajas es que no tiene medios para la interpretación de manera gráfica de los datos analizados asi como medios para evaluar y efectuar un aviso al paciente en caso de que se esté presentando un episodio de cuidado.

También se puede observar que dicho documento US20120203124A1, no hace referencia de ser un dispositivo independiente de una fuente de energia que permite su funcionamiento continuo aun sin la presencia del dispositivo móvil, otra de las desventajas que presenta, es que el dispositivo requiere de una construcción especifica haciendo de este, un dispositivo armado para la realización exclusiva de esta función, por lo tanto no es posible hacer uso de cualquier tipo de dispositivo móvil, ya que tampoco presenta el uso de una aplicación para la operación del sistema.

Por otra parte, se encontró la publicación de solicitud de patente número US20110301439A1, con fecha de publicación del 08 de diciembre de 2011, que tiene como titulo "WIRELESS, ULTRASONIC PERSONAL HEALTH MONITORING SYSTEM (Sistema inalámbrico ultrasónico de vigilancia de la salud personal)", que describe un dispositivo de monitoreo personal que tiene un conjunto de sensores configurados para detectar señales fisiológicas al entrar en contacto con la piel de un usuario. Los conjuntos de sensores producen señales eléctricas que representan las señales fisiológicas detectadas. Un conjunto convertidor, integrado y conectado eléctricamente al conjunto de sensores, convierte las señales eléctricas generadas por el conjunto de sensores en una señal de sonido ultrasónica inaudible modulada en frecuencia. La señal ultrasónica se desmodula a partir de una señal de alias producida por un sub-muestreo.

El documento US20110301439A1, hace mención de un dispositivo con la caracteristica de captar señales fisiológicas para luego modularlas y convertirlas en señales ultrasónicas, pero carece de un sistema especifico capaz de detectar señales electrocardiográficas, tampoco cuenta con medios para la interpretación de manera gráfica de los datos analizados a través de la pantalla de un dispositivo móvil los cuales son enviados via bluetooth, también carece de medios para evaluar y avisar al paciente sobre posibles alteraciones que este sufriendo en el momento .

Las principales diferencias con los documentos mencionados con el electrocardiógrafo de la presente invención, es que se da a conocer al usuario las cardiopatias detectadas al momento; al tener la interfaz de un dispositivo móvil con el electrocardiógrafo inalámbrico, se mejora la habilidad diagnóstica de alteraciones como hipertrofias ventriculares o trastornos del ritmo cardiaco, y a su vez facilita la interpretación del electrocardiograma en el contexto clínico del paciente individual para la prevención, diagnóstico y seguimiento de las enfermedades cardiovasculares .

Otra diferencia, es la duración del monitoreo cardiaco en tiempo real que brinda un equipo portátil de manera inalámbrica, ya que actualmente el mayor tiempo de monitoreo continuo que tiene un holter inalámbrico, es de tan solo 5 dias. Posteriormente el equipo es retirado y desechado debido a la descarga de la batería y principalmente, a higiene del paciente, ya que los dispositivos convencionales van adheridos al cuerpo y no pueden ser retirados y reutilizados después de ello, lo cual limita al individuo a llevar a cabo su aseo personal.

Por último el electrocardiógrafo inalámbrico, motivo de la presente invención, puede ser retirado e implementado en cualquier momento, debido a que no es necesario adherirlo al cuerpo con algún tipo de pegamento, lo cual le brinda al paciente la facilidad para utilizarlo y retirarlo las veces que sean pertinentes, convirtiendo a este novedoso holter en un gadget de uso cotidiano, el cual brinda al usuario la tranquilidad de tener en sus manos la información de su monitoreo cardiaco las 24 horas del dia los 7 dias de la semana.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Es, por lo tanto, objeto de la presente invención, proporcionar un electrocardiógrafo inalámbrico de monitoreo continuo con tecnologia bluetooth, que resuelve los problemas anteriormente mencionados.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Los detalles caracteristicos de este novedoso electrocardiógrafo inalámbrico se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, asi como una ilustración de aquella, y siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes mostradas. Sin embargo, dichas figuras se muestran a manera de ejemplo y no deben de ser consideradas como limitativas para la presente invención.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva superior posterior del electrocardiógrafo inalámbrico.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva superior del explosivo del electrocardiógrafo inalámbrico.

La figura 3 muestra una vista del diagrama del circuito integral del electrocardiógrafo inalámbrico.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Para una mejor comprensión de la invención, a continuación, se enlistan las partes que componen el electrocardiógrafo inalámbrico:

1. Tarjeta electrónica

2. Carcasa

3. Electrodo

4. Pre amplificador

5. Amplificador

6. Filtro analógico de pasa bajas

7. Filtro notch

8. Amplificador operacional del pre amplificador

9. Resistencia RG del pre amplificador

10. Amplificador operacional del amplificador

11. Resistencias del filtro analógico de pasa bajas

12. Capacitores del filtro analógico de pasa bajas

13. Amplificador operacional del filtro analógico pasa bajas

14. Capacitores en serie

15. Resistencias en serie

16. Resistor

17. Amplificador operacional del filtro notch

18. Resistencia RG del pre amplificador

Con referencia a las figuras, el electrocardiógrafo inalámbrico, está conformado por:

Una tarjeta electrónica (1) que se encuentra alojada dentro de una carcasa (2) la cual está conformada por dos tapas idénticas de forma convexa y que cierran herméticamente, manteniendo la tarjeta electrónica aislada del exterior, para evita que se dañe. La carcasa (2) está configurada con, al menos, un electrodo (3) auto adherible en el exterior de una de las tapas, el cual entra en contacto con el cuerpo de la persona que se medirá el ritmo cardiaco, con la finalidad de obtener un electrocardiograma; dichos electrodos (3) se conectan directamente a la tarjeta electrónica (1) para enviar la señal obtenida del corazón y transformarla, para poder obtener dicho electrocardiograma .

La tarjeta electrónica (1) está diseñada para ensamblar los componentes electrónicos necesarios para su funcionamiento y operación de acuerdo con el circuito integral del electrocardiógrafo inalámbrico que se muestra en la figura 4.

La tarjeta electrónica (1) está estructurada de tal forma que, tiene, al menos, un pre amplificador (4); al menos, un amplificador (5), al menos, cuatro filtros analógicos de pasa bajas (6) de segundo orden; al menos, un filtro eliminador de banda conocido como filtro noten (7); un microcontrolador (no ilustrado) y un módulo bluetooth (no ilustrado) . Con lo anterior se logra un correcto funcionamiento de la tarjeta electrónica (1) y asi se logra el monitoreo del paciente, obteniendo por medio de una interface individuo-dispositivo la emisión de datos que son transformados de señal analógica a señal digital y enviados a una interface gráfica, a un dispositivo que cuente con bluetooth, para recibir la señal del electrocardiograma.

Un regulador de voltaje (no ilustrado), conectado a la tarjeta electrónica, está dispuesto para la alimentación de energía eléctrica al electrocardiógrafo inalámbrico.

El pre amplificador (4) de la señal adquirida, se encarga de realizar una amplificación de la señal original con una ganancia de solo 100 dB con el fin de evitar saturar el amplificador de instrumentación y así evadir la modificación de la señal y el ruido en la misma. La señal es adquirida conectando los electrodos (3) en puntos establecidos de manera estratégica, estos electrodos a su vez están conectados a las entradas positiva y negativa de un amplificador operacional del pre amplificador (8), así como una tercera conexión al común del circuito. El pre amplificador es alimentado por un regulador de voltaje (no ilustrado), con un voltaje, preferentemente de +/- 5v y cuenta con, al menos, una resistencia RG del pre amplificador (18), la cual permite establecer la ganancia con la que trabaja en esta primera etapa.

El amplificador (5) está conectado a la salida del pre amplificador (8) para recibir la señal, y amplificar dicha señal en 3 dB, obteniendo así una ganancia total de salida de 300 dB; con el fin de obtener una señal de salida con una amplitud que ronde entre 1 y 5 volts, ya que la señal original tiene una amplitud entre 5 y 15 mV; el amplificador (5) cuenta con, al menos, un amplificador operacional del amplificador (10) y con, al menos, una resistencia RG del amplificador (9) .

El filtro analógico de pasa bajas (6) de segundo orden, se conecta a la salida del amplificador (5) y se encarga de evitar el paso de las señales que se encuentren fuera del rango máximo establecido; eliminando asi toda actividad obtenida que se encuentre por encima de esta frecuencia de corte. La tarjeta electrónica (1) consta de la conexión en cascada de, al menos, cuatro filtros pasa-bajas (6) de segundo orden, teniendo como primer instancia recibir la señal amplificada proveniente del amplificador (5), e ingresa al primer filtro pasa-bajas, el cual también antepone un arreglo de, al menos, dos resistencias del filtro analógico de pasa bajas (11) y, al menos, dos capacitores del filtro analógico de pasa bajas (12) cerámicos, como lo establece la topología Sallen-Key para filtros pasa-bajas de segundo orden. Una vez filtrada la señal llega a la salida de un amplificador operacional del filtro analógico pasa bajas (13), el cual está conectado en cascada con el filtro pasa-bajas número dos, quien se encarga, al igual que sus dos filtros posteriores, de obtener una señal con una línea de corte más abrupta, lo cual permite obtener un filtrado más puro que al utilizar filtros de menor orden.

El filtro notch (7) se conecta a la salida del ultimo filtro analógico pasa-bajas (6) y tiene a la función de suprimir la banda de 60Hz, frecuencia inducida por la misma fuente utilizada, la cual nos puede crear un ruido indeseado. El filtro notch (7) está conformado por un arreglo de, al menos, dos capacitores en serie (14), y otro arreglo de, al menos, dos resistencias en serie (15), al cual llega la señal del filtro pasa bajas (6); este arreglo tiene conectadas las resistencias en serie (15) a tierra con el fin de aterrizar el circuito y evitar interferencias, y los capacitores en serie (15) están conectada a un resistor (16) que éste a su vez está ligado al pin de un amplificador operacional del filtro notch (17) .

Una vez eliminada la banda de 60Hz, el pin 1 del amplificador operacional del filtro notch (7) se encarga de darle salida a la señal ya procesada, para posteriormente pasar al microcontrolador (no ilustrado) que está conectado al filtro notch (7); el microcontrolador recibe la señal mediante un puerto de entrada analógica, una vez ingresada al microcontrolador es digitalizada para posteriormente ser enviada al módulo bluetooth (no ilustrado) ; para lograr la interfase individuo-dispositivo y recibir los datos procesados por el electrocardiógrafo inalámbrico en cualquier tipo de dispositivo móvil que cuente con tecnologia bluetooth y mediante una aplicación descargada en el dispositivo, donde, los datos recibidos son de manera gráfica y de una fácil interpretación; permitiendo que el usuario conozca las cardiopatias detectadas al momento.

Una variante del electrocardiógrafo inalámbrico es que la tarjeta electrónica (1), puede contar con al menos, cuatro filtros analógicos de paso altas (no ilustrado) de segundo orden, conectados después del amplificador (5) y antes del filtro analógico de paso bajo (6) de segundo orden.

Dicho filtro analógico de paso altas (no ilustrado) , tiene la misma configuración que el filtro analógico de paso bajo (6) .

Habiendo descrito suficientemente la invención, se reclama como propiedad lo contenido en las reivindicaciones del capitulo reivindicatorío.