WO2007071844A1 - Device for transmitting physiological signals of a wearer - Google Patents

Device for transmitting physiological signals of a wearer Download PDF

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WO2007071844A1
WO2007071844A1 PCT/FR2006/002800 FR2006002800W WO2007071844A1 WO 2007071844 A1 WO2007071844 A1 WO 2007071844A1 FR 2006002800 W FR2006002800 W FR 2006002800W WO 2007071844 A1 WO2007071844 A1 WO 2007071844A1
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WO
WIPO (PCT)
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sensor
data
payload
unique identifier
physiological
Prior art date
Application number
PCT/FR2006/002800
Other languages
French (fr)
Inventor
Joel Paquereau
Stéphane BESNARD
Jérome BILLOUE
Malika Moulessehoul
Didier Magnon
Original Assignee
Universite De Poitiers
Universite Francois Rabelais De Tours
Centre Hospitalier Universitaire De Poitiers
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Publication date
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    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/37211Means for communicating with stimulators
    • A61N1/37252Details of algorithms or data aspects of communication system, e.g. handshaking, transmitting specific data or segmenting data
    • A61N1/37282Details of algorithms or data aspects of communication system, e.g. handshaking, transmitting specific data or segmenting data characterised by communication with experts in remote locations using a network
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0004Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted
    • A61B5/0006ECG or EEG signals
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    • A61B5/021Measuring pressure in heart or blood vessels
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    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
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    • A61B5/369Electroencephalography [EEG]
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    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/389Electromyography [EMG]
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7232Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes involving compression of the physiological signal, e.g. to extend the signal recording period

Definitions

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

Abstract

The invention relates to a device for transmitting physiological signals of a wearer comprising: a sensor capable of being positioned on the wearer so as to pick up physiological signals; wireless transmission means designed to transmit physiological data representative of the physiological signals through a wireless channel, characterized in that the sensor is identified by a unique identifier, and the transmission means comprise formatting means designed to format said physiological signals in a data format defined by frames having a payload, the formatting means moreover being designed to insert said unique identifier into said payload so as to form said physiological data.

Description

DISPOSITIF POUR LA TRANSMISSION DE SIGNAUX PHYSIOLOGIQUES D'UN PORTEUR DEVICE FOR THE TRANSMISSION OF PHYSIOLOGICAL SIGNALS OF A BEARER
L'invention se rapporte à un dispositif pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur.The invention relates to a device for the transmission of physiological signals of a carrier.
Après une acquisition par des capteurs de signaux physiologiques sur un patient, ces signaux physiologiques peuvent être transmis à un dispositif d'analyse soit par une voie sans fil, soit par une voie filaire.After acquisition by physiological signal sensors on a patient, these physiological signals can be transmitted to an analysis device either by a wireless path or by a wired path.
Lorsque de nombreux capteurs sont positionnés sur un patient, ou lorsque des signaux physiologiques doivent être recueillis depuis plusieurs patients dans un petit espace, il est avantageux que ces signaux soient transmis par une voie sans fil. De la sorte, des fils ne viennent pas gêner le ou les patients dans leurs mouvements ou leurs déplacements.When many sensors are positioned on a patient, or where physiological signals are to be collected from multiple patients in a small space, it is advantageous that these signals be transmitted over a wireless path. In this way, son do not interfere with the patient or patients in their movements or movements.
On connaît de la demande US 2004/0015058, un dispositif pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur comprenant :Application US 2004/0015058 discloses a device for transmitting physiological signals of a carrier comprising:
- un capteur susceptible d'être positionné sur le porteur de sorte à capter des signaux physiologiques;a sensor that can be positioned on the wearer so as to capture physiological signals;
- des moyens de transmission sans fil agencés pour transmettre des données physiologiques représentatives des signaux physiologiques par un canal sans fil.wireless transmission means arranged to transmit physiological data representative of the physiological signals by a wireless channel.
Le porteur peut être un animal ou un humain.The wearer can be an animal or a human.
Dans le système décrit dans la demande précitée, lorsque le porteur porte plusieurs capteurs, il n'est pas possible déterminer depuis quel capteur un signal a été transmis. Par ailleurs, si plusieurs tels systèmes étaient positionnés au niveau de plusieurs patients, il ne serait pas possible de déterminer à quel patient correspond des données reçues. Ainsi, une transmission simultanée de plusieurs signaux issus des capteurs est impossible si l'on désire obtenir des données exploitables.In the system described in the aforementioned application, when the carrier carries several sensors, it is not possible to determine from which sensor a signal has been transmitted. Moreover, if several such systems were positioned at the level of several patients, it would not be possible to determine which patient corresponds to the data received. Thus, a simultaneous transmission of several signals from the sensors is impossible if we want to obtain usable data.
L'invention vise à pallier cet inconvénient.The invention aims to overcome this drawback.
Le problème résolu par l'invention est donc de pouvoir réaliser des mesures simultanées de plusieurs signaux physiologiques.The problem solved by the invention is therefore to be able to perform simultaneous measurements of several physiological signals.
Ce problème est résolu selon l'invention par le fait que le capteur est identifié par un identifiant unique, et par le fait que les moyens de transmission comprennent des moyens de formatage agencés pour formater lesdits signaux physiologiques dans un format de données défini par des trames ayant une charge utile, les moyens de formatage étant en outre agencés pour insérer ledit identifiant unique dans ladite charge utile de sorte à former lesdites données physiologiques.This problem is solved according to the invention by the fact that the sensor is identified by a unique identifier, and by the fact that the transmission means comprise formatting means arranged to format said physiological signals in a data format defined by frames. having a payload, the formatting means being further arranged to insert said unique identifier in said payload so as to form said physiological data.
De la sorte, les données physiologiques transmises comprennent au sein de la trame, un identifiant d'un capteur ayant généré le signal physiologique. En cas de transmission simultanée de plusieurs données physiologiques par voie sans fil, il est donc possible de déterminer de façon certaine quels moyens d'acquisition ont transmis les données physiologiques.In this way, the physiological data transmitted comprise, within the frame, an identifier of a sensor that has generated the physiological signal. In the case of simultaneous transmission of several physiological data wirelessly, it is therefore possible to determine with certainty which acquisition means have transmitted the physiological data.
Selon un mode de réalisation, le dispositif peut comprendre une pluralité de capteurs, chacun des capteurs de la pluralité de capteurs étant identifié par un identifiant unique. L'identifiant de chaque capteur est alors avantageux dans ce cas même dans le cadre de l'utilisation d'un unique dispositif selon l'invention.According to one embodiment, the device may comprise a plurality of sensors, each of the sensors of the plurality of sensors being identified by a unique identifier. The identifier of each sensor is then advantageous in this case even in the context of the use of a single device according to the invention.
Dans le dispositif susmentionné, le capteur est associé à une fréquence d'échantillonnage fonction de l'identifiant unique du capteur et les moyens de formatage sont agencés pour insérer la fréquence d'échantillonnage dans la charge utile. Ceci permet d'acquérir en parallèle des signaux aux contenus fréquentiels différents donc de natures différentes.In the aforementioned device, the sensor is associated with a sampling frequency according to the unique identifier of the sensor and the formatting means are arranged to insert the sampling frequency into the payload. this allows to acquire in parallel signals with different frequency contents and different natures.
Dans le dispositif susmentionné, le capteur peut comprendre un amplificateur ayant un gain fonction de l'identifiant unique du capteur et les moyens de formatage peuvent être agencés pour insérer le gain dans la charge utile. Ceci permet d'acquérir des signaux de différentes natures nécessitant des gains différents.In the aforementioned device, the sensor may comprise an amplifier having a gain depending on the unique identifier of the sensor and the formatting means may be arranged to insert the gain in the payload. This makes it possible to acquire signals of different types requiring different gains.
Le dispositif susmentionné peut également comprendre une horloge associée aux moyens de formatage, les moyens de formatage étant agencés pour insérer dans la charge utile l'instant de début et l'instant de fin de captation par le capteur. Ceci permet de resynchroniser les données physiologiques en cas de perte de certaines données.The above-mentioned device may also comprise a clock associated with the formatting means, the formatting means being arranged to insert into the payload the start time and the end time of capture by the sensor. This makes it possible to resynchronize the physiological data in case of loss of certain data.
L'invention se rapporte également à un système comprenant :The invention also relates to a system comprising:
- un dispositif tel que précédemment décrit,a device as previously described,
- un poste de contrôle; le dispositif étant apte à transmettre les données physiologiques au poste de contrôle.- a checkpoint the device being able to transmit the physiological data to the control station.
Dans le système susmentionné, le poste de contrôle peut être agencé pour transmettre des données de commande au dispositif.In the aforementioned system, the control station can be arranged to transmit control data to the device.
Les données de commande peuvent comprendre la fréquence d'échantillonnage et/ou le gain. Ceci permet notamment de paramétrer les données de la trame qui seront transmises par le dispositif.The control data may include the sampling frequency and / or the gain. This allows in particular to set the data of the frame that will be transmitted by the device.
Dans le système susmentionné, le dispositif peut également être agencé pour appliquer un signal de stimulation en réponse aux données de commande. Ceci permet d'utiliser le dispositif selon l'invention à la fois en détection et en stimulation. L'invention se rapporte également à un procédé pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur comprenant des étapes dans lesquelles : - un capteur capte des signaux physiologiques ; des données physiologiques représentatives des signaux physiologiques sont transmises par un canal sans fil ; caractérisé en ce que le capteur est identifié par un identifiant unique et dans lequel le procédé comprend des étapes dans lesquelles : - lesdits signaux physiologiques sont formatés dans un format de données défini par des trames ayant une charge utile ; - ledit identifiant unique est inséré dans ladite charge utile de sorte à former lesdites données physiologiques.In the aforementioned system, the device may also be arranged to apply a stimulation signal in response to the control data. This makes it possible to use the device according to the invention both in detection and in stimulation. The invention also relates to a method for transmitting physiological signals of a carrier comprising steps in which: a sensor captures physiological signals; physiological data representative of the physiological signals are transmitted by a wireless channel; characterized in that the sensor is identified by a unique identifier and wherein the method comprises steps wherein: - said physiological signals are formatted in a data format defined by frames having a payload; said unique identifier is inserted into said payload so as to form said physiological data.
L'instrument de mesure :The measuring instrument:
Le premier volet de la présente invention consiste à réaliser un instrument de mesure médical pour le recueil et la stimulation électrique de l'activité électrophysiologique cellulaire de structures organiques profondes. Il peut également réaliser l'acquisition des signaux biologiques comme l'EEG (ElectroEncephaloGramme), l'EMG (ElectroMyoGramme), l'ECG (ElectroCardioGramme), le relevé de pression artériel, ...The first aspect of the present invention is to provide a medical measuring instrument for the collection and electrical stimulation of cellular electrophysiological activity of deep organic structures. It can also achieve the acquisition of biological signals such as EEG (ElectroEncephaloGramme), EMG (ElectroMyoGramme), ECG (ElectroCardioGramme), arterial pressure reading, ...
Cet instrument aux capteurs implantables et/ou en surface, peut servir à n'importe quelle analyse physiologique tels que :This instrument with implantable and / or surface sensors, can be used for any physiological analysis such as:
*> le relevé des potentiels cellulaires plus ou moins profonds, <* le sommeil,*> the survey of the cellular potentials more or less deep, <* the sleep,
*> le rythme cardiaque,*> the heart rate,
*> la pression sanguine,*> the blood pressure,
<* l'épilepsie, *> les mouvements musculaires,<* epilepsy, *> muscle movements,
*> les mouvements oculaires, ... chez l'homme pour la recherche et l'analyse cliniques et chez l'animal pour la recherche fondamentale. Il peut servir également pour surveiller l'évolution d'un signal physiologique (exemple : épilepsie) ou bien stimuler certaines structures dans un but thérapeutique comme dans la maladie de Parkinson par exemple.*> eye movements, ... in humans for clinical research and analysis and in animals for basic research. It can also be used to monitor the evolution of a physiological signal (eg epilepsy) or to stimulate certain structures for a therapeutic purpose such as in Parkinson's disease for example.
Le système de transmission sans fil :The wireless transmission system:
Le deuxième volet de la présente invention concerne un dispositif de télémétrie permettant la transmission des signaux biologiques par des ondes radiofréquences (RF) opérant dans une bande de fréquence propre aux applications ISM, UNII, 802.16, ...The second aspect of the present invention relates to a telemetry device for transmitting biological signals by radio frequency (RF) waves operating in a frequency band specific to ISM, UNII, 802.16, etc. applications.
Le principe de la présente invention utilise les fondements des protocoles de communication des réseaux sans fil dédiés à peu de périphériques immobiles qui nécessitent de grande bande passante. A contrario, nous utilisons notre réseau avec de nombreux périphériques qui peuvent être légèrement mobiles mais qui ont besoin d'une très faible bande passante (de 500Hz à 1 OkHz). Dans notre cas, un périphérique est un système : *> chez l'homme et chez l'animal : o muni de 1 ou plusieurs capteurs par transceiver, o 1 ou plusieurs périphériques pouvant être connectés sur le même sujet.The principle of the present invention uses the basics of communication protocols of wireless networks dedicated to few immobile devices that require high bandwidth. In contrast, we use our network with many devices that can be slightly mobile but need a very low bandwidth (from 500Hz to 1kHz). In our case, a device is a system: *> in humans and animals: o equipped with 1 or more sensors by transceiver, o 1 or more devices that can be connected on the same subject.
Agencement des deux parties :Arrangement of the two parts:
Le dispositif de télémétrie est intégré dans l'instrument de mesure et communique avec un poste de contrôle (un ordinateur pour l'analyse visuelle des signaux biologiques). L'ensemble formé par le système de mesure et le système de télémétrie ne demande aucun appareil supplémentaire pour communiquer avec le poste de contrôle à distance. Seul un logiciel est nécessaire sur ce dernier pour la visualisation et le contrôle des paramètres de mesure des signaux. Le poste de contrôle est doté d'une connexion sans fil par le biais d'un point d'accès.The telemetry device is integrated in the measuring instrument and communicates with a control station (a computer for the visual analysis of biological signals). The whole formed by the system and the telemetry system does not require additional devices to communicate with the remote control station. Only software is needed on the latter for visualization and control of signal measurement parameters. The control station has a wireless connection through an access point.
Le transceiver est facilement dissimulable puisqu'il bénéficie des dernières avancées de l'intégration en microélectronique.The transceiver is easily concealed as it benefits from the latest advances in microelectronics integration.
Plateforme de l'inventionPlatform of the invention
La présente demande de brevet couvre quasiment toutes les possibilités et les solutions pour parvenir à réaliser un instrument de mesure médical et transmetteur sans fil pour le recueil et la stimulation électrique de l'activité électrophysiologique cellulaire de structures organiques profondes. Il peut également réaliser l'acquisition des signaux biologiques comme l' EEG (ElectroEncephaloGramme), l'EMG (ElectroMyoGramme), l'ECG (ElectroCardioGramme), le relevé de pression artériel, ...The present patent application covers virtually all possibilities and solutions for achieving a medical measuring instrument and wireless transmitter for the collection and electrical stimulation of cellular electrophysiological activity of deep organic structures. It can also achieve the acquisition of biological signals such as EEG (ElectroEncephaloGramme), EMG (ElectroMyoGramme), ECG (ElectroCardioGramme), arterial pressure reading, ...
Les signaux physiologiques tels qu'ils se présentent ne peuvent être directement exploités, vu leur faible amplitude qui varie du microvolt à une dizaine de millivolts. Par conséquent un système d'acquisition/amplification est nécessaire pour les rendre observables au praticien.The physiological signals as they present themselves can not be directly exploited, given their small amplitude which varies from the microvolt to ten millivolts. Therefore an acquisition / amplification system is necessary to make them observable to the practitioner.
En pratique, après avoir été recueilli par un capteur, le signal doit être : <* amplifié (gain variable de 100 à 1000000),In practice, after being collected by a sensor, the signal must be: <* amplified (variable gain from 100 to 1000000),
*> filtré des signaux parasites basses et hautes fréquences (filtres passe-haut et passe-bas à fréquence de coupure variable), *> numérisé (le nombre de bits est ≥ 4 sans réelle limite supérieure),*> filtered low and high frequency spurious signals (high-pass and low-pass filters with variable cutoff frequency), *> digitized (the number of bits is ≥ 4 with no actual upper limit),
*> codé (tout codage en bande de base peut-être utilisé) , *> compressé (toutes les techniques de codage peuvent être mise en oeuvre, notamment le codage conjoint),*> encoded (any baseband encoding may be used), *> compressed (all coding techniques may be implemented, including co-coding),
»> mis en forme (constitution d'une trame qui nous est propre), » > Formatted (constitution of a frame of our own),
<* modulé (les modulations utilisées sont celles définies dans les couches logicielles des réseaux sans fil),modulated (the modulations used are those defined in the software layers of wireless networks),
* transmis par voie hertzienne (en conformité avec les normes en vigueur, 802.1 1 , 802.16, ... ).* transmitted over the air (in accordance with the standards in force, 802.1 1, 802.16, ...).
Le poste de contrôle effectue après réception via le point d'accès, les opérations inverses et affiche sur un écran l'allure des signaux recueillis.The control station performs, after reception via the access point, the reverse operations and displays on a screen the appearance of the signals collected.
Un tranceiver peut regrouper plusieurs capteurs de nature différente ou non, mais il peut également ne posséder qu'un seul capteur. Quel qu'en soit le nombre, un capteur est soit de surface, soit de profondeur, c'est-à-dire à l'intérieur de structures physiologiques. Un transceiver peut posséder des capteurs à la fois de surface et/ou de profondeur.A tranceiver can group several sensors of different nature or not, but it can also have only one sensor. Whatever the number, a sensor is either surface or depth, that is to say within physiological structures. A transceiver may have sensors both surface and / or depth.
La liaison entre le/les transceiver et le point d'accès est "full duplex", ce qui autorise une gestion complète par le poste de contrôle : du protocole de communication , de la mise en veille ou de l'activation d'un transceiver, - pour chaque transceiver : o des gains, o de l'échantillonnage, o de la bande passante, o des durées de transmission, o de la nature de la transmission (puisée ou continu), mais aussi l'envoi de stimulations plus ou moins complexes de structures physiologiques.The link between the transceiver and the access point is "full duplex", which allows complete management by the control station: the communication protocol, the standby or the activation of a transceiver - for each transceiver: o gains, o sampling, o bandwidth, o transmission times, o the nature of the transmission (pulsed or continuous), but also the sending of more or less complex stimuli of physiological structures.
Nous utilisons les protocoles de communication des réseaux sans fil, régis selon les normes en vigueur 8021.1 1 , 802.16, ... , pour transmettre des signaux ayant un très faible encombrement spectral.We use the communication protocols of wireless networks, governed by the standards in force 8021.1 1, 802.16, ..., to transmit signals with a very small spectral space.
Le protocole de transmission respecte les normes en vigueur et s'adaptera aux normes à venir de façon à toujours offrir le débit le plus élevé. Les fréquences de communication sont celles définies pour les applications sans fil fonctionnant à au moins 2GHz, exemples de réseaux à ce jour, WLAN, HIPERLAN, UWB. Mais l'invention peut s'adapter à toute nouvelle norme.The transmission protocol complies with the standards in force and will adapt to future standards so as to always offer the highest throughput. The communication frequencies are those defined for wireless applications operating at least 2GHz, examples of networks to date, WLAN, HIPERLAN, UWB. But the invention can adapt to any new standard.
Le mode d'accès adapté pour notre transmission est basé sur l'écoute permanente du médium (canal de transmission) de tout point de connexion (transceiver). Ainsi, les collisions sont évitées (CSMA/CA par exemple) et en utilisant des mécanismes de réservation du médium (RTS\CTS, par exemple) et des mécanismes d'acquittements, chaque transceiver peut transmettre des données en calculant un délai aléatoire (algorithme utilisé dans les trames Ethernet). Lorsque les collisions ne sont pas évitées (perte d'information), la couche physique utilise le mécanisme du FEC (Forward Error Correction) basé sur l'envoyer d'un duplicata des données. Un codage peut également être mise en œuvre, comme par exemple les codages d'Huffman, de Hamming ou de Reed Solomon, ou tout autre codage idoine.The access mode adapted for our transmission is based on the permanent listening of the medium (transmission channel) of any connection point (transceiver). Thus, the collisions are avoided (CSMA / CA for example) and by using mechanisms of reservation of the medium (RTS \ CTS, for example) and mechanisms of acknowledgments, each transceiver can transmit data by calculating a random delay (algorithm used in Ethernet frames). When collisions are not avoided (loss of information), the physical layer uses the FEC mechanism (Forward Error Correction) based on sending a duplicate data. Coding may also be implemented, such as for example Huffman, Hamming or Reed Solomon encodings, or any other suitable coding.
Ce mode a été choisi, suite à une étude théorique relatant les différentes normes de transmission et leurs faisabilités à transmettre des données biologiques. Il a été validé sur une transmission réelle des signaux EEG qui utilisait des équipements WIFI destinés au grand public.This mode was chosen, following a theoretical study relating the different transmission standards and their feasibility to transmit biological data. It has been validated on a real transmission EEG signals that used WIFI equipment for the general public.
La couche physique des normes que nous utilisons nous offre une diversité des types de transmission qui fait varier le débit et la puissance selon l'environnement afin de conserver la communication dans un maximum de configurations. Pour ce faire, toutes les modulations numériques connues et à venir pour la transmission RF pourront être utilisées (exemples : DBPSK, DQPSK, QAM) . Ainsi le débit binaire peut varier selon la modulation pour s'adapter à l'environnement. Il est également possible de remédier au problème d'évanouissement du canal en utilisant des techniques comme l'étalement de spectre (code barker et CCK) ou l'OFDM que l'on trouve dans le mode d'accès CDMA (qui utilise le même principe que les codes barker et CCK) utilisé dans le GSM et l'EDGE .The physical layer of the standards we use provides us with a variety of transmission types that vary flow and power according to the environment in order to maintain communication in as many configurations as possible. To do this, all known and future digital modulations for RF transmission can be used (examples: DBPSK, DQPSK, QAM). Thus the bit rate can vary according to the modulation to adapt to the environment. It is also possible to remedy the channel fading problem by using techniques such as spectrum spreading (barker code and CCK) or OFDM found in the CDMA access mode (which uses the same principle that barker and CCK codes) used in GSM and EDGE.
Notons que les modulations des différentes normes sont très proches, par conséquent la migration vers l'une ou l'autre voire vers une norme future est très rapide.Note that the modulations of the different standards are very close, therefore the migration to one or the other or to a future standard is very fast.
La couche MAC du réseau offre un mécanisme de contrôle d'erreur (CRC) permettant de vérifier l'intégrité des trames. Le point d'accès : *> joue le rôle du serveur, *> gère l'accès au médium,The MAC layer of the network provides an error control mechanism (CRC) for verifying the integrity of the frames. The access point: *> acts as the server, *> manages access to the medium,
*> contrôle la puissance d'émission des transceiver, *> envoie des bursts de contrôle à chaque transceiver connecté afin d'éviter une transmission simultanée de deux transceiver.*> controls the transmit power of the transceiver, *> sends control bursts to each connected transceiver to prevent simultaneous transmission of two transceivers.
Nous utilisons les couches physiques, logicielles et MAC des normes en vigueur ou à venir. Cela étant pour parvenir à nos fins, nous développons notre propre codage et nos propres trames. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci- après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées : la Figure 1 est un schéma de l'émetteur- récepteur (transceiver) et du point d'accès ; la Figure 2 représente un exemple de trame transmise depuis l'émetteur-récepteur selon un mode de réalisation de l'invention ;We use the physical, software and MAC layers of current or future standards. That being to achieve our ends, we develop our own coding and our own frames. The invention will be better understood by means of the description, given below purely for explanatory purposes, of one embodiment of the invention, with reference to the appended figures: FIG. 1 is a diagram of the transmitter - receiver (transceiver) and access point; FIG. 2 represents an exemplary frame transmitted from the transceiver according to one embodiment of the invention;
Les figures 3A à 3C représentent des exemples de trames transmises depuis un poste de contrôle vers l'émetteur-récepteur selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 4 représente la trame utilisée en détail ; la Figure 5 illustre la trame chez l'animal ; et - la Figure 6 illustre la trame chez l'homme.FIGS. 3A to 3C show examples of frames transmitted from a control station to the transceiver according to one embodiment of the invention; Figure 4 shows the frame used in detail; Figure 5 illustrates the frame in the animal; and - Figure 6 illustrates the frame in humans.
L'émetteur-récepteur (transceiver) est composé des différentes parties représentées sur la Figure 1.The transceiver is composed of the different parts shown in Figure 1.
Les signaux transitent du transceiver vers le point d'accèsSignals pass from the transceiver to the access point
100 : C'est le capteur qui convertit notre grandeur physique en un signal électrique pouvant être traité par le transmetteur. Il est soit posé à la surface du corps soit introduit en profondeur dans les tissus cellulaires.100: It is the sensor that converts our physical quantity into an electrical signal that can be processed by the transmitter. It is either placed on the surface of the body or introduced deep into the cell tissues.
Il satisfait les contraintes suivantes : *> il a une très haute sensibilité au signal à mesurer, *> il est biocompatible et stérilisable, *> il est conçu de manière à peu perturber le signal,It satisfies the following constraints: *> it has a very high sensitivity to the signal to be measured, *> it is biocompatible and sterilizable, *> it is designed in such a way as to disturb the signal,
* il a des caractéristiques fiables et stables : surface d'enregistrement, impédance, inoxydable. L'impédance des capteurs utilisés dans le système selon la présente invention varie de quelques kΩ à plusieurs MΩ selon leur type.* It has reliable and stable characteristics: recording surface, impedance, stainless. The impedance of the sensors used in the system according to the present invention varies from a few kΩ to several MΩ depending on their type.
101 : Le capteur 100 est relié directement à l'une des entrées différentielles qui est un préamplificateur très faible bruit. La pré-amplification se fait en mode différentiel, soit entre deux capteurs actifs, soit entre un capteur actif et une référence. Le niveau de bruit d'entrée du préamplificateur est au moins inférieur au dixième du signal le plus faible que l'on peut recueillir en électrophysiologie.101: The sensor 100 is directly connected to one of the differential inputs which is a very low noise preamplifier. Pre-amplification is done in differential mode, either between two active sensors, or between an active sensor and a reference. The input noise level of the preamplifier is at least less than one tenth of the lowest signal that can be collected in electrophysiology.
L'amplitude doit passer de quelques microvolts à quelques millivolts. Le taux de rejection en mode commun (TRMC) qui définit aussi le rapport entre le gain en mode différentiel et le gain en mode commun, doit être le plus élevé possible et est un critère primordial dans le choix du préamplificateur.The amplitude must go from a few microvolts to a few millivolts. The common mode rejection rate (TRMC), which also defines the ratio between the differential mode gain and the common mode gain, must be as high as possible and is a primary criterion in the choice of the preamplifier.
102 et 103 : La sortie du préamplificateur 101 est directement reliée à un filtre passe-bande qui peut être ou non décomposé en deux filtres : un filtre passe haut 102 et un filtre passe bas 103. Ces éléments permettent l'ajustement et le choix d'une bande de fréquence du signal spécifique. Ceci constitue une solution pour remédier au problème de bruit provenant de l'environnement et des autres signaux biologiques. Le filtre passe haut élimine bien sûr toute la BF donc la tension d'offset provenant du préamplificateur. Sa limite inférieure est donnée par le contenu spectral en basse fréquence du signal recueilli. Le filtre passe bas permet d'éliminer toute la HF, sa limite supérieure est donnée par le contenu spectral en haute fréquence du signal recueilli. Bien que ces fréquences de coupure soient programmables, il est préférable de fixer pour l'application principale selon l'invention une bande passante de 3Hz à 1 OkHz. 105 : la sortie du filtre passe bas 103 est reliée à l'entrée d'un amplificateur à faible bruit avec un gain réglable ajustable, le contrôle du gain se fait numériquement depuis le poste de contrôle à distance.102 and 103: The output of the preamplifier 101 is directly connected to a bandpass filter which may or may not be broken down into two filters: a high pass filter 102 and a low pass filter 103. These elements allow the adjustment and selection of a frequency band of the specific signal. This is a solution to the problem of noise from the environment and other biological signals. The high pass filter of course eliminates all the BF therefore the offset voltage from the preamplifier. Its lower limit is given by the spectral content at low frequency of the signal collected. The low pass filter allows to eliminate all the HF, its upper limit is given by the high frequency spectral content of the collected signal. Although these cutoff frequencies are programmable, it is preferable to set for the main application according to the invention a bandwidth of 3 Hz to 1 OkHz. 105: the output of the low pass filter 103 is connected to the input of a low noise amplifier with adjustable adjustable gain, the gain control is done digitally from the remote control station.
106 : C'est un processeur au sens large du terme. Il gère la communication bidirectionnelle, commande les composants actifs (101 , 102, 103, 104, 107, 108, 109) et la synchronisation entre les différentes tâches effectuées sur la carte du transmetteur ainsi que la sauvegarde des données dans la mémoire de masse et l'envoi de la trame de communication sans fil. Cet envoi peut être continu ou puisé.106: It's a processor in the broad sense of the word. It manages the bidirectional communication, controls the active components (101, 102, 103, 104, 107, 108, 109) and the synchronization between the different tasks performed on the transmitter board as well as the data backup in the mass memory and sending the wireless communication frame. This sending can be continuous or pulsed.
Il intègre une mémoire de programme réinscriptible, même en mode « run », une mémoire de données ainsi qu'un convertisseur analogique/numérique. L'échantillonneur est intégré ou non dans le processeur. Il peut travailler à une fréquence ≥ 20 kHz, la sélection de la fréquence d'échantillonnage se fait à distance depuis le poste de contrôle.It incorporates a rewritable program memory, even in "run" mode, a data memory as well as an analog / digital converter. The sampler is integrated or not into the processor. It can work at a frequency ≥ 20 kHz, the selection of the sampling frequency is done remotely from the control station.
Une fois les données numérisées, le processeur 106 ajoute à chaque donnée l'identificateur codé du capteur concerné selon les techniques de codage connues dans les transmissions numériques. Tout code est éligible, notamment s'il permet la compression de données et/ou le codage conjoint. Au final, le processeur fournit la trame contenant les données qu'il faut transmettre au point d'accès.Once the data has been digitized, the processor 106 adds to each data item the coded identifier of the sensor concerned according to the coding techniques known in the digital transmissions. Any code is eligible, especially if it allows the compression of data and / or the joint coding. In the end, the processor provides the frame containing the data that must be transmitted to the access point.
107 : la trame envoyée par 106 est transmise selon une norme en vigueur par l'élément 107 disposant également d'un processeur. Une communication série ou parallèle est établie entre les deux entités 106 et 107 afin de synchroniser les deux processeurs. 107 rajoute à cette trame le préambule et l'entête utilisés dans la norme. La trame complète ainsi formée est « blanchie », en utilisant une séquence pseudo aléatoire, et ensuite « mappée » par la modulation pour l'entête (DBPSK par exemple) et le préambule est codé (barker par exemple) pour atteindre le plus grand débit possible. Les données sont mappées en fonction du débit dynamique souhaité, qui dépend de l'environnement, puis elles sont codées (barker ou CCK par exemples). Ensuite, un convertisseur numérique/analogique, intégré ou non dans le 107, rend le signal de sortie analogique. Un switch (commutateur) électronique, permet le choix d'une norme (802.1 1 g, 802.1 1 a, par exemples).107: the frame sent by 106 is transmitted according to a standard in force by the element 107 also having a processor. Serial or parallel communication is established between the two entities 106 and 107 in order to synchronize the two processors. 107 adds to this frame the preamble and the header used in the standard. The complete pattern thus formed is "bleached", using a pseudo random sequence, and then "mapped" by modulation for the header (DBPSK for example) and the preamble is coded (barker for example) to achieve the highest possible rate. The data is mapped according to the desired dynamic flow rate, which depends on the environment, then they are coded (barker or CCK for example). Then, a digital / analog converter, integrated or not integrated in the 107, makes the analog output signal. An electronic switch (switch) allows the choice of a standard (802.1 1g, 802.1 1a, for example).
108 : Cet élément transforme un signal asymétrique en un signal symétrique aux sorties I et Q. ce signal différentiel est connecté au modulateur 109.108: This element transforms an unbalanced signal into a symmetrical signal at the I and Q outputs. This differential signal is connected to the modulator 109.
109: C'est un modulateur qui élève les signaux de 109 sur une fréquence porteuse définie par la norme choisie. Le canal de propagation est sélectionné ici en fonction des informations transmises par l'élément 106.109: It is a modulator which raises the signals of 109 on a carrier frequency defined by the chosen norm. The propagation channel is selected here according to the information transmitted by the element 106.
110 : la sortie du 109 est différentielle, elle redevient asymétrique grâce au balun 1 10.110: the output of the 109 is differential, it becomes asymmetrical thanks to the balun 1 10.
1 1 1 : c'est un filtre qui respecte la condition de Nyquist, et qui permet de limiter le spectre du signal en sortie de 110 afin d'éviter les interférences inter symboles.1 1 1: it is a filter which respects the Nyquist condition, and which limits the signal spectrum at the output of 110 to avoid inter-symbol interference.
112 : Le signal ainsi filtré par 1 1 1 est ensuite amplifié en respectant la puissance maximale définie dans la norme utilisée.112: The signal thus filtered by 1 1 1 is then amplified respecting the maximum power defined in the standard used.
113 : C'est une antenne intégrée ou non, utilisée pour envoyer et recevoir les signaux de 1 14. Cet élément mérite une attention toute particulière car il contribue fortement au niveau de réception et/ou d'émission du signal, ce qui est primordial pour remédier au problème d'évanouissement (Fading). 1 14 : Le point d'accès reçoit et émet des ondes. En réception, il les convertit en données numériques prêtes à être traitées par le poste de contrôle 115, en émission, il réalise les mêmes opérations que celles vues précédemment.113: This is an integrated antenna or not, used to send and receive the signals of 1 14. This element deserves special attention because it contributes greatly to the level of reception and / or emission of the signal, which is essential to remedy the fading problem (Fading). 1 14: The access point receives and transmits waves. In reception, it converts them into digital data ready to be processed by the control station 115, in transmission, it performs the same operations as those seen previously.
1 15 : Une interface permet depuis le poste de contrôle 1 15 de visualiser et d'analyser les signaux reçus de chaque transceiver. Les logiciels dédiés aux applications médicales peuvent être utilisés.1 15: An interface allows from the control station 1 15 to view and analyze the signals received from each transceiver. Software dedicated to medical applications can be used.
Les signaux transitent du point d'accès vers le transceiverSignals pass from the access point to the transceiver
1 15 : Une interface homme/machine donne la possibilité d'envoyer des commandes du point d'accès vers tous les tranceiver, exemples : • le changement de gain,1 15: A man / machine interface gives the possibility to send commands from the access point to all tranceiver, examples: • the change of gain,
• le changement de fréquence d'échantillonnage,• change of sampling frequency,
• la sélection de la bande de fréquence du signal à analyser, • l'envoi de stimulations, ...• the selection of the frequency band of the signal to be analyzed, • the sending of stimulations, ...
La trame de commande est faite depuis cette interface et envoyée ensuite au 1 14 qui la convertit en une trame respectant les parties obligatoires que la norme choisie impose. Le processus pour amener le signal sur l'antenne du point d'accès est identique à celui décrit précédemment.The control frame is made from this interface and then sent to the 1 14 which converts it into a frame respecting the mandatory parts that the chosen standard imposes. The process for bringing the signal to the antenna of the access point is identical to that described above.
1 16 : Après réception par l'antenne 1 13, si le message est destiné à ce transceiver, le signal RF passe par un amplificateur à faible bruit 1 16. Il emprunte alors le chemin inverse de celui décrit précédemment, soit :1 16: After reception by the antenna 1 13, if the message is intended for this transceiver, the RF signal passes through a low noise amplifier 1 16. It then takes the opposite path to that described above, ie:
• le filtre passe bande 1 1 1 élimine la BF et la HF en sortie du 116,• the bandpass filter 1 1 1 eliminates the BF and the HF at the output of the 116,
• le balum 1 10 transmet un signal symétrique à 109, • le signal RF est débarrassé de sa porteuse en 108,The balum 1 10 transmits a symmetrical signal at 109, The RF signal is rid of its carrier in 108,
• il est démodulé et décodé en 107,• it is demodulated and decoded in 107,
• une liaison de synchronisation série ou parallèle entre 107 et 1 16 rend l'extraction possible des données, la commande est alors identifiée, par exemple : o un test d'impédance de capteur, o un changement de gain, o un changement de fréquence, o un changement de bande passante, o un lancement d'acquisition de données, o une stimulation d'une zone biologique via un capteur, ...• a serial or parallel synchronization link between 107 and 1 16 makes possible the extraction of the data, the command is then identified, for example: o a sensor impedance test, o a change of gain, o a change of frequency , o a change in bandwidth, o a launch of data acquisition, o a stimulation of a biological zone via a sensor, ...
Une fois la ou les actions effectuées, le transceiver est à nouveau prêt à émettre ou à recevoir des informations.Once the action (s) has been completed, the transceiver is ready to transmit or receive information again.
Autres circuitsOther circuits
1 17 : Un circuit de garde relie le transceiver au blindage des capteurs pour contrecarrer la tension de mode commun de 100 qui altère le signal capté.1 17: A guard circuit connects the transceiver to the sensor shield to counteract the common mode voltage of 100 which alters the received signal.
1 18 : l'équipotentialité ou la mise en référence du sujet par rapport à la masse du système peut être assurée de façons diverses :1 18: Equipotentiality or reference of the subject with respect to the mass of the system can be ensured in various ways:
• par un circuit traditionnel DRL,• by a traditional DRL circuit,
• par des capteurs reliés à la masse sur chaque transceiver,• by sensors connected to the mass on each transceiver,
• par un signal de référence synthétique transmis par le point d'accès à chaque transceiver,By a synthetic reference signal transmitted by the access point to each transceiver,
• par un signal moyenne de tous les signaux en cours d'acquisition, • par tout moyen permettant de réaliser un point neutre par rapport à la mesure en cours. On décrit maintenant les trames de transmission selon l'invention.• by an average signal of all the signals being acquired, • by any means making it possible to achieve a neutral point with respect to the measurement in progress. The transmission frames according to the invention are now described.
Le protocole de transmission utilisé dans la présente invention respecte les normes en vigueur mais change certains paramètres concernant notamment la trame de données. Aux endroits autorisés, des informations supplémentaires sont passées par rapport aux données biologiques.The transmission protocol used in the present invention complies with the standards in force but changes certain parameters concerning in particular the data frame. In authorized locations, additional information is passed over biological data.
La FIG. 2 illustre un exemple de trame selon un mode de réalisation de l'invention. Les données représentées sur la FIG. 2 sont par exemple insérées dans la charge utile d'une trame au format correspondant au protocole de transmission utilisé. Le formatage est réalisé par le processeur à l'exécution.FIG. 2 illustrates an exemplary frame according to one embodiment of the invention. The data shown in FIG. 2 are for example inserted into the payload of a frame in the format corresponding to the transmission protocol used. Formatting is done by the processor at runtime.
Comme décrit précédemment, chaque module de transmission selon l'invention comprend une puce radiofréquence. De façon connue en soi, cette puce radiofréquence est identifiée par une adresse de type MAC. Le module transceiver de l'invention est donc identifié par cette adresse MAC. L'adresse MAC est insérée dans la trame transmise au poste de contrôle 1 15. Lorsque le module transceiver ne comprend qu'un capteur, cette adresse MAC est un identifiant unique du capteur.As described above, each transmission module according to the invention comprises a radio frequency chip. In a manner known per se, this radiofrequency chip is identified by a MAC address. The transceiver module of the invention is therefore identified by this MAC address. The MAC address is inserted into the frame transmitted to the control station 1 15. When the transceiver module comprises only one sensor, this MAC address is a unique identifier of the sensor.
Au sein de chaque module transceiver, différents capteurs 100 peuvent acquérir des données. La variable ENSENS comprend la liste des capteurs 100 activés au sein du module transceiver.Within each transceiver module, different sensors 100 can acquire data. The variable ENSENS includes the list of sensors 100 activated within the transceiver module.
La variable Gi correspond au gain du capteur i. La donnée Gi peut varier en fonction du nombre de capteurs sélectionnés. La variable Gi est programmable lors de l'envoi d'une trame de commande comme ceci sera décrit plus en détail ci-après. L'indice i du capteur est un identifiant unique du capteur qui peut être stocké dans une mémoire du module transceiver. Les valeurs Fj indiquent la fréquence d'acquisition du signal recueilli sur le capteur i. Il est donc possible d'acquérir, en parallèle, des signaux aux contenus fréquentiels différents, donc de natures différentes.The variable Gi corresponds to the gain of the sensor i. The data Gi may vary depending on the number of selected sensors. The variable Gi is programmable when sending a command frame as will be described in more detail below. The index i of the sensor is a unique identifier of the sensor which can be stored in a memory of the transceiver module. The values Fj indicate the acquisition frequency of the signal collected on the sensor i. It is therefore possible to acquire, in parallel, signals with different frequency contents, therefore of different natures.
Les valeurs to, ti permettent la synchronisation, au poste de contrôle 1 15, des données acquises sur chaque capteur i pour des trames de données successives. Cette technique permet au récepteur de recaler le signal en cas de perte de données pendant la transmission d'une trame.The values to, ti enable synchronization, at the control station 1 15, of the data acquired on each sensor i for successive data frames. This technique allows the receiver to readjust the signal in case of data loss during the transmission of a frame.
Les champs data i contiennent les données recueillies du capteur i entre le temps to et ti à la fréquence Fi.The fields data i contain the data collected from the sensor i between the time to and ti at the frequency Fi.
Une telle trame est ainsi formatée au niveau du processeur 106 du module transceiver.Such a frame is thus formatted at the processor 106 of the transceiver module.
Au niveau du poste de contrôle 1 15, le format de la trame ainsi transmise est reconnu de sorte à reconstruire les différents signaux physiologiques captés par chacun des capteurs.At the level of the control station 1 15, the format of the frame thus transmitted is recognized so as to reconstruct the different physiological signals sensed by each of the sensors.
A chaque début d'une campagne de mesures le poste de contrôle 1 15 envoie une trame de commande au module transceiver pour appliquer les paramètres, IDGR, ENSENS, Gi et Fj. Ii est également possible, d'activer ou de mettre en veille un module transceiver et d'envoyer des signaux de stimulation.At the beginning of a measurement campaign the control station 1 15 sends a control frame to the transceiver module to apply the parameters, IDGR, ENSENS, Gi and Fj. It is also possible to activate or pause a transceiver module and send pacing signals.
L'activation d'un module transceiver est réalisée par l'envoi d'une trame de données du poste de contrôle 115 vers le module transceiver. Une telle trame d'activation est illustrée FIG. 3A. Elle comprend l'identifiant IDGR du groupe de module transceiver à activer, un code de commande, et une commande d'activation ou de désactivation ON/OFF. Le code de commande comprend par exemple le code de trame de stimulation, le type de stimulation, notamment en courant ou en tension, et la forme de la stimulation.The activation of a transceiver module is performed by sending a data frame from the control station 115 to the transceiver module. Such an activation frame is illustrated in FIG. 3A. It includes the IDGR ID of the transceiver module group to activate, a command code, and an ON / OFF activation or deactivation command. The order code includes for example the stimulation frame code, the type of stimulation, in particular current or voltage, and the shape of the stimulation.
Les paramètres des capteurs 100 d'un module transceiver selon l'invention peuvent êtres déterminés par une trame de commande de réglage de paramètre comme illustrée FIG. 3B. Une telle trame comprend l'identifiant IDGR du groupe de module transceiver à régler, un code de commande, une variable ENSENS comprenant la liste des capteurs 100 activés au sein du module transceiver. Elle comprend également des données G0, G-i, Gn, et F0, F-i, Fn correspondant respectivement aux gains et aux fréquences d'échantillonnage des capteurs à régler.The parameters of the sensors 100 of a transceiver module according to the invention can be determined by a parameter control control frame as shown in FIG. 3B. Such a frame comprises the IDGR ID of the transceiver module group to be set, a control code, an ENSENS variable comprising the list of sensors 100 activated within the transceiver module. It also includes data G 0 , Gi, Gn, and F 0 , Fi, Fn respectively corresponding to the gains and sampling frequencies of the sensors to be adjusted.
La stimulation est alors réalisée par la transmission d'une trame de stimulation par exemple telle qu'illustrée FIG. 3C. Cette trame comprend notamment des variables Ai correspondant à l'amplitude de stimulation du capteur i, et rcy, correspondant au rapport cyclique du signal sur le capteur i. Une valeur rcyi de 0 codant pour l'émission d'une impulsion.The stimulation is then performed by the transmission of a stimulation frame for example as illustrated in FIG. 3C. This frame comprises in particular variables Ai corresponding to the stimulation amplitude of the sensor i, and rcy, corresponding to the duty cycle of the signal on the sensor i. A rcyi value of 0 coding for the emission of a pulse.
On décrit maintenant d'autres exemples de trames transmises selon l'invention.Other examples of transmitted frames according to the invention will now be described.
On décrit d'abord un exemple pour une détection chez l'animal.An example is first described for detection in animals.
Le système selon la présente invention permet d'étudier plusieurs groupes (IDGR) de plusieurs animaux (IDAN), chaque animal possédant plusieurs capteurs (CAPj). Nous aurons au minimum les informations représentées Figure 5. Avec :The system according to the present invention makes it possible to study several groups (IDGR) of several animals (IDAN), each animal having several sensors (CAPj). We will have at least the information shown in Figure 5. With:
• Gi le gain du capteur i,• Gi the gain of the sensor i,
• f0, la fréquence d'échantillonnage,• f 0 , the sampling frequency,
• to, le temps du début d'acquisition, • t-i , le temps de fin d'acquisition,• to, the time of the beginning of acquisition, • ti, the end of acquisition time,
• Nbrcap, le nombre de capteurs activés,• Nbrcap, the number of activated sensors,
• Scapi, les données recueillies sur le capteur i à to, to+(1/fo), ... jusqu'à t-i .• Scapi, the data collected on the sensor i to to, to + (1 / fo), ... until t-i.
A cela il faut ajouter les bursts d'identification de chaque capteur, plus ceux de commande et de contrôle du point d'accès qui eux restent inchangés. Les études des inventeurs montrent que nous pouvons au moins envisager 10 capteurs par transceiver. Chaque animal sera équipé d'un transceiver, nous pourrons analyser au moins 12 animaux par groupe et au moins 16 groupes en simultané. Soit, une capacité minimale de 19200 signaux pour la recherche fondamentale.To this must be added the identification bursts of each sensor, plus the control and control of the access point which remain unchanged. The studies of the inventors show that we can at least consider 10 sensors by transceiver. Each animal will be equipped with a transceiver, we can analyze at least 12 animals per group and at least 16 groups simultaneously. That is, a minimum capacity of 19,200 signals for basic research.
Chez l'hommeIn humans
Le système selon la présente invention permet d'étudier plusieurs personnes (IDPA) avec plusieurs transceiver (IDTR), chaque transceiver possédant plusieurs capteurs (CAPj). Nous aurons au minimum les informations représentées Figure 6.The system according to the present invention makes it possible to study several persons (IDPA) with several transceivers (IDTR), each transceiver having several sensors (CAPj). We will have at least the information shown in Figure 6.
Avec :With:
• Gi le gain du capteur i,• Gi the gain of the sensor i,
• fo, la fréquence d'échantillonnage, • t0, le temps du début d'acquisition,• fo, the sampling frequency, • t 0 , the time of the beginning of acquisition,
• ti, le temps de fin d'acquisition,• ti, the end of acquisition time,
• Nbrcap, le nombre de capteurs activés,• Nbrcap, the number of activated sensors,
• Scapi, les données recueillies sur le capteur i à to, to+(1/fo), ... jusqu'à ti.• Scapi, the data collected on the sensor i to to, t o + (1 / fo), ... up to ti.
A cela il faut ajouter les bursts d'identification de chaque capteur, plus ceux de commande et de contrôle du point d'accès qui eux restent inchangés. Chez l'homme, pour la recherche clinique, nous aurons un tranceiver pour chaque groupe de capteurs, soit au minimum 12 transceiver dans le cas d'un EEG par exemple. Ici, c'est donc le paramètre IDPA qui devra être important si l'on souhaite faire des mesures sur plusieurs patients en simultané.To this must be added the identification bursts of each sensor, plus the control and control of the access point which remain unchanged. In humans, for clinical research, we will have a tranceiver for each group of sensors, or at least 12 transceiver in the case of an EEG for example. Here, it is therefore the IDPA parameter that will have to be important if one wishes to make measurements on several patients simultaneously.
Que ce soit chez l'homme ou chez l'animal, des trames de paramétrage sont envoyées par le point d'accès à chaque transceiver pour initialiser les mesures.Whether in humans or animals, parameter frames are sent by the access point to each transceiver to initialize the measurements.
Les temps tO et t1 permettent de synchroniser les signaux sur le poste de contrôle et en cas de perte d'une trame, de ne pas décaler les informations reçues.The times t0 and t1 make it possible to synchronize the signals on the control station and in case of loss of a frame, not to shift the information received.
Pour la taille de la trame utile, des tests de cosimulation et pratiques seront réalisés pour déterminer la taille optimale de la trame à envoyer car la probabilité d'une perte d'une longue trame est plus grande. Par contre une collision est moins probable dans le cas de deux longues trames. Sachant que la taille de la trame est comprise entre 6 et 2312 octets.For the size of the wanted frame, cosimulation tests and practices will be performed to determine the optimal size of the frame to be sent because the probability of a loss of a long frame is greater. On the other hand, a collision is less likely in the case of two long frames. Knowing that the size of the frame is between 6 and 2312 bytes.
Mode d'accès :Access mode:
Trois phases de transmission sont respectées : celle de l'identification (authentification), de la transmission (transmission réelle des données) et la déconnexion.Three transmission phases are respected: that of identification (authentication), transmission (actual transmission of data) and disconnection.
La trame d'authentification (burst) permet d'établir la connexion entre chaque transceiver et le point d'accès, cette opération est nécessaire pour la synchronisation entre les entités du réseau sans fil. Ce burst respecte la norme utilisée. Le point d'accès diffuse régulièrement (à raison d'un envoi toutes les 0, 1 secondes environ) une trame balise (nommée beacon) donnant :The authentication frame (burst) makes it possible to establish the connection between each transceiver and the access point, this operation is necessary for the synchronization between the entities of the wireless network. This burst meets the standard used. The access point broadcasts regularly (at a rate of about every 0, 1 seconds) a beacon frame (named beacon) giving:
des informations sur le BSSI D, ses caractéristiques information on the BSSI D, its characteristics
éventuellement son ESSI D. possibly his ESSI D.
Le transceiver recevant la réponse peut ainsi constater la qualité du signal émis par le point d'accès. Cette qualité dépend de la distance entre le transceiver et le point d'accès et des propriétés du canal de transmission.The transceiver receiving the response can thus see the quality of the signal emitted by the access point. This quality depends on the distance between the transceiver and the access point and properties of the transmission channel.
A la mise sous tension du transceiver, tous les paramètres physiques sont à leur valeur initiale et ne sont changés que depuis le poste de contrôle. Ces valeurs sont déjà mentionnées dans la partie description technique du transceiver. Le préambule et l'entête du système selon la présente invention utilisent la trame de la norme utilisée. Cependant il est envisageable de n'utiliser qu'un seul modulateur (DBPSK) pour gagner du temps au niveau du traitement du processeur.When the transceiver is turned on, all the physical parameters are at their initial value and are only changed from the control station. These values are already mentioned in the technical description section of the transceiver. The preamble and the header of the system according to the present invention use the frame of the standard used. However, it is conceivable to use only one modulator (DBPSK) to save time in processing the processor.
L'architecture en couche :The layered architecture:
L'architecture adoptée par le système selon la présente invention est le mode infrastructure, où le point d'accès se situe au niveau du poste de travail. La liaison montante et la liaison descendante utilisent la même fréquence.The architecture adopted by the system according to the present invention is the infrastructure mode, where the access point is located at the workstation. The uplink and the downlink use the same frequency.
Couche physique :Physical layer:
La couche physique utilisée dépend de la norme utilisée (DSSS pour 802.1 1 g et OFDM pour la 802.1 1 a par exemples). La trame est mise en forme par l'entité 106 et respecte : • le blanchiment de la trame, l'étalement de spectre, l'ajout de l'entête,The physical layer used depends on the standard used (DSSS for 802.1 1g and OFDM for 802.1 1a for example). The frame is formatted by the entity 106 and respects: • the whitening of the frame, spread spectrum, adding the header,
• l'ajout du préambule• adding the preamble
• l'ajout du CRC).• the addition of the CRC).
L'entité 106 calcule le rapport signal/bruit (Eb/N) des signaux reçus et le compare au seuil du (Eb/N) de la modulation utilisée. Dans le cas où le résultat du rapport est inférieur à la valeur de seuil, 106 commande l'entité 107 afin de changer la modulation utilisée, c'est ce qu'on appelle la variation dynamique de débit. On peut, par exemple, passer de la modulation DBPSK pour un débit de 1 Mbps, à la modulation DQPKS pour un débit de 2Mpbs, ou encore par les modulations QAM et CCK et Barker pour atteindre un débit de 54Mpbs avec la modulation OFDM. Les entités et leurs fonctionnalités restent inchangées.The entity 106 calculates the signal-to-noise ratio (Eb / N) of the received signals and compares it with the threshold (Eb / N) of the modulation used. In the case where the result of the report is less than the threshold value, 106 controls the entity 107 in order to change the modulation used, this is called the dynamic variation of flow. For example, one can switch from DBPSK modulation for a bit rate of 1 Mbps, to DQPKS modulation for a bit rate of 2Mpbs, or by QAM and CCK and Barker modulations to reach a bit rate of 54Mpbs with the OFDM modulation. Entities and their functionality remain unchanged.
Le choix du canal et de la norme se fait par l'entité 106 en programmant l'élément 109. La commande de la puissance d'émission se fait toujours par l'entité 106 en programmant l'élément 1 14.The choice of the channel and the standard is made by the entity 106 by programming the element 109. The control of the transmission power is always done by the entity 106 by programming the element 1 14.
La couche MAC :The MAC layer:
L'écoute de la porteuse (CCA pour la norme 802.1 1 , par exemple) se fait par l'entité 106 en utilisant la présence du signal en sortie de l'entité 109, ce qui lui permet de calculer aussi le rapport (Eb/N) pour les calculs du taux d'erreur binaire et de l'EVM, deux critères essentiels pour définir les pertes d'informations à la réception des trames.The carrier listening (CCA for the 802.1 1 standard, for example) is done by the entity 106 using the presence of the signal at the output of the entity 109, which also allows it to calculate the ratio (Eb / N) for calculations of the bit error rate and the EVM, two essential criteria for defining the loss of information upon reception of the frames.
L'élément 106 a comme objectif de coder les données numérisées en utilisant une compression de données et le CRC, puisqu'il gère aussi le mécanisme d'espacement entre les trames (SIFS, DIFS, PIFS) qui sont respectivement de l'ordre de (10μs, 50μs, 30μs). Notre système pourra s'adapter à d'autres normes telles que le wimax du fait qu'il utilise déjà des modulations, OFDM entre autre cité par la norme 802.16 et l'utilisation des modes d'accès tels que l'OFDM où L'OFDMA est cependant envisageable.The purpose of the element 106 is to encode the digitized data using data compression and the CRC, since it also manages the interframe spacing mechanism (SIFS, DIFS, PIFS) which are respectively of the order of (10μs, 50μs, 30μs). Our system will be able to adapt to other standards such as wimax because it already uses modulations, OFDM among others cited by the 802.16 standard and the use of access modes such as OFDM where L ' OFDMA is however conceivable.
La gestion d'énergie :Energy management:
Le système selon la présente invention utilise des piles ou des accumulateurs comme source d'énergie. Pour économiser cette énergie, un interrupteur magnétique bistable pourra gérer l'alimentation des transceiver.The system according to the present invention uses batteries or accumulators as a source of energy. To save this energy, a bistable magnetic switch can manage the transceiver power supply.
Dans le cas où le transceiver fonctionne avec des piles, un reconditionnement du système est nécessaire. Dans le cas où le transceiver fonctionne avec des accumulateurs, une recharge par induction peut être effectuée.In case the transceiver works with batteries, a repackaging of the system is necessary. In the case where the transceiver operates with accumulators, an induction charging can be performed.
Deux autres possibilités sont également envisagées :Two other possibilities are also envisaged:
• l'alimentation par une onde électromagnétique qui sera captée par un circuit passif situé à l'intérieur du tranceiver, • l'alimentation par l'énergie récupérée sur le corps du sujet (thermo life).• feeding by an electromagnetic wave that will be picked up by a passive circuit located inside the tranceiver, • feeding by the energy recovered on the body of the subject (thermo life).
Quoiqu'il en soit, nous utilisons le principe de la mise en veille, la transmission peut être puisée de telle sorte que le transceiver ne consomme pas une énergie importante en permanence. Nous utiliserons également des composants à faible consommation d'énergie, ce qui en plus facilitera l'intégration du transceiver.Be that as it may, we use the principle of standby, the transmission can be pulsed so that the transceiver does not consume a significant amount of energy permanently. We will also use low-power components, which will further facilitate transceiver integration.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. The invention is described in the foregoing by way of example. It is understood that the skilled person is able to realize different variants of the invention without departing from the scope of the patent.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur comprenant :1. Device for the transmission of physiological signals of a carrier comprising:
- un capteur susceptible d'être positionné sur le porteur de sorte à capter des signaux physiologiques;a sensor that can be positioned on the wearer so as to capture physiological signals;
- des moyens de transmission sans fil agencés pour transmettre des données physiologiques représentatives des signaux physiologiques par un canal sans fil, caractérisé en ce que le capteur est identifié par un identifiant unique, et les moyens de transmission comprennent des moyens de formatage agencés pour formater lesdits signaux physiologiques dans un format de données défini par des trames ayant une charge utile, les moyens de formatage étant en outre agencés pour insérer ledit identifiant unique dans ladite charge utile de sorte à former lesdites données physiologiques.wireless transmission means arranged to transmit physiological data representative of the physiological signals by a wireless channel, characterized in that the sensor is identified by a unique identifier, and the transmission means comprise formatting means arranged to format said physiological signals in a data format defined by frames having a payload, the formatting means being further arranged to insert said unique identifier in said payload so as to form said physiological data.
2. Dispositif selon la revendication 1 comprenant une pluralité de capteurs, chacun des capteurs de la pluralité de capteurs étant identifié par un identifiant unique.2. Device according to claim 1 comprising a plurality of sensors, each of the sensors of the plurality of sensors being identified by a unique identifier.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le capteur est associé à une fréquence d'échantillonnage fonction de l'identifiant unique du capteur (Fi) et dans lequel les moyens de formatage sont agencés pour insérer la fréquence d'échantillonnage dans la charge utile.3. Device according to claim 1 or 2 wherein the sensor is associated with a sampling frequency according to the unique identifier of the sensor (Fi) and wherein the formatting means are arranged to insert the sampling frequency in the payload.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel le capteur comprend un amplificateur ayant un gain fonction de l'identifiant unique du capteur (Fj) et dans lequel les moyens de formatage sont agencés pour insérer le gain dans la charge utile. 4. Device according to one of claims 1 to 3 wherein the sensor comprises an amplifier having a gain function of the unique identifier of the sensor (Fj) and wherein the formatting means are arranged to insert the gain in the payload .
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes comprenant une horloge associés aux moyens de formatage, et dans lequel les moyens de formatage sont agencés pour insérer dans la charge utile l'instant de début et l'instant de fin de captation par le capteur.5. Device according to one of the preceding claims comprising a clock associated with the formatting means, and wherein the formatting means are arranged to insert into the payload the start time and the end time of capture by the sensor .
6. Système comprenant :6. System comprising:
- un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ;a device according to any one of claims 1 to 4;
- un poste de contrôle (1 15) ; le dispositif étant apte à transmettre les données physiologiques au poste de contrôle.- a checkpoint (1 15); the device being able to transmit the physiological data to the control station.
7. Système selon la revendication 6 dans lequel le poste de contrôle étant agencé pour transmettre des données de commande au dispositif.7. System according to claim 6 wherein the control station being arranged to transmit control data to the device.
8. Système selon la revendication 7 dans lequel les données de commande comprennent la fréquence d'échantillonnage.The system of claim 7 wherein the control data comprises the sampling frequency.
9. Système selon la revendication 8 dans lequel les données de commande comprennent le gain.The system of claim 8 wherein the control data comprises the gain.
10. Système selon l'une des revendications 6 à 9 dans lequel le dispositif est agencé pour appliquer un signal de stimulation en réponse aux données de commandes.10. System according to one of claims 6 to 9 wherein the device is arranged to apply a stimulation signal in response to the control data.
1 1. Procédé pour la transmission de signaux physiologiques d'un porteur comprenant des étapes dans lesquelles :A method for transmitting physiological signals of a carrier comprising steps wherein:
- un capteur capte des signaux physiologiques ; - des données physiologiques représentatives des signaux physiologiques sont transmises par un canal sans fil ; caractérisé en ce que le capteur est identifié par un identifiant unique et dans lequel le procédé comprend des étapes dans lesquelles : - lesdits signaux physiologiques sont formatés dans un format de données défini par des trames ayant une charge utile ;a sensor captures physiological signals; physiological data representative of the physiological signals are transmitted by a wireless channel; characterized in that the sensor is identified by a unique identifier and wherein the method comprises steps in which: said physiological signals are formatted in a data format defined by frames having a payload;
- ledit identifiant unique est inséré dans ladite charge utile de sorte à former lesdites données physiologiques.said unique identifier is inserted into said payload so as to form said physiological data.
12. Procédé selon la revendication 1 1 dans lequel une pluralité de capteurs captent des signaux physiologiques, chacun des capteurs de la pluralité de capteurs étant identifié par un identifiant unique.The method of claim 11 wherein a plurality of sensors capture physiological signals, each of the plurality of sensors being identified by a unique identifier.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 1 ou 12 dans lequel le capteur est associé à une fréquence d'échantillonnage fonction de l'identifiant unique du capteur (Fj) et dans lequel le procédé comprend une étape dans laquelle :13. Method according to one of claims 1 1 or 12 wherein the sensor is associated with a sampling frequency according to the unique identifier of the sensor (Fj) and wherein the method comprises a step in which:
- la fréquence d'échantillonnage est insérée dans la charge utile.- the sampling frequency is inserted in the payload.
14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13 dans lequel le capteur comprend un amplificateur ayant un gain fonction de l'identifiant unique du capteur (Fj) et dans lequel le procédé comprend une étape dans laquelle : - le gain est inséré dans la charge utile.14. Method according to one of claims 11 to 13 wherein the sensor comprises an amplifier having a gain function of the unique identifier of the sensor (Fj) and wherein the method comprises a step in which: - the gain is inserted into the payload.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 1 à 14 comprenant une étape dans laquelle :15. Method according to one of claims 1 1 to 14 comprising a step in which:
- l'instant de début et l'instant de fin de captation par le capteur est inséré dans la charge utile. - The start time and the capture end time by the sensor is inserted into the payload.
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EP06847080A EP1962678A1 (en) 2005-12-19 2006-12-19 Device for transmitting physiological signals of a wearer

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