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k 19 OFICINA ESPA˜ NOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPA˜ NA k 11 N´ume o de publicaci´on: 2 077 527 k 21 N´ume o de solici ud: 9302531 k 51 In . Cl.6:A61B 5/04 k 12 PATENTEDEINVENCION B1 k 22 Fecha de p esen aci´on: 02.12.93 k 73 Ti ula /es: Uni e sidad de Se illa, Vice ec o ado de In es igaci´on y T ans e encia Tecnol´ogica. C/ Valpa aiso, 5, 2a ¯plan a 41013 Se illa, ES k 43 Fecha de publicaci´on de la solici ud: 16.11.95 Fecha de concesi´on: 02.10.97 k 72 In en o /es: Sil a Abad, Jos´eMa ´ıa; Camacho Fumanal, Daniel; Pas o Lo o, Angel Manuel; Escude o Gonz´alez, Miguel y Delgado Ga c´ıa, Jos´eMa ´ıa k 45 Fecha de anuncio de la concesi´on: 16.11.97 k 45 Fecha de publicaci´on del olle o de pa en e: 16.11.97 k 74 Agen e: No cons a k 54 T´ı ulo: Sis ema de adquisici´on de da os inin e umpido en iempo eal. k 57 Resumen: Sis ema de adquisici´on de da os inin e umpido en iempo eal, que pe mi e la moni o izaci´on y el al- macenamien o en memo ia de o denado de 8 se˜nales anal´ogicas a una ecuencia de mues eo de 500 Hz con una esoluci´on de 12 bi s (4096 alo es sob e una escala de ensi´on de ±5 ol ios) y 4 se˜nales digi a- les a una asa de adquisici´on de e en os de 4 KHz. Es e sis ema es aplicable en Fisiolog´ıa y Medicina, as´ı como en aquellos campos de in es igaci´onein- dus iales que equie an el seguimien o de p ocesos con a iables m´ul iples. A iso: Se puede ealiza consul a p e is a po el a ◦37.3.8 LP. Ven ade asc´ıculos: O icina Espa˜nola de Pa en es y Ma cas. C/Panam´a, 1 – 28036 Mad id ES 2 077 527 B1 1ES 2 077 527 B1 2 DESCRIPCION Sis ema de adquisici´on de da os inin e um- pido en iempo eal. Obje o de la in enci´on La p esen e in enci´on se e ie e a un sis- ema pa a la adquisici´on simul ´anea de se˜nales anal´ogicas y digi ales de o ma inin e umpida en memo ia de o denado que pe mi e el segui- mien o de p ocesos con m´ul iples a iables que se deseen desc ibi y co elaciona . Es ´aespe- cialmen e dise˜nado pa a el egis o y moni o i- zaci´on de da os de ca ´ac e isiol´ogico (biopo en- ciales) en o ma de se˜nales con inuas (mo imien o muscula , ensi´on muscula , elec oca diog ama, empe a u a, e c.) que se deseen co elaciona con se˜nales disc e as (in o maci´on codi icada en o ma de po enciales de acci´on neu onales, con egis o m´ul iple de has a 4 se˜nales independien- es). Su aplicaci´on puede ambi´en ex ende se a o os campos de in es igaci´on b´asica e indus ia- les que equie an el seguimien o de p ocesos con m´ul iples a iables. Es ado de la ´ecnica Las a je as de comunicaci´on disponibles en el me cado son de p ecio ele ado cuando es ´an dise˜nadas pa a su uso como sis ema de adqui- sici´on de biopo enciales o bien equie en una al a in e si´on pa a el dise˜no de “so wa e” si ienen un amplio espec o de aplicaci´on. En es e sen ido, la p esen e in enci´on se di ige a cub i una anja de me cado no cubie a po una ins umen aci´on asequible po su elaci´on calidad/p ecio. Desc ipci´on de allada y modo de eali- zaci´on Como ejemplo p ´ac ico de ealizaci´on de la in- enci´on, que debe en ende se no iene ca ´ac e limi a i o de la misma, se desc ibe un posible dise˜no gene al del sis ema, que consis e en una a je a de comunicaci´on en pa alelo de al a e- locidad ( ans e encia a 8000 by es/s) que puede ins ala se en un o denado compa ible ( igu a 3) y un panel on al en el que se disponen los conec- o es pa a los 12 canales de adquisici´on de da os y los pulsado es de ac i aci´on y desac i aci´on del sis emade egis o( igu a5). La in e ase de con ol en el panel on al cons a de un con e ido anal´ogico-digi al ( i- gu a 1) con en ada mul iplexada de 12 canales y ci cui os asociados y una placa mic ocompu a- do a basada en un mic op ocesado de la ami- lia 7810 con una memo ia RAM pa a el almace- namien o in e medio de da os. El p og ama de con ol espec´ı ico a incluido en una EPROM. Los ci cui os del panel on al es ´an alimen a- dos en ensi´on con inua de 12 ol ios po una uen e de alimen aci´on ( igu a 4). El sis ema posee adem´as p og amas de o denado pa a la adquisici´on y g abaci´on de da os en disco du o de o denado (UADQ.EXE) que es ´aesc i oen TURBO-C. El p og ama de ep esen aci´on de da- os (UCOP.EXE) es a esc i o en BASIC y p e- sen a en pan alla los 12 canales en la pan alla de o denado . El panel on al posee 8 en adas anal´ogicas median e conec o es BNC cuya ecuencia de mues eo es de 500 Hz con una esoluci´on de 12 bi s. Las se˜nales deben se suminis adas en el 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ango de ±5 ol ios. La in o maci´on a a ´es de los 4 canales digi ales debe ´a se suminis ada en o ma de pulsos de en e 5 y 30 ol ios que son de ec ados po su lanco ascenden e a una asa de adquisici´on de 4KHz. Los pulsos deben ene una du aci´on m´ınima de 1 µs. El comienzo de la adquisici´on puede ealiza se manualmen e median e un pulsado que al e na i- amen e ac i a o desac i a la alimen aci´on de da- os y que se se˜nala median e indicado es lumino- sos de colo e de y ojo, espec i amen e. El co- mienzo de la adquisici´on de da os puede ealiza se adem´as median e una se˜nal de sinc onizaci´on ex- e na en o ma de pulso de 5 a 30 ol ios de una du aci´on m´ınima de 1 µs. Ejemplodeunmododeope aci´on con el sis ema explicado Como caso p ac ico de la u ilidad de la in- enci´on se desc ibe la aplicaci´on del sis ema de adquisici´on de da os. 1) Conec a el sis ema de adquisici´on as lo que se encende ´an los indicado es luminosos “RE- CORD” y “READY” quedando a con inuaci´on el sis ema lis o pa a adqui i . 2) Ejecu a el p og ama UADQ3 seguido del nomb edel iche oelelquesequie eng a- ba los da os, po ejemplo, UADQ3 egis o.da <ENTER>. En la pan alla debe ´a apa ece el mensaje “READY” seguido de un con ado de iempo de egis o, en o ma o minu os:segundos indicando 00:00. 3) Pa a comenza a g aba , pulsa b e emen e el pulsado “START/STOP”. El indicado lu- minoso se apaga ´a y se encende ´aelde“RE- CORD” indicando que ya se es ´an g abando los da os. 4) Simul ´aneamen e en la pan alla del o dena- do se i ´a ac ualizando el con ado de iempo de egis o anscu ido y se ilumina ´a in e mi en e- men e el indicado de g abaci´on del disco du o. 5) Cuando se desee inaliza la g a- baci´on, pulsa de nue o b e emen e el pulsado “START/STOP”. El indicado luminoso pe ma- nece ´a encendido has a que anscu a el ´ul imo segundo de g abaci´on y pos e io men e se encen- de ´a el indicado “READY” es ando lis o pa a una nue a g abaci´on, el p og ama de adquisici´on inaliza ´aau om´a icamen e y eg esa ´aalsis ema ope a i o. Los iche os ienen una longi ud de 8000∗nby- es, donde n es el iempo de egis o en segun- dos. Dado que se g aban segundos comple os, la longi ud del iche o debe ´a se necesa iamen e un m´ul iplo en e o de 8000. En la igu a 6 se mues a una aplicaci´on de la in enci´on a un es udio neu o isiol´ogico en la que se ilus a un egis o simul ´aneo de 10 segun- dos en el que los 4 azos supe io es ep esen an 4se˜nales anal´ogicas que co esponden a la po- sici´on ho izon al del ojo izquie do en el espacio (LH) y sus de i adas sucesi as, p ime a de i ada anal´ogica o elocidad (LV), p ime a de i ada digi- al (LH’) y segunda de i ada o acele aci´on (LV’). El egis o in e io co esponde a la ecuencia ins an ´anea de dispa o de po enciales de acci´on de una neu ona del sis ema ne ioso cen al del ca p´ın do ado que es ´a elacionada con la posici´on del ojo homola e al en el plano ho izon al como 2 3ES 2 077 527 B1 4 puede comp oba se de la compa aci´on de los e- gis os 1 a 5. Debe hace se no a que el n´ume o de canales simila es al supe io (LH) es de 8 y el n´ume o de canales simila es al in e io es de has a 4. Desc ipci´on de los p og amas y dibujos P og ama UADQ.EXE P og ama esc i o en lenguaje C que ins alado jun o con la a je a in e ase DMA en un o de- nado PC-AT o supe io , pe mi e la adquisici´on de da os en iempo eal y su almacenamien o en memo ia y disco du o. Pa a ejecu a el p o- g ama simplemen e se esc ibe desde el sis ema ope a i o UADQ [nomb e del iche o des ino] e inmedia amen e el p og ama se si ´ua en modo de espe a pa a la adquisici´on de da os. El un- cionamien o del p og ama (inicio de g abaci´on, in de g abaci´on) es ´a di ec amen e con olado desde los pulsado es si uados en el panel on al. El esul ado del p og ama es un iche o en disco du o que puede se ep esen ado po el p og ama UCOP.BAS. P og ama UCOP.BAS P og ama esc i o en lenguaje BASIC que pe - mi e la ep esen aci´on en pan alla de los da os adqui idos an e io men e. Pa a ejecu a el p o- g ama se esc ibe UCOP.BAS desde in ´e p e e BASIC. El p og ama p egun a el nomb e del i- che o as´ı como el ins an e inicial y inal (en segun- dos) del in e alo de da os que a a se ep esen- ado. La ep esen aci´on consis e en una en ana po canal en la que se ilus an las se ies empo- ales de da os de que cons a cada canal. Figu a 1: Esquema de las en adas anal´ogico/di- gi al, de mul iplexaci´on y de con e si´on a- nal´ogico/digi al de la a je a de ci cui o im- p eso ins alada en el panel on al. La en- ada de se˜nales p oceden es del on al se ealiza po el conec o J12. A con inuaci´on es ´an las p o ecciones con a sob e ensio- nes en dos bloques de 4 (cell1-4) y 8 ca- nales (CH1-8), espec i amen e. Los da os anal´ogicos se mul iplexan en U1 con ango de ±5 V y se digi alizan en U4 con una e- soluci´on de 12 bi s. Figu a 2: Esquema del bloque mic op ocesado , compues o po mic op ocesado UPD7810 y memo ia EPROM ex e na U3. A UPD7810 le llegan los da os de canales anal´ogicos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 an e io men e digi alizados (U4. igu a 1) po el conec o J21 (PB0-7). Los canales di- gi ales en an a su ez po el conec o J20 (AN4-7). Los da os son o denados y di i- gidos al o denado PC po el conec o J23 (P0-P7). Figu a 3: Esquema de la a je a de in e ase DMA (acceso di ec o a memo ia) que se in- s ala en un “slo ” del o denado PC-AT a a ´es del conec o de dos ca as P1. Los p eselec o es J1 y J2 con igu an el canal DMA deseado. Del panel on al se eci- ben los da os po el conec o J3 y son acon- dicionados po U1 pa a su en ada al BUS del PC. Los empo izado es U2A y B, jun o con U3 y U4, ealizan el con ol de acceso a memo ia. Figu a 4: Esquema de la uen e de alimen aci´on m´ul iple del panel on al en la que se in- cluyen ans o mado , ec i icado , il ado y egulaci´on lineal. Figu a 5: Conexionado del panel a la a je a de ci cui o imp eso en el que se ilus an los conec o es pa a la en ada de se˜nales (12 canales) y de salida hacia el PC, as´ıcomo los pulsado es de con ol de p oceso Figu a 6: Figu a en la que se mues a un caso p ´ac ico de la aplicaci´on a la isiolog´ıa del sis ema de adquisici´on de da os inin e um- pido en iempo eal. Se obse a el egis o du an e 10 s de 4 se˜nales anal´ogicas (L) y de una se˜nal digi al (F). LH ep esen a la posici´on del ojo ho izon al du an e el mo- imien o ocula e lejo que se p oduce en espues a a a la oscilaci´on sinusoidal de la cabeza al ededo del eje e ical. LV es la de i ada anal´ogica de la an e io , es deci la elocidad del ojo en el espacio. LH’ y LV’ son las de i adas digi ales de LH y LV, es- pec i amen e. Finalmen e, F ep esen a la ecuencia ins an ´anea de dispa o de po en- ciales de acci´on, calculada como el in e so de in e alo de iempo en e dos de ellos, de una neu ona elacionada con los mo i- mien os ocula es como se desp ende de la compa aci´on en e los egis os LH y F. Ca- lib aciones seg´un se ilus an. 3 5ES 2 077 527 B1 6 REIVINDICACIONES 1. Sis ema de adquisici´on de da os inin e- umpido en iempo eal, ca ac e izado po que pe mi e la adquisici´on simul ´anea de 8 se˜nales anal´ogicas y 4 se˜nales digi ales de o ma inin e- umpida y su almacenamien o en memo ia de o - denado , de aplicaci´on en Fisiolog´ıa y o as dis- ciplinas m´edicas pa a la moni o izaci´on de bio- po enciales y en gene al p ocesos con m´ul iples a iables, cons i uido po : a) un panel on- al de con ol de las unciones de g abaci´on y alimen aci´on de da os, b) un con e ido anal´ogico/digi al con olado po una mic ocom- pu ado a, y c) una a je a de comunicaciones, que si e de in e ase con el o denado cen al enca - gado de gobe na el p oceso en iempo eal. 2. Sis ema de adquisici´on de da os inin e- umpido en iempo eal seg´un ei indicaci´on 1, en el que la ecuencia de mues eo de los 4 ca- nales digi ales es de 4 KHz y la de los 8 canales anal´ogicos es de 500 Hz que son digi alizados con una esoluci´on de 12 bi s. 3. Sis ema de adquisici´on de da os inin e- 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 umpido en iempo eal seg´un ei indicaciones 1 y 2, en el que el iempo de almacenamien o de da os en disco du o de o denado es selecciona- ble po el usua io, desde 1 segundo has a iempo inde inido limi ado po la capacidad de memo ia disponible en el o denado . 4. Sis ema de adquisici´on de da os inin e- umpido en iempo eal seg´un ei indicaciones 1 a 3, que pe mi e la moni o izaci´on de biopo en- ciales en iempo eal y cuya g abaci´on puede pe - manece en modo de espe a has a que una se˜nal ele an einiciaelmodode egis o. 5. Sis ema de adquisici´on de da os inin e- umpido en iempo eal seg´un ei indicaciones 1 a 4 en el que la in e ase iene con olada po una placa mic ocompu ado a que es ´ap o is adeun mic op ocesado , memo ia RAM y una EPROM en la que se codi ica odo el p og ama de uncio- namien o del sis ema. 6. Sis ema de adquisici´on de da os inin e- umpido en iempo eal seg´un ei indicaciones 1 a 5, en el que odas las se˜nales adqui idas pue- den moni o iza se simul ´aneamen e en la pan alla de un o denado compa ible. 4 ES 2 077 527 B1 5 ES 2 077 527 B1 6 ES 2 077 527 B1 7 ES 2 077 527 B1 8 ES 2 077 527 B1 9