MX2008013895A - Sistemas de estimulacion electrica funcionales mejorados. - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema de modulación de marcha que incluye: (a) un dispositivo de detector que incluye un detector adaptado para asociarse con por lo menos una extremidad inferior del paciente, el detector para transducir por lo menos un parámetro relacionado con la mancha del paciente, para obtener datos de marcha relacionados con la marcha y (b) un estimulador de músculos que incluye: (i) un circuito de estimulación eléctrica, el circuito está adaptado para suministrar una salida de estimulación eléctrica a un arreglo de electrodo para efectuar estimulación eléctrica funcional de por lo menos un músculo de la extremidad inferior y Cii) un microprocesador, conectado operativamente a por lo menos un detector, el microprocesador está adaptado para: recibir una corriente de información de marcha en base a los datos de marcha; procesar la información de marcha y controlar la salida de estímulos en base al procesamiento de información de marcha y en donde el microprocesador está adaptado además para identificar una falla en la corriente de información de marcha y para controlar consecuentemente el circuito de estimulación eléctrica para administrar una salida de estimulación a prueba de falla sobre una porción de una duración de la falla.

Description

SISTEMAS DE ESTIMULACION ELECTRICA FUNCIONALES MEJORADOS ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención es concerniente con dispositivos y sistemas de estimulación eléctrica funcionales (FES) y más en particular, con una envolvente mejorada para resistores sensibles a la fuerza de carga de dispositivos y con dispositivos y sistemas FES que tienen elementos de monitoreo, análisis, control, seguridad, ahorro de energía y comunicación mej orados . Es conocido que varias patologías del sistema neuromuscular debidas a enfermedad o trauma al sistema nervioso central, tal como accidente cerebrovascular , lesión de médula espinal, lesión de la cabeza, apoplejía cerebral y esclerosis múltiple, pueden impedir el procedimiento apropiado de las extremidades de las piernas. La marcha, la descripción biomecánica de caminata, pueden sufrir variaciones de parámetros estáticos y dinámicos debido a deterioros neuromusculares que provocan la caminata no simétrica y velocidad de caminata y estabilidad reducidas y frecuentemente requieren consumo de energía incrementados. El péndulo describe la marcha atribuible a una activación débil o sin coordinar de los dorsi-flexores del tobillo debido a enfermedad o trauma al sistema nervioso central. Un paciente que sufre de péndulo tiende a arrastrar el pie durante la fase de prolongación de la caminata y usualmente trata de compensar este arrastre al levantar la cadera o hacer oscilar la pierna afectada en un movimiento circular. Estos pacientes tienden a tener estabilidad deteriorada, son propensos a caídas frecuentes y tienen movimientos de caminata que son desagradables y consumen energía. Es conocido, sin embargo, que la estimulación eléctrica funcional (FES) puede en general ser usada para activar los músculos de las piernas de tales pacientes. Ráfagas sincronizadas de manera precisa de impulso eléctrico corto son aplicadas a los nervios motrices para generar contracciones musculares, que son sincronizadas con la marcha del paciente, para mejorar la función de la pierna y mejorar la marcha. La sincronización de estos impulsos es crítica y debe ser sincronizada con la marcha. Esto es logrado ventajosamente mediante el hecho de detección de marcha tales como reacción de fuerza de pie-piso, utilizando un resistor sensible a la fuerza (FSR) dispuesto detrás de la región del talón del paciente y transmitir 1.a información a la unidad de estimulador . El detector de FSR debe ser protegido contra el agua, humedad, suciedad y esfuerzos mecánicos por medio de una capa o envolvente . - La patente estadounidense 6,507,757 expedida a Swain et al., describe que un dispositivo detector de pie típico del arte previo, en el cual un interruptor o detector de presión de pie es dispuesto permanentemente en el zapato de la pierna afectada. Un circuito eléctrico es introducido durante la fase de posición normal, cuando un peso significativo es colocado sobre el talón y se reconecta cuando el talón es levantado durante la fase de oscilación. Alambres dispuestos debajo de la ropa conectan el detector con una unidad de estimulador externa que puede ser fijada al cinturón o mantenida en el bolsillo del usuario. La unidad de estimulador es conectada a los electrodos mediante alambres eléctricos adicionales. Los alambres molestos pueden ser eliminados al utilizar un sistema de radiofrecuencia (RF) en el cual el dispositivo detector del pie y otros componentes del sistema ortótico de FES se comunican de manera inalámbrica. Sin embargo, el uso de tal sistema de RF necesita la integración de una unidad de transmisión de RF o cabeza, dentro del dispositivo de detector del pie. La comunicación RF con otros componentes del sistema ortótico de FES debe ser robusta y confiable, aún en áreas en las cuales varios tipos de señales inalámbricas están prevalecientes, tales como redes de área local (LAN) . El sistema ortótico de FES puede también ser robusto y confiable en áreas en clínicas de FES y los semejantes, en los cuales uno o más sistemas de FES inalámbricos adicionales pueden estar operando simultáneamente. Hay por consiguiente, una necesidad reconocida por y sería altamente ventajoso tener un sistema ortótico de FES para la mejora de la marcha neuroprostética que sucede en las varias deficiencias de los sistemas conocidos. Seria de ventaja particular que tal sistema sea robusto y confiable, eviten la disconformidad asociada con varios dispositivos de estimulación del arte previo y sea seguro para operar de manera segura y robusta .

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION De acuerdo con las enseñanzas de la presente invención, se proporciona un sistema de modulación de marcha que utiliza estimulación eléctrica funcional para mejorar la función de la extremidad inferior de un paciente que tiene deterioro neuromuscular de una extremidad inferior, el sistema de modulación de marcha incluye: (a) un dispositivo detector que incluye por lo menos un detector adaptado para asociarse con por lo menos una extremidad inferior del paciente, el detector para transducir por lo menos un parámetro relacionado con la marcha del paciente, para obtener datos de marcha relacionados con la marcha y (b) un estimulador de músculo que incluye: (i) un circuito de estimulación eléctrica, el circuito está basado para suministrar una salida de estimulación eléctrica a un arreglo de electrodos para efectuar estimulación eléctrica funcional de por lo menos un músculo de la extremidad inferior y (ii) un microprocesador, conectado operativamente a por lo menos un detector, el microprocesador está adaptado para: recibir una corriente de información de marcha en base a los datos de marcha; procesar la información de marcha y controlar la salida de estimulación en base al procesamiento de información de marcha y en donde el microprocesador está adaptado además para identificar una falla en la corriente de información de marcha y consecuentemente controlar el circuito de estimulación eléctrico para suministrar una salida de estimulación a prueba de fallas sobre por lo menos una porción de una duración de la falla. De acuerdo con elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el microprocesador está adaptado para controlar el circuito de estimulación eléctrica para controlar la salida de estimulación a prueba de fallas para reducir un riesgo de caída del paciente. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, asociados con el microprocesador se encuentra un mecanismo de sincronización para sincronizar la salida de estimulación en base a la corriente de información de marcha. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el microprocesador está adaptado para efectuar la sincronización de un elemento de marcha del paciente en base a la corriente de información de marcha . De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el microcontrolador está adaptado para controlar el circuito de estimulación eléctrica para administrar la salida de estimulación a prueba de fallas en un tiempo basado en la predicción del evento de marcha. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, la predicción del evento de marcha está relacionado con una predicción de un evento de contacto de talón. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, la predicción del evento de marcha está relacionado con una predicción de un evento de talón despegado. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, la predicción del evento de marcha está relacionado con una predicción de la fase de oscilación de la marcha. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, la predicción del evento de marcha está relacionado con una predicción de una fase de POSTURA NORMAL de la marcha. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, la falla incluye una falla de comunicación de una unidad de transmisión del dispositivo de detecto . De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, las fallas de comunicación es una falla de comunicación de radiofrecuencia. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el dispositivo de detector incluye además un microprocesador, asociado eléctricamente con el detector, para recibir una señal perteneciente al parámetro y una unidad de transmisión para trasmitir de manera inalámbrica, la información de marcha a una unidad del sistema de modulación de marcha externo al dispositivo de detector. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de modulación de marcha que utiliza estimulación eléctrica funcional para mejorar la condición de extremidad inferior de un paciente que tiene deterioro neuromuscular de una extremidad inferior, el sistema de modulación de marcha incluye: (a) por lo menos un detector adaptado para asociarse con por lo menos una extremidad inferior del paciente, el detector para transducir por lo menos un parámetro relacionado con la marcha del paciente, para obtener datos de marcha relacionados con la marcha; (b) un estimulador muscular que incluye: (i) un circuito de estimulación eléctrica, el circuito está adaptado para suministrar una salida de estimulación eléctrica a un arreglo de electrodo para efectuar estimulación eléctrica funcional de por lo menos un músculo de la extremidad inferior y (c) un microprocesador, conectado operativamente a por lo menos un detector, el microprocesador está adaptado para: recibir una señal que contiene información de marcha en base a los datos de marcha; procesar la señal y controlar la salida de estimulación basada en el procesamiento de la señal en donde el detector es un detector de presión y en donde el procesamiento de la señal incluye: (i) calcular un intervalo dinámico entre valores de presión máxima y valores de presión mínima sobre el detector de presión y (ii) calcular un umbral alto y un umbral bajo en base ai intervalo dinámico, el umbral bajo para separar en la salida de estimulación eléctrica, el umbral alto para interrumpir la salida de estimulación eléctrica. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el microprocesador está adaptado además para detectar una desviación de un modo ambulante. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el modo ambulante es un estado de oscilación. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el modo ambulante es un estado de postura normal. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el microprocesador está adaptado además para identificar tipos o valles inválidos. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el microprocesador está adaptado además para determinar si el paciente está en un estado oscilante, de postura normal, sentado o parado. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el microprocesador está adaptado además para efectuar una determinación de un estado ambulante del paciente y para identificar picos o valles no válidos en base a la determinación. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el microprocesador está adaptado además para utilizar el intervalo dinámico en la identificación de picos o valles no válidos. De acuerdo con todavía elementos adicionales en las modalidades preferidas descritas, el microprocesador tiene una pluralidad de umbrales diferentes para determinar la validez de pico o validez de valle, la pluralidad de diferentes umbrales en base o por lo menos en parte en un estado ambulante del paciente .

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención es descrita en la presente, a manera de ejemplo solamente, con referencia a las figuras adjuntas. Con referencia específica ahora a las figuras en detalle, se rescata gue las particularidades mostradas son a manera de ejemplo y por propósitos de discusión ilustrativa de las modalidades preferidas de la invención solamente y son presentadas con el fin de proporcionar lo que se cree la descripción más útil y entendida fácilmente de los principios y aspectos conceptuales de la invención. A este respecto, no se realiza ningún intento de mostrar detalles estructurales de la invención en más detalle del que es necesario para un entendimiento fundamental de la invención, la descripción tomada con las figuras hace evidente para aquellos experimentados en el arte cómo las varias formas de la invención pueden ser implementadas en la práctica. En todas las figuras, se usan caracteres de referencia semejantes para designar elementos semejantes. En las figuras: Las Figura 1 es una vista en perspectiva del conjunto de detector de la invención; La Figura 2 es una vista detallada esquemática del conjunto de detector de la invención, que incluye una cubierta de envolvente, una base de envolvente, un detector de FSR, una unidad de detección directa y una capa protectora absorbente para disponer sobre el detector de FSR; La Figura 3A es una vista en sección transversal de la cubierta de envolvente de la invención; La Figura 3B es una vista amplificada de una porción de la Figura 3A; La Figura 3C es una vista en sección transversal del envolvente de la invención que muestra la disposición relativa de la cubierta de envolvente, base de envolvente, detector de FSR y capa absorbente; La Figura 3D es una ilustración esquemática de una modalidad preferida de la envoltura de la invención, en la cual la envolvente tiene un mecanismo para asegurar ventajosamente el detector de FSR a alambres externos; La Figura 3E es una ilustración esquemática del conjunto de detector de la invención dispuesto dentro de un zapato convencional; La Figura 4 es un diagrama electrónico esquemático del dispositivo de detector de pie de la invención; La Figura 5 es un diagrama electrónico esquemático de una modalidad del sistema de estimulación eléctrico funcional (FES) de la invención, que muestra los trabajos internos del dispositivo de detector de pie, unidad de estimulador y unidad de control, junto con la comunicación entre los componentes; La Figura 6 es una gráfica esquemática que muestra la presión ejercida sobre un transductor de presión como función del tiempo, durante la marcha auxiliada por una modalidad del sistema de la presente invención; La Figura 7 es un diagrama de bloque ejemplar que muestra la secuencia lógica de análisis y control efectuados por una unidad de microcontrolador de la presente invención, en base a datos recibidos del transductor de presión; La Figura 8 es una gráfica simplificada esquemática que muestra la presión ejercida en el detector de presión como función del tiempo, durante la marcha auxiliada por un sistema de la presente invención; La Figura 9 es una gráfica esquemática de la corriente como función del tiempo para un impulso de estimulación polar del arte previo; La Figura 10 es una gráfica esquemática de la corriente como una función del tiempo para impulsos de estimulación bipolares sucesivos, que muestran puntos de toma de muestras ejemplares; La Figura 11 es un diagrama de bloques que muestra una modalidad ejemplificante de la secuencia lógica de la invención de toma de muestras, análisis y control efectuado por una unidad de microcontrolador de la presente invención; La Figura 12 es una gráfica esquemática que muestra una modalidad de la amplitud de base reducida de equilibrio de carga de una fase de corriente negativa; La Figura 13 es una gráfica esquemática que muestra otra modalidad del ancho de fase reducido de equilibrio de carga (duración) de una fase de corriente negativa y La Figura 14 es una gráfica esquemática que muestra todavía otra modalidad de equilibrio de carga - corriente incrementada a un nivel mayor que el nominal durante una sección de baja impedancia de la fase de corriente positiva.

DESCRIPCION DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Los principios y operación de la presente invención se pueden entender mejor con referencia a las figuras y la descripción adjunta. Antes de explicar por lo menos una modalidad de la invención en detalle, se comprenderá que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y disposición de los componentes mantenidos en la siguiente descripción o ilustradas en las figuras. La invención es capaz de otras modalidades o de ser llevadas a la práctica de varias maneras. También, se comprenderá que la fraseología y terminología empleadas en la presente es por el propósito de descripción y no de ser consideradas como limitantes. Varias envolventes de detector del arte previo tienen deficiencias apreciables, Una desventaja particular es la carencia de protección suficiente del detector o la envolvente del detector. Esta carencia de protección puede causar una distribución de fuerza sin control o desigual sobre la superficie del detector, dando como resultado una vida relativamente corta para el detector. El conjunto de detector FSR y envolvente de la presente invención está diseñado, preferiblemente, para insertar debajo de la suela interna (suela interna) del zapato, comúnmente debajo del talón. La capa protectora es fabricada de una cubierta y una base, con el envoltorio del detector entre los mismos. Una película adicional de material absorbente es dispuesta entre la cubierta y el detector de FSR. Comúnmente, el material absorbente es adherido a la cubierta. La cubierta y base de la capa de detector pueden ser conectados entre sí mediante soldadura ultrasónica, pegamento, soldadura térmica, soldadura de RF o mediante pernos. Varios detectores de resistor sensibles a la fuerza (FSR) disponibles comercialmente son apropiados para uso en conjunción con la capa de la invención, en las que se incluyen algunos FSR manufacturados por Interlink®, CUI®, Tekscan® y Peratech®. La capa de la invención puede también ser usada con otros tipos de detectores tales como interruptores de membrana, detectores a base de capacitancia y hojas metálicas piezoeléctricas . La envolvente es fabricada preferiblemente de acetal [también conocido como poliacetal, polioximetileno (POM) o poliformaldehído] o polipropileno, pero otros materiales pueden ser diseñados para proporcionar las propiedades físicas y mecánicas requeridas, por ejemplo, tereftalato de polietileno (PET) . La Figura 1 es una vista en perspectiva de una modalidad de in conjunto de detector 25 de la presente invención . La Figura 2 es una vista detallada esquemática del conjunto de detector 25, que incluye una envolvente 5 que tiene una cubierta de envolvente 10 y una base de envolvente 20; un detector de resistor sensible a la fuerza (FSR) 30; una unidad de conexión eléctrica 40 y una capa protectora absorbente 50 para disponerse sobre el detector de FSR 30. La base 20 forma receptáculos para el detector de FSR 30 y para la unidad de conexión eléctrica 40. Los receptáculos son preferiblemente contorneados para constituir con los elementos topográficos del lado inferior del detector y la unidad de conexión eléctrica. La base 20 tiene un reborde circunferencial para el detector de FSR pegado estrechamente 30, para determinar mediante esto la posición del detector. Asi, los receptáculos permiten la ubicación precisa, repetible del detector sobre la base. Preferiblemente, la capa 20 de envolvente es más/menos flexible que la cubierta 10. Esta propiedad mecánica refuerza el detector de FSR contra las fuerzas de doblez o flexión, que pueden provocar desviaciones en las lecturas de receptor y pueden también provocar desgaste excesivo y daños al detector. La Figura 3A es una vista en sección transversal de la cubierta 10 de envolvente; la Figura 3B es una vista amplificada de una porción de la cubierta de envolvente 10 mostrada en la Figura 3A; la Figura 3C es una vista en sección transversal del conjunto de detector 25 que muestra la disposición relativa de la cubierta de envolvente 10, base de envolvente 20, detector de DSR 30 y capa absorbente 50.

Es evidente que las Figuras 3A-3C que la cubierta de envolvente 10 es soportada alrededor de la circunferencia y extensamente sin soportar hacia el centro. Es evidente además de la Figura 3C que la cubierta de envolvente 10, la base de envolvente 20 y la capa absorbente 50 son dispuestas de tal manera que un primer espacio al vacio 11 es situado entre la cubierta de envolvente 10 y la capa absorbente 50 y de tal manera que un segundo espacio vacio 13 es situado entre la cubierta de envolvente 10 y la base de envolvente 20. La flexibilidad de la cubierta 10, junto con la maniobrabilidad proporcionada por los espacios vacíos 111, 13 permite que la cubierta actúe como una membrana que se pliega (dobla) hacia el centro de la cara superior del detector de FSR 30 y transmite la presión (fuerza), vía una capa protectora absorbente 50, a la misma. Preferiblemente, el radio de la cubierta 10 cerca del perímetro de la misma es de aproximadamente 2-5 mm y más preferiblemente 3-4 mm. Los rebordes de la cubierta 10 y la base 20 son preferiblemente contorneados de manera complementaria. El cierre de estos rebordes se hace preferiblemente mediante soldadura ultrasónica. El pegado de las orillas del reborde, acoplados con la estructura curva cerca del perímetro del mismo, proporciona la rigidez requerida al envolvente. Consecuentemente, las fuerzas de rutina ejercidas por el pie sobre el detector no plegarán la cubierta 10 cerca del perímetro de envolvente y el aplastamiento o plegado está confinado dentro del área central de la cubierta. El pegado de los rebordes genera en realidad una tensión superficial que permite que la cubierta se pliegue solamente dentro de aquella área central. Esto también elimina la distorsión de los rebordes . La capa protectora absorbente 50, para disponer sobre el detector de FSR 30, es fabricada preferiblemente de Poron® u otro material microcelular flexible de alta densidad que exhibe en el uso a largo plazo, buena resistencia al ajuste de compresión (aplastamiento) , alta resiliencia y buena absorción de impacto. Los elementos descritos anteriormente de la envolvente y cierre de la misma permiten un aplastamiento o pegado más exacto, repetible y reproducible de la envolvente 10 sobre el detector 30. Esto permite las lecturas repetibles del detector para una presión específica (fuerza). Quizás más importantemente, la forma y estructura descritas anteriormente eliminan o reducen drásticamente fuerzas sobre el detector 30 y contribuyen extensamente a la longevidad del detector de FSR 30. La estructura de los bordes también mejora la estabilidad estructural y durabilidad de la envolvente. El detector es afianzado a la base de la envolvente dentro de una estructura de receptáculo específica en la base . En una modalidad, los alambres son afianzados mediante un enganche de metal, que es bloqueado posicionalmente en el receptáculo, inhibiendo mediante esto los movimientos del detector, también como la tensión indeseable en el área de los alambres (y especialmente en los puntos de soldadura de los mismos) de la unidad de conexión eléctrica 40 como resultado de la acción accidental del alambre externo. Preferiblemente, el detector es anexado a la superficie interna del zapato mediante sujetadores de presilla y gancho tales como Velero®. Un elemento de sujeción es anexado al fondo de la cubierta base de detector y elemento de sujeción complementario es anexado a la suela interna del zapato. Un símbolo gráfico de un pie es provisto preferiblemente sobre la cubierta 10, para dirigir al usuario a alinear apropiadamente el dispositivo de detector de FSR dentro del zapato. La envolvente de la invención es fácil y no cara de manufacturarse y permite el montaje fácil y reproducible en el dispositivo de detector de FSR. La Figura 3D ilustra esquemáticamente una modalidad preferida de la presente invención que tiene un mecanismo de la invención para asegurar ventajosamente el detector de FSR 30 a alambres externos 58. Los alambres 58 conectan comúnmente el detector de FSR 30 con la cabeza del dispositivo de detector que contiene, inter alia, el microprocesador y transceptor de radiofrecuencia (RF) . Los alambres externos 58 son afianzados alrededor de protuberancias tales como la protuberancia 56, que resaltan de una base 54 del detector de FSR 30. Los alambres externos 58 son dispuestos alrededor de estas protuberancias, de tal manera que la tensión indeseable en el área de los alambres (especialmente en los puntos de soldadura 59) de la conexión eléctrica es evitada. Este mecanismo de afianzamiento permite que el usuario jale la envolvente fuera del zapato sin provocar relativamente daño a los puntos de soldadura en el área de la conexión eléctrica. Preferiblemente, se vierte silicio sobre los extremos de los alambres 58, después que los alambres 58 han sido colocados, para mantener la colocación de los alambres durante el montaje, también como para proteger adicionalmente el área de soldadura y sellar el agua y suciedad de la apertura alrededor del alambre. La Figura 3E es una ilustración esquemática del conjunto de detector de la invención 25 dispuesto dentro de un zapato o calzado convencional 15. El conjunto de detector 25 puede estar situado en varias posiciones, por ejemplo, debajo del pie/por encima de la suela interna, entre la suela interna y suela y dentro de la suela. Como se usa en la presente en la especificación y en la sección de reivindicaciones que sigue, el término "calzado" se refiere a cualquier parte de cubierta del pie que un pie es cubierto cuando presiona hacia abajo de la marcha, en los que se incluyen pero no limitados a zapatos, botas, sandalias, calcetines y medias. La Figura 4 es un diagrama electrónico esquemático del dispositivo de detector de pie de la invención 100. El elemento detector 16 es conectado y energizado preferiblemente mediante componentes electrónicos o la unidad de comunicación 31 por medio de cableado 21. La unidad de comunicación 31 incluye un circuito digital y unidad de microcont olador 80, un transceptor de radiofrecuencia (RF) 82 y la unidad de antena 83 que tiene una red de acoplamiento para convertir la señal del medio cableado a un medio inalámbrico y del medio inalámbrico al medio cableado. La resistencia del elemento detector 16 cambia con la fuerza aplicada sobre el mismo. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, el dispositivo de detector de pie 100 está equipado con un divisor de voltaje que consiste del elemento de detector 16 y un resistor de sincronización 81 (dispuesto preferiblemente en la unidad 30), con el fin de medir la resistencia del elemento de detector 16. Cuando un voltaje es aplicado al divisor de voltaje, el voltaje es dividido de acuerdo con la proporción de resistencia entre el elemento de detector 16 y el resistor de sincronización 81. Este voltaje es medido con el fin de determinar la resistencia del elemento de detector 16. Aquel experimentado en el arte apreciará que hay diversas maneras de medir la resistencia del elemento de detector 16. La unidad de comunicación 31 también está equipada con una pequeña batería de moneda 84 que proporciona energía a la unidad de microcontrolador 80, transductor de RF 82 y elemento de detector 16. El circuito digital y unidad de microcontrolador 80 controla y monitorea la operación del dispositivo de detector 100 y ejecuta los varios algoritmos (por ejemplo, detección de marcha, control RF y algoritmos de manejo de energía) de los mismos. Preferiblemente, la unidad de microcontrolador 80 se comunica con el transceptor RF 82 vía una Interfase Periférica Serial (SPI) . La Figura 5 es un diagrama electrónico esquemático de una modalidad del sistema de estimulación eléctrica funcional (FES) de la invención 500, que muestra los trabajos internos del dispositivo de detector de pie 100, unidad de estimulador 150 y unidad de control 250 y la comunicación entre los mismos. Como antes, el dispositivo de detector de pie 100 incluye una batería de moneda pequeña 84 que proporciona energía a la unidad de microcontrolador 80, transceptor de RF 82 y elemento de detector 16. La batería de moneda 84 puede también energizar un circuito análogo 78 que tiene acondicionamiento de señal de detector (tal como amplificación, filtración y división) y un convertidor de señal análogo a digital. La unidad de estimulador 150 incluye comúnmente un transceptor de RF 182 que tiene una antena 183 que tiene una red de correspondencia o coincidente, un circuito digital y unidad de microcontrolador 180 y un circuito de estimulación 195, todos energizados por una fuente de alimentación 184b. El circuito de estimulación 195 recibe comúnmente energía de la fuente de alimentación 184b vía el circuito de alto voltaje 190. La fuente de alimentación 184b puede ser energizada por una batería tal como una batería recargable 184a. Un monitor de carga y de batería 1844c es asociado ventajosamente con la batería recargable 184a y se interconecta de una fuente de alimentación externa, tal como un adaptador de pared regulado, preferiblemente grado médico. Por medio de la antena 83 del dispositivo de detector de pie 100 y la antena 183 de la unidad de estimulador 150, el transceptor de RF 82 se comunica con el transceptor de RF 182 de la unidad de estimulador 150. El transceptor de RF 182 transmite información digital a y recibe información digital del circuito digital y unidad de microcontrolador 180. Similarmente , la unidad de microcontrolador 180 y circuito de estimulación 195 intercambia información digital. El circuito de estimulación 195, basado en la información digital de la unidad de microcontrolador 180 y energizado por circuito de alto voltaje 190, está configurado para alimentar los pulsos de estimulación eléctrica al paciente por medio de electrodos 196a, 196b dispuestos en la unidad de ortosis. La unidad de control 250 incluye comúnmente un transceptor de RF 252 que tiene una antena 283 que tiene una red de acoplamiento, un circuito digital y unidad de microcontrolador 280 y un circuito de interfase 192, todos energizados por una fuente de alimentación 284b. La fuente de alimentación 284b puede ser energizada por una batería tal como una batería recargable 284a. Un monitor de carga y batería 284c es asociado ventajosamente con la batería recargable 284a y se interconecta con una fuente de alimentación externa, tal como un adaptador de pared regulado, preferiblemente grado médico. Por medio de la antena 183 de la unidad de estimulador 150 y la antena 283 de la unidad de control 250, el transceptor de RF 182 se comunica con el receptor de RF 282 de la unidad de control 250. El transceptor de RF 282 transmite información digital a y recibe información digital de circuito digital y unidad de microcontrolador 280. Similarmente , la unidad de microcontrolador 280 y circuito de interfase de usuario 192 intercambia información digital. Por ejemplo, las preferencias del usuario para varios parámetros de operación pueden ser comunicadas desde el circuito de interfase del usuario 192 a la unidad de microcontrolador 280. La unidad de microcontrolador 280 puede estar adaptada para proporcionar al circuito de interfase del usuario 192 con información de pantalla, en las que se incluye perteneciente a parámetros de estimulación . Como es conocido en el arte, los PDA tales como PDA 450 son computadoras portátiles pequeñas que tienen una unidad de procesamiento central (CPU) y memoria de electrónica y son usadas en general para almacenar y guardar información y para proporcionar herramientas para las tareas diarias. El PDA se puede poner en operación venta osamente mediante el elemento de programación o software Windows Mobile 5 de Microsoft®. El PDA 450 tiene preferiblemente una base de datos que tiene un registro de marcha y varios parámetros personales del paciente y está programado para configurar los parámetros de estimulación del sistema de estimulación eléctrico. El PDA 450 y unidad de control 250 están preferiblemente en comunicación digital y eléctrica, de tal manera que el sistema de oretosis puede ser configurado en linea por el clínico durante el uso real de la ortosis por el paciente. En esta disposición, la unidad de control 250 sirve realmente como el transmisor del PDA 450, habilitando el PDA 450, vía unidad de control 250, para comunicarse con y coordinar los otros componentes del sistema de estimulación eléctrica .

Protocolo de RF - Algoritmo de identificación de fallas de enlace inalámbrico rápido (FLFI) y respuesta Un microprocesador en del sistema de la invención, por medio de los elementos de programación del protocolo de RF, implementa un método para una identificación de falla de enlace inalámbrico rápido (FLFI). Se identifica falla, el sistema proporciona una estimulación a prueba de falla para promover la estabilidad de marcha. Como se usa en la especificación y en la sección de reivindicaciones que sigue, el término "tiempo de postura normal" se refiere al diferencial en tiempo entre un evento de talón despegado y el evento de contacto con el talón previo. Como se usa en la especificación y en la sección de reivindicaciones que sigue, el término "tiempo de oscilación" se refiere al diferencial en tiempo entre un evento de contacto con el talón y el evento del talón despegado previo. Cuando por cualesquier razones, un evento de "talón despegado" no es identificado inmediatamente después de recibir o identificar un evento de "contacto con el talón", la situación del usuario puede ser precaria: el estimulador reanuda si actividad de "contacto con el talón" y no habilita la estimulación, que puede provocar que el paciente pierda el equilibrio, tambalee o aún caiga.

Con el fin de reducir este riesgo, el sistema (por ejemplo, unidad de microcont rolador 80 del dispositivo detector de pie 100 o en otras modalidades posibles, la unidad de microcont rolador 180 de la unidad de estimulador 150) calculan de manera constante frecuente o sustancialmente constante y/o monitorean el tiempo de postura normal última o promedio del paciente. A partir del tiempo de postura normal promedio, la unidad de microcontrolador 80 calcula una relación de "mantenido vivo", que es más largo que el tiempo de postura normal. Preferiblemente, la duración de "mantenido vivo" es por lo menos una centésima de segundo, más preferiblemente, por lo menos una décima de segundo, más preferiblemente por lo menos 0.8 segundos. Como función del tiempo de postura normal, preferiblemente, la reacción de "mantenido vivo" es por lo menos 0.01 veces el tiempo de postura normal, preferiblemente, por lo menos 0.1 veces el tiempo de postura normal y más preferiblemente, por lo menos ligeramente más largo que el tiempo de postura normal. La unidad de microprocesador 80 transmite la duración de "mantenido vivo" junto con cualquier efecto de talón, a la unida de estimulador 150. Si después de detectar un evento de contacto con el talón, la unidad de microcontrolador 80 no detecta una condición de talón despegado, la unidad de microcontrolador 80 transmite un mensaje de "mantenido vivo" después de la duración de "mantenido vivo", de tal manera que la unidad de estimulador 150 está consciente que el enlace por el dispositivo detector de pie 100 es funcional, pero no hay eventos por reportar. Si por otra parte, el enlace de RF es bloqueado después de transmitir el último evento de contacto con el talón (y la duración de "mantenido vivo" del mismo) , la unidad de microcontrolador 180 reconoce que el enlace con el dispositivo detector de pie 100 no es funcional (ningún mensaje de evento, ni mensaje de "mantenido vivo") y en ausencia de información de evento de marcha, ordena al circuito de estimulación 195 que aplique una estimulación a prueba de falla durante un periodo de tiempo predefinido. La estimulación a prueba de falla es detectada al tejido ligeramente después que el evento de talón despegado debe haber sido recibido, si no hubiera ocurrido el bloqueo de RF puesto que la duración de "mantenido vivo" es calculada en base a la duración de postura normal. Esta estimulación a prueba de fallas ayuda al paciente con dorsiflexión y reduce el riesgo de caída al imitar sustancialmente la función de una ortosis mecánica (ortosis de tobillo-pie ) .

Protocolo de RF - Registro dependiente de intervalo Refiriéndose otra vez a la Figura 5, el sistema de FES 500 emplea un mecanismo de registro que permite que varios de tales sistemas operen simultáneamente en el mismo canal de frecuencia. El registro está basado en un identi ficador único, incorporado preferiblemente a los elementos físicos de la unidad de control 250, que sirve como un "nombre de familia" digital para todos los componentes del sistema de FES 500: dispositivo de detector de pie 100, unidad de estimulador 150 y unidad de control 250. Cada transmisión de cada componente del sistema 100, 150, 250 porta preferiblemente este identificador como parte de la carga. Cuando uno de los transceptores 82, 182, 282 recibe el mensaje transmitido, el transceptor verifica primero que el transmisor provenga (es registrado) de la misma familia y solamente después de la verificación procede a manejar los datos transmitidos. El proceso de registro además define cómo el nuevo componente es introducido en un sistema existente, por ejemplo, como reemplazo de una parte. En este caso, el usuario final mueve el sistema a "modo de registro" al presionar una clave de secuencia predefinida sobre la unidad de control 250. Preferiblemente, esta clave de secuencia es la misma, con respecto al nuevo componente que es introducido (registrado) al sistema de FES 500.

Sensor de pie - Algoritmo de pista de marcha dinámica Una unidad de microcontolador tal como la unidad de microcontrolador 80 del dispositivo de detector de pie 100 (u otra unidad de microcontrolador dentro del sistema, tal como la unidad de microcontrolador 180 de la unidad de estimulador 150) es preferiblemente configurada para implementar un algoritmo de "Pista de marcha dinámica". Este algoritmo está designado para manejar una respuesta variable de detector que se presenta de varias fuentes incluyendo: variaciones entre los detectores; variaciones en el nivel de señal y patrón debido al peso variable del paciente; variaciones en el nivel de señal y patrón debido a diferencias en peso en la forma del cojinete sobre el detector; variaciones en el nivel de señal y patrón debido a cambios de las características del detector causadas por el ambiente de operación (el detector se calienta dentro del zapato) ; variaciones en el nivel de señal debidas a cambios en las características del detector por el uso prolongado; variaciones de fuerzas sobre el detector debido a diferencias entre los zapatos individuales y diferencias entre suelas internas individuales. La Figura 6 es una gráfica esquemática 400 que muestra en el eje Y, la magnitud o amplitud de la presión (o fuerza) ejercida sobre un transductor de presión 8tal como el transductor de presión 16 mostrado en la Figura 5) como función del tiempo, durante la marcha auxiliada por un sistema de FES de la presente invención. La gráfica tiene un intervalo dinámico calculado 402, que es un diferencial suavizado o promediado entre los valores de presión máximos o pico y valores de presión mínimos o de valle adyacentes sobre el transductor de presión 16. A partir del intervalo dinámico son calculados un umbral alto 404 y un umbral bajo 406, que tienen como referencia para determinar los eventos de contacto con el talón y eventos de talón despegado, respectivamente. La Figura 6 será comprendida más fácilmente después de describir la Figura 7, que es un diagrama de bloques ejemplar que muestra la secuencia lógica de análisis y control efectuada por la unidad de microcontrolador 80 del dispositivo de control de pie 100, basado en los datos recibidos del transductor de presión 16. En la etapa 1, la unidad de microcontrolador 80 toma muestras de señal del transductor de presión 16. 'Si se detecta un pico o valle (etapa 2), la unidad de microcontrolador 80 determina si el pico o valle es un pico o valle válido o un pico o valle inválido (etapa 3) . Si se encuentra que el pico o valle es válido, la curva de tendencia relevante es actualizada (etapa 4) y se calcula el nuevo intervalo dinámico (etapa 5) . Como se describe anteriormente en la presente, el umbral alto 404 y el umbral bajo 406 se vuelven a calcular en base al nuevo intervalo dinámico (etapa 6) .

En seguida, la señal muestreada en la etapa 1 es comparada con el umbral alto 404 y el umbral bajo 406 (etapa 7) y la unidad de microcontrolador 80 determina (utilizando los datos de señal de por lo menos una toma de muestra previa) si el umbral alto 404 o el umbral bajo 406 ha sido cruzado (etapa 8) . Si ya sea uno u otro umbral ha sido cruzado, la unidad de microcontrolador 80 efectúa un cambio en el estado del sistema (etapa 9) , desde un estado de postura normal a un estado de oscilación, disparando la estimulación eléctrica o de un estado de oscilación a un estado de postura normal, disparando un corte de la estimulación, la secuencia lógica de análisis y control regresa a la etapa 1, en la cual la unidad de microcontrolador 80 otra vez toma muestras de la señal de transductor de presión 16. En el evento de rutina de que un pico o valle no sea detectado (etapa 2) o que el pico o valle detectado no sea válido (etapa 3), la secuencia lógica procede preferiblemente de manera directa a la etapa 7, en la cual la señal muestreada es comparada con el umbral alto 404 y el umbral bajo 406. Si la unidad de microcontrolador 80 determina en la etapa 8, que el umbral alto 404 o el umbral bajo 406 no ha sido cruzado, se evalúa el tiempo transcurrido en el estado del sistema actual (posición normal u oscilación) (etapa 10) . Si el tiempo transcurrido excede un valor particular, por ejemplo, un valor calculado basado en el periodo de postura normal/oscilación promedio, la unidad de microcontrolador 80 determina (etapa 11) que el usuario del sistema de FES está ahora en un estado parado o en un estado sentado. El valor particular puede ser un valor absoluto, un valor calculado basado en el periodo de postura normal /oscilación promedio o basado en un periodo de postura normal /oscilación promedio, una función del tiempo transcurrido del pico o picos previos y/o función de otro parámetro de marcha. La secuencia lógica de análisis y control regresa a la etapa 1, en la cual la unidad de microcontrolador 80 otra vez toma muestras de la señal del transductor de presión 16. Refiriéndose de nuevo a la Figura 6, cada uno de los puntos 407 representa un cruce del umbral alto 404; cada uno de los puntos 409 representa un cruce de umbral bajo 406. Después de determinar que el umbral alto 404 ha sido cruzado, la unidad de microcontrolador 80 efectúa un cambio en el estado del sistema desde un estado de oscilación 416 a un estado de postura normal 418. Similarmente , después de la determinación de que se ha usado el umbral bajo 406, la unidad de microprocesador 80 efectúa un cambio en el estado del sistema de un estado de postura normal a un estado de oscilación. Comúnmente, se ordena que el circuito de estimulación 195 proporcione corriente de estimulación durante el curso del estado de oscilación 416. El pico 430 es característicamente largo con respecto a los picos de postura normal típicos durante la marcha. Si el tiempo transcurrido desde el cruce de un punto de umbral alto 429 excede un valor particular (sin cruzar el umbral bajo 406) , la unidad de microcontrolador 80 determina que el estado del usuario del sistema de FES ha cambiado de un estado de postura normal a un estado de parado. Como en el caso paralelo descrito anteriormente en la presente, el valor particular puede ser un valor absoluto, un valor calculado basado en período de postura normal/oscilación o basados en un período o períodos de postura normal/oscilación promedio, una función del tiempo transcurrido del pico o picos previos y/o función de otro parámetro de marcha . Similarmente , si el tiempo transcurrido para un valle particular excede un valor predeterminado, la unidad de microcontrolador 80 determina que el estado del usuario ha cambiado de un estado de oscilación a un estado de sentado. Como se describe brevemente en lo anterior, la unidad de microcontrolador 80 determina si un pico o valle es válido o no válido. El pico 414 es un ejemplo de un pico válido; el valle 416 es un ejemplo de un valle válido. Un pico no válido, tal como pico no válido 420, tiene una amplitud que es menor de un nivel particular. Este nivel predeterminado es por lo menos en parte, la función del intervalo dinámico. Así, a manera de ejemplo, un pico puede ser considerado no válido si la amplitud de pico es menor que un porcentaje predeterminado del intervalo dinámico. Similarmente , un valle puede ser un valle no válido puesto que tal valle no válido 420, si la amplitud del valle (esto es, la caída de presión del pico previo al valle es menor que un porcentaje predeterminado del intervalo dinámico. En tanto que los picos y valles no válidos no son introducidos al cálculo de las curvas de tendencia, el intervalo dinámico permanece sustancialmente sin cambio. Consecuentemente, estos picos y valles no válidos no influencian la determinación del umbral alto 404 y el umbral bajo 406. Con referencia ahora a la Figura 8, la Figura 8 es una gráfica esquemática simplificada que muestra la presión ejercida sobre el transductor de presión como función del tiempo, durante la marcha apoyada por un sistema de la presente invención. El tiempo transcurrido para el valle 442 excede extensamente el tiempo transcurrido para valles típicos tales como valles 444. Así, la unidad de microcont rolador 80 determina que el estado del usuario ha cambiado de un estado de oscilación a un estado de sentado. Similarmente, el tiempo transcurrido desde el inicio de un pico excede el tiempo transcurrido para picos típicos (tales como pico 430 en la Figura 6) o un valor precalculado o predicho, la unidad de microcontrolador 80 determina que el estado del usuario ha cambiado de la postura normal a parado.

En una modalidad preferida de la presente invención, la determinación de la validez del pico o valle es adicional y preferiblemente dependiente del estado de marcha. Cada estado de marcha tiene preferiblemente un umbral dinámico individual -comúnmente como un porcentaje u otra función del intervalo dinámico - para determinar la validez del pico y valle. Este umbral no debe ser confundido con los umbrales de talón despegado y contacto con el talón descritos anteriormente en la presente . A manera de ejemplo, los inventores han descubierto que mientras se encuentra en estado sentado, un umbral relativamente alto reduce la aparición de falsa estimulación. Por medio de un umbral alto, el sistema es extensamente impenetrable a los efectos del aumento de peso mientras permanece sentado, debido a los picos relativamente bajos generados por el aumento de peso que son considerados como no válidos y no son "ingresados" al cálculo de la curva de tendencia. En consecuencia, este pico falso de marcha no "jala" hacia abajo el pico en la curva de tendencia, no disminuye la proporción dinámica y no sensibiliza el umbral de estimulación (umbral bajo) . Como resultado, el usuario disfruta de un asiento más tranquilo en donde la estimulación falsa mientras se sienta es de forma apreciable, reducida. Similarmente , al estar parado, el sistema es extensamente impenetrable a los efectos del aumento de peso, debido la relativamente baja amplitud de los valles generados por tal aumento de peso y se consideran no válidos y no son "ingresados" al cálculo de curva de tendencia. En consecuencia, estos falsos valles de marcha no "jalan" hacia arriba la curva de tendencia de valles, no reducen la proporción dinámica y no sensibiliza falsamente el umbral de estimulación (umbral bajo) . Como resultado, un usuario parado que incrementa su peso de una vez a otra es menos inconveniente por estimulación falsa, en donde puede ser apreciablemente reducida. las condiciones de validez comunes para cada uno de los cuatro estados - postura normal; parado; en oscilación y sentado - son proporcionados a continuación: Estado de postura normal: amplitud de pico válida > 25% de proporción dinámica. Estado en posición de pie: amplitud de pico válida > 62.5% de proporción dinámica. Estado de oscilación : amplitud de pico válida > 25% de proporción dinámica. Estado en posición sentada: amplitud de pico válida > 50% de proporción dinámica. Asi, se observa en la Figura 8 que en tanto el pico 446 y el pico 448 son sustancialmente iguales, el pico 446 es considerado para ser un pico válido, mientras que el pico 448 es considerado para ser un pico no válido. El pico 446 concierne con el estado de oscilación, mientras que el pico 448 concierne con el estado en posición sentada.

Detector de pie - Algoritmo de pista de marcha dinámica Los elementos de programación de computadora toman las muestras de señales antes y durante cada una de la estimulación de pulsos. Los parámetros monitoreados y condiciones pueden incluir: Pérdida de corriente corporal (riesgo) Monitoreo y corrección del equilibrio de pulso ( ) riesgo) Estimación de la impedancia de tejido e identificación de la desconexión del electrodo Sobrecorriente de pulso (riesgo) Sobreduración de pulso (riesgo) Con referencia ahora a la Figura 9, la Figura 9 es una gráfica esquemática de la corriente como función del tiempo, para un pulso de estimulación bipolar 450 del arte previo. El pulso de estimulación 450 es sustancialmente una inda cuadrada que tiene una fase de corriente positiva 452 y una fase de corriente negativa 454. Se conoce que sobre el curso de aplicación, una extensa pluralidad de señales de estimulación al tejido del usuario, un desequilibrio entre la carga administrada en las fases de corriente positiva y la carga administrada en las fases de corriente negativa pueden causar irritación al tejido así como causar cargas efectivas comunes de FES para un desequilibrio desventajoso. Sin pretender estar limitados por la teoría, los inventores creen que este fenómeno está relacionado con la conducta dinámica de impedancia del tejido. Inicialmente, la impedancia del tejido es relativamente baja, tal como el requisito de corriente que puede ser administrada en un voltaje bajo aceptablemente, Con el tiempo, sin embargo, la impedancia el tejido puede incrementar sustancialmente y la administración de la constante de corriente (así para obtener una onda cuadrada), puede incrementar el voltaje. De acuerdo con la Ley de Ohm: V = I z en donde V es la diferencia de potencial entre dos puntos en el tejido que incluye una impedancia Z e I es el flujo de corriente a través de la impedancia. Así, el voltaje es incrementado sustancialmente proporcional a la impedancia o resistencia . Sin embargo, el voltaje aplicado al cuerpo humano generalmente no puede ser incorporado arriba de cierto nivel, por ejemplo, 120 voltios, en consecuencia, como la impedancia se acumula, la corriente administrada puede ser limitada siempre severamente limitada - por el voltaje máximo. Refiriéndose nuevamente a la Figura 9, los dispositivos estimuladores del arte previo son en general dispositivos de voltaje constante. Asi, al inicio de la señal (punto A), cuando la impedancia del tejido es relativamente baja, la fase de corriente positiva 452 es sustancialmente una onda cuadrada. En el punto B, la impedancia del tejido ha incrementado, pero la fuente de voltaje todavía excede el producto de la multiplicación I · Z. En el punto C, sin embargo, la impedancia del tejido incrementa en el punto en que la fuente de voltaje equivale exactamente al producto de multiplicación I · Z. Así, una acumulación adicional en la impedancia de las fuerzas de tejido de la caída de corriente liberada (punto D) , monotónicamente , hasta que la fase de corriente positiva 452 sea completada (punto E) . La fase de corriente positiva 452 no es, por lo tanto, una onda cuadrada perfecta y la carga total administrada es sustancialmente menor que la corriente total calculada en el modelo de onda cuadrada. En consecuencia, la carga total liberada en la fase de corriente negativa 454 tiende a exceder la carga total administrada en la fase de corriente positiva 452, que a menudo resulta en la irritación de la piel en el área a través de la cual pasa la corriente. Estos dispositivos de estimulación del arte previo son de desventaja adicional en que el uso de un voltaje constante cerca del inicio de la fase de corriente positiva 452 puede ser desperdiciado desde un punto de inicio de energía. El método y sistema de la presente invención desempeña un equilibrio de pulso digital, en tiempo real, sobre la señal de estimulación bipolar, asi como para mejorar extensamente el equilibrio de corriente. Refiriéndose colectivamente a las Figuras 5 y 10 a lo largo con la Figura 11, la Figura 11 es un diagrama de bloques que muestra una modalidad ejemplar de la secuencia lógica de toma de muestras de la invención, análisis y control desempeñado por una unidad de microcontrolador de la presente invención. La secuencia está diseñada para ajusfar o equilibrar un pulso de corriente de estimulación digital bipolar 55C administrado por el circuito de estimulación 195. En la etapa 1, una fase de corriente positiva 552a del pulso de corriente bipolar 550 es muestreado/monitoreado sobre n puntos de muestreo espaciado uniformemente. Preferiblemente, el voltaje es además muestreado/monitoreado y la impedancia es calculada. El muestreo/monitoreo es preferiblemente llevado a cabo por lo menos 3 veces y más preferiblemente, por lo menos 5 veces sobre la duración de la fase de corriente positiva 552a. En términos de sincronización, la toma de muestras es preferiblemente llevada a cabo por lo menos una vez cada 10 microsegundos sobre la duración de la fase positiva de corriente 552a. En la etapa 2, la fase de corriente negativa 552a y la carga en la fase negativa 554a son calculadas basada en los puntos de toma de muestra y en algunos casos, los tiempos de toma de muestras (etapas 3 y 4) y estas cargas son luego comparadas (etapa 5) para observar si son sustancialmente iguales o que el diferencial de carga es relativamente pequeño. Asi, no se requiere una acción de equilibrio y el sistema espera para el siguiente pulso de estimulación. Si el diferencial de carga es significativo, el equilibrio de pulso es desempeñado (etapa 6), preferiblemente en por lo menos una fase de corriente positiva 552b y una fase de corriente negativa 554b del pulso de corriente siguiente. El equilibrio de corriente es desempeñado al controlar por lo menos un parámetro de pulso asi como para mejorar el equilibrio de carga entre la fase de corriente positiva 552a y una fase de corriente negativa tal como la fase de corriente negativa 554b. Varios parámetros de pulso pueden ser controlados para mejorar el equilibrio de carga, en los que se incluyen por lo menos uno de los siguientes: corriente (fase positiva o fase negativa) , amplitud de fase de corriente positiva y amplitud de fase de corriente negativa. Preferiblemente, el equilibrio de carga es llevado a cabo al controlar un parámetro de pulso de la fase negativa. Algunas modalidades ejemplares del equilibrio de carga son proporcionadas en la Figura 12 -- amplitud de fase reducida de una fase de corriente negativa; Figura 13 amplitud (duración) de fase reducida y la Figura 14: corriente incrementada para un mayor nivel nominal, por lo menos durante una porción de la fase de corriente positiva. Preferiblemente, a bajos niveles de impedancia, el voltaje es ajustado para lograr sustancialmente el voltaje mínimo que satisface la Ley de Ohm, así como para conservar la energía/energía de la batería. A través de la invención se ha descrito en conjunción con las modalidades específicas de la misma, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán aparentes a aquellos experimentados en el arte. Además, se pretende abarcar todas las alternativas, modificaciones y variaciones que caen dentro del espíritu y amplio alcance de las reivindicaciones adjuntas. Todas las publicaciones, patentes y solicitudes de patentes mencionadas en esta especificación son incorporadas en la presente en su totalidad por referencia en la especificación, a la misma extensión de que si cada publicación, patente o solicitud de patente fueron indicadas específica e individualmente indicadas para ser incorporadas en la presente por referencia. Además, la cita o identificación de cualquier referencia en esta solicitud no debe ser considerada como una admisión de que tal referencia está disponible como el arte previo a la presente invención.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1. Un sistema de modulación de marcha que utiliza estimulación eléctrica funcional para mejorar la función de extremidad inferior de un paciente que tiene deterioro neuromuscular de una extremidad inferior, el sistema de modulación de marcha está caracterizado porque comprende: (a) un dispositivo de detector que incluye por lo menos un detector adaptado para asociarse con por lo menos una extremidad inferior del paciente, el detector para transducir por lo menos un parámetro relacionado con la marcha del paciente para obtener datos de marcha relacionados con la marcha y (b) un estimulador de músculo que incluye: (i) un circuito de estimulación eléctrica, este circuito está adaptado para suministrar una salida de estimulación eléctrica a un arreglo de electrodo para efectuar el estimulo eléctrico funcional de por lo menos un músculo de la extremidad inferior y (ii) un microprocesador, operativamente conectado a por lo menos un detector, el microprocesador está basado para: recibir una corriente de información de marcha basada en los datos de marcha; procesar la información de marcha y controlar la salida de estimulación en base al procesamiento de información de marcha y en donde el microprocesador está además adaptado, para identificar una falla en la corriente de información de marcha y para controlar consecuentemente el circuito de estimulación eléctrica para alimentar una salida de estimulación a prueba de falla sobre por lo menos una porción de la duración de dicha falla.
2. 2. El sistema de modulación de marcha de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el microprocesador está adaptado para controlar el circuito de estimulación eléctrica para proporcionar una salida de estimulación a prueba de falla para reducir el riesgo de salida del paciente.
3. 3. El sistema de modulación de marcha de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque asociado con el microprocesador se encuentra un mecanismo de sincronización para sincronizar la salida de estimulación en base a la corriente de información de marcha.
4. 4. El sistema de modulación de marcha de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el microcontrolador está adaptado para hacer una predicción de un evento de marcha del paciente basada en la corriente de información de marcha.
5. 5. El sistema de modulación de marcha de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el microcontrolador está adaptado para controlar el circuito de estimulación eléctrica para administrar la salida de estimulación a prueba de falla en un tiempo basado en la predicción del evento de marcha.
6. 6. El sistema de modulación de marcha de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la predicción del evento de marcha está relacionado con una predicción de un evento de talón elevado.
7. 7. El sistema de modulación de marcha de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la predicción del evento de marcha está relacionado con una predicción de una fase de oscilación de la marcha.
8. 8. El sistema de modulación de marcha de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la falla incluye una falla de comunicación de una unidad de transmisión del dispositivo de receptor.
9. 9. El sistema de modulación de marcha de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la falla de comunicación es una falla de comunicación de radiofrecuencia.
10. 10. El sistema de modulación de marcha de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de detector incluye además un microprocesador, asociado eléctricamente con el detector, para recibir una señal perteneciente al parámetro y una unidad de transmisión para transmitir, de maneras inalámbrica, la información de marcha a una unidad para el sistema de información de marcha externo al dispositivo de detector.
11. 11. Un sistema de modulación de marcha que utiliza estimulación eléctrica funcional para mejorar la función de extremidad inferior de un paciente que tiene deterioro neuromuscular de una extremidad inferior, el sistema de modulación de marcha está caracterizado porque comprende: (a) por lo menos un detector adaptado para asociarse con por lo menos una extremidad inferior del paciente, el detector para transducir por lo menos un parámetro relacionado con la marcha del paciente, para obtener datos de marcha relacionados con la marcha; (b) un estimulador de músculos que incluye: (i) un circuito de estimulación eléctrica, el circuito está adaptado para suministrar una salida de estimulación eléctrica a un arreglo de electrodo para efectuar estimulación eléctrica funcional de por lo menos un músculo de la extremidad inferior y (c) un microprocesador, conectado operativamente a por lo menos un detector, el microprocesador está adaptado para: recibir una señal que contiene la información de marcha en base a los datos de marcha; procesar la señal y controlar la salida de estimulación en base al procesamiento de la señal, en donde el detector es un detector de presión y en donde el procesamiento de la señal incluye: (i) calcular un intervalo dinámico entre valores de presión máxima y valores de presión mínima en el detector de presión y (ii) calcular por lo menos dos umbrales, un umbral alto y un umbral bajo en base al intervalo dinámico, el umbral bajo para separar la salida de estimulación eléctrica, el umbral alto para apagar la salida de estimulación eléctrica.
12. 12. El sistema de modulación de mancha de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el microprocesador está adaptado además para detectar una desviación de un modo ambulante.
13. 13. El sistema de modulación de mancha de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el modo ambulante es un estado de oscilación.
14. 14. El sistema de modulación de mancha de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el modo ambulante es un estado de postura normal.
15. 15. El sistema de modulación de mancha de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el microprocesador está adaptado además para identificar picos o valles no válidos.
16. 16. El sistema de modulación de mancha de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el microprocesador está adaptado además para determinar cuando el paciente está en un estado de oscilación, postura normal, sentado o parado.
17. 17. El sistema de modulación de mancha de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el microprocesador está adaptado además para efectuar una determinación de un estado ambulante del paciente y para identificar picos o valles no válidos en base a la determinación .
18. 18. El sistema de modulación de mancha de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el microprocesador está adaptado además para aprovechar el intervalo dinámico para identificar picos o valles no válidos.
19. 19. El sistema de modulación de mancha de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el microprocesador tiene una pluralidad de umbrales diferentes para determinar la validez de pico o validez de valle, la pluralidad de umbrales diferentes basados por lo menos en parte en un estado ambulante del paciente.
20. 20. Un sistema de modulación de mancha que utiliza estimulación eléctrica funcional para mejorar la función de extremidad inferior de un paciente que tiene deterioro neuromuscular de una extremidad inferior, el sistema de modulación de marcha está caracterizado porque comprende: (a) por lo menos un detector adaptado para asociarse con por lo menos una extremidad inferior del paciente, el detector para transducir por lo menos un parámetro relacionado con la marcha del paciente, para obtener datos de marcha relacionados con la marcha; (b) un estimulador de músculos que incluye: (i) un circuito de estimulación eléctrica, el circuito está adaptado para suministrar una salida de estimulación eléctrica a un arreglo de electrodo para efectuar estimulación eléctrica funcional de por lo menos un músculo de la extremidad inferior y (c) un microprocesador, conectado operativamente a por lo menos un detector, el microprocesador está adaptado para: recibir una señal que contiene información de marcha en base a los datos de marcha; procesar la señal y controlar la salida de estimulación en base al procesamiento de la señal, en donde el procesamiento de la señal incluye: (i) calcular un. intervalo dinámico entre los valores de parámetros máximos y valores de parámetros mínimos en el detector y (ii) calcular un umbral alto y un umbral bajo en base al intervalo dinámico, el umbral bajo para disparar en la salida de estimulación eléctrica, el umbral alto para interrumpir la salida de estimulación eléctrica.