ITPI20080032A1

ITPI20080032A1 - Dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori facenti parte di una rete di nodi di misura e/o attuazione

Info

Publication number: ITPI20080032A1
Application number: IT000032A
Authority: IT
Inventors: Antonio Mazzeo; Alessio Misuri; Virginia Pensabene; Sergio Scapellato; Pietro Valdastri
Original assignee: Antonio Mazzeo; Alessio Misuri; Virginia Pensabene; Sergio Scapellato; Pietro Valdastri
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-10-19
Also published as: SI2276395T1; CN102006820B; WO2009127954A2; WO2009127954A3; US20110021930A1; JP2011519588A; PL2276395T3; EP2276395A2; PT2276395E; HRP20141079T1; BRPI0911797A2; KR20100139024A; KR101589232B1; US9612140B2; EP2276395B1; BRPI0911797B1; BRPI0911797B8; CN102006820A; JP5637517B2; DK2276395T3

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: “DISPOSITIVO DI SUPPORTO DI SENSORI E/O ATTUATORI FACENTI PARTE DI UNA RETE DI NODI DI MISURA E/O ATTUAZIONE”

DESCRIZIONE

Ambito dell’invenzione

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per il monitoraggio e controllo senza cavi (wireless) di reti di sensori e/o attuatori. In particolare, tale dispositivo è applicabile in campo biomedicale in un contesto di Wireless Body Area Network (WBAN) o Wireless Body Sensors Network (WBSN) per il monitoraggio di parametri fisiologici tramite sensori e/o attuatori indossabili dal paziente.

Descrizione del problema tecnico

Tra le apparecchiature di monitoraggio tradizionale dei pazienti sono note attrezzature voluminose e costose tali da adottare per ciascun parametro registrato un particolare dispositivo dedicato. È sovente, quindi che il monitoraggio o sensing siano limitati ad ospedali o cliniche specializzate.

Nei suddetti sistemi di monitoraggio il collegamento tra il dispositivo portatile di raccolta e trasmissione dati ed i sensori per il rilevamento dei parametri fisiologici è di norma cablato. In particolare, tali sensori posti a contatto con la pelle del paziente recano un fastidio al paziente stesso in quanto ne limitano i movimenti.

La rimozione di tali connessioni è resa possibile da sistemi di connessione dati wireless e dallo sviluppo di tecnologie elettroniche a basso consumo di potenza. Questo rende possibile realizzare vere e proprie reti di nodi sensorizzati ed alimentati a batteria che, disposti sul corpo del paziente, siano in grado di rilevare differenti parametri fisiologici, di memorizzarli internamente e/o di comunicarli in modo wireless ad un dispositivo più potente, in grado di archiviarli e/o comunicarli a centrali operative remote.

Tali sistemi sono utilizzati, in particolare, nel monitoraggio di parametri fisiologici tramite piattaforme generalmente denominate “Wireless Sensor Network” (WSN).

La Wireless Sensor Network (WSN) è una rete di piccoli nodi capaci di ospitare sensori, di eseguire delle elaborazioni sullo stesso nodo e di comunicare attraverso protocolli di rete ad-hoc. Le reti di sensori sono sviluppate per applicazioni tipicamente incentrate sui contenuti del dato rilevato dai nodi; in campo biomedicale, ad esempio, si possono rilevare temperatura, pressione, ECG, movimento, posizione, pressione arteriosa, ecc...). Le piattaforme WSN devono il loro crescente interesse ad una serie di caratteristiche che le rendono adatte a svariati tipi di applicazioni. Le caratteristiche principali di queste reti sono:

- compattezza dei nodi che la compongono: i nodi hanno dimensioni ridotte che ne permettono il facile posizionamento, in base alle specifiche dell’applicazione;

- creazione di una rete senza bisogno di avere un’infrastruttura dedicata;

- poca energia necessaria al funzionamento, dunque possibilità di funzionamento a batteria, che deve essere in grado di non degradare per diversi anni; - eterogeneità dei nodi e dei connettori;

- bassa capacità di elaborazione e comunicazione dei singoli nodi.

Questo tipo di reti, inoltre, sono dinamiche, in quanto i nodi possono guastarsi, aumentare in numero, esaurire la fonte di energia ed essere spostati senza creare problematiche di gestione della rete.

L’architettura standard di “Wireless Body Area Network” (WBAN) o “Wireless Body Sensor Network” (WBSN) è costituita da differenti nodi sensorizzati miniaturizzati, detti “Body Sensor Unit” (BSU), detti anche End Device, connessi in modo wireless ad un’unità centrale indossata dal paziente o posta nelle sue vicinanze, detta Body Central Unit (BCU).

In specifico, gli End Device sono i nodi finali della rete che sono ad intimo contatto con il corpo del paziente o posizionati nell’ambiente circostante che eseguono funzioni di monitoraggio e/o di interazione attiva con il paziente stesso tramite opportuni sensori e/o attuatori.

I dati acquisiti dai vari BSU possono essere resi accessibili online tramite una connessione tra la BCU ed un nodo di accesso ad internet, che può essere realizzata usando differenti tecnologie, quali WLAN, GPRS, UMTS, etc.

In questo modo il paziente monitorato grazie alla WBAN può essere tenuto sotto controllo dal proprio medico curante o dalla struttura ospedaliera in modo continuativo, prevenendo l’insorgenza di eventuali complicazioni. I dati misurati possono periodicamente essere salvati in server dedicati ed il medico curante può eseguire un check-up completo in qualsiasi momento. In caso di emergenza, le appropriate misure di intervento possono essere prese con il dovuto anticipo, grazie ad un allarme, che può essere attivato sia dal paziente stesso, che dal sistema di monitoraggio in risposta a letture irregolari dei parametri fisiologici.

I limiti/problematiche che si presentano negli End Device, e più generalmente delle WBAN in ambito biomedicale attualmente in commercio, possono essere elencati come segue:

- attualmente vengono realizzati sistemi prevalentemente “chiusi”, dove l’utente, quale medico, infermiere o paziente stesso, non è in grado di intervenire sulla struttura;

- le funzionalità per cui gli End Device sono stati progettati e realizzati non possono essere variate dall’utente se non con l’intervento del produttore/gestore/fornitore o di personale altamente specializzato;

- gli End Device sono definiti e progettati con una unica finalità, relativa ai sensori/attuatori montati a bordo senza prevedere la possibilità di aggiungere o modificare le funzionalità specifiche di misura e/o attuazione (per esempio il tipo di parametro da misurare);

- i sensori/attuatori e/o le batterie sono gli unici blocchi sostituibili più o meno facilmente dall’utente finale, con dispositivi analoghi, ossia con la stessa funzione.

Queste problematiche comportano limitazioni in termini di flessibilità, in quanto un End Device realizzato appositamente per la misura di un determinato parametro fisiologico, non può essere facilmente riadattato alla misura di un parametro differente da parte dell’utente. Ciò comporta anche uno spreco in termini di risorse, in quanto una volta che il sistema ha esaurito le sue funzioni o non è più di interesse monitorare il tale parametro per cui l’End Device è stato progettato, il dispositivo perde completamente la sua utilità e non può essere riconvertito a funzioni differenti. Non è, altresì, possibile aggiungere funzioni differenti al sistema rispetto a quelle originarie per cui è stato concepito.

Sintesi dell'invenzione

È quindi scopo della presente invenzione fornire un dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori facenti parte di una rete di nodi di misura e/o attuazione che preveda la possibilità di integrare in un unico punto una pluralità di componenti sensoriali e/o di attuazione.

È altro scopo particolare della presente invenzione fornire un siffatto dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori facenti parte di un contesto di Wireless Body Area Network (WBAN) o Wireless Body Sensors Network (WBSN) per il monitoraggio di parametri fisiologici tramite sensori e/o attuatori indossabili dal paziente, che sia atto a supportare una pluralità di sensori e/o attuatori ed allo stesso tempo sia facilmente applicabile al corpo umano mediante cerotti o altri sistemi adesivi di connessione.

È anche scopo della presente invenzione fornire un dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori facenti parte di una rete di nodi di misura e/o attuazione che preveda la possibilità di integrare in un unico punto una pluralità di sensori e/o attuatori utilizzabili in ambiente domotico o industriale.

È altresì scopo della presente invenzione fornire un dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori facenti parte di una rete di nodi di misura e/o attuazione che sia modulabile e riconfigurabile nell’aspetto della componentistica.

È ulteriore scopo della presente invenzione fornire un dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori facenti parte di una rete di nodi di misura e/o attuazione in cui un utente utilizzatore inesperto possa scegliere ed assemblare componenti sensoriali e/o attuativi costituenti il dispositivo, in base alle necessità scaturite nel caso in esame o nella circostanza stessa di rilevazione o controllo.

È altro scopo della presente invenzione fornire un dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori facenti parte di una rete di nodi di misura e/o attuazione in cui i singoli componenti sensoriali del dispositivo siano sviluppati in modo da essere minimamente invasivi per il paziente ed in grado di interfacciarsi in maniera user friendly, con connessioni semplici ed univoche.

È anche scopo della presente invenzione fornire un dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori facenti parte di una rete di nodi di misura e/o attuazione in cui i costi a lungo termine del dispositivo siano ridotti, in quanto l’utente finale possa acquistare in fasi successive i componenti sensoriali necessari e sostituire ogni blocco esaurito e/o inutilizzato nonché aggiungere nuove funzionalità con l’inserimento di altri blocchi, mantenendo la medesima piattaforma principale.

Questi ed altri scopi sono raggiunti da un dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori costituente un nodo di una rete di nodi di misura e/o attuazione, caratterizzato dal fatto di comprendere:

- un corpo base avente una pluralità di facce, a detto corpo base essendo applicabile almeno un sensore e/o attuatore e un blocco di alimentazione elettrica;

- mezzi di fissaggio ad una superficie di supporto; - una unità di controllo in detto corpo base comprendente un microprocessore o microcontrollore;

- una unità di memoria in detto corpo base comunicante con detta unità di controllo ed atta a memorizzare una pluralità di parametri di configurazione, firmware e dati;

- mezzi di comunicazione wireless atti a creare una Wireless Sensor Network mettendo in comunicazione detto microprocessore con unità remote, dette unità remote comprendendo altri corpi base con rispettivi sensori e/o attuatori e almeno una unità di elaborazione dati atta a scambiare segnali con detto corpo base,

caratterizzato da fatto che

almeno due facce di detto corpo base sono facce di connessione con detto corpo base di rispettivi sensori e/o attuatori,

e che detto corpo base comprende:

- mezzi di accoppiamento di forma tra detti sensori e/o attuatori con dette facce di connessione di detto corpo di base;

- mezzi di interfaccia in corrispondenza di detti mezzi di accoppiamento di forma tra detti sensori e/o attuatori e detta unità di controllo;

- mezzi di riconoscimento per riconoscere un determinato sensore e/o attuatore connesso a detto corpo base mediante detti mezzi di accoppiamento e di interfaccia.

In particolare, detti mezzi di comunicazione wireless sono compresi in detto corpo base.

Preferibilmente, detto nodo di detta rete di misura e/o attuazione ha dimensioni ridotte, dell’ordine del centimetro. Tuttavia, la sua architettura scalabile ne consente una possibile ulteriore miniaturizzazione.

Vantaggiosamente, detto corpo base è di forma appiattita, in particolare parallelepipeda, con quattro facce di connessione sostanzialmente rettangolari allungate, in cui almeno uno di detti mezzi di accoppiamento di forma tra detti sensori e/o attuatori è in corrispondenza di dette facce rettangolari allungate.

Vantaggiosamente, è previsto un elemento adattatore, o “Front End”, applicabile su dette facce di connessione atto a realizzare una connessione con accoppiamento di forma con almeno un corrispondente sensore e/o attuatore, in cui detto elemento adattatore comprende uno tra detti elementi o una loro combinazione:

- un’unità di controllo comprendente un microprocessore o microcontrollore;

- un’apparecchiatura di condizionamento di segnali;

- un convertitore analogico/digitale e/o digitale/analogico;

- un’interfaccia con detto corpo base;

- un dispositivo di riconoscimento;

- un’interfaccia con detto sensore e/o attuatore. Preferibilmente, è previsto un elemento di interfaccia a ponte che collega rispettivamente almeno due corpi base, in cui detto elemento di interfaccia a ponte comprende uno tra detti elementi o una loro combinazione:

- un’unità di controllo comprendente un microprocessore o microcontrollore;

- una prima interfaccia con detto primo corpo base;

- un dispositivo di riconoscimento;

- una seconda interfaccia con un secondo corpo base.

In tal modo, tramite l’ elemento di interfaccia a ponte è possibile aumentare il numero di dette facce di connessione e di conseguenza di detti sensori e/o attuatori collegabili. Inoltre, è possibile aumentare la potenza e/o le funzionalità del nodo della rete.

Preferibilmente, detto corpo base comprende almeno un ingresso hardware atto al collegamento di dispositivi di supplemento esterni quali, ad esempio, un display per visualizzare i parametri misurati da detti sensori o dispositivi di espansione della memoria, ecc. In tal modo, con il display possono essere ad esempio visualizzati valori numerici, come pressione, temperatura, ecc. ma anche immagini. Il dispositivo di espansione della memoria, invece, può essere necessario per potenziare la memoria del corpo base o le capacità di calcolo, nonché per memorizzare dati di lungo termine, ad esempio dati del paziente sulle 24/48 ore, per poi scaricarli alla fine del monitoraggio.

Vantaggiosamente, su detto corpo base è prevista almeno una batteria di alimentazione impegnabile con una di dette facce di connessione, atta all’alimentazione complessiva di detto corpo base con i rispettivi sensori e/o attuatori, di eventuali Front End, di elementi di interfaccia a ponte e, ancora dei dispositivi di supplemento esterni.

In particolare, detto ingresso hardware è previsto in coincidenza di una faccia superiore e/o di una faccia inferiore di detto corpo base.

Vantaggiosamente, sono previsti mezzi di impegno di detta batteria di alimentazione su detta faccia superiore e/o su detta faccia inferiore di detto corpo base.

In particolare, detti mezzi di accoppiamento hanno una determinata forma geometrica in modo da impedire un impegno non corretto da parte dell’utilizzatore.

Vantaggiosamente, detti mezzi di riconoscimento sono scelti tra:

- mezzi di riconoscimento analogici in grado di misurare grandezze fisiche;

- mezzi di riconoscimento digitali (o basati su scambio digitale di informazioni).

Vantaggiosamente, detti mezzi di riconoscimento prevedono mezzi di inizializzazione in detta unità di controllo per identificare l’avvenuta connessione di un dispositivo scelto tra:detto sensore e/o attuatore, detto Front End, detto elemento di interfaccia a ponte, di un dispositivo di supplemento esterno, connesso a detto corpo base, e adottare un determinato processo di dialogo analogico e/o digitale.

In particolare, detti mezzi di riconoscimento analogici misurano una determinata capacità di un condensatore, o altra caratteristica fisica di elemento circuitale passivo, in modo da identificare univocamente detto sensore e/o attuatore, o detto elemento adattatore o detto elemento di interfaccia a ponte connesso a detto corpo base, confrontando dette capacità o detti altri parametri fisici con valori preimpostati.

Vantaggiosamente, dette unità remote sono scelte tra un telefono cellulare, un palmare, un computer, un sistema di home automation o un server di calcolo.

Preferibilmente, detti mezzi di fissaggio a detta superficie di supporto possono essere integrati su detto corpo base, oppure in detti sensori e/o attuatori, o in detto elemento adattatore o, ancora in detto elemento di interfaccia a ponte.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

- la figura 1 mostra una conformazione base di un nodo di una rete di misura e/o attuazione o End Device, comprendente un dispositivo di supporto di sensori, secondo l’invenzione;

- la figura 1A mostra il corpo base del nodo di una rete di misura e/o attuazione o End Device di figura 1, costituente l’elemento di collegamento modulare, secondo l’invenzione;

- la figura 2 mostra uno schema a blocchi delle componenti essenziali presenti nel corpo base; - la figura 3 mostra una rete di nodi con la struttura base di figura 1, applicati ad una paziente per monitorare, ad esempio, parametri fisiologici;

- la figure 4 e 5 ed i rispettivi ingrandimenti 4B, 4C, e 5A mostrano i mezzi di connessione di forma atti al collegamento dei sensori e/o attuatori nonché, l’ingrandimento di figura 4A, mostra una connessione tipo hardware per la connessine di ulteriori moduli di alimentazione o espansione, secondo l’invenzione;

- la figura 6 mostra una vista laterale di un End Device comprendente un dispositivo di supporto, un sensore e/o attuatore, applicato lateralmente, ed una batteria di alimentazione applicata nella parte inferiore;

- la figura 7 mostra una vista prospettica esplosa del dispositivo di figura 6 in cui, però, non è visibile la batteria di alimentazione;

- la figura 7A mostra una vista prospettica del dispositivo di figura 7 in una configurazione assemblata;

- la figura 8 mostra uno schema semplificato che prevede, rispetto a quello di figura 1, l’elemento adattatore o Front End tra il sensore ed il corpo base;

- la figura 9 mostra una vista laterale del dispositivo di figura 8 in cui è mostrata la batteria di alimentazione;

- la figura 10 mostra una vista esplosa prospettica del dispositivo di figura 8 e 9 in cui, a differenza, non è mostrata la batteria di alimentazione;

- la figura 11 mostra una vista assemblata del dispositivo di figura 10;

- la figura 12 mostra un dispositivo di supporto integrato, rispetto a quello mostrato in figura 9, con un ulteriore elemento di espansione;

- la figura 13 mostra uno schema a blocchi dei componenti essenziali dell’elemento adattatore interposto, in uso, tra il corpo base ed il sensore e/o attuatore;

- le figure 14 e 14A mostrano uno schema a blocchi delle parti costitutive interne dell’elemento sensore e/o attuatore;

- la figura 15 mostra uno schema a blocchi dei componenti essenziali dell’elemento di interfaccia a ponte interposto, in uso, tra due rispettivi corpi base;

- le figure 16 e 16A mostrano rispettivamente una vista assemblata ed esplosa di un collegamento a ponte tra due rispettivi corpi base, mentre la figura 16B mostra un collegamento a ponte in una forma impilata, secondo l’invenzione;

- la figura 17 mostra uno schema a blocchi di una possibile configurazione di utilizzo di due corpi base integrati attraverso il collegamento a ponte di figura 16;

- la figura 18 mostra uno schema a blocchi del processo di auto-configurazione di un corpo base al momento dell’accensione;

- la figura 19 mostra uno schema di funzionamento di come il corpo base può riconoscere l’avvenuta connessione di un modulo;

- la figura 20 mostra uno schema elettrico di una forma realizzativa dei mezzi di riconoscimento di tipo analogico tra il corpo base ed un modulo scelto tra sensore e/o attuatore, elemento di interfaccia o elemento di collegamento a ponte;

- la figura 21 mostra la variante realizzativa di figura 19 estesa al caso in cui il riconoscimento dell’avvenuta connessione di un modulo include l’elemento interfaccia adattatore o Front End tra il corpo base ed il sensore e/o attuatore;

- la figura 22 mostra un diagramma di flusso che descrive la procedura logica seguita dai mezzi di riconoscimento analogici;

- la figura 23 mostra un rispettivo diagramma di flusso della procedura logica seguita dai mezzi di riconoscimento digitali;

- la figura 24 mostra uno schema semplificato della procedura di handshake costituente uno dei blocchi del diagramma di flusso di figura 23;

- la figura 25 mostra un ulteriore caso di configurazione che include il collegamento a ponte tra due rispettivi corpi base;

- la figura 26 mostra uno schema semplificato della procedura di handshake costituente uno dei blocchi del diagramma di figura 25, eseguito nel caso di un collegamento a ponte;

- infine, la figura 27 mostra un dispositivo di supporto dotato, sulle facce di connessione, di rispettivi sensori e/o attuatori con e senza l’elemento di interfaccia.

Descrizione di una forma realizzativa preferita Con riferimento alle figure 1 e 1A è rappresentato un dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori, in una possibile conformazione, costituente un nodo o End Device 10 di una rete di nodi di misura e/o attuazione 20 (visibile in figura 3). In particolare, l’architettura strutturale dell’End Device 10 è caratterizzata dal fatto di comprendere un corpo o modulo base 1, mostrato in dettaglio in figura 1A, avente una pluralità di facce 2, a cui è applicato un modulo o blocco sensore e/o attuatore 3 e un blocco/modulo di alimentazione elettrica 4. La caratteristica principale del corpo base 1 è la possibilità di integrare il nodo 10 aggiungendo ulteriori sensori e/o attuatori 3 nonché altri moduli di alimentazione 4 o, ancora, moduli di espansione come mostrato nelle figure successive.

La figura 1A mostra la forma parallelepipeda appiattita del corpo base 1 con quattro facce sostanzialmente rettangolari allungate 2 che permettono un accoppiamento di forma tra i sensori e/o attuatori 3 in corrispondenza di ciascuna delle facce rettangolari allungate 2.

Sono, inoltre previsti ulteriori moduli ausiliari, descritti successivamente, quali elementi adattatori 40 o modulo Front End tra il sensore e/o attuatore 3 ed il corpo base 1, un modulo di espansione 50 (visibile in figura 12) quali display, led, espansioni di memoria, etc, nonché un elemento di interfaccia a ponte 60 (visibile in figura 15) in grado di connettere insieme due corpi base 1.

Inoltre, il corpo base 1 comprende in corrispondenza di ciascuna delle facce 2, che rappresentano le porte di interfaccia, mezzi di accoppiamento di forma 54, atti a ricevere rispettivi sensori e/o attuatori 3 o elementi adattatori 40 o elementi di interfaccia a ponte 60. In una forma realizzativa preferita i mezzi di accoppiamento di forma 54 garantiscono una connessione elettromeccanica tra i vari blocchi e sono, inoltre, realizzati in modo da permettere un utilizzo semplice, intuitivo e di facile accessibilità per l’utente. Una descrizione dettagliata verrà fatta successivamente.

In aggiunta ciascun singolo modulo o blocco sensore e/o attuatore 3 avrà anch’esso un semplice utilizzo ed un aspetto compatto, cosicché l’utente finale sia in grado di assemblarlo senza difficoltà per ottenere un dispositivo finale con le caratteristiche e funzionalità desiderate.

Potrebbe, inoltre, essere previsto, ad esempio, un eventuale packaging del dispositivo completo 10 in modo da renderlo completamente sigillato e lasciare a contatto con il corpo di un paziente 21 (visibile in figura 3) soltanto i moduli sensori e/o attuatori 3 prescelti.

In riferimento alla figura 2 sono mostrati gli elementi interni necessari alla funzionalità ed alla integrità dell’End Device 10 e facenti parte costituente del corpo base 1. In particolare, tali elementi comprendono una unità di controllo 5 contenente un microprocessore (non mostrato), una unità di memoria 6 comunicante con la suddetta unità di controllo 5 ed atta a memorizzare una pluralità di parametri di configurazione, firmware e dati e mezzi di comunicazione wireless 7 atti a creare una Wireless Sensor Network (mostrata in figura 3) mettendo in comunicazione il microprocessore con unità remote.

Inoltre, sono presenti le porte di interfaccia 2,11 che consentono rispettivamente un collegamento di forma attraverso i mezzi di connessione 54 dei sensori e/o attuatori 3 o degli elementi adattatori 40, ma anche degli elementi di interfaccia a ponte 60 e una connessione hardware 11 con elementi di espansione 50 (visibili in figura 12).

In riferimento alla rete 20 Wireless Sensor Network, le unità remote, mostrate in figura 3, comprendono altri corpi base 1 con rispettivi sensori e/o attuatori 3 e relativo blocco di alimentazione 4 nonché almeno una unità di elaborazione dati 30 atta a scambiare segnali con il corpo base 1.

In particolare, il corpo base 1 prevede mezzi di fissaggio (non mostrati) ad una superficie di supporto, ad esempio un paziente 21 (visibile in figura 3) cui si vogliono monitorare parametri fisiologici o ancora, in ambito domotico, per misurare una temperatura, una pressione, ecc.

La figura 3 mostra un esempio di una rete di nodi 20 atti a rilevare, in ambito ospedaliero o domotico, parametri fisiologici e non. In particolare, la rete 20 comprende una pluralità di dispositivi 10, in una configurazione base, disposti in punti di monitoraggio determinati di uno o più pazienti 21.

Ciascun End Device 10 comprende, quindi, un blocco di alimentazione 4 e almeno un sensore e/o attuatore 3 montato a bordo, secondo lo schema di figura 1, tramite il quale viene rilevato un corrispettivo parametro, come per esempio temperatura, pressione, battito cardiaco, respiro, etc.

Le possibili configurazioni con cui si può modulare il corpo base 1 lo rendono estremamente flessibile ed adattabile a numerose applicazioni soprattutto nell’ambito del monitoraggio di parametri fisiologici. Infatti, la caratteristica di poter sostituire, integrare al corpo base 1 sensori e/o attuatori 3 con diverse funzioni nonché la possibilità di connette una pluralità di corpi base 1 permette di sviluppare un vasto campo di soluzioni.

Ciascun corpo base 1 è, inoltre, connesso in modo wireless ad un’unità di elaborazione dati o BCU 30 che può essere anche indossata, come dispositivo portatile 30’ dal paziente 21.

L’unità di elaborazione dati 30 può essere collegata anche ad altre unità di elaborazione, ad esempio al dispositivo portatile 30’, per mezzo wireless, costituendo una rete di scambio dati 31.

Per quanto riguarda la singola BCU 30 questa potrà essere costituita dagli stessi componenti di un corpo base 1 e avrà, in generale, un collegamento 36 di tipo wired o wireless, ad un dispositivo elettronico più potente, quale un palmare 33, un telefono cellulare 32 o un personal computer 34 o direttamente ad un server remoto 35 per mezzo di un collegamento 37. Tendenzialmente il BCU 30 avrà dimensioni maggiori di un corpo base 1 per poter ospitare un modulo di alimentazione 4 più potente oppure prevedere un alimentatore via cavo tradizionale.

Secondo il principio di funzionamento di ogni singolo corpo base 1 della rete 20, esso comunica con altri corpi base 1 o con l’unità di elaborazione dati 30 quali moduli sono ad esso fisicamente connessi ed un eventuale indice di priorità dipendente dalla rilevanza dei dati che il singolo nodo della rete intende trasmettere.

Ad esempio, in ambito biomedico potrebbe essere il corpo base 1 comprendente un sensore ECG che ha priorità superiore rispetto al corpo base connesso ad un sensore di temperatura; ovviamente tale priorità dipenderà anche dalla patologia che si intende monitorare.

Viceversa, l’assenza di moduli connessi indica la presenza di un malfunzionamento del corpo base 1 o semplicemente la rimozione del modulo sensore e/o attuatore 3. In tal caso viene segnalato all’unità di elaborazione dati 30 di escludere tale corpo base 1 dalla lettura dati fino a quando esso stesso non segnala un eventuale cambiamento di stato avviando una nuova fase di inizializzazione.

Con riferimento alle figure 4 e 5 è mostrata una vista del corpo base 1 rispettivamente secondo una prospettiva dall’alto e dal basso.

In riferimento alla figura 4A è mostrato un collegamento hardware 11 adottato per integrare il modulo base 1 con blocchi di espansione 50 (visibili in figura 12) o per connettere un blocco base 1 con un altro blocco base 1, come indicato in figura 16B. In particolare, tale collegamento hardware 11 è posizionato sulla faccia superiore del corpo base 1 e presenta una corrispettiva porta 14 sul modulo di espansione 50 (visibile schematicamente in figura 12) o su un altro corpo base 1 (visibile in figura 5). In tal modo la porzione di innesto 11’ e la rispettiva porzione cooperante 14’ (mostrata in figura 5) identificano univocamente il collegamento. La porta 14, nella parte inferiore del copro base 1, presenta, inoltre, ingressi di alimentazione 16 per il collegamento di uno o più blocchi di alimentazione 4.

Le figure 4B, 4C e 5A mostrano un ingrandimento di determinate zone di collegamento realizzate sulle facce 2 del corpo base 1 mettendo in evidenza i mezzi di connessione di forma 54 adottati per rendere semplice e univoco l’assemblaggio dei diversi moduli.

In particolare, i mezzi di accoppiamento 54 prevedono un incastro 12 mostrato nella figura 4B in cui si impegna un rispettivo dente di fissaggio 8 (visibile in figura 7). In tal modo, l’utente agendo con una leggera pressione sul dente di fissaggio 8 può rimuovere il sensore e/o attuatore 3 inserito nel corpo base 1. Tale forma realizzativa è adottata anche per il collegamento tra il sensore e/o attuatore 3’ ed il Front End 40 (visibile in figura 10) o per la connessione tra corpo base 1 e Front End 40 o, ancora, per l’elemento di connessione a ponte 60 con i due corpi base 1 (visibile in figura 16).

I mezzi di accoppiamento di forma 54 prevedono, inoltre, una scanalatura 12’ mostrata nell’ingrandimento 4C che rende univoco il collegamento e semplifica l’innesto del sensore e/o attuatore 3 da parte dell’utente.

La figura 5A mostra un ulteriore elemento 12’’ che rende univoco il collegamento dei sensori e/o attuatori 3 o dell’elemento adattatore 40 o, ancora, del modulo bridge 60, al corpo base 1. In particolare, il principio è quello di ottenere differenti distanze dal limite della porta di interfaccia 2 all’angolo del blocco base 1 in funzione del tipo di modulo connesso.

Più precisamente, si potrebbero prefigurare corpi base 1 adatti a certi sensori e/o attuatori, e quindi con certe larghezze di porte, ed altri corpi base adatti ad altri tipi di sensori e/o attuatori, con larghezze delle porte diverse. Così i sensori e/o attuatori del primo tipo di corpo base non si potranno inserire propriamente nell’altro tipo di corpo base.

I collegamenti di forma 54 sopradescritti hanno un numero di collegamenti sufficiente ad alimentare il rispettivo modulo connesso, abilitare un meccanismo automatico di riconoscimento e consentire una comunicazione bidirezionale di informazioni di tipo digitale e/o analogico.

L’ingresso hardware 11 prevede, anch’esso, un numero di collegamenti sufficiente ad alimentare il modulo connesso, ad abilitare una comunicazione digitale di tipo preferibilmente seriale sincrono e consentire un riconoscimento automatico, da parte del corpo base 1, del blocco connesso nonché ad attuare una comunicazione bidirezionale di informazioni tramite protocolli di comunicazione dedicati.

La figura 6 mostra una vista laterale del dispositivo rappresentato schematicamente in figura 1 comprendente un corpo base 1 al quale sono connessi rispettivamente una batteria di alimentazione 4 ed un sensore e/o attuatore 3.

Le figure 7 e 7A mostrano la corrispondente vista prospettica in versione esplosa ed in versione assemblata, senza però evidenziare il modulo di alimentazione 4.

In tale configurazione il sensore e/o attuatore 3 è dotato di una porzione di innesto 48 che ricalca in positivo i mezzi di collegamento di forma 54 ricavati sulle facce 2 del corpo base 1. Inoltre il sensore e/o attuatore 3 presenta il dente di fissaggio 8. In tal modo il collegamento, da parte dell’utilizzatore, risulta estremamente semplice e intuitivo cosicché non possano insorgere errori di connessione in quanto, se il sensore e/o attuatore 3’, dovesse prevede l’ausilio di un elemento adattatore 40, come mostrato in figura 10, i rispettivi mezzi di collegamento 54 e la porzione di innesto 48 non coinciderebbero.

La figura 8 mostra una rappresentazione schematica di un End Device 10’ dotato dell’elemento adattatore 40. In particolare, come mostrato nella configurazione esplosa di figure 9 e 10, l’End Device 10’ prevede rispettivamente il corpo base 1, il modulo Front End 40, un modulo sensore e/o attuatore 3’ ed il blocco di alimentazione 4.

La figura 9 mostra la forma realizzativa, in vista laterale, del dispositivo schematico di figura 8. Nella presente rappresentazione è visibile, in particolare, il blocco di alimentazione 4 applicato, tramite rispettivi ingressi di alimentazione 16’, sotto al corpo base 1, mentre nella prospettiva di figura 10, sono mostrati il corpo base 1, l’elemento adattatore 40 ed il sensore e/o attuatore 3’. In questa variante il sensore e/o attuatore 3’ ha mezzi di collegamento 48 di tipo femmina che vanno ad impegnare i mezzi di collegamento 46 di tipo maschio del modulo Front End 40.

In tal modo un utente inesperto non può connettere un sensore e/o attuatore 3’, che necessita dell’elemento in interfaccia 40, direttamente al corpo base 1.

La figura 11 mostra i suddetti dispositivi assemblati rispettivamente nell’unico End Device 10’ che costituisce una ulteriore configurazione di modello del nodo di monitoraggio della rete 20 di figura 3. Nelle rappresentazioni di figura 10 e 11 manca il blocco di alimentazione 4.

La figura 12 mostra una vista laterale di un End Device 10’’ comprendente, in aggiunta a quello figura 9, un modulo di espansione 50 collegato mediante il connettore hardware 11 e la corrispettiva porta 14 (visibile in dettaglio in figura 5). In particolare il modulo di espansione 50 può essere scelto tra: display, timer, modulo contatore, modulo di comunicazione seriale, blocco di monitoraggio dello stato della batteria, blocco di espansione di memoria, ecc.

La figura 13 mostra i mezzi adattatori 40 o moduli Front End applicabili al corpo base 1 in corrispondenza dei mezzi di accoppiamento di forma 54 tra i sensori e/o attuatori 3’ e il corpo base 1.

All’interno del modulo Front End 40 devono essere presenti almeno i seguenti componenti hardware: un microcontrollore 41, un blocco di condizionamento del segnale 42, un convertitore analogico/digitale e/o digitale/analogico 43, un meccanismo di riconoscimento identificativo 45 del Front End, la porta di interfaccia 44 input/output con il corpo base 1 ed almeno una porta di interfaccia 46 o porzione di innesto input/output con un modulo sensore e/o attuatore 3’.

In particolare, i mezzi di riconoscimento 45 sono scelti tra mezzi analogici, in grado di misurare grandezze fisiche, oppure mezzi digitali funzionanti, ad esempio, con protocolli di comunicazione dedicati.

In tal modo il microcontrollore 41 è in grado di gestire segnali provenienti o diretti da/a eventuali moduli sensori e/o attuatori 3’ connessi all’elemento adattatore 40. Tale microcontrollore 41 provvederà, inoltre, a gestire la parte di riconoscimento dei moduli che verranno connessi nonché provvedere alla comunicazione con il corpo base 1.

Il blocco di condizionamento del segnale 42 è atto al condizionamento dei segnali provenienti da eventuali moduli sensori e/o attuatori 3’ connessi al Front End 40. Tali circuiti possono essere, ad esempio, amplificatori da strumentazione, multiplexer, switch, potenziometri digitali, etc.

Inerente al meccanismo di riconoscimento identificativo 45 del Front End 40, esso deve essere presente nel modulo in modo che il corpo base 1 riconosca univocamente la tipologia di elemento adattatore 40 ad esso connesso tramite l’opportuna porta di interfaccia 44.

La stesa procedura avviene per il riconoscimento da parte del Front End 40 del sensore e/o attuatore 3’ cui viene collegato.

Le figure 14 e 14A mostrano rispettivamente un modulo sensore e/o attuatore 3’ e un modulo sensore e/o attuatore 3 comprendenti, in particolare, un sensore e/o attuatore 47, una porta di interfaccia input/output 48 o 48’, parte elettromeccanica che interfaccia rispettivamente il modulo sensore e/o attuatore 3’ con il modulo Front End 40 e il modulo sensore e/o attuatore 3 direttamente con il corpo base 1, come nel caso precedente, un meccanismo di riconoscimento 49 identificativo del modulo sensore e/o attuatore 3’ che abiliti il modulo connesso a riconoscere in modo univoco il tipo di sensore e/o attuatore 3’ tramite l’opportuna porta di interfaccia 48.

In particolare, le porte di interfaccia 48 e 48’ si differenziano nel caso in cui sia o meno necessario l’ausilio del modulo Front End 40. Le differenze strutturali sono evidenziate, in uso, nelle figure 7 e 10.

La figura 15 mostra i componenti hardware presenti nell’elemento di interfaccia a ponte o modulo Bridge 60 che sono: un microcontrollore 81, un meccanismo di riconoscimento identificativo 85 del blocco Bridge e due corrispondenti porte di interfaccia 84 input/output con i due corpi base 1.

Un’ulteriore possibilità di collegamento, visibile in figura 16 e 16A, prevede un elemento di interfaccia a ponte 60 (visibile in figura 15) che collega rispettivamente due corpi base 1 attraverso le rispettive interfacce 84. In tal modo è possibile aumentare il numero delle facce di connessione 2 e di conseguenza dei sensori e/o attuatori 3 collegabili. Inoltre, è possibile aumentare la potenza e/o le funzionalità del singolo nodo della rete 20.

La principale differenza tra il modulo Bridge 60 e il modulo Front End 40 si evidenzia, oltre che nella componentistica interna descritta nelle figure 13 e 15, nell’aspetto strutturale in quanto le rispettive porzioni 13’, che sono dallo stesso lato nel Front End 40, come visibile in figura 10, si trovano da lati opposti nel collegamento a ponte 60, in modo da adattare la connessione di due corpi base 1. In alternativa, come mostrato in figura 16B, il collegamento tra due corpi base 1 può essere realizzato utilizzando il collegamento hardware 11, in particolare, accoppiando la porta 11 alla porta 14 ricavata sulla parte inferiore del corpo base 1 (visibile in figura 5).

La figura 17 mostra uno schema a blocchi delle possibili configurazioni di collegamento tra due corpi base 1 collegati mediante l’elemento di connessione a ponte 60.

In particolare, ciascun End Device 10 è generalmente composto dai seguenti moduli, rappresentati nello schema a blocchi:

- modulo base 1;

- modulo sensore e/o attuatore 3 o 3’, che può avere o meno bisogno dell’elemento adattatore 40 per il condizionamento dei segnali;

- modulo Front End o elemento adattatore 40 per il condizionamento del segnale;

- modulo di alimentazione 4 (denominato power in figura);

- modulo bridge 60 in grado di connettere due corpi base 1;

- eventuali, moduli di espansione 50 in grado di aggiungere funzioni (espansione di memoria, display, etc.) accessorie al corpo base l.

La connessione ed i connettori elettromeccanici 54 tra i suddetti blocchi (visibili nelle figure 4 e 5) sono prodotti in modo da garantire una strategia di utilizzo “Plug & Play” intuitiva e di facile accessibilità per l’utente.

In particolare, la connessione dei vari moduli al corpo base 1 viene realizzata collegando in primis almeno un modulo di alimentazione 4 e successivamente i singoli moduli senza un ordine specifico. L’univocità della connessione è garantita dalle interfacce meccaniche di tipo chiave-serratura (visibili in dettaglio nelle figure 4 e 5) che distinguono i vari tipi di connessione. Una volta completate le connessioni, il sistema viene acceso attraverso un piccolo pulsante oppure si accende automaticamente alla connessione della prima batteria.

La figura 18 mostra un diagramma di flusso che identifica le fasi logiche seguite dal corpo base 1 a partire dalla sua accensione.

In particolare, un microcontrollore 5 presente nel corpo base 1 sarà programmato con un codice (firmware) realizzato per garantire una estrema facilità di utilizzo da parte dell’utente finale ed una completa riconfigurabilità dell’intero sistema, sia del singolo nodo 10 che della rete 20 (visibile in figura 3) costituita da più nodi. In specifico verrà implementato un sistema di auto-configurazione del singolo corpo base 1 nella rete wireless alla sua accensione nonché un sistema di auto-configurazione a seconda dei blocchi connessi al corpo base 1.

Il flusso del programma, schematizzato in figura 18, prevede i seguenti step:

1. accensione ossia collegamento del primo modulo power 4 o commutazione di un interruttore posto sul corpo base 1;

2. controllo della presenza di rete wireless ed eventuale connessione;

3. controllo della presenza di altri moduli connessi al corpo base 1, seguendo la procedura descritta di seguito;

4. trasmissione dello stato (rete e moduli connessi) ad un coordinatore di rete;

5. attesa di comando dal coordinatore

6. nel caso di ricezione di comando, esecuzione del comando;

7. sleep ossia modalità a basso consumo di potenza, e ritorno allo step 25 dopo un certo intervallo di tempo.

Il cambiamento dello stato della rete e della configurazione dei moduli connessi al corpo base comportano subroutine di interruzione dedicate e il riavvio del programma dal punto 2 o 3 del suddetto elenco.

All’accensione del sistema, il corpo base 1 avvia un processo di inizializzazione durante il quale riconosce i singoli moduli connessi e le loro funzioni.

La suddetta fase di inizializzazione può essere considerata standard per un sistema a microprocessore in quanto vengono semplicemente definiti i parametri base del controllore di bordo. Successivamente segue una fase dedicata all’inizializzazione dei parametri radio basata su determinati protocolli dedicati.

Un successivo aggiornamento dei dati sulla rete wireless è presente alla fine della fase di inizializzazione; durante questa seconda fase ogni singolo corpo base 1, della rete 20, comunica con altri corpi base 1 o con l’unità di elaborazione dati 30 quali moduli sono ad esso connessi ed un eventuale indice di priorità dipendente dalla rilevanza dei dati che il singolo nodo della rete intende trasmettere.

La figura 19 mostra il meccanismo preferito per cui il corpo base 1 capisce che un modulo, di cui a priori non conosce il tipo, è presente su una faccia di interfaccia 2 o 11 o 14. Tale evento corrisponde al blocco 26 del diagramma di figura 22. In particolare, la porzione 64 rappresenta due piedini di collegamento 64’ e 64’’ dal lato del corpo base 1, mentre la porzione 63 rappresenta due piedini 63’ e 63’’, tra loro cortocircuitati, presenti sul modulo sensore e/o attuatore 3, sul modulo Front End 40 o ancora sul modulo bridge 60, che si va a connettere al corpo base 1 tramite la porta 2, o sul modulo di espansione 50 che si va a connettere al corpo base 1 tramite la porta 11 o 14. In pratica 64 è un sotto insieme della porta di interfaccia 2, 11 e 14, mentre 63 è un sottoinsieme delle porte di interfaccia 44 o 48 o della porta di interfaccia 44 del modulo bridge 60 o della porta di interfaccia 14 del modulo di espansione 50. La connessione 70 viene individuata dalla porzione 64 del connettore sul lato base, visto che il piedino 64’ viene cortocircuitato a massa attraverso il connettore 63 sull’altro lato. Successivamente in base alla distinzione tra moduli che richiede connessione riconoscimento di tipo analogico 70 e moduli che ne richiedono uno digitale 70’ vengono eseguite due procedure di riconoscimento diverse. In particolare, la distinzione viene valutata attraverso il valore di capacità del condensatore 65 o attraverso la connessione a porte 11 o 14 piuttosto che 2.

Tutti i moduli che si connettono sulle porte laterali 2 dovranno eseguire una prima fase di riconoscimento, descritto dalle figure 22 e 25, di tipo analogico, basato su differenti valori della capacità del condensatore 65. Blocchi di tipo più complesso, quali quelli di espansione 50, e che quindi richiedono un meccanismo di riconoscimento digitale, descritto in figura 23 e 24, si possono connettere solo sulla porta 11 o 14 e quindi non hanno bisogno del condensatore 65 per far capire al microprocessore 5 (visibile in figura 2) del corpo base 1 la procedura di riconoscimento, analogica o digitale, da eseguire.

La figura 20 mostra il riconoscimento analogico 70 dei moduli che avviene attraverso il processo di carica, automatico al momento della connessione, e di scarica, attivato da un pin del modulo base 1, di un condensatore 65. Il processo di scarica viene rilevato e misurato, in termini di tempo necessario affinché la tensione sul condensatore 65 scenda al di sotto di una certa soglia, attraverso un pin di input 61 per il modulo base 1. La capacità di distinguere tra due moduli diversi, ma appartenenti alla stessa tipologia di connessione 70 è data dal diverso valore di capacità del condensatore 65 montato a bordo di diversi moduli. La figura 21 mostra come sia il microcontrollore 5 presente nel blocco base 1 che il microcontrollore 41 presente nel Front End 40 possano riuscire ad accorgersi contemporaneamente, utilizzando un numero minimo di connessioni elettriche, dell’evento “connessione” di un sensore e/o attuatore 3’ al modulo Front End 40 attraverso il collegamento delle interfacce 46 e 48. Una volta avvenuto questo riconoscimento, il microcontrollore 41 piloterà una procedura analoga a quella rappresentata in figura 20, dove però in questo caso il condensatore 65 si trova a bordo del modulo sensore 3’ connesso al Front End 40 e la carica e scarica del condensatore 65 è gestita dal microcontrollore 41 presente nel modulo Front End 40. Una volta eseguito il riconoscimento, il microcontrollore 41 comunicherà al microcontrollore 5 la natura del sensore e/o attuatore 3’ connesso tramite comunicazione digitale. In tal caso, il modulo base 1 segnala al modulo Front End 40 che deve procedere alla sua configurazione, gestita da un microcontrollore 41 inserito a bordo del modulo Front End 40, attraverso la carica del condensatore (non mostrato) comandata dal pin 64 del corpo base 1. Una volta riconosciuto il segnale di avvio della configurazione (condensatore carico) il microcontrollore 41 procede ad avviare una procedura di carica e scarica analoga nei confronti del modulo sensore e/o attuatore connesso.

L’assenza di un sensore e/o attuatore 3’ connesso al modulo Front End 40 rappresenta una condizione di errore che verrà segnalata al corpo base 1 attraverso una opportuna linea digitale configurata come mostrato in figura 21; il cambio di stato di tale linea segnala al corpo base 1 che la condizione di errore è stata risolta.

La figura 22 mostra lo schema di flusso delle procedure logiche adottate per il riconoscimento analogico, sopradescritto, dei vari sensori e/o attuatori 3 nonché del Front End 40.

La figura 23 mostra lo schema di flusso delle procedure logiche adottate per il riconoscimento digitale operato da parte del corpo base 1 di moduli di espansione 60 o di altri corpi base 1 connessi sulle porte 11 e/o 14 di detto corpo base. La soluzione mostrata nel suddetto diagramma prevede un handshake su singolo filo dedicato al riconoscimento digitale tra moduli. In particolare il corpo base 1 attiva un pin, configurato come output, connesso ad un pin, configurato come input del modulo “hard” o di espansione 50, il quale, prima di rispondere con una sequenza di bit, che individua il tipo di modulo che è stato connesso, provvede ad invertire in output il pin su cui ha ricevuto il segnale. Analogamente il corpo base 1 convertirà il suo pin di output in input per ricevere il messaggio, dopo un intervallo di tempo definito. Una successiva inversione dei pin servirà affinché il corpo base 1 comunichi di aver ricevuto correttamente il messaggio con un ulteriore impulso. L’intero processo di comunicazione viene sincronizzato attraverso un clock generato dal corpo base 1 che viene inviato tramite un pin dedicato al modulo 50 connesso su una porta di interfaccia 11 o 14.

La figura 24 rappresenta schematicamente il suddetto flusso di dati della fase di handshake indicata in figura 23 per il riconoscimento di moduli di espansione 50 o di altri corpi base 1 connessi alle porte 11 o 14 del corpo base 1. In questo caso il riconoscimento analogico, come nel caso precedente, non è sufficiente, avendo a che fare con dispositivi di più ampia tipologia quali display, memoria esterna, interfacce di vario tipo, ecc. che potrebbero richiedere protocolli di comunicazione più complessi per comunicare col corpo base 1.

In riferimento alla figura 25, è mostrato un diagramma di flusso che rappresenta la fasi di riconoscimento del blocco bridge 60.

La figura 26 mostra nel dettaglio il flusso digitale di dati che si ha durante la fase di handshake indicata nel diagramma di flusso di figura 25. In tal caso, il modulo bridge 60 connette due corpi base 1 attraverso le rispettive porte di interfaccia 2, così come mostrato in figura 16. Come indicato in figura 25, una volta che il blocco bridge 60 viene riconosciuto come tale dai corpi base 1 a cui è connesso, parte una procedura di handshake e di assegnamento ai due corpi base 1, da parte del blocco bridge 60, delle funzioni di master 72, ossia acquisizione di tutti i dati e trasmissione via radio, e slave 71 ossia acquisizione di dati e trasmissione tramite il bridge 60 al master 72.

Infine, la figura 27 mostra un corpo base 1 al quale sono connessi su tutte le facce di connessione 2 rispettivi sensori e/o attuatori con 3’ e senza 3 l’ausilio di Front End 40. Tale soluzione presenta vantaggi quali la possibilità di sostituire i sensori e/o attuatori 3, con altri aventi funzione diversa, connessi al corpo base 1, nonché la possibilità di realizzare infinite configurazioni adattabili ad ogni esigenza di monitoraggio e/o attuazione in ambito biomedico e/o domotico.

La descrizione di cui sopra di una forma realizzativa specifica è in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo di supporto di sensori e/o attuatori costituente un nodo di una rete di nodi di misura e/o attuazione, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un corpo base avente una pluralità di facce, a detto corpo base essendo applicabile almeno un sensore e/o attuatore e un blocco di alimentazione elettrica; - mezzi di fissaggio ad una superficie di supporto; - una unità di controllo in detto corpo base comprendente un microprocessore o microcontrollore; - una unità di memoria in detto corpo base comunicante con detta unità di controllo ed atta a memorizzare una pluralità di parametri di configurazione, firmware e dati; - mezzi di comunicazione wireless atti a creare una Wireless Sensor Network mettendo in comunicazione detto microprocessore con unità remote, dette unità remote comprendendo altri corpi base con rispettivi sensori e/o attuatori e almeno una unità di elaborazione dati atta a scambiare segnali con detto corpo base, caratterizzato da fatto che almeno due facce di detto corpo base sono facce di connessione con detto corpo base di rispettivi sensori e/o attuatori, e che detto corpo base comprende: - mezzi di accoppiamento di forma tra detti sensori e/o attuatori con dette facce di connessione di detto corpo di base; - mezzi di interfaccia in corrispondenza di detti mezzi di accoppiamento di forma tra detti sensori e/o attuatori e detta unità di controllo; - mezzi di riconoscimento per riconoscere un determinato sensore e/o attuatore connesso a detto corpo base mediante detti mezzi di accoppiamento e di interfaccia.
2. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di comunicazione wireless sono compresi in detto corpo base.
3. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo base è di forma appiattita, in particolare parallelepipeda, con quattro facce di connessione sostanzialmente rettangolari allungate, in cui almeno uno di detti mezzi di accoppiamento di forma tra detti sensori e/o attuatori sono in corrispondenza di dette facce rettangolari allungate.
4. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui è previsto un elemento adattatore o “Front End” applicabile su dette facce di connessione mediante detti mezzi di accoppiamento di forma, atto a realizzare una connessione con accoppiamento di forma con almeno un corrispondente sensore e/o attuatore, in cui detto elemento adattatore comprende uno tra detti elementi o una loro combinazione: - un’unità di controllo comprendente un microprocessore o microcontrollore ; - un’apparecchiatura di condizionamento di segnali; - un convertitore analogico/digitale e/o digitale/analogico; - un’interfaccia con detto corpo base; - un dispositivo di riconoscimento; - un’interfaccia con detto sensore e/o attuatore.
5. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui è previsto un elemento di interfaccia a ponte che collega rispettivamente almeno due corpi base, in modo tale da aumentare il numero di dette facce di connessione e di conseguenza di detti sensori e/o attuatori collegabili, in cui detto elemento di interfaccia a ponte comprende uno tra detti elementi o una loro combinazione: - un’unità di controllo comprendente un microprocessore o microcontrollore; - una prima interfaccia con detto primo corpo base; - un dispositivo di riconoscimento; - una seconda interfaccia con un secondo corpo base.
6. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo base comprende almeno un ingresso hardware atto al collegamento di dispositivi di supplemento esterni quali, ad esempio, un display per visualizzare i parametri misurati da detti sensori o dispositivi di espansione della memoria.
7. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui su detto corpo base è prevista almeno una batteria di alimentazione impegnabile con una di dette facce di connessione, atta all’alimentazione complessiva di detto corpo base e relativi dispositivi associati, quali in particolare sensori e/o attuatori, Front End, di elementi di interfaccia a ponte e, dispositivi di supplemento esterni.
8. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto ingresso hardware è previsto in coincidenza di una faccia superiore e/o di una faccia inferiore di detto corpo base.
9. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui sono previsti mezzi di impegno di detta batteria di alimentazione su detta faccia inferiore e/o su detta faccia superiore di detto corpo base.
10. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di accoppiamento hanno una determinata forma geometrica in modo da impedire un impegno non corretto da parte dell’utilizzatore.
11. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di riconoscimento sono scelti tra: - mezzi di riconoscimento analogici in grado di misurare grandezze fisiche; - mezzi di riconoscimento digitali.
12. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di riconoscimento prevedono mezzi di inizializzazione in detta unità di controllo per identificare l’avvenuta connessione di di un dispositivo scelto tra: un sensore e/o attuatore, un Front End, un elemento di interfaccia a ponte, un dispositivo di supplemento esterno, connesso a detto corpo base e adottare un determinato processo di dialogo analogico e/o digitale.
13. Un dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui detti mezzi di riconoscimento analogici misurano una determinata capacità di un condensatore, o altra caratteristica fisica di elemento circuitale passivo, detti mezzi di riconoscimento analogici identificando univocamente detto sensore e/o attuatore, nonché detto elemento adattatore o detto elemento di interfaccia a ponte connesso a detto corpo base e confrontando dette capacità o detti altri parametri fisici con valori preimpostati.
14. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui dette unità remote sono scelte tra un telefono cellulare, un palmare, un computer, un sistema di home automation, un server di calcolo.
15. Un dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di fissaggio a detta superficie di supporto sono integrati in una posizione scelta tra: su detto corpo base, in detti sensori e/o attuatori, in detto elemento adattatore, in detto elemento di interfaccia a ponte.