PT109565A

PT109565A - Amostrador e método de parametrização de circuitos digitais e de determinação não invasivo da concentração de vários biomarcadores em simultâneo e em tempo real

Info

Publication number: PT109565A
Application number: PT109565A
Authority: PT
Inventors: António Martins José; Adorni Pereira Marcelo; Pereira Ferreira Vanderlei
Original assignee: Jose Antonio Martins; Adorni Pereira Marcelo; Pereira Ferreira Vanderlei
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-02-05
Also published as: US20180037929A1; US10815518B2; EP3284408A2; BR102017016631A8; BR102017016631A2; PT109565B; EP3284408A3

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM AMOSTRADOR, E A UM MÉTODO DE PARAMETRIZAÇÃO POR CALIBRAÇÃO DE CIRCUITOS DIGITAIS E DE DETERMINAÇÃO NÃO INVASIVO DA CONCENTRAÇÃO DE VÁRIOS BIOMARCADORES EM SIMULTÂNEO E EM TEMPO REAL. A INVENÇÃO DESCRITA NESTE DOCUMENTO FAZ USO DE UM EQUIPAMENTO QUE, A PARTIR DE UM CONJUNTO DE ASSINATURAS LUMINOSAS RECOLHIDAS DA ÁREA DE RECOLHA (2) DE UM DEDO - ESPECTROS (3) - FORNECIDAS POR UM ESPECTROFOTÓMETRO (E5), QUE ATRAVÉS DA APLICAÇÃO DO PAR FILTRO-DESCODIFICADOR DIGITAL (7) INSTALADO NA UNIDADE CENTRAL COM OS CIRCUITOS DIGITAIS N|| E [Z]DEDICADOS (E8), DECOMPÕE ESTE ESPECTRO EM SUBESPECTROS QUE EVIDENCIAM AS ASSINATURAS DIGITAIS DOS MARCADORES COM INTERESSE E OBTÉM A CONCENTRAÇÃO E APRESENTA O RESULTADO DE UM CONJUNTO DE VÁRIOS BIOMARCADORES (8), DE FORMA SIMULTÂNEA E EM TEMPO REAL.

Description

DESCRIÇÃO

AMOSTRADOR E MÉTODO DE PARAMETRIZAÇÃO DE CIRCUITOS DIGITAIS E DE DETERMINAÇÃO NÃO INVASIVO DA CONCENTRAÇÃO DE VÁRIOS

BIOMARCADORES EM SIMULTÂNEO E EM TEMPO REAL Âmbito da Invenção A presente invenção refere-se a um amostrador, a um método de parametrização por calibração de circuitos digitais e de determinação não invasivo da concentração de vários biomarcadores em simultâneo e em tempo real. A invenção descrita neste documento faz uso de um equipamento que, a partir de um conjunto de assinaturas luminosas -espectro - fornecidas por um espectrofotómetro, aplica um filtro digital que decompõe este espectro em subespectros que evidenciam as assinaturas digitais dos marcadores com interesse e, através de um descodificador digital, obtém a concentração de um conjunto de vários biomarcadores, de forma simultânea e em tempo real. 0 método para a parametrização e a determinação da concentração pode ser considerado como tendo duas etapas: - A primeira etapa denominada de calibração e validação consiste em construir, calibrar e validar um filtro e um descodificador de assinaturas luminosas de biomarcadores de tecido vivo. 0 padrão de referência, para a calibração e a validação deste par filtro-descodificador, é a concentração de n biomarcadores de m diferentes amostras, obtidas por métodos convencionais e invasivos, mais o registo das patologias ou das condições de saúde dos m indivíduos doadores destas mesmas amostras. 0 filtro digital decompõe o espectro bruto e o descodificador 1 digital obtém a concentração dos n biomarcadores, para as devidas comparações e validações. - A segunda etapa, designada por etapa de determinação ou de rotina de trabalho, filtra e descodifica as reflectâncias detetadas pelo espectrofotómetro integrado no equipamento, obtendo-se, de forma simultânea e em tempo real, os valores da concentração de n biomarcadores, sem a manipulação de amostras de sangue, sem ser invasivo, sem recurso a agentes químicos ou biológicos e sem gerar resíduos poluentes.

Esta etapa de determinação é realizada através de um conjunto espectrofotómetro-computador, que pode ser transportado com facilidade e instalado em qualquer local com acesso a energia elétrica, proveniente de qualquer fonte de energia. 0 sistema funciona de modo intuitivo e compreende três etapas: - identificação do paciente; - colocação do dedo do paciente no amostrador para recolha dos espectros; - apresentação em simultâneo e em tempo real da concentração dos n biomarcadores.

De modo a evitar o problema da variabilidade que pode ocorrer, por exemplo, em função do fluxo sanguíneo e possível movimentação do paciente, durante a recolha dos espectros, o equipamento referido na presente invenção recolhe cerca 15 espectros (amostras) por segundo o que corresponde a um instantâneo dos componentes do sangue, o que por si só já seria suficiente para minimizar questões de variabilidade da amostra (o tecido vivo).

Sendo o tempo normal de recolha dos espectros (amostras) de cerca de 60 segundos, equivale a dizer que são recolhidos aproximadamente mil espectros (amostras). A média obtida será válida se o desvio padrão for menor que 0,001, precisão que anula um possível problema de variabilidade e confere confiabilidade ao resultado.

Antecedentes da Invenção

As tecnologias e soluções disponíveis hoje no mercado estão, na maior parte das vezes, restritas à determinação da concentração de glucose, com especial incidência na monitorização da diabetes (tipo I e II) . Apesar de ser considerado um notável avanço, dada a necessidade de monitorizar doenças associadas à diabetes bem como a possibilidade de desenvolvimento e aplicação de terapias mais avançadas, é insuficiente dada a necessidade destas tecnologias e soluções abrangerem outro tipo de patologias numa ún.1.ca. etapa.

Recentemente (2016), Furukawa Hiromitsu divulgou um espectrofotómetro, que opera na faixa espectral de 900 a 1700 nm (infravermelho próximo), que utiliza um conjunto ótico, baseado em "Multichannel Fourier-transforra (McFT)", e é capaz de detetar gordura, diretamente de vasos sanguíneos e em tempo real. Os espectros são obtidos a partir de uma fonte de luz branca que atravessa os tecidos do dedo humano, sendo recolhidos por um cabo de fibra ótica que os conduz a um conjunto ótico McFT que filtra e decompõe a luz em duas ondas desfasadas e que são captadas por ura sensor eletrónico. Este sensor eletrónico compoe um espectro em tempo real, cujo pico em 1200 nm corresponde à concentração de gordura no sangue. O autor refere que o processo depende do volume de sangue na ponta do dedo e da calxbração realizada in vitro com o auxilio de um outro espectrofotómetro de bancada. Este equipamento não pode ser porráuii porque: - depende de um conjunto ótico sensível a movimentos; a utiliza a transmitância como forma cie amostragem sendo necessária uma potência luminosa elevada para conseguir ultrapassar os tecidos cio dedo; ciado o conjunto ótico utilizado, o conjunto de valores para calibração de um equipamento pode não ser replicável; nao há garantias que a amostra não sofreu variabilidade, quer devido à movimentação do paciente quer seja peia suscetibilidade de movimentação do sistema ótico; apresenta os resultados para um único biomarcador. 0 aocumento US9277880 (32) está relacionado com métodos não-mvasivos, equipamentos e sistemas para obter medidas de vários constituintes ou analitos do sangue, tal como a glicose. Utiliza como fonte de luz, luz LED e luz LED superluminiscente que emite luz em comprimentos de onda compreendidos numa faixa entre 1600 nrn e 1700 nm. O detetor é constituído por um arranjo de díodos (fotodetetores) geometricamente distribuídos. A invenção está vocacionada para a medição da hemoglobina total ainda que mencione que é possível a medição de glicose, sendo portanto de resposta única, ou para poucos biomarcadores. A fonte de luz emite numa faixa espectral muito restrita, ainda que muito potente, sendo por isso capaz de atravessar os tecidos do dedo. Contudo, sistemas de medida com faixas espectrais de emissão muito restritas aumentam a imprecisão dos resultados obtidos. O documento menciona "parâmetro fisiológico" ~ um termo mais genérico do que biomarcador - o termo biomarcador nao é referido a não ser os específicos, glicose e nemoglobina total - ainda que esteja a monitorizar o estado ae saúde do paciente. A patente menciona a lei de Lambert-Beer - de onde se depreende que o sistema faz a leitura da concentração dos biomarcadores por absorção e não por reflectância. O documento foca dois biomarcadores hemoglobina total e glicose - não possuindo a capacidade /1 para analisar outros biomarcadores. A leitura dos dados não é efetuada por reflectância e não é claro se a correlação é feita pela lei de Lambert-Beer ou por outro tipo de correlação, 0 documento W02015006160 (A2) divulga métodos para a identificação de assinaturas metabólicas no plasma do sangue, que são únicas para o autismo. As amostras são analisadas usando várias técnicas cromatográficas à base de espectrometria de massa para medir ortogonalmente uma ampla gama de pequenos metabolitos com diferentes pesos moleculares presentes em amostras de pacientes autistas e comparados com amostras de controlo de indivíduos não-autistas. Estes metabolitos individuais, ou grupo de metabolitos, servem como indicadores para o autismo. Tais assinaturas metabólicas são usadas em métodos de diagnóstico para identificar com precisão indivíduos com um transtorno autista. Este documento refere uma análise invasiva, que não é realizada em tempo real e não apresenta simultaneamente um conjunto de biomarcadores. São também utilizadas diversas técnicas cromatográficas com mais de um tipo de equipamento, não como opção mas como necessidade desta multiplicidade, ao passo que a invenção proposta no presente documento utiliza apenas um tipo de instrumentação numa faixa espectral especifica, entre 400 nm e 2500 nm. O documento US8946389 (B2) divulga composições e métodos para identificar ou quantificar um ou mais analitos em amostras. A composição pode compreender uma molécula de afinidade reversivelmente conjugada com uma porção de um identificador (etiqueta) por meio de um ligante de ácido nucleico de cadeia dupla ou através de uma molécula adaptadora. A molécula de afinidade e a porção da etiqueta podem ser ligadas a diferentes cadeias do ligante de ácido nucleico de cadeia dupla. As composições podem ser usadas em quaisquer ensaios biológicos para a deteção, identificação e/ou quantificação de moléculas alvo ou analitos, incluindo coloração multiplex para perfis moleculares de células individuais ou populações celulares. Por exemplo, as composições podem ser adaptadas para utilização nas técnicas de imunofluorescência, hibridação fluorescente in situ, imuno-histoquimica, western blot, e outras semelhantes. Esta invenção incide diretamente em amostras obtidas de forma invasiva e manipula essas amostras com agentes químicos, não sendo, portanto, uma técnica em tempo real, com resultados simultâneos, sendo que pode ainda ser contaminante na medida que está dependente de agentes químicos. A -patente WO 2014121177 (Al) divulga biomarcadores, métodos, ensaios e kits que são fornecidos para prever a eficácia da quimioterapia adjuvante num sujeito com cancro do pulmão de células em fase inicial não-pequenas. Contrastando com a invenção proposta nesta patente, o documento WO 2014121177 (Al) está direcionado para o diagnóstico do cancro, através de kits estojos químicos, ou seja, não é uma técnica que apresente simultaneamente diversos biomarcadores sem a necessidade de obter e manipular as amostras. O documento US 20120004854 (Al) divulga painéis de biomarcadores metabólicos do soro sanguíneo e métodos para a sua utilização na deteção e diagnóstico de cancro, especialmente o cancro do ovário. Os painéis de biomarcadores metabólicos incluem diversos metabolitos. Métodos de classificação supervisionada, tais como "Máquinas Suportadas por Vetores" são utilizadas para determinar se os níveis de biomarcadores metabólicos em um sujeito são indicativos da presença de cancro. Os biomarcadores e os métodos descritos permitem realizar um diagnóstico de cancro com uma precisão, especificidade e/ou uma sensibilidade de pelo menos 80%.

Este é outro exemplo de uma técnica com um objetivo específico, direcionado para o cancro do ovário e que também é realizada manipulando amostras de sangue, mais especificamente o plasma sanguíneo, podendo ser contaminante. 0 diagnóstico necessita de mais do que a determinação de um conjunto de biomarcadores, estes apenas suportam o diagnóstico do profissional médico. A patente US6512937 (B2) descreve métodos que utilizam técnicas multicamada para estimar analitos em tecidos extraídos do corpo humano, sendo portanto invasiva. Esta patente descreve técnicas que utilizam análises estatísticas muitivariadas para classificar perfis espectrais e construir modelos de calibração com o objetivo de realizar a determinação de biomarcadores de interesse médico. A patente US7050847 (B2) descreve métodos de análise não invasivos aplicados na monitorização de parâmetros biológicos diretamente no fluído corporal humano por meio de medidas de impedância na pele. A patente US2015/0112170 (AI) descreve um método utilizado para realizar medidas, de forma não invasiva, para a determinação de parâmetros fisiológicos, com o objetivo de monitorizar diabetes (tipo I e II), utilizando radiação terahertz que atravessa o tecido biológico in vivo. 0 documento de patente EP2337866 (Bl) refere métodos in vitro paira determinar a probabilidade de um indivíduo sofrer de depressão major, sendo esta probabilidade averiguada através de hipermapearnento baseado numa combinação de parâmetros matemáticos. Os biomarcadores analisados são referentes aos grupos de biomarcadores inflamatórios, metabólicos e neurotróficos. 0 método de determinação da probabilidade do indivíduo sofrer de depressão major, consiste na comparação n dos vetores do hipermapa de determinado indivíduo antes e após terapia.

Sakudo e colaboradores têm demonstrado nos seus últimos trabalhos publicados, como métodos não-invasivos e sistemas analíticos específicos, associados a análises estatísticas multivariadas de dados, podem ser utilizados como ferramentas úteis para fornecer informações complementares de diagnóstico, com a função de auxiliar o profissional de saúde a diagnosticar a síndrome da fadiga crónica.

Os métodos atualmente disponíveis no mercado realizam a determinação da concentração de somente um biomarcador de cada vez, não considerando o estado de saúde geral do sujeito, o que normalmente interfere na determinação dos biomarcadores relevantes e que estão relacionados com o estado de saúde dos sujeitos. À luz da matéria apresentada, e das pesquisas realizadas na literatura científica bem como em base de dados de patentes não foi encontrado um método analítico ou um dispositivo capaz de realizar análises de forma não invasiva, que não utilize amostras de sangue, que apresente os resultados em tempo real e que apresente em simultâneo o resultado da concentração de n biomarcadores.

Vantagens da Invenção A principal vantagem da presente invenção é a de que a calibração e a validação garantem que o método da presente invenção pode substituir os exames convencionais de análises clínicas, pois garante a sua precisão e confiabilidade. Essa confiabilidade é garantida pela validação realizada a partir de diversas técnicas matemáticas e que são aferidas e calibradas a partir de amostras padrões convencionais de análises clinicas. 0 resultado destas aferições e calibrações constituem um conjunto numérico ou parâmetros que são codificados e implementados em circuitos eletrónicos digitais. Tais circuitos, depois de parametrizados, filtram o espectro bruto e descodificam-no em valores de concentrações de biomarcadores apresentando-os no formato convencional de análises clinicas, tudo em tempo real e de forma simultânea.

Outra das vantagens da presente invenção é a de permitir o funcionamento de um equipamento que, na sua rotina de trabalho, não manipula amostras de sangue, não é invasiva, não é contaminante, não gera resíduos químicos ou biológicos e apresenta o resultado da concentração de vários biomarcadores em simultâneo e em tempo real.

Esta invenção permite otimizar o funcionamento de entidades que tenham a seu cargo a realização de análises que permitam obter a concentração de biomarcadores existentes no sangue, vulgarmente designadas por "análises ao sangue". Tem como principal destinatário os serviços de emergência e de prestação de cuidados médicos, sendo também válido para laboratórios de análises clínicas e demais unidades de saúde.

Os próprios consultórios médicos onde são realizadas consultas de rotina poderão ser outros dos grandes beneficiários desta invenção. Com recurso a esta invenção o paciente pode realizar as análises no próprio consultório médico, tendo o profissional de saúde acesso ao resultado das análises na própria consulta. A obtenção da concentração de um conjunto de n biomarcadores de forma simultânea e em tempo real, em menos de 5 minutos, possibilita que as decisões e os diagnósticos médicos possam n ser realizados muito mais rapidamente, o que permite otimizar o tratamento e as condições operacionais do serviço de saúde, beneficiando também o paciente.

Para o médico ou profissional de saúde, a diferença fundamental entre os resultados obtidos de forma não invasiva pelo equipamento utilizado no âmbito desta invenção e os resultados dos métodos convencionais obtidos de forma invasiva, é apenas a velocidade com que a informação é disponibilizada.

Tem o potencial de poder universalizar as análises clinicas, podendo ser utilizado em regiões remotas e sem infraestruturas laboratoriais, zonas de guerra, zonas com desastres naturais, etc.

Ao não ser um vetor contaminante, contribui de forma efetiva para a redução de infeções hospitalares e ou mesmo na transmissão de doenças, visto que é não invasivo. É confortável, pois permite obter a concentração de biomarcadores sem a utilização de agulhas ou qualquer tipo de dispositivo que provoque ferimento, que cause dor ou tenha implicações psicológicas. Assim sendo, a presente invenção não só sendo indicada para a população em geral, tem como destinatários principais: crianças, idosos, pessoas com medo de agulhas, ou que tenham veias sensíveis. É ecológico, pois não produz diretamente qualquer tipo de resíduo químico ou biológico. A etapa de determinação que aplica o par filtro-descodificador digital é realizada num conjunto espectrofotómetro-computador que pode ser transportado com facilidade e instalado em qualquer local que tenha energia elétrica .

Na rotina de trabalho a operação do sistema é intuitiva, pois consta apenas de três etapas: - Identificação do paciente; - Colocação do dedo do paciente no amostrador para recolha dos espectros; - Apresentação em simultâneo do resultado da concentração de um conjunto de biomarcadores em tempo real.

Os resultados da concentração dos biomarcadores podem ser apresentados através da impressão em papel ou em uma aplicação instalada em qualquer tipo de equipamento informático, nomeadamente smartphones, computadores pessoais, etc., ou seja, qualquer equipamento que possa ser carregado com uma aplicação e que tenha um visor ou um periférico de saida que permita a sua apresentação. 0 espectrofotómetro utilizado no equipamento onde estão inseridos o amostrador e o circuitos digitais parametrizados da presente invenção, é um espectrofotómetro portátil na faixa de 400 a 2500 nm, sem componentes óticos suscetíveis a movimentos, condição imprescindível à obtenção dos resultados corretos. Qualquer tipo de movimento dos componentes óticos, quer durante o transporte quer durante a recolha, pode colocar em risco a correta recolha das amostras.

Todo o processo de calibração e validação, construído na primeira etapa desta invenção, é transferido para a segunda etapa, ou seja, a base de dados obtida na primeira etapa, com um único espectrofotómetro, é utilizada por outros espectrofotómetros que serão utilizados na rotina de trabalho. 1 1

Nas duas etapas desta invenção, uma possível variabilidade nas amostras, principalmente por serem de tecido vivo, é anulada, pois a invenção está estruturada de modo a recolher uma média de 1000 espectros (amostras) em menos de 60 segundos e, após calculada a média e o desvio padrão, a média dos espectros é aceite como uma amostra válida se o desvio padrão for inferior a 0,001.

Na primeira etapa, ou seja, na etapa de calibração e validação, a forma como a invenção está estruturada, permite a substituição, a adaptação ou a combinação dos algoritmos matemáticos referidos na literatura científica, em especial em quimiometria, ou outros novos que possam ser introduzidos, para a construção do filtro digital que realiza a decomposição dos espectros brutos e para a construção do descodificador que obtém o conjunto de biomarcadores em simultâneo. Na etapa de determinação, os circuitos digitais que filtram e descodificam os espectros não necessitam de utilizar quaisquer técnicas ou algoritmos matemáticos, pois a determinação da concentração dos biomarcadores é efetuadas com base nos parâmetros construídos na etapa de calibração.

Para esta etapa, a etapa de calibração e validação, os sistemas analíticos encontrados na literatura científica e em bases de documentos de patente, não têm em consideração o cruzamento da organização dos padrões de referência com as condições de saúde dos indivíduos, ou seja, organizar os dados por fatores diretamente relacionados com o estado de saúde dos indivíduos contribui para a melhor construção desta invenção com alto índice de correlação e precisão.

Breve descrição das figuras A figura 1 apresenta a estrutura básica desta invenção, que em tempo real e em simultâneo, obtém um espectro em bruto

1 O

[Γ] que contém as assinaturas digitais do tecido vivo de um indivíduo, filtrar NII e obter os espectros [7T correspondentes a cada biomarcador [5] do sangue humano e descodificá-los na concentração dos biomarcadores

BltB2,—,B de interesse. A figura 2 ilustra a primeira etapa desta invenção, a etapa de calibração e validação, ou seja, o método de criação de um par filtro-descodificador digital N\\~[Z], que decompõe o espectro bruto [T] em subespectros e os descodifica para obter a concentração dos n biomarcadores. A calibração e a validação têm como padrão de referência o valor das concentrações dos biomarcadores das amostras obtidas de forma invasiva e de forma convencional e em simultâneo com a recolha dos espectros [T] e das condições de saúde [μ]. Nesta figura está esquematizado o espectrofotómetro (E5) (E6), a área de análise (2), os espectros (3), as condições de saúde (4), os padrões de referência (5), a unidade central de processamento (E7) e o resultado do par filtro-descodificador digital (7). A figura 3 ilustra a segunda etapa, a etapa de determinação ou de rotina de trabalho e que é realizada somente após a etapa de calibração e validação estar finalizada. É neste processo que as concentrações dos biomarcadores são obtidas em tempo real e em simultâneo. Nesta figura está esquematizado o espectrofotómetro (E5), a área de análise (2), os espectros de reflectâncias (3), a unidade central de processamento com os circuitos digitais N\\ e [Z] dedicados (E8) com o par f iltro-descodif icador digital (7) , e o resultado do conjunto de biomarcadores (8). A figura 4 apresenta o método de obtenção e de tratamento das concentrações dos biomarcadores. 0 filtro N\\ é aplicado ao espectro [T] do tecido vivo de um indivíduo, para obter os subespectros [T]N correspondentes a cada biomarcador de interesse, sendo estes de seguida descodificados em [Z\ de modo obter a concentração simultânea destes biomarcadores de interesse e em tempo real. Nesta figura está esquematizado o resultado do conjunto de biomarcadores (8), os espectros de reflectâncias na etapa de determinação ou de rotina de trabalho (9), e os espectros tratados pelo par filtro-descodificador digital (10). A figura 5 apresenta o algoritmo utilizado na etapa de calibração e validação, na construção do filtro JV|| e do descodificador m, num processo iterativo até que a validação garanta que para um novo espectro [T] se obtém um novo conjunto de concentração de biomarcadores válidos. A figura 6 apresenta um exemplo, com 8 biomarcadores, da aplicação do filtro N\\ onde o espectro bruto [Γ] é decomposto em m1, m2.....m . Neste exemplo não importa a ordem do passo do processo iterativo, visa apenas ilustrar o conceito da filtragem N\\. A figura 7 que compreende as figuras 7(a) e 7(b) apresentam a comparação entre o teste de validação de [SR]’ - [5]' > [el] com a aplicação do agrupamento [SUY - [5]' [μ]' na iteração Θ, e este mesmo teste de validação mas sem o agrupamento por patologias e na mesma iteração Θ. Observa-se que este agrupamento representa uma melhor performance no processo, e o resultado final tem maior precisão. O eixo nestas figuras refere-se ao valor padrão obtido a partir de um método

1 A invasivo [S] contra [SR]' e [SR]". A figura 8 que compreende as figuras 8(a) e 8(b) apresentam o quão significativo é o amostrador da invenção, evidenciando o resultado do biomarcador [5 la(iueta] em 100 iterações, com as amostras obtidas pelo amostrador da invenção, e o mesmo tipo de resultado mas com as amostras recolhidas sem o amostrador. Mesmo após 300 iterações, o resultado não pode ser tomado como válido. O eixo nestas figuras refere-se ao valor padrão obtido a partir de um método invasivo [5] contra [SR]' e [SR]". A figura 9 que compreende as figuras 9(a) a 9(h) apresentam o resultado final da concentração de 8 biomarcadores utilizados como exemplo, após uma média de 90 iterações para obter NII e apos uma media de 60 iterações para obter [Z]. O eixo nestas figuras refere-se ao valor padrão obtido a partir de um método invasivo [5] contra [SR]' e [SR]". Este conjunto numérico calibrado m é codificado e implementado num circuito digital dedicado para operar de forma direta, recebendo os espectros filtrados e codificando-os nas respetivas concentrações de biomarcadores. A figura 10 apresenta o amostrador (El) da invenção onde o dedo do paciente é colocado para recolha das assinaturas digitais pelo espectrofotómetro, nas suas diversas vistas. A figura 11 exibe o dispositivo onde o amostrador e o método de calibraçâo da presente invenção estão implementados, utilizado na etapa de calibraçâo e validação, composto por: El - Amostrador E2 - Janela de encaixe do amostrador E3 - Tampa do equipamento E4 - Fonte de energia

1 E E5 - Espectrofotómetro 1 E6 - Espectrofotómetro 2 E7 - Unidade central de processamento E9 - Refrigeração forçada E10 - Caixa

Eli - Entrada de energia e saida de dados A figura 12 exibe o dispositivo utilizado na etapa de determinação, composto por:

El - Amostrador E2 - Janela de encaixe do amostrador E3 - Tampa do equipamento E4 - Fonte de energia E5 - Espectrofotómetro E8 - Unidade central de processamento com os circuitos digitais N M e [Z] dedicados E9 - Refrigeração forçada E10 - Caixa

Eli - Entrada de energia e saida de dados A figura 13 apresenta um exemplo do conjunto de dados x[5] 1[μ]; .

Na figura 14 estão referidos exemplos dos operadores matemáticos aplicados na etapa de calibração e validação. A figura 15 apresenta um exemplo do primeiro plano do hipercubo m com oito biomarcadores, após 125 iterações e validada. A figura 16 apresenta um exemplo do sexto plano do hipercubo m com oito biomarcadores, após 125 iterações e validada. i a A figura 17 apresenta a diferença entre espectrofotómetros aferidos por padrões rastreáveis de 2% até 99%. A figura 18 apresenta alguns dos biomarcadores cujas concentrações podem ser obtidas a partir do equipamento onde o amostrador e os circuitos digitais parametrizados se encontram inseridos e do método da presente invenção, apresentando a quantidade média de amostras [5] necessárias para a calibração, a ordem e os algoritmos utilizados e referenciados na figura 14, e a quantidade média de iterações até a sua validação.

Descrição detalhada da invenção

Por formas: "substancialmente elipsoidal", "substancialmente convexa", "substancialmente centrado", "substancialmente paralela", entendem-se como formas preferenciais para a realização da invenção podendo a mesma funcionar com outras formas. A invenção descrita neste documento é composta por um amostrador e um método de parametrização de circuitos digitais e de determinação não invasivo da concentração de vários marcadores em simultâneo e em tempo real, implementados num equipamento.

Na etapa de calibração e validação, tal como a figura 11 evidencia, o equipamento é composto por:

El - Amostradores E2 - Janela de encaixe do amostrador E3 - Tampa do equipamento E4 - Fonte de energia E5 - Espectrofotómetro 1 E6 - Espectrofotómetro 2 i n E7 - Unidade central de processamento E9 - Refrigeração forçada ElO - Caixa

Eli - Entrada de energia e saida de dados

Na etapa de determinação, tal como a figura 12 evidencia, o equipamento é composto por:

El - Amostrador E2 - Janela de encaixe do amostrador E3 - Tampa do equipamento E4 - Fonte de energia E5 - Espectrofotómetro E8 - Unidade central de processamento com os circuitos digitais N M e [Z] dedicados E9 - Refrigeração forçada ElO - Caixa

Eli - Entrada de energia e saída de dados

Sendo o equipamento utilizado na etapa de calibração e validação substancialmente idêntico ao utilizado na etapa de determinação, por uma questão de confiança nos resultados obtidos, na primeira etapa o equipamento possui dois amostradores (El) e dois espectrofotómetros (E5) (E6) , enquanto na segunda etapa o equipamento possui um amostrador (El) e um espectrofotómetro (E5) . 0 amostrador (El) tal como apresentado na figura 10 é formado por duas formas substancialmente elipsoidais (cl) (c2). As formas substancialmente elipsoidais possuem eixos de diferentes tamanhos encontrando-se substancialmente centradas, substancialmente paralelas uma à outra. A forma substancialmente elipsoidal (cl) apresenta: - um eixo xi de comprimento compreendido entre 0,01 mm e 40 mm, mais concretamente entre 10 mm e 30 mm, mais

1 O especificamente entre 18 e 20 mm - um eixo yi de comprimento compreendido entre 0,01 mm e 45 mm, mais concretamente entre 10 mm e 35 mm, mais especificamente entre 23 mm e 26 mm - uma altura di compreendida entre 0,01 mm e 18 mm mais concretamente entre 1 mm e 13 mm mais especif icamente entre 3 mm e 8 mm encontrar-se imediatamente acima da forma substancialmente elipsoidal (c2) que apresenta - um eixo X2 de comprimento compreendido entre 0,01 mm e 31 mm mais concretamente entre 5 mm e 21 mm mais especificamente entre 9 mm e 11 mm - um eixo Y2 de comprimento compreendido entre 0,01 mm e 36 mm mais concretamente entre 10 mm e 2 6 mm mais especificamente entre 14 mm e 16 mm - uma altura d2 compreendida entre 0,01 mm e 29 mm mais concretamente entre 1 mm e 19 mm mais especif icamente entre 2 mm e 9 mm. A superfície interior da forma substancialmente elipsoidal (cl) apresenta uma forma substancialmente convexa que une o rebordo superior da forma substancialmente elipsoidal (cl) e o rebordo superior da forma substancialmente elipsoidal (c2) . 0 formato do amostrador é essencial à obtenção dos resultados corretos. A altura d2 da forma substancialmente elipsoidal (c2) impede que o dedo do paciente toque no espectrofotómetro, enquanto a forma substancialmente convexa que une o rebordo superior da forma substancialmente elipsoidal (cl) e o rebordo superior da forma substancialmente elipsoidal (c2), permite a correta acomodação do dedo. i n 0 material do qual este amostrador é feito tem que obedecer a caracteristicas técnicas que possibilitem que a medição seja devidamente realizada ao longo do tempo. 0 material tem que ser altamente refletor, química e fisicamente inerte, não tóxico para o paciente, tendo estas caracteristicas que se manter ao longo de um grande período de tempo de modo a ser possível realizar várias medições. Um material que reúne todas estas caracteristicas é, nomeadamente mas não restrito, o polímero politetrafluoretileno (PTFE).

Para a obtenção de um conjunto de biomarcadores humanos, de forma não invasiva, simultânea e em tempo real, o método descrito nesta invenção apresenta as seguintes caracteristicas: 1. É realizado em duas etapas:

Ia A etapa de calibração e validação é um processo iterativo para construir parâmetros a serem implementados num par filtro-descodificador digital N\\-[Z] calibrado e validado a partir de um padrão de referência conhecido Ή . Ao contrário da segunda etapa (etapa de determinação), a etapa de calibração não é em tempo real. Nesta etapa, após os dados espectrais e as amostras invasivas serem colhidas, para cada biomarcador, são escolhidos, adaptados e combinados algoritmos, de modo a obter-se os parâmetros calibrados e validados a serem utilizados na etapa de determinação. Uma vez que o dispositivo não utiliza espectrofotómetros com componentes óticos móveis que sejam suscetíveis à variabilidade, a transferência dos dados obtidos na etapa de calibração pode ser realizada a partir de uma base de dados única. Toda a calibração e validação do sistema é realizada sob uma única base de dados, criada na primeira etapa (etapa de calibração e validação) e transferida para a etapa de determinação. A figura 17 apresenta a diferença entre espectrofotómetros aferidos por padrões rastreáveis de 2% até 99%, demonstrando que a variabilidade entre estes equipamentos é desprezível. A figura 18 apresenta alguns dos biomarcadores cujas concentrações podem ser obtidas a partir do equipamento e do método citados nesta invenção, sendo referidos a ordem e os algoritmos utilizados e que estão referenciados na figura 14, a quantidade de amostras necessárias para obter a convergência e a quantidade de iterações correspondentes; 2a Etapa de determinação ou rotina de trabalho, em tempo real, recebe o espectro bruto, submete-o aos filtros digitais N N e [Z] (parametrizados na etapa de calibração e validação) e obtém a concentração de vários biomarcadores simultaneamente e de forma não invasiva. 2. A obtenção de dados bioquímicos de tecidos vivos e de forma não invasiva também depende de um dispositivo que possua um amostrador com um formato ergonómico adequado ao encaixe dos dedos da mão humana e as medidas adequadas, para recolha das reflectâncias detetadas pelo espectrofotómetro. A figura 8 evidência a importância desta geometria. 3. Um software anula a possível variabilidade das amostras, garante a rastreabilidade e a confiabilidade de todo o processo. 0 software, além de processar o circuito digital par filtro-descodificador digital N\\-[Z], também organiza e regista todos os procedimentos, monitoriza, valida a recolha dos dados, das amostras e dos padrões próprios de calibração P-B ou 2% e 99%. Na calibração de cada O 1 espectrofotómetro, recebidas as curvas espectrais P-B estas são comparadas com aquelas previamente armazenadas neste software e, caso esta comparação resulte num desvio menor do que 0,001, o procedimento de coleta de amostra continua. Para a recolha das amostras m. o software está estruturado de modo a recolher uma média de 1000 espectros em menos de 60 segundos. Após calculada a média e o desvio padrão, a média dos espectros é aceite como amostra válida caso o desvio padrão seja menor que 0,001. 4. O processo de filtragem digital N\\. ilustrado nas figuras 1, 4 e 6, corresponde à decomposição de um espectro bruto, obtido de tecido vivo, em n subespectros correspondentes aos n biomarcadores de interesse, codificados na forma de um hipercubo [ 1[TU]k ] , de tal forma que a respetiva descodificação ou quantificação dos n biomarcadores pode ser realizada de forma simultânea e direta, na etapa de determinação. Como exemplo, a figura 6 apresenta a decomposição ou a filtragem de um espectro bruto em 8 (oito) subespectros correspondentes a cada biomarcador, tudo através de circuitos digitais dedicados, parametrizados a partir de uma base numérica [ 1[TU]k ] -construída por calibração e validação. 5. Na etapa de calibração e validação, os algoritmos disponíveis na literatura científica, não podem ser uma escolha aleatória ou de conveniência, mas sim a determinação de um algoritmo ou a combinação entre dois ou mais e em uma sequência específica. Mais ainda, cada biomarcador determina uma combinação de algoritmos diferentes. Este facto permite construir o par filtro- descodificador digital JV||-[z] que, após serem implementados num circuito digital, permitem a obtenção 9 9 da concentração de n biomarcadores de forma simultânea. 6. A utilização de um espectrofotómetro portátil, sem componentes óticos suscetíveis a movimentação, na faixa espectral de 400 a 2500 nm e os resultados, por serem simultâneos e em tempo real, podem universalizar esta ferramenta de análise clinica, podendo ser utilizado em regiões remotas e sem infraestrutura laboratorial, como zonas de guerra, zonas com desastres naturais entre outros. 7. 0 agrupamento de dados, em função das patologias ou das condições de saúde [μ] de cada indivíduo, optimizam a construção do par filtro-descodificador digital JV||-[z] válido e eficiente para o conjunto de n biomarcadores em análise. Tal agrupamento, caso não seja realizado, pode não permitir que o processo iterativo convirja para uma solução validada, tal como pode ser observado nos resultados apresentados na figura 7.

Para detalhar o método de calibração desta invenção, considere-se o conjunto de dados, obtidos como ilustra a figura 2:

Onde:

[5] -> conjunto de n biomarcadores de referência ou padrão de referência para a calibração e validação, obtidos das análises invasivas de m indivíduos em simultâneo com a obtenção dos espectros ΡΊ; [T] -> conjunto de k assinaturas espectrais ou reflectâncias, emitidas pelos marcadores de todos os tecidos vivos

O O dos indivíduos lam, também denominados espectros brutos. Os espectros brutos devem estar no intervalo de 400 a 2500 nm, preferencialmente na faixa de 600 a 1700 nm; conjunto que codifica as j patologias clínicas de m indivíduos; n ^ número de biomarcadores; m -> número de indivíduos; k número de espectros para cada indivíduo [400...2500] nm, do mesmo grupo m; j -> quantidade de patologias referenciadas. A figura 13 apresenta um exemplo do conjunto de dados 1[5'] w . A partir destes mesmos dados, realiza-se uma separação aleatória em dois grupos: - [srm>r que correspondem a aproximadamente 2/3 do conjunto completo e são os dados utilizados para parte do processamento iterativo de calibração, com o objetivo da obtenção do par filtro-descodificador digital iV||-[Z]. - [S]"[T]”M' que correspondem ao complemento dos dados (aproximadamente 1/3) e são os dados utilizados para a validação, que é o que qualifica e valida a calibração de todo o processo. Dentro do processo iterativo, no passo Θ, aplicando PT ao par f iltro-descodif icador digital iV||-[Z], obtém-se um [SR}° que, quando comparado com o padrão de referência avalia o erro obtido para cada n biomarcador, qualificando e validando o processo.

Esta separação de dados é possível porque a velocidade e a quantidade de amostras com desvio padrão abaixo de 0,001, permite considerar o conjunto como homogéneo. A utilização dos dados patológicos [μ]' de cada indivíduo, O /1 aplicados aos n biomarcadores [5]', resulta em:

onde [SU] é o agrupamento dos biomarcadores [5]', conforme as patologias registadas em [μ]', por exemplo:

Glicemia Diabetes Glicemia Diabetes

Indivíduo Indivíduo [5] [μ] [S] [μ] 1 90 0 1 90 0 2 180 1 ^ ^ 4 85 0 3 110 1 2 180 1 4 85 0 3 110 1 O par filtro-descodificador digital iV||-[Z], obtido quando se realiza esta ordenação, é cerca de 20% mais eficiente, quando comparado com a mesma quantidade de iterações sem a referida ordenação, conforme é possível observar no exemplo da figura 7. E, da mesma forma:

Após a conclusão da separação e ordenação dos dados, passa-se para um processo iterativo. O primeiro passo do processo iterativo denominado de "pré-processamento" ou "filtragem numérica" (ilustrado nas figuras 1, 4 e 6) tem como objetivo parametrizar um filtro digital para decompor os espectros brutos em subespectros correspondentes a cada biomarcador, da seguinte forma: \TU]N = N\\[TU] (3)

Onde :

Sendo: P -½ o conjunto de n operadores matemáticos, nomeadamente mas não restrito, aos referidos na figura 14; N número de biomarcadores (1 a n), ou seja, constrói-se um hipercubo de dimensões 1 a k colunas, lam linhas e 1 a N niveis [ 1[TU]k j1 "N .

Cada nível do hipercubo \TU]N é construído com uma sequência específica de P e ou uma combinação específica entre diferentes P , correspondente a cada tipo de biomarcador. A ordem, a sequência e a combinação de cada Operador P a serem aplicados aos espectros da matriz [TU], é determinante na calibração de cada biomarcador e, consequentemente, do conjunto f iltro-descodif icador VV||-[Z], pois é através da sequência e das combinações de P que as interferências causadas pelos diferentes tecidos podem ser filtrados para sobressaírem os espectros dos marcadores do sangue humano e seus respetivos biomarcadores. A figura 6 apresenta um exemplo de oito subespectros obtidos com um filtro W||. A figura 18 resume a aplicação dos P devidamente ordenados, aplicados para cada tipo de biomarcador.

Após a realização dos passos de ordenação e aplicação do

O C filtro N\\ para obter [ 1[7’í/]fc J1-' N, constroem-se os hiperplanos:

Onde:

-> hiperplano de z níveis, do biomarcador i e de dimensão 2 a k (espectro) , tal como é possível observar nas figuras 15 e 16. Os níveis z variam conforme o algoritmo utilizado; t -> vetor de dimensão lam, que contém a concentração do biomarcador i de m indivíduos;

i r-,N -7 plano i do hipercubo [TU\ com os espectros 1 a k, correspondentes ao biomarcador i, de m indivíduos.

Para o operador Θ da mesma forma que N ||, a escolha, nomeadamente mas não restrita, aos algoritmos referidos na figura 14 é determinante na construção do descodificador [Z\; e esta escolha depende do tipo de biomarcador em análise.

Constrói-se então o hipercubo:

onde o operador une os hiperplanos |zw| obtidos pela equação (4).

As figuras 15 e 16 apresentam dois planos distintos do hipercubo m, correspondentes a oito diferentes biomarcadores, utilizados como exemplo.

Os números que constituem este hipercubo são denominados o n variáveis latentes, e são o resultado do processamento numérico dos algoritmos utilizados para cada Θ, a destacar no espectro da composição do respetivo biomarcador. Cada hiperplano |ziJ pode ser construído com diferentes níveis z, dependendo do biomarcador e do tipo de algoritmo utilizado para destacar estas variáveis latentes (ou identificadores de composição de biomarcadores), de tal forma que o hipercubo M , obtido pela equação (5) , considera o hiperplano [ziJ com 0 maior nível z e os espaços vazios dos demais hiperplanos são preenchidos com zeros, mantendo a estrutura cúbica do descodificador |ziJ, independente do Θ utilizado. m é denominado descodificador digital, conforme as figuras 1 e 4. Este descodificador, na etapa de determinação, transforma os dados espectrais em dados de concentração de biomarcadores, no mesmo formato das amostras obtidas por métodos invasivos m, em simultâneo e em tempo real.

Obtêm-se então o primeiro conjunto de valores numéricos para n biomarcadores, denominados, nesta etapa do processo iterativo, de [SR]', obtido por:

e a equação (7) detalha a equação (6), na operação que obtêm este primeiro conjunto de valores correspondentes à concentração de n biomarcadores: onde:

O O N, n número de biomarcadores; m -> número de indivíduos; k -> número de espectros. z -> quantidade de níveis do maior hiperplano de [zi], obtidos por Θ; *-> realiza as operações algébricas de multiplicação matricial entre cada hiperplano do hipercubo m e cada

1 N plano do hipercubo para obter a matriz [SR]' destes n biomarcadores.

Neste ponto do processo iterativo, qualifica-se o atual par filtro-descodificador digital N\\-[Z]. Seja uma matriz [el\ contendo os máximos erros permitidos (< que 1%) entre os biomarcadores da referência padrão m', e aqueles obtidos nesta etapa, quer seja:

Se |[SR]' - [S]'| > [el], então retorna-se ao processo de filtragem numérica NII com a reordenação, e/ou adição e/ou exclusão de operadores numéricos pertencentes ao conjunto P e, caso contrário, utilizam-se os dados originais [5]" [T]" [μ]" e obtém- se :

e, da mesma forma, seja uma matriz [e2] contendo os máximos erros permitidos (< que 1%) entre os biomarcadores da referência padrão [S]” e aqueles obtidos nesta etapa com o objectivo de validar o processo, quer seja:

Se

retorna-se ao processo Θ com a reordenação, e/ou adição e/ou exclusão dos algoritmos conhecidos, caso contrário, o par filtro-descodificador digital JV||-[Z] está determinado e validado, de tal forma que: ou,

Estes dados numéricos, são então digitalizados e programados em um circuito digital dedicado para operar na etapa de determinação, aplicando o espectro [T]r de um único indivíduo, ao filtro NII obtendo o plano [ti - tk]1-Nnovo e então a sua concentração de biomarcadores bi a bn, conforme equação (10), tudo em tempo real e simultaneamente. A figura 18 apresenta os biomarcadores utilizados, estando os respetivos algoritmos referidos na figura 14, a quantidade de amostras necessárias para obter a convergência e a quantidade de iterações correspondentes. Os biomarcadores analisados não estão limitados aos referidos na figura 18 podendo ser considerados outros.

Forma preferencial de realização A figura 2 apresenta o esquema de funcionamento do método de calibração e validação para o par filtro-descodificador digital JV||-[Z]. Nesta etapa são recolhidos simultaneamente os espectros [Γ] dos indivíduos lam, as patologias [μ] desses mesmos indivíduos bem como os n biomarcadores obtidos por meios convencionais e invasivos, sendo de seguida enviados para o sistema de processamento para a construção do par filtro-descodificador digital N\\-[Z], que posteriormente será utilizado na etapa de determinação, via circuito digital dedicado. A figura 5 apresenta o algoritmo utilizado no método de calibração e validação que permite calibrar e validar o par filtro-descodificador digital JV||-[Z] conforme acima referido. 0 dispositivo descrito pela figura 11 utiliza um software para: - Organizar a recolha dos espectros e garantir a sua confiabilidade (sem variabilidade); - Otimizar os registos dos dados dos padrões de referência dos biomarcadores [5] obtidos de forma invasiva; - Organizar o registo da identificação do paciente, as condições de saúde [μ] e, então, gerar uma base de dados rastreável, para ser utilizado no algoritmo de construção do par filtro-descodificador digital N\\-[Z].

Em diferentes locais de recolha de material para análises clinicas convencionais e invasivas, instala-se o dispositivo referido na presente invenção, e, em simultâneo com a recolha do sangue através de seringas, também é colhido o espectro [T] do dedo deste mesmo paciente. Cada paciente é entrevistado para se recolherem dados complementares, como a condição de saúde e possíveis patologias. 0 processo é registado de forma a garantir a rastreabilidade do ato, através de um software que regista a identificação do paciente e o ID da recolha invasiva convencional, tudo registado em uma única base de dados x[5] 1[r]fc χ[μ]7 .

Para cada espectro [T] o espectrofotómetro é calibrado nas suas referência "Preto" e "Branco" ou P-B, (padrões 2% e 99% respetivamente). 0 software instalado no equipamento possui o registo válido das curvas espectrais destes dois padrões de referência P-B. Recebidas as curvas espectrais P-B, estas são comparadas com as armazenadas no software, sendo deste modo não só a calibração do espectrofotómetro que é realizada como também a verificação da própria calibração.

Uma possível variabilidade das amostras espectrais w, especialmente por serem de tecido vivo, é anulada dado o equipamento estar preparado para recolher uma média de mil espectros em menos de sessenta segundos e, após calculada a média e o desvio padrão, a média dos espectros é aceite como amostra válida se o desvio padrão for menor que 0,001. Também, esta velocidade de recolha (15 amostras por segundo) corresponde a um instantâneo dos componentes do sangue, o que por si só já seria suficiente para minimizar questões de variabilidade do tecido vivo, principalmente pelo fluxo sanguíneo e possível movimentação da região de recolha: o dedo do paciente. Mas, na hipótese de não se obter tal precisão, realiza-se uma limpeza do amostrador (El) e no dedo do paciente e, se mesmo assim continuar, por três vezes seguidas, a não haver esta precisão, o sistema é interrompido e substituído. Garantindo sempre a precisão e a confiança nos dados obtidos. Não é de descartar a hipótese de as amostras invasivas convencionais poderem ter algum tipo de problema, quer por a recolha não ter sido corretamente efetuada, quer seja pelos kits químicos e laboratoriais convencionais. Isto é levado em consideração e aqueles dados que estiverem fora de uma região escolhida como padrão, são descartados de [S],[r]eUi]. O conjunto de dados 1[5] 1[T]k 1[μ]7 é considerado suficiente para o processo de construção do par filtro-descodificador digital N\\-[Z] quando o total de amostras válidas for superior a duzentas para cada biomarcador. 0 termo "amostras válidas" refere-se àquelas cuja média tem um desvio padrão inferior a 0,001, em um universo de mil amostras simultâneas.

Obtido um conjunto de amostras válidas, o algoritmo do método referido na figura 5 é implementado. O processo é realizado em uma sala de processamento de dados e, para cada biomarcador a construção do par filtro-descodificador digital N\\-[Z] pode levar até trinta horas.

Finalizada a primeira etapa, antes de se iniciar a etapa de determinação, cada novo espectrofotómetro, que será usado nesta segunda etapa, é aferido por comparação. Esta aferição ou processo de transferência de calibração é realizada, por exemplo, mas não limitado, aos padrões 99%, 80%, 60%, 40%, 20%, 10%, 5% e 2% (nomeadamente mas não restrito a: Middleton Spectral Vision, MRC-910-LIN8, Serial Number 0106,

Calibration #AT-20080917-1), de tal forma que os parâmetros do par filtro-descodificador digital possam serem transferidos em escala e com rastreabilidade.

Na etapa de determinação é utilizado o mesmo tipo de equipamento utilizado na etapa de calibração e validação e o mesmo software de gestão, que garante a qualidade e a rastreabilidade do conjunto [T] e [μ] de cada indivíduo, conforme descrito a seguir. Nesta etapa, também são processados os espectros [T] no par filtro-descodificador digital N\\-[Z] sendo de seguida apresentadas as concentrações dos biomarcadores, em simultâneo e em tempo real.

Nesta etapa de determinação, o espectrofotómetro é periodicamente aferido por dois padrões de referência P-B, nomeadamente mas não restrito a: 2% e 99% (MRC-910-LIN8,

Serial Number 0106, Calibration #AT-20080917-1). No caso de o resultado destas operações não ser aceitável, aplicam-se as operações já atrás descritas, de modo a garantir a confiabilidade das amostras e dos resultados.

As figuras 3 e 4 evidenciam o método da etapa de trabalho, onde cada amostra m consiste em uma média de mil espectros recolhidos em menos de sessenta segundos e, após calculada a média e o desvio padrão, a média dos espectros é aceite como amostra válida se o desvio padrão for menor que 0,001. Analogamente ao procedimento da primeira etapa, caso exista algum desvio realiza-se a limpeza da janela de amostragem e do dedo do paciente. Na eventualidade da precisão estar abaixo do valor tido como padrão, o dispositivo é substituído, garantindo deste modo a qualidade do procedimento.

Na unidade central de processamento e em tempo real (inferior a 5 minutos) , cada amostra [T] recolhida é qualificada pelo desvio padrão, filtrada e decodificada pelo par filtro- descodificador digital iV||-[Z] sendo gerada em simultâneo, a concentração do conjunto de biomarcadores correspondentes.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Amostrador (El) para determinação não invasiva da concentração de vários biomarcadores em simultâneo e em tempo real caracterizado por o amostrador (El) apresentar: - uma primeira forma substancialmente elipsoidal (cl) e uma segunda forma substancialmente elipsoidal (c2) que possuem eixos de diferentes comprimentos, substancialmente centradas e substancialmente paralelas entre si, a forma substancialmente elipsoidal (cl) apresentar: - um eixo xi de comprimento compreendido entre 0, 01 mm e 40 mm, mais concretamente entre 10 mm e 30 mm, mais especificamente entre 18 e 20 mm - um eixo yi de comprimento compreendido entre 0,01 e 45 mm, mais concretamente entre 10 mm e 35 mm, mais especificamente entre 23 mm e 26 mm - uma altura di compreendida entre 0,01 mm e 18 mm mais concretamente entre 1 mm e 13 mm mais especificamente entre 3 mm e 8 mm encontrar-se imediatamente acima da forma substancialmente elipsoidal (c2) a forma substancialmente elipsoidal (c2) apresentar: _ um eixo X2 de comprimento compreendido entre 0,01 mm e 31 mm mais concretamente entre 5 mm e 21 mm mais especificamente entre 9 mm e 11 mm - um eixo Y2 de comprimento compreendido entre 0,01 mm e 36 mm mais concretamente entre 10 mm e 26 mm mais especificamente entre 14 mm e 16 mm - uma altura d2 compreendida entre 0,01 mm e 29 mm mais concretamente entre 1 mm e 19 mm mais especificamente entre 2 mm e 9 mm a superfície interior da forma substancialmente elipsoidal (cl) apresentar uma forma substancialmente convexa que une o rebordo superior da forma substancialmente elipsoidal (cl) e o rebordo superior da forma substancialmente elipsoidal (c2).
2. Amostrador de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o amostrador (El) ser fabricado num material de base polimérica.
3. Amostrador de acordo com a reivindicação 2 caracterizado por o material de base polimérica para fabrico do amostrador (El) ser o politetrafluoretileno (PTFE).
4. Método de parametrização de circuitos digitais e de determinação não invasivo da concentração de vários biomarcadores em simultâneo e em tempo real, que compreende o amostrador reivindicado nas reivindicações 1 a 3 caracterizado por compreender uma etapa de calibração e validação e uma etapa de determinação: - a etapa de calibração e validação compreender as seguintes etapas: a) obter a concentração de biomarcadores m, das patologias ou condições de saúde [μ] de um grupo de sujeitos, de forma invasiva e convencional, b) obter, dos mesmos sujeitos, com o amostrador (El) os espectros m na faixa do infravermelho próximo (de 400 a 2500 nm, mais preferencialmente de 600 a 1700 nm), c) separar cada amostra, a amostra obtida de forma invasiva convencional e a amostra obtida a partir dos espectros, em conjuntos de preferencialmente 2/3 [5]' [T]' [μ]' e 1/3 [5]" [Γ]" [μ]" da respetiva totalidade dos dados para obtenção do par filtro- descodificador digital N\\~[Z], d) agrupar as amostras por patologias, e) aplicar as combinações de algoritmos matemáticos aos pares de amostras padrão e espectral de modo a obter os parâmetros para o filtro N\\ e o decodificador m, f) proceder à qualificação do par filtro-descodificador digital iV||-[Z] com o máximo de erros permitidos, preferencialmente com 2/3 dos biomarcadores de referência padrão e os 2/3 dos biomarcadores obtidos a partir dos espectros filtrados e decodifiçados, através de um teste intermédio de validação do par f iltro-descodif icador digital N ||- [Z\; caso a validação seja negativa retorna ao passo e) , g) proceder à validação do par filtro-descodificador digital N\\-[Z] com o máximo de erros permitidos, preferencialmente com 1/3 dos biomarcadores de referência padrão e os 1/3 dos biomarcadores obtidos a partir dos espectros filtrados e decodificados e realizando o teste de validação final do par f iltro-descodif icador digital iV||-[Z]; caso a validação seja negativa retorna ao passo e), h) parametrizar o par filtro-descodificador digital iVII-M; - a etapa de determinação compreender as seguintes etapas: a) obter as assinaturas espectrais por meio de um espectrofotómetro, utilizando o amostrador (El), b) aplicar o par filtro-descodificador digital N||-[Z] parametrizado na etapa de calibração, c) obter a concentração de biomarcadores de forma simultânea e em tempo real.
5. Método de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por os espectros analisados serem espectros de reflectância.
6. Método de acordo com as reivindicações 4 a 5, caracterizado por o filtro digital N\\ decompor o espectro bruto e o descodificador digital m obter a concentração dos biomarcadores.
7. Método de acordo com as reivindicações 4 a 6, caracterizado por a base de dados e o par filtro- descodif icador digital iV||-[Z] obtidos na etapa de calibração e validação serem utilizadas na etapa de determinação em diversos espectrofotómetros. 01/08/2017