WO2021097545A2 - System, method and device for measuring the concentration of a bioanalyte - Google Patents

System, method and device for measuring the concentration of a bioanalyte Download PDF

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WO2021097545A2
WO2021097545A2 PCT/BR2020/050495 BR2020050495W WO2021097545A2 WO 2021097545 A2 WO2021097545 A2 WO 2021097545A2 BR 2020050495 W BR2020050495 W BR 2020050495W WO 2021097545 A2 WO2021097545 A2 WO 2021097545A2
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electrode
bioanalyte
concentration
measurement
glucose
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Nilton Braz GIRALDELLI
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Giraldelli Nilton Braz
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis

Definitions

  • the present invention relates to a system for measuring the concentration of a bioanalyte present in the interstice of an organism.
  • the present invention also relates to a method and a device for measuring the concentration of a bioanalyte.
  • Diabetes mellitus is a disease caused by insufficient production or malabsorption of insulin, a hormone that regulates glucose in the blood and ensures energy for the organism, breaking down the molecules of glucose (sugar) transforming them into energy for the maintenance of the body's cells.
  • Diabetes brings together a group of diseases that result from the accumulation of sugar in the blood. Its most common types are: a) Type 2 diabetes: a chronic disease that affects the way the body processes blood glucose; b) Type 1 diabetes: chronic disease in which the pancreas produces little or no insulin; c) Pre-diabetes: condition in which blood glucose is in high concentration, but not enough to be classified as type 2 diabetes; d) Gestational diabetes: high blood glucose levels that affect pregnant women.
  • Glycemic control significantly reduces the complications of diabetes.
  • methods that assess the frequency and magnitude of hyperglycemia are essential in monitoring the disease, aiming at adjustments in treatment.
  • the assessment of glycemic control was done only with household measurement of glycosuria and occasional fasting blood glucose measurements.
  • HbA1 c glycated hemoglobin
  • AMGC capillary blood glucose self-monitoring
  • SMCG interstitial liquid glucose monitoring system
  • Blood glucose measurement is usually done in serum or plasma, but some laboratories measure it in whole blood, which is 10% to 159% lower.
  • the most used method currently in the state of the art for blood glucose measurement is enzymatic, with oxidase or hexokinase.
  • the ideal blood collection tube for blood glucose measurement must contain fluoride.
  • Blood glucose measurement is usually performed on an empty stomach (the absence of any food intake, except water, is recommended for at least 8 hours).
  • the measurement of postprandial glycemia can also be performed (1 h to 2 h after the beginning of food intake) and allows the assessment of postprandial hyperglycemic peaks associated with cardiovascular risk and oxidative stress. However, it also represents a one-off measure, which may not reflect what happens on other days and times not evaluated. However, such a dosage may be useful in patients with type 2 diabetes mellitus who do not perform AMGC.
  • the measurement of blood glucose simultaneously with the measurement of capillary blood glucose can be used to test the accuracy of the self-monitoring results. This test should preferably be done on an empty stomach, since the glucose concentration in venous and capillary blood is similar in an empty stomach, but postprandial samples can be 20% to 25% higher in capillary blood.
  • the use of venous blood in the glucometer, instead of capillary blood, can eliminate this problem.
  • the first state-of-the-art glucometers used a first glucose oxidase (GOx) enzyme electrode, based on a thin layer of enzyme on an oxygen electrode, where the reading relates the amount of oxygen consumed by GOx during the enzymatic reaction with glucose.
  • GOx glucose oxidase
  • GOx catalyzes the oxidation of glucose to gluconolactone. Therefore, GOx requires Flavin Adenine Dinucleotide (FAD) to act as an electron acceptor reducing to FADFI2, according to the following reaction: Glucose + GOx (FAD) ® Gluconolactone + GOx (FADFI2) Glucose + GOx (MANIA) ®
  • FADFI2 Flavin Adenine Dinucleotide
  • the FAD cofactor (active redox center) is deeply embedded in the molecular structure of GOx. This requires the use of mediators or other strategies to improve communication between the enzyme and the electrode surface by "guiding" the electrons to the electrode.
  • the natural mediator is the oxygen / hydrogen peroxide (O2 / FI2O2) pair, according to the reactions:
  • Flavin is reoxidated in the presence of oxygen, producing hydrogen peroxide. This is monitored by measuring the current generated after applying a potential (around +0.6 V vs. Ag / AgCI) between the working electrode and a reference electrode.
  • test strips that change color and can be read visually, without a meter, and have been widely used since the 1980s. They have the added advantage that they can be cut longitudinally to reduce costs, but are not as accurate or convenient as testing with meters.
  • lancets In the selected location, such as the finger, to allow the collection of 1 or 2 drops of blood from the small and abundant capillary vessels in the superficial vascular plexus under the epidermis, accessible all over the body.
  • Conventional lancets generally have a rigid body and a sterile needle that protrudes from one end.
  • the puncture / perforation can disrupt the tissue structure, causing an inflammatory reaction that can consume glucose followed by a repair process.
  • the interaction of a sensor with the traumatized microenvironment justifies the need for a waiting period for the sensor signal to stabilize, and this period varies according to the type of sensor.
  • the document BR 11 2019 012600-7 reveals a system of continuous glucose monitoring.
  • the system comprises a subcutaneous insertable glucose sensor, which has the aforementioned disadvantages.
  • the current commercial glucose sensors for indirect glucose measurement of the interstitial space use amperometric enzyme electrodes based on glucose oxidase (GOx), whose operating principle is the measurement of the current flowing from an oxidation reaction, in a working electrode, to a reduction reaction, in a counter electrode.
  • GOx glucose oxidase
  • a potential is applied between the working electrode and a reference electrode, although some sensors use a two-electrode configuration (working and counter-reference electrode), combining the counter and reference electrodes.
  • An example is the electrochemical sensor revealed by document BR 11 2017 000271 -0. However, such an electrochemical sensor is preferably introduced in the user's eye for measurements, which represents a great inconvenience and makes its use difficult.
  • bioanalytes such as, for example, glucose
  • a general objective of the present invention is to provide a system for measuring the concentration of a bioanalyte capable of eliminating or at least reducing the limitations of the techniques currently known.
  • the present invention has the particular objective of providing a device for measuring the concentration of a bioanalyte.
  • One or more objectives of the aforementioned invention is (are) achieved (s) by means of a concentration measurement system of a bioanalyte comprising an electrode; a reagent; a processor; an induction device; wherein the processor is communicatively coupled with the electrode and the induction device; in which an oxidation state of the electrode is modified by means of an oxidation reaction between the reagent and the bioanalyte caused by an interaction between the induction device and the electrode; where the processor is configured to: apply at least one electrical current to an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determine the oxidation state of the electrode based on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the oxidation state of the determined electrode.
  • One or more objectives of the aforementioned invention is (are) also achieved through a method of measuring the concentration of a bioanalyte comprising the steps of: modifying an oxidation state of an electrode through an oxidoreduction reaction between a reagent and the bioanalyte caused by an interaction between an induction device and the electrode; apply at least one electric current in an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determine the oxidation state of the electrode based on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the oxidation state of the determined electrode.
  • One or more objectives of the aforementioned invention is (are) also achieved (s) by means of a concentration measurement device of a bioanalyte, comprising: an electrode; a reagent; a processor; wherein the processor is communicatively coupled with the electrode; in which an oxidation state of the electrode is modified by means of an oxidation reaction between the reagent and the bioanalyte caused by an interaction between an induction device and the electrode; where the processor is configured to: apply at least one electrical current to an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determine the oxidation state of the electrode based on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the oxidation state of the determined electrode.
  • Figure 1 illustrates the behavior of interstitial glucose (Gl) in the body, notably its migration through the dermis (De) to the epidermis (Ep), reaching a measurement device (BS) according to an embodiment of the invention, where the interstitial fluid (LI), the cells (Ce) and the bloodstream (CS) are also perceived.
  • Gl interstitial glucose
  • Figure 2 illustrates a layered structure of the measuring device (BS) of the present invention, in an exploded view (2A) and a side view (2B), where the disposable substrate (SD), the edges of medical glue ( CM), the antenna (At), the processor (Cl), the connecting element (Li) and the breathable medical adhesive (AM).
  • FIG. 3 shows a detailed view of the antenna (At) in association with the processor (Cl) of the measuring device of the present invention, where the connection element (Li) is perceived.
  • Figure 4 illustrates the logic of converting the signal obtained into information by the processor (Cl) of the measuring device, highlighting the sampler (Am), the quantizer (at) and the converter (Cv).
  • Figure 5 shows the voltage detected by the processor (Cl), highlighting the peak of the resistance close to 800ms.
  • Figure 6 shows the relationship between oxidation resistance (RF) and glucose concentration, with the maximum oxidation peak.
  • Figure 7 illustrates an interaction between the induction device and the measuring device, according to an embodiment of the present application.
  • FIG 8 illustrates the arrangement of the system of the present invention, where the generation of the signal by an antenna is evidenced, the reception and treatment of the signal by the measuring device (BS) and the sending of the information to an external device (DE).
  • BS measuring device
  • DE external device
  • Figure 9 illustrates the steps of the operating logic of the system of the present invention, comprising:
  • FIG. 10 to 12 illustrate the interfaces for entering personal information (Fig. 10), information regarding the type of diabetes to be monitored (Fig. 11) and the features and configurations of the interpretation system (Fig. 12) of the interpretation system of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates the generation of a base glucose value (GBV) during the calibration of the system of the present invention.
  • Figure 14 illustrates the visualization of the interstitial glucose measurement provided by the measurement system, according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 15 illustrates the visualization of the interstitial glucose measurement on the external device (DE) screen.
  • Figure 16 represents the set of information acquired by the measurement system, according to an accomplishment of this request.
  • Figure 17 represents an embodiment of the measurement system of the present invention, where the result of the measurement of the concentration of the bioanalyte is visualized.
  • Figure 18 represents an embodiment of the measurement system of the present invention, where the trend of variation in the measurement of the concentration of the bioanalyte is visualized.
  • Figure 19 represents an embodiment of the measurement system of the present invention, where a history of measurements of bioanalyte concentrations is visualized.
  • the present invention discloses a system, method and device for tracking user glycemic indexes for monitoring a user's clinical status, more specifically non-invasive, for measuring a user's interstitial glucose.
  • the present invention discloses a non-invasive device for the continuous measurement of interstitial glucose concentration in an organism, comprising a semipermeable membrane, a printed circuit (processor) for processing information and an antenna for transmitting NFC, where the device measurement system (BS), which can also be referred to as “Biosensor”, it acts positioned on the user's skin in order to interact with bioanalytes and generate information that allows it to be related to the concentration of interstitial glucose.
  • BS device measurement system
  • biosensor refers to a device that uses biological recognition properties for the selective analysis of different analytes or biomolecules, generating a signal quantitatively related to the concentration of the substance to be measured.
  • the present invention reveals technical measurement and communication solutions, more specifically for the interpretation and management of the measurement of the concentration of bioanalytes and the consequent formation of useful information to the user.
  • the present invention comprises a bioanalyte concentration measurement system.
  • bioanalyte refers to the biological substance or component that is the target of analysis in an assay so that its properties can be measured, since they cannot be measured in themselves. For example, you cannot measure a table, but its height, width, etc. Likewise, glucose cannot be measured, but its concentration can be measured. In this example “glucose” is the component and “concentration” is the measurable property.
  • the measurement system comprises an electrode; a reagent; a processor and an induction device (also called an external device).
  • the bioanalyte may be interstitial glucose (that is, present in the interstice of the organism / user) and the reagent may be glucose oxidase.
  • glucose oxidase can be immobilized on or in the vicinity of the electrode, for example, when applied as a reagent layer.
  • the processor is connected communicatively with the electrode and the induction device.
  • An oxidation state of the electrode is modified by means of an oxidation reaction between the reagent and the bioanalyte caused by an interaction between the induction device and the electrode.
  • the processor is configured to: apply at least one electrical current to an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determining the oxidation state of the electrode based, at least in part, on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based, at least in part, on the oxidation state of the determined electrode.
  • the processor can be configured to: apply a plurality of electrical currents comprising different frequencies to the electrode; for each applied electric current, determine a transmission time for each electric current; for each applied electric current, determine a lag between an expected transmission time and the determined transmission time; determine the oxidation state of the electrode based, at least in part, on at least one lag among the determined lags.
  • the measurement system counts the estimate of the electrode's sensitivity.
  • the processor is configured to provide a disturbance control signal that affects the electrode response, for example, by changing the voltage level, current intensity and / or frequency that is applied to the biosensor (BS) between the working and reference.
  • the sensitivity estimate can be determined based, at least in part, on the difference in response measured at different voltage levels, current intensity and / or frequency according to a look-up table.
  • the processor can also be additionally configured to store information regarding the oxidation state of the electrode after a first measurement and, in a second measurement, after the first measurement, determine the concentration of the bioanalyte based, at least in part, on the information related to the oxidation state of the electrode after the first measurement and based, at least in part, on the oxidation state of the electrode after the second measurement.
  • the measurement system may comprise an antenna communicatively coupled to the processor.
  • the processor can be further configured to transmit information on the concentration of the bioanalyte to the induction device via the antenna.
  • the measuring system's antenna and electrode are the same physical component.
  • the electrode, antenna, processor and reagent are stacked in layers forming a single body.
  • the single body formed by the stacked layers can be termed as a measuring device or biosensor (BS).
  • This measuring device (BS) may comprise a means of attachment to a user, such as edges made of medical glue (CM), edges comprising medical glue or strips comprising medical glue.
  • CM medical glue
  • the antenna can be configured to capture energy from radiation emitted by the induction device and energize the processor.
  • NFC technology is used to collect / capture energy, but the antenna can be configured to capture any type of radiation incident in the environment, such as infrared radiation, visible light, ultraviolet, radio, among others.
  • FIG 7 illustrates an interaction between the antenna (At) of the biosensor (BS) and an antenna of the external device (DE), which can be applied both for the bidirectional transmission of information and for the capture of energy by the antenna ( At) for operation of the biosensor (BS).
  • the induction device (or external device), for example a smartphone or a tablet, can be configured to handle the bioanalyte concentration information received from the antenna and generate graphical information for a user, in which the information graphics comprise at least one of:
  • an induction device can be additionally configured to perform at least one function among:
  • the present invention also reveals a system for interpreting the information collected by a user's bioanalyte monitoring device and sending this interpreted information to an external device (DE), using a processor or integrated circuit, in the form of a chip (C ), which receives the signals generated by an antenna (At) and processes them in order to generate information that reflects the concentration of the bioanalyte that is being measured.
  • DE external device
  • C chip
  • the processor or integrated circuit (Cl) is activated by an interaction (for example, an approximation) between an external device (DE) equipped with approach-field communication (or near-field communication, also known by the abbreviation NFC ), allowing the transmission of information from the chip (Cl) to the external device (DE) for the interpretation and presentation of the treated information to the user.
  • an interaction for example, an approximation
  • DE external device
  • approach-field communication or near-field communication, also known by the abbreviation NFC
  • NFC near-field communication
  • an antenna (At) interacts with the bioanalyte to be measured and generates an electrical signal (Si) proportional to the concentration of the bioanalyte.
  • This signal (Si) is then received by the chip (Cl) and treated to generate information (If) that can be used by the external device (DE).
  • the antenna (At) operates with a previously defined transmission frequency.
  • the antenna (At) is a TAG NFC antenna with a transmission frequency of 13.56 MFIz and uses the communication protocols ISO 14443A / B or ISO 15693.
  • the antenna (At) is energized by the interaction (for example, an approximation) between the external device (DE) equipped with NFC, being traversed by an electric current that sweeps its course in different frequencies, up to 13.56 MFIz in 0.01 MHz intervals / increments, reaching the chip / processor (Cl) that perceives a possible delay / lag in the transmission of a current associated with some frequency.
  • the chip / processor (Cl) receives the electrical charge, while the biosensor (BS), already in contact with the user's skin, started its oxidation process. This change in the oxidation state interferes with the way the electrical charge travels through the biosensor (BS).
  • the magnetic field For each frequency traveled, the magnetic field generates a noise and, the greater the noise (or change of frequency), the more difficult it is for the biosensor (BS) to complete the transit of the electric current and arrive at the next frequency.
  • RF oxidation resistance
  • concentration of the bioanalyte such as glucose
  • a maximum RF occurred at the frequency 3.4 Mhz, which corresponds to a analyte measurement of 121 mg / dl according to a look-up table that can be stored on the chip / processor (Cl) or on the external device (DE).
  • the wave that travels through it will suffer some difficulty to continue on its path until the end of the frequency of 13.56 MFIz, due to the oxidation suffered by the antenna (At), which in this realization also works like an electrode.
  • This point corresponds to the peak of resistance detected by the integrated circuit (Cl) and, therefore, to a certain concentration of bioanalyte.
  • This delayed frequency corresponds to a concentration of the measured bioanalyte, since its measurement generated, in the antenna (At) a level of oxidation corresponding to its concentration and this oxidation interferes in the frequencies that travel through the body of the antenna (At).
  • the integrated circuit (Cl) of the measurement system described here is provided with programming (or a set of instructions or software) that, when executed by the integrated circuit (Cl), interprets the delayed frequencies identified in an information corresponding to the measured bioanalyte concentration, as described, sending this information to the external device (DE) through the antenna (At), using its transmission frequency.
  • the approximation of the external device allows a first reading of the frequency, which corresponds to a certain concentration of glucose in the user according to the consultation table.
  • Table 1 below presents hypothetical readings taken by the system of the present invention.
  • the measurement starts at the 0.01 Mhz frequency, performed in 0.001 Mhz increments.
  • the current travels through the biosensor (BS), at some point there will be a difficulty in reading, generating a delay / lag in the measurement.
  • This calculation for the delay results in the corresponding frequency and, by correspondence, in the definition of the concentration of the bioanalyte.
  • the time defined for electric current to complete the reading cycle is approximately 7.4 x 10 8 s, which is the time necessary for the current to cover all frequency lines, from 0.01 MHz to 13, 56MHz.
  • the RF (radio frequency) integrated circuit (Cl) operates by means of a sampler (Am), which performs the sampling of bioanalytes produced by the organism, associated with a quantizer (Qt), which validates the amount of information coming from the changes that occurred in frequency, which are sufficient to convert analog signals to digital (binary) signals, and specific programming on the external device (DE) is responsible for making the conversion (Cv) itself, transforming the collected information into equivalent bioanalyte concentration .
  • Am sampler
  • Qt quantizer
  • DE specific programming on the external device
  • the present invention features a non-invasive device for collecting information related to a user's interstitial glucose, constituting a small biosensor (BS), similar to a plastic tag, which, adhered to the skin / epidermis ( Ep) of the user, performs the collection of information from the activation by a device equipped with communication by approach field (or near-field communication - NFC), allowing the transmission of this information to an external device (DE) for interpretation and presentation information handled by the user.
  • BS small biosensor
  • Ep skin / epidermis
  • the concentration of glucose in the interstitial fluid (Gl) has a great correlation with the levels / concentrations of glucose observed in the blood, since the glucose diffuses directly from the blood stream (CS) to the interstitial fluid, in order to supply the cells of the tissues of the necessary nutrients to the skin, as illustrated in Figure 1.
  • interstitial glucose (Gl) can migrate through the dermis (De) to the epidermis (Ep) and interact with the biosensor (BS) allocated there, in order to enable its detection .
  • this diffusion process is not instantaneous and appears to be influenced by blood flow and capillary permeability.
  • the glucose biosensor is an amperometric electrochemical sensor, which typically employs the use of the glucose oxidase enzyme (GOx) to catalyze the reaction between glucose and oxygen and thus generate an electrical signal, as represented in the equations 1 and 2: glucose + O2 + H2O + GOx ® H2O2 + glycolic acid (equation 1) H2O2 ® O2 + 2H + + 2e (equation 2)
  • the formed H2O2 degrades, releasing electrons that interact as a biosensor (BS), providing the correlation with the concentration of interstitial glucose (Gl).
  • This degradation is motivated by the electrochemical tension generated by the interaction between the induction device and the electrode (for example, an approximation) promoting, then, the interaction between 0 H2O2 and 0 biosensor (BS), occurring the oxidation-reduction reaction in which
  • the amperometric electrochemical sensor is the reducing agent that allows the reduction of hydrogen peroxide, yielding electrons to hydrogen peroxide, resulting in the movement of charges between the electrodes.
  • an “electrochemical cell” is formed in that environment on the skin (Ep), where the electrons generated by the degradation of hydrogen peroxide migrate to the antenna (At), generating a signal proportional to the amount of interstitial glucose (Gl) that reacted with glucose oxidase.
  • the current measured by the biosensor is that generated by the oxidation of hydrogen peroxide (H2O2) in an electrode.
  • H2O2 hydrogen peroxide
  • the final current is also proportional to the amount of glucose that reacts with the enzyme.
  • the current will be proportional to the concentration of oxygen and not that of glucose.
  • glucose must be the limiting reagent, that is, the oxygen concentration must be in excess for all glucose concentrations, a requirement that is not easily achieved, since, in subcutaneous tissue, the oxygen concentration is much lower than that of glucose.
  • the measurement system in an embodiment of the present invention, comprises a semipermeable membrane (AM) to regulate the transport of oxygen and glucose to the sensitive elements of the biosensor (BS) and maximize the availability of oxygen.
  • a semipermeable membrane can be called “medical fabric", composed of a combination of a non-woven fabric (TNT) made of polyester with a medical grade acrylic adhesive.
  • TNT non-woven fabric
  • an elastic polyurethane TNT with acrylate adhesive can also be used.
  • the main function of the semipermeable membrane (AM) is to allow the exchange of fluids as a filter, releasing the passage of the interstitial liquid to the absorption area of the transducer (Cl), which is highly sensitive to pH variation, detecting small concentrations of glucose (Gl) in the middle when this molecule undergoes oxidation when it comes in contact with the part of the biosensor (BS).
  • the biosensor (BS) for measuring interstitial glucose (Gl) comprises a series of components, represented in Figure 2, which, combined, result in an apparatus capable of measuring interstitial glucose ( Gl) of a user.
  • the biosensor (BS) comprises a succession of overlapping layers, which can be described as follows: a) a disposable substrate (SD) is a protective element allocated to protect the adhesive capacity of the measuring device until its moment of use , when, then, the disposable substrate (SD) can be discarded; b) edges of medical glue (CM) consist of a thin layer of adhesive on the outer edges of the biosensor (BS) that promote the fixation of the device to the user's skin (Ep); c) the NFC antenna (At), which is characterized by being a metallic layer, preferably in a spiral shape, preferably in aluminum or brass, and serves to generate information proportional to the amount of interstitial glucose (Gl) from the interaction with the electrons supplied by hydrogen peroxide.
  • SD disposable substrate
  • CM edges of medical glue
  • the NFC antenna (At) which is characterized by being a metallic layer, preferably in a spiral shape, preferably in aluminum or brass, and serves to generate information proportional to the amount of interstitial glucose (Gl)
  • the antenna (At) acts as an electrode for an electrochemical cell
  • an Ntag (Cl) information processor or chip which performs the function of receiving the signal generated by the antenna (At), generating information proportional to the amount of interstitial glucose (Gl) reacted with GOx
  • a connecting element (Li) which is a solder between the antenna (At) and the chip (Cl), keeping them together and allowing their electrical connection
  • a breathable medical membrane or adhesive (AM) which is the adhesive that allows the biosensor (BS) to be in contact with the user's skin and allows the passage of oxygen for the chemical reactions in equations 1 and 2.
  • the electrons released by the degradation of FI2O2 from the approach of the NFC device interact with the antenna (At) and promote an oxidation of the material of the antenna (At), generating an electrical signal that is translated by the chip (Cl) to be sent to the NFC device and that is proportional to the concentration of glucose (Gl) captured by the measuring device.
  • the measurement system comprises a “smart sensor” architectural concept consisting of an analyte biosensor (BS) and three cascaded software modules.
  • BS analyte biosensor
  • the goal of intelligent biosensor algorithms is to make CGM (Continuous Glucose Monitoring) data more reliable and accurate, and this can be of great benefit for various applications, for example, generating hypoglycemia / hyperglycemia alerts.
  • CGM Continuous Glucose Monitoring
  • BS biosensor processor
  • a noise elimination module contains an algorithm designed to attenuate the measurement noise.
  • the original CGM data obtained by the bioanalyte concentration biosensor (BS) based, at least in part, on the oxidation state of the electrode, can present critical issues, such as measurement noise, estimates systematically above or below actual values and delays in generation of alerts.
  • the noise elimination module After processing the data by the noise elimination module, data with reduced measurement noise is obtained.
  • an enhancement module incorporates an algorithm that recalibrates CGM data to improve accuracy.
  • the enhancement module receives data with reduced measurement noise received from the noise elimination module and, optionally, data of glucose base values obtained by self-monitoring of glucose (SMBG) techniques ). After processing the data by the enhancement module, data are obtained with reduction of estimates systematically above or below real values;
  • SMBG self-monitoring of glucose
  • a prediction module presents an algorithm to predict in real time the concentration of glucose according to the latency of the frequency and resistance suffered by the frequency in the biosensor (BS) and thus generate more timely alerts.
  • the prediction module receives inputs with reduction of estimates systematically above or below the actual values received from the improvement module and, optionally, complementary information on food and liquids ingested, administered insulin doses, physical activity, among others. After processing the data by the prediction module, it obtains data CGM, which can be used to generate preventive alerts to compensate for any delays in the generation of alerts.
  • the present invention comprises a system for measuring and interpreting the information collected by a user's bioanalyte monitoring device and sending this interpreted information to an external device (DE) provided with a programming (or set of instructions) or software) dedicated to the management of this information in order to provide useful data to the user.
  • DE external device
  • the records collected from the measurements stored in a database of the interpretation system of the present invention, allow to generate a history of the measurements and, from the analysis of these data, to trace trends in the behavior of the user's glycemic index, facilitating the prediction of actions that must be taken in each situation.
  • the interpretation system described here starts from the insertion of the user's information, as illustrated in Figures 10 to 12.
  • Such information which ranges from (i) personal data ( Figure 10), such as name, email address, telephone, sex and password, passing through (ii) information related to the type of diabetes to be monitored ( Figure 11) and arriving at (ii) functionalities and configurations of the measurement and interpretation system ( Figure 12), are necessary so that the algorithm can help the user to manage their diabetes monitoring and control routine, crossing the settings fed by the user with the measurements collected by the system.
  • the application is installed on the external device (DE), such as smartphones or tablets, enabling it to operate on the device.
  • the external device (DE) is the induction device used to cause the reaction between the reagent (such as glucose oxidase) and the bioanalyte to be measured (such as glucose);
  • the biosensor (BS) is activated, releasing it to function, and its validity is verified with a security server in the cloud;
  • the measurement and interpretation system is calibrated, informing the initial GBV obtained by measuring the user's capillary blood;
  • the measurement and interpretation system preferably uses an application developed from an instant glucose measurement algorithm, or instant glucose measurement (IGM), to transform the information received from the measurement device (BS), illustrated in Figure 16, to generate a set of treated information, in order to help the user to monitor his glycemic indexes and adopt timely control measures, such as, for example, the administration of insulin.
  • IGM instant glucose measurement
  • Calibration may be necessary if the user realizes that the value of the measurement made on the biosensor (BS) is not consistent with his clinical condition at that time. Then, it enables the calibration function to be able to inform the measurement made at the fingertip (capillary blood glucose). This information is fed into the VBG field of the external device (DE) application.
  • the measurement and interpretation system requests information regarding the reason that led glucose to have changes, such as physical activity, food or liquids ingested by the user or application of insulin.
  • the real-time calibration algorithm uses data from previous time points that are available. A linear regression equation is modified and a linear regression technique is performed using four paired calibration data points, the most recent and points 6, 12 and 18 hours earlier.
  • the real-time calibration adjustment is performed to account for changes in sensor sensitivity over the life of the biosensor (BS). Feeding this information helps the user to make corrections and decide whether to take insulin or not. For the application, the information is used for trend arrow calculations to warn the user of glucose changes.
  • the collected measurements are stored by the measurement and interpretation system on a server and can be accessed by both the user and persons designated by him, so that they can be used by caregivers or doctors, as illustrated in Figure 14.
  • the information is presented to the user, as illustrated in Figure 15, presenting statistics, point measurements, trends, among other information applicable for the control of diabetes.
  • the interface of the measurement and interpretation system proposed here offers graphs to facilitate the understanding of the scenario to the user, as illustrated in Figures 17, 18 and 19, associated with a brief summary of the history of the measured glucose levels.
  • the system stores 180 days of glucose measurement data and provides a complete overview of the user's glucose levels over the past six months.
  • the graphs aim to present various information to the user, such as the time and value of the measurement performed, the glucose variation trends, using the “trend arrows”, and a history of the daily measurements taken, as shown in Figure 19.
  • the system allows the user to add notes referring to the foods consumed and the insulin doses administered, creating a particular history, referring to their habits and peculiarities.
  • Continuous monitoring of the user's glucose levels also provides the tendency for blood glucose levels to rise or fall and the speed of these variations, indicated by the “trend arrows” that the graphs show, indicating the direction (up or down) of the latest measurements, as can be seen in Figures 17 to 19.
  • the inclination of the arrows indicates the speed of variation and an inclined trend arrow shows that, at that moment, blood glucose levels are stable.

Abstract

The system for measuring the concentration of a bioanalyte comprises a reagent and a processor communicatively coupled with an electrode and an induction device. An oxidation status of the electrode is modified by means of an oxidation-reduction reaction between the reagent and the bioanalyte, caused by an interaction between the induction device and the electrode. The processor is configured to: apply an electric current to an electrode path; determine a transmission time of the electric current applied to the electrode path; determine a lag between an expected transmission time and the determined transmission time for the applied electric current; determine the oxidation status of the electrode based on the determined lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the determined oxidation status of the electrode.

Description

SISTEMA, MÉTODO E DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE CONCENTRAÇÃO DE UMSYSTEM, METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE CONCENTRATION OF A
BIOANALITO CAMPO DA INVENÇÃO BIOANALITE FIELD OF THE INVENTION
A presente invenção refere-se a um sistema de medição de concentração de um bioanalito presente no interstício de um organismo. A presente invenção refere-se também a um método e a um dispositivo de medição da concentração de um bioanalito. The present invention relates to a system for measuring the concentration of a bioanalyte present in the interstice of an organism. The present invention also relates to a method and a device for measuring the concentration of a bioanalyte.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO BACKGROUND OF THE INVENTION
O diabetes mellitus é uma doença causada pela produção insuficiente ou má absorção de insulina, hormônio que regula a glicose no sangue e garante energia para o organismo, quebrando as moléculas de glicose (açúcar) transformando-as em energia para manutenção das células do organismo. Diabetes mellitus is a disease caused by insufficient production or malabsorption of insulin, a hormone that regulates glucose in the blood and ensures energy for the organism, breaking down the molecules of glucose (sugar) transforming them into energy for the maintenance of the body's cells.
O diabetes reúne um grupo de doenças que resultam do acúmulo de açúcar no sangue. Seus tipos mais comuns são: a) Diabetes tipo 2: doença crónica que afeta a forma como o corpo processa a glicose do sangue; b) Diabetes tipo 1 : doença crónica em que o pâncreas produz pouca ou nenhuma insulina; c) Pré-diabetes: condição em que a glicose no sangue está em concentração elevada, mas não o suficiente para ser classificado como diabetes do tipo 2; d) Diabetes gestacional: altos níveis de glicose no sangue que afetam gestantes. Diabetes brings together a group of diseases that result from the accumulation of sugar in the blood. Its most common types are: a) Type 2 diabetes: a chronic disease that affects the way the body processes blood glucose; b) Type 1 diabetes: chronic disease in which the pancreas produces little or no insulin; c) Pre-diabetes: condition in which blood glucose is in high concentration, but not enough to be classified as type 2 diabetes; d) Gestational diabetes: high blood glucose levels that affect pregnant women.
O controle da glicemia reduz de forma significativa as complicações do diabetes. Assim, métodos que avaliam a frequência e a magnitude da hiperglicemia são essenciais no acompanhamento da doença, visando a ajustes no tratamento. Até a década de 1970, a avaliação do controle glicêmico era feita apenas com medida domiciliar da glicosúria e dosagens ocasionais de glicemia de jejum. Glycemic control significantly reduces the complications of diabetes. Thus, methods that assess the frequency and magnitude of hyperglycemia are essential in monitoring the disease, aiming at adjustments in treatment. Until the 1970s, the assessment of glycemic control was done only with household measurement of glycosuria and occasional fasting blood glucose measurements.
Desde então, houve avanços significativos no estado da técnica em relação aos métodos utilizados, com o desenvolvimento de testes que avaliam o controle glicêmico em longo prazo, como a hemoglobina glicada (HbA1 c), assim como aqueles que detectam flutuações da glicemia ao longo do dia, como o automonitoramento da glicemia capilar (AMGC) e o sistema de monitoramento contínuo da glicose em líquido intersticial (SMCG). A dosagem da glicemia geralmente é feita no soro ou plasma, mas alguns laboratórios medem-na no sangue total, que é 10% a 159% mais baixa. O método mais utilizado atualmente no estado da técnica para dosagem de glicemia é o enzimático, com oxidase ou hexoquinase. O tubo ideal para coleta de sangue visando à dosagem da glicemia deve conter fluoreto. A coleta sem fluoreto pode ser efetuada, mas deve ser centrifugada logo após a venopunção. O armazenamento prolongado da amostra, sem centrifugação e sem fluoreto, permite o metabolismo da glicose pelas hemácias, que não necessitam de insulina para captação de glicose. A temperatura ambiente pode acelerar esse processo. Em refrigerador, a glicose permanece estável por algumas horas na amostra de sangue. A adição de fluoreto nos tubos previne estes processos, posto que inibe a glicólise. Since then, there have been significant advances in the state of the art in relation to the methods used, with the development of tests that evaluate long-term glycemic control, such as glycated hemoglobin (HbA1 c), as well as those that detect glycemic fluctuations throughout the period. day, such as capillary blood glucose self-monitoring (AMGC) and the interstitial liquid glucose monitoring system (SMCG). Blood glucose measurement is usually done in serum or plasma, but some laboratories measure it in whole blood, which is 10% to 159% lower. The most used method currently in the state of the art for blood glucose measurement is enzymatic, with oxidase or hexokinase. The ideal blood collection tube for blood glucose measurement must contain fluoride. Collection without fluoride can be performed, but it must be centrifuged immediately after venipuncture. Prolonged storage of the sample, without centrifugation and without fluoride, allows glucose metabolism by red blood cells, which do not require insulin for glucose uptake. Room temperature can speed up this process. In a refrigerator, the glucose remains stable for a few hours in the blood sample. The addition of fluoride to the tubes prevents these processes, since it inhibits glycolysis.
A dosagem de glicemia geralmente é realizada em jejum (sendo recomendada a ausência de qualquer ingestão alimentar, exceto água, por pelo menos 8 horas). Hoje, sabe-se que a glicemia de jejum é insuficiente para acompanhamento do controle glicêmico de pacientes com diabetes mellitus, pois reflete apenas uma medida pontual, no momento da coleta de sangue. Blood glucose measurement is usually performed on an empty stomach (the absence of any food intake, except water, is recommended for at least 8 hours). Today, it is known that fasting blood glucose is insufficient to monitor the glycemic control of patients with diabetes mellitus, as it reflects only a one-off measure at the time of blood collection.
A dosagem de glicemia pós-prandial também pode ser efetuada (1 h a 2h após o início da ingestão alimentar) e permite avaliar picos hiperglicêmicos pós- prandiais associados a risco cardiovascular e estresse oxidativo. Entretanto, também representa uma medida pontual, que pode não refletir o que ocorre nos demais dias e horários não avaliados. No entanto, tal dosagem pode ser útil em pacientes com diabetes mellitus tipo 2 que não realizam AMGC. A dosagem de glicemia simultaneamente à realização de uma aferição da glicemia capilar pode ser utilizada para testar a acurácia dos resultados do automonitoramento. Esse teste deve ser feito de preferência em jejum, já que a concentração de glicose no sangue venoso e capilar é semelhante em jejum, mas amostras pós-prandiais podem ser 20% a 25% mais elevadas no sangue capilar. O uso de sangue venoso no glicosímetro, em vez do sangue capilar, pode eliminar este problema. The measurement of postprandial glycemia can also be performed (1 h to 2 h after the beginning of food intake) and allows the assessment of postprandial hyperglycemic peaks associated with cardiovascular risk and oxidative stress. However, it also represents a one-off measure, which may not reflect what happens on other days and times not evaluated. However, such a dosage may be useful in patients with type 2 diabetes mellitus who do not perform AMGC. The measurement of blood glucose simultaneously with the measurement of capillary blood glucose can be used to test the accuracy of the self-monitoring results. This test should preferably be done on an empty stomach, since the glucose concentration in venous and capillary blood is similar in an empty stomach, but postprandial samples can be 20% to 25% higher in capillary blood. The use of venous blood in the glucometer, instead of capillary blood, can eliminate this problem.
A adoção de aparelhos portáteis para medir os níveis de glicose facilitou sobremaneira a prática de monitoramento pelo portador de diabetes mellitus, possibilitando o automonitoramento e dispensando os ensaios de laboratório para dosagem da glicose. The adoption of portable devices to measure glucose levels greatly facilitated the practice of monitoring by patients with diabetes mellitus, enabling self-monitoring and dispensing with laboratory tests for glucose measurement.
Os primeiros glicosímetros do estado da técnica utilizavam um primeiro eletrodo da enzima glicose oxidase (GOx), baseado em uma fina camada de enzima em um eletrodo de oxigénio, onde a leitura relaciona a quantidade de oxigénio consumida pela GOx durante a reação enzimática com a glicose. The first state-of-the-art glucometers used a first glucose oxidase (GOx) enzyme electrode, based on a thin layer of enzyme on an oxygen electrode, where the reading relates the amount of oxygen consumed by GOx during the enzymatic reaction with glucose.
A enzima GOx catalisa a oxidação da glicose em gluconolactona. Para tanto, GOx requer como cofator Flavina Adenina Dinucleotídeo (FAD) que atuará como aceitador de elétrons reduzindo para FADFI2, de acordo com a seguinte reação: Glicose + GOx (FAD) ® Gluconolactona + GOx (FADFI2) Glicose + GOx(MANIA) ® The GOx enzyme catalyzes the oxidation of glucose to gluconolactone. Therefore, GOx requires Flavin Adenine Dinucleotide (FAD) to act as an electron acceptor reducing to FADFI2, according to the following reaction: Glucose + GOx (FAD) ® Gluconolactone + GOx (FADFI2) Glucose + GOx (MANIA) ®
Gluconolactona + GOx(FADFl2) Gluconolactone + GOx (FADFl2)
O cofator FAD (centro ativo redox) está profundamente incorporado na estrutuqura molecular do GOx. Isso requer 0 uso de mediadores ou outras estratégias para melhorar a comunicação entre a enzima e a superfície do eletrodo “guiando” os elétrons para 0 eletrodo. O mediador natural é 0 par oxigénio / peróxido de hidrogénio (O2 / FI2O2), de acordo com as reações: The FAD cofactor (active redox center) is deeply embedded in the molecular structure of GOx. This requires the use of mediators or other strategies to improve communication between the enzyme and the electrode surface by "guiding" the electrons to the electrode. The natural mediator is the oxygen / hydrogen peroxide (O2 / FI2O2) pair, according to the reactions:
GOx (FADH2) +02® GOx ( FAD ) +H 02® 2H+ + O2+ 2e G0X(FADH2)+02®G0X(MANIA)+H202®2H+ + 02+2e-GOx (FADH2) +0 2 ® GOx (FAD) + H 0 2 ® 2H + + O2 + 2e G0X (FADH2) + 02®G0X (MANIA) + H 2 02®2H + + 0 2 + 2e-
A flavina é reoxidada na presença de oxigénio, produzindo peróxido de hidrogénio. Isso é monitorado medindo a corrente gerada após a aplicação de um potencial (em torno de +0,6 V vs. Ag / AgCI) entre 0 eletrodo de trabalho e um eletrodo de referência. Flavin is reoxidated in the presence of oxygen, producing hydrogen peroxide. This is monitored by measuring the current generated after applying a potential (around +0.6 V vs. Ag / AgCI) between the working electrode and a reference electrode.
No entanto, dois problemas principais devem ser tratados: outras moléculas eletroativas como 0 ácido úrico e 0 ácido ascórbico podem interferir na medição, dependendo do potencial aplicado; e para reduzir a interferência e aumentar a seletividade à glicose, são incluídas membranas que limitam 0 acesso dessas moléculas à superfície do eletrodo, ou os eletrodos são construídos em materiais que requerem um potencial menor. However, two main problems must be addressed: other electroactive molecules such as uric acid and ascorbic acid can interfere with the measurement, depending on the applied potential; and to reduce interference and increase glucose selectivity, membranes are included that limit the access of these molecules to the electrode surface, or the electrodes are constructed of materials that require less potential.
Outra metodologia utiliza as tiras de teste que mudam de cor e podem ser lidas visualmente, sem um medidor, sendo amplamente utilizadas desde os anos 80. Apresentam a vantagem adicional de poderem ser cortadas longitudinalmente para reduzir custos, mas não são tão precisas ou convenientes quanto os testes com medidores. Another methodology uses test strips that change color and can be read visually, without a meter, and have been widely used since the 1980s. They have the added advantage that they can be cut longitudinally to reduce costs, but are not as accurate or convenient as testing with meters.
Para a coleta das amostras de sangue a serem alvo da análise do nível de glicose, obtidas por punção ou perfuração da pele, os dispositivos atualmente disponíveis no estado da técnica utilizam-se lancetas no local selecionado, tal como 0 dedo, para permitir a recolha de 1 ou 2 gotas de sangue a partir dos pequenos e abundantes vasos capilares no plexo vascular superficial sob a epiderme, acessíveis por todo o corpo. As lancetas convencionais têm, geralmente, um corpo rígido e uma agulha estéril que se projeta a partir de uma extremidade. For the collection of blood samples to be the target of the analysis of the level of glucose, obtained by puncture or perforation of the skin, the devices currently available in the state of the art use lancets in the selected location, such as the finger, to allow the collection of 1 or 2 drops of blood from the small and abundant capillary vessels in the superficial vascular plexus under the epidermis, accessible all over the body. Conventional lancets generally have a rigid body and a sterile needle that protrudes from one end.
Mesmo com as muitas melhorias já realizadas no estado da técnica, a dor associada à punção continua a ser um problema significativo para muitos pacientes. A necessidade de coleta de sangue e o medo da dor associada também é um grande obstáculo para os milhões de diabéticos diagnosticados, dificultando o monitoramento adequado. Além disso, de punção para obter uma amostra de sangue para outras aplicações de diagnóstico é cada vez mais comum, e um dispositivo menos doloroso, minimamente invasivo é necessário para melhorar essas aplicações e fazer essas tecnologias mais aceitáveis. Even with the many improvements already made in the state of the art, pain associated with puncture remains a significant problem for many patients. The need for blood collection and the fear of associated pain is also a major obstacle for the millions of diagnosed diabetics, making proper monitoring difficult. In addition, puncture to obtain a blood sample for other diagnostic applications is increasingly common, and a less painful, minimally invasive device is needed to improve these applications and make these technologies more acceptable.
Além disso, a punção/perfuração pode romper a estrutura do tecido, provocando uma reação inflamatória que pode consumir glicose seguida de um processo de reparo. A interação de um sensor com o microambiente traumatizado justifica a necessidade de um período de espera para o sinal do sensor se estabilizar, e esse período varia de acordo com o tipo de sensor. In addition, the puncture / perforation can disrupt the tissue structure, causing an inflammatory reaction that can consume glucose followed by a repair process. The interaction of a sensor with the traumatized microenvironment justifies the need for a waiting period for the sensor signal to stabilize, and this period varies according to the type of sensor.
Atualmente, apresentam-se aparelhos que podem ler as informações à distância, utilizando um implante ou uma agulha, inseridos no corpo do paciente, que interagem com o organismo e emitem uma informação traduzida por um aparelho externo, permitindo maior conforto e rapidez. Currently, there are devices that can read information from a distance, using an implant or a needle, inserted in the patient's body, which interact with the organism and emit information translated by an external device, allowing greater comfort and speed.
Entretanto, todos estes dispositivos e métodos embutem o inconveniente de invadir o corpo do paciente para obter uma amostra de sangue ou de fluidos corporais para poder fazer a leitura dos níveis de glicose. However, all of these devices and methods incorporate the inconvenience of invading the patient's body to obtain a sample of blood or body fluids to be able to read glucose levels.
O documento BR 11 2019 012600-7 revela um sistema de monitoramento contínuo de glicose. No entanto, o sistema compreende um sensor de glicose inserível subcutâneo, o qual apresenta as desvantagens acima mencionadas. The document BR 11 2019 012600-7 reveals a system of continuous glucose monitoring. However, the system comprises a subcutaneous insertable glucose sensor, which has the aforementioned disadvantages.
Os atuais sensores comerciais de glicose de medição indireta de glicose do espaço intersticial utilizam eletrodos enzimáticos amperométricos baseados na glicose oxidase (GOx), cujo princípio de operação é a medição da corrente que flui de uma reação de oxidação, em um eletrodo de trabalho, para uma reação de redução, em um contra-eletrodo. Para esse fim, um potencial é aplicado entre o eletrodo de trabalho e um eletrodo de referência, embora alguns sensores usem uma configuração de dois eletrodos (eletrodo de trabalho e contra-referência), combinando os eletrodos do contador e de referência. Um exemplo é o sensor eletroquímico revelado pelo documento BR 11 2017 000271 -0. No entanto, tal sensor eletroquímico é preferencialmente introduzido no olho do usuário para a realização de medições, o que representa um grande incómodo e dificulta sua utilização. The current commercial glucose sensors for indirect glucose measurement of the interstitial space use amperometric enzyme electrodes based on glucose oxidase (GOx), whose operating principle is the measurement of the current flowing from an oxidation reaction, in a working electrode, to a reduction reaction, in a counter electrode. For this purpose, a potential is applied between the working electrode and a reference electrode, although some sensors use a two-electrode configuration (working and counter-reference electrode), combining the counter and reference electrodes. An example is the electrochemical sensor revealed by document BR 11 2017 000271 -0. However, such an electrochemical sensor is preferably introduced in the user's eye for measurements, which represents a great inconvenience and makes its use difficult.
Dando continuidade, a adoção de aparelhos portáteis para medir os níveis de bioanalitos, como, por exemplo, a glicose, facilitou sobremaneira a prática de monitoramento do estado de saúde dos usuários, possibilitando o auto monitoramento e dispensando os ensaios de laboratório para dosagem de bioanalitos. Continuing, the adoption of portable devices to measure the levels of bioanalytes, such as, for example, glucose, greatly facilitated the practice of monitoring the health status of users, enabling self-monitoring and dispensing with laboratory tests to measure bioanalytes. .
A partir daí, o envio das informações coletadas a um dispositivo externo passou a ser um desafio, de modo a possibilitar uma comunicação rápida e confiável, possibilitando a tomada de decisões pelo usuário. From then on, sending the collected information to an external device became a challenge, in order to enable a fast and reliable communication, enabling the user to make decisions.
Além disso, a introdução de novos sistemas de monitoramento contínuo de bioanalitos, como a glicose, abriu um novo campo de aplicação que até então não era acessível, o espaço intersticial. In addition, the introduction of new systems for continuous monitoring of bioanalyses, such as glucose, opened a new field of application that until then was not accessible, the interstitial space.
A maioria dos médicos e/ou profissionais de saúde de modo geral são familiarizados com a interpretação das alterações na glicose plasmática, medida no sangue capilar, porque o espaço intravascular é facilmente acessível. Most doctors and / or health professionals in general are familiar with the interpretation of changes in plasma glucose, measured in capillary blood, because the intravascular space is easily accessible.
As alterações na glicose plasmática geralmente precedem as alterações na glicose intersticial e, portanto, fornecem um sinal de alerta mais cedo em relação à evolução da hipo e da hiperglicemia. Changes in plasma glucose generally precede changes in interstitial glucose and therefore provide an early warning signal regarding the evolution of hypo and hyperglycemia.
No entanto, existem várias circunstâncias em que existem discrepâncias entre os níveis plasmáticos de glicose e os sintomas clínicos. Um exemplo é a persistência da cognição prejudicada por períodos prolongados após a correção da hipoglicemia, o que pode estar relacionado a atrasos na correção das concentrações de glicose no interstício. Em circunstâncias como estas, pode-se argumentar que medições precisas dos níveis de glicose intersticial podem ser mais importantes clinicamente. However, there are several circumstances in which there are discrepancies between plasma glucose levels and clinical symptoms. An example is the persistence of impaired cognition for prolonged periods after correction of hypoglycemia, which may be related to delays in the correction of glucose concentrations in the interstitium. In circumstances like these, it can be argued that accurate measurements of interstitial glucose levels may be more clinically important.
Os avanços na tecnologia de sensores do estado da técnica que eliminam a necessidade de calibrar seus sinais em relação aos níveis de glicose no plasma, vêm eliminar uma importante fonte de erro no sensor e permitem medir as concentrações de glicose diretamente disponíveis para as células com mais precisão. Advances in state-of-the-art sensor technology that eliminate the need to calibrate your signals against plasma glucose levels, eliminate an important source of sensor error and allow you to measure the glucose concentrations directly available to cells with more precision.
As tecnologias recentemente disponibilizadas no estado da técnica também exigem que os médicos e/ou profissionais de saúde desenvolvam um novo conjunto de métricas para avaliar os níveis de glicose intersticial normal que tenha relevância clínica, estabelecendo um novo patamar tecnológico, incluindo uma nova terminologia, que precisa se adaptar à chegada dos novos dispositivos. The technologies recently made available in the state of the art also require doctors and / or health professionals to develop a new set of metrics to assess the levels of normal interstitial glucose that has clinical relevance, establishing a new technological level, including a new terminology, which needs to adapt to the arrival of new devices.
Em vista do acima exposto, resta claro que o estado da técnica carece de melhorias em tecnologias não invasivas de medição e monitoramento de bioanalitos, como glicose. In view of the above, it remains clear that the state of the art lacks improvements in non-invasive technologies for measuring and monitoring bioanalytes, such as glucose.
Além disso, o estado da técnica se beneficiaria de soluções que permitam que informações coletadas por sistemas ou dispositivos de medição sejam interpretadas e transmitidas a outros dispositivos, tais como smartphones, possibilitando seu uso para informar o usuário acerca das condições de saúde atinentes aos bioanalitos medidos, por exemplo, por meio de aplicativos dedicados e instalados. In addition, the state of the art would benefit from solutions that allow information collected by measurement systems or devices to be interpreted and transmitted to other devices, such as smartphones, enabling its use to inform the user about the health conditions related to the measured bioanalytes , for example, through dedicated and installed apps.
OBJETIVOS E DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO OBJECTIVES AND DESCRIPTION OF THE INVENTION
Portanto, um objetivo geral da presente invenção é prover um sistema de medição de concentração de um bioanalito capaz de eliminar ou ao menos reduzir as limitações das técnicas conhecidas atualmente. Therefore, a general objective of the present invention is to provide a system for measuring the concentration of a bioanalyte capable of eliminating or at least reducing the limitations of the techniques currently known.
Além disso, é um objetivo geral da presente invenção prover um método de medição de concentração de um bioanalito. In addition, it is a general objective of the present invention to provide a method of measuring the concentration of a bioanalyte.
Ainda, a presente invenção tem por objetivo particular prover um dispositivo de medição de concentração de um bioanalito. Furthermore, the present invention has the particular objective of providing a device for measuring the concentration of a bioanalyte.
Um ou mais objetivos da presente invenção acima mencionado(s), dentre outros, é(são) alcançado(s) por meio de um sistema de medição de concentração de um bioanalito compreendendo um eletrodo; um reagente; um processador; um dispositivo de indução; em que o processador está acoplado comunicativamente com o eletrodo e o dispositivo de indução; em que um estado de oxidação do eletrodo é modificado por meio de uma reação de oxirredução entre o reagente e o bioanalito provocada por uma interação entre o dispositivo de indução e o eletrodo; em que o processador é configurado para: aplicar pelo menos uma corrente elétrica em um percurso do eletrodo; determinar um tempo de transmissão da pelo menos uma corrente elétrica no percurso do eletrodo; determinar pelo menos uma defasagem entre um tempo de transmissão esperado e o tempo de transmissão determinado para a pelo menos uma corrente elétrica; determinar o estado de oxidação do eletrodo com base na pelo menos uma defasagem determinada; determinar a concentração do bioanalito com base no estado de oxidação do eletrodo determinado. Um ou mais objetivos da presente invenção acima mencionado(s), dentre outros, é(são) também alcançado(s) por meio de um método de medição da concentração de um bioanalito compreendendo as etapas de: modificar um estado de oxidação de um eletrodo por meio de uma reação de oxirredução entre um reagente e o bioanalito provocada por uma interação entre um dispositivo de indução e o eletrodo; aplicar pelo menos uma corrente elétrica em um percurso do eletrodo; determinar um tempo de transmissão da pelo menos uma corrente elétrica no percurso do eletrodo; determinar pelo menos uma defasagem entre um tempo de transmissão esperado e o tempo de transmissão determinado para a pelo menos uma corrente elétrica; determinar o estado de oxidação do eletrodo com base na pelo menos uma defasagem determinada; determinar a concentração do bioanalito com base no estado de oxidação do eletrodo determinado. One or more objectives of the aforementioned invention (s), among others, is (are) achieved (s) by means of a concentration measurement system of a bioanalyte comprising an electrode; a reagent; a processor; an induction device; wherein the processor is communicatively coupled with the electrode and the induction device; in which an oxidation state of the electrode is modified by means of an oxidation reaction between the reagent and the bioanalyte caused by an interaction between the induction device and the electrode; where the processor is configured to: apply at least one electrical current to an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determine the oxidation state of the electrode based on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the oxidation state of the determined electrode. One or more objectives of the aforementioned invention (s), among others, is (are) also achieved through a method of measuring the concentration of a bioanalyte comprising the steps of: modifying an oxidation state of an electrode through an oxidoreduction reaction between a reagent and the bioanalyte caused by an interaction between an induction device and the electrode; apply at least one electric current in an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determine the oxidation state of the electrode based on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the oxidation state of the determined electrode.
Um ou mais objetivos da presente invenção acima mencionado(s), dentre outros, é(são) também alcançado(s) por meio de um dispositivo de medição de concentração de um bioanalito, compreendendo: um eletrodo; um reagente; um processador; em que o processador está acoplado comunicativamente com o eletrodo; em que um estado de oxidação do eletrodo é modificado por meio de uma reação de oxirredução entre o reagente e o bioanalito provocada por uma interação entre um dispositivo de indução e o eletrodo; em que o processador é configurado para: aplicar pelo menos uma corrente elétrica em um percurso do eletrodo; determinar um tempo de transmissão da pelo menos uma corrente elétrica no percurso do eletrodo; determinar pelo menos uma defasagem entre um tempo de transmissão esperado e o tempo de transmissão determinado para a pelo menos uma corrente elétrica; determinar o estado de oxidação do eletrodo com base na pelo menos uma defasagem determinada; determinar a concentração do bioanalito com base no estado de oxidação do eletrodo determinado. One or more objectives of the aforementioned invention (s), among others, is (are) also achieved (s) by means of a concentration measurement device of a bioanalyte, comprising: an electrode; a reagent; a processor; wherein the processor is communicatively coupled with the electrode; in which an oxidation state of the electrode is modified by means of an oxidation reaction between the reagent and the bioanalyte caused by an interaction between an induction device and the electrode; where the processor is configured to: apply at least one electrical current to an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determine the oxidation state of the electrode based on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the oxidation state of the determined electrode.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Os objetivos, efeitos técnicos e vantagens da presente invenção serão aparentes aos técnicos no assunto a partir da descrição detalhada a seguir que faz referência às figuras anexas, que ilustram realizações exemplificadoras, mas não limitadoras, dos objetos reivindicados: The objectives, technical effects and advantages of the present invention will be apparent to those skilled in the art from the detailed description below which makes reference to the attached figures, which illustrate exemplary, but not limiting, achievements of the objects claimed:
A Figura 1 ilustra o comportamento da glicose intersticial (Gl) no organismo, notadamente sua migração pela derme (De) até a epiderme (Ep), chegando a um dispositivo de medição (BS) conforme uma realização da invenção, onde se percebem também o líquido intersticial (LI), as células (Ce) e a corrente sanguínea (CS). Figure 1 illustrates the behavior of interstitial glucose (Gl) in the body, notably its migration through the dermis (De) to the epidermis (Ep), reaching a measurement device (BS) according to an embodiment of the invention, where the interstitial fluid (LI), the cells (Ce) and the bloodstream (CS) are also perceived.
A Figura 2 ilustra uma estrutura em camadas do dispositivo de medição (BS) da presente invenção, em uma vista explodida (2A) e uma vista lateral (2B), onde se percebem o substrato descartável (SD), as bordas de cola médica (CM), a antena (At), o processador (Cl), o elemento de ligação (Li) e o adesivo medico respirável (AM). Figure 2 illustrates a layered structure of the measuring device (BS) of the present invention, in an exploded view (2A) and a side view (2B), where the disposable substrate (SD), the edges of medical glue ( CM), the antenna (At), the processor (Cl), the connecting element (Li) and the breathable medical adhesive (AM).
A Figura 3 mostra uma vista detalhada da antena (At) em associação com o processador (Cl) do dispositivo de medição da presente invenção, onde se percebe o elemento de ligação (Li). Figure 3 shows a detailed view of the antenna (At) in association with the processor (Cl) of the measuring device of the present invention, where the connection element (Li) is perceived.
A Figura 4 ilustra a lógica de conversão do sinal obtido em informação pelo processador (Cl) do dispositivo de medição, destacando o amostrador (Am), o quantizador (at) e o conversor (Cv). Figure 4 illustrates the logic of converting the signal obtained into information by the processor (Cl) of the measuring device, highlighting the sampler (Am), the quantizer (at) and the converter (Cv).
A Figura 5 mostra a tensão detectada pelo processador (Cl), destacando o auge da resistência próximo a 800ms. Figure 5 shows the voltage detected by the processor (Cl), highlighting the peak of the resistance close to 800ms.
A Figura 6 mostra a relação entre a resistência de oxidação (RF) e a concentração de glicose, com o pico máximo de oxidação. Figure 6 shows the relationship between oxidation resistance (RF) and glucose concentration, with the maximum oxidation peak.
A Figura 7 ilustra uma interação entre o dispositivo de indução e dispositivo de medição, conforme uma realização do presente pedido. Figure 7 illustrates an interaction between the induction device and the measuring device, according to an embodiment of the present application.
A Figura 8 ilustra o arranjo do sistema da presente invenção, onde se evidencia a geração do sinal por uma antena, a recepção e tratamento do sinal pelo dispositivo de medição (BS) e o envio da informação a um dispositivo externo (DE). Figure 8 illustrates the arrangement of the system of the present invention, where the generation of the signal by an antenna is evidenced, the reception and treatment of the signal by the measuring device (BS) and the sending of the information to an external device (DE).
A Figura 9 ilustra as etapas da lógica de funcionamento do sistema da presente invenção, compreendendo: Figure 9 illustrates the steps of the operating logic of the system of the present invention, comprising:
(a) instalação de um aplicativo em um smartphone; (a) installing an application on a smartphone;
(b) cadastro do usuário; (b) user registration;
(c) ativação e validação do dispositivo de medição (BS) com um servidor de segurança na nuvem; (c) activation and validation of the measuring device (BS) with a security server in the cloud;
(d) calibração; (d) calibration;
(e) realização da primeira medição do dispositivo de medição (BS);(e) carrying out the first measurement of the measuring device (BS);
(f) armazenamento das informações para o usuário; (f) storage of information for the user;
(g) retransmissão das informações coletadas para a nuvem; e (g) retransmission of the information collected to the cloud; and
(h) acesso das informações do usuário em tempo real. (h) access to user information in real time.
As Figuras 10 a 12 ilustra as interfaces para a inserção de informações pessoais (Fig. 10), informações relativas ao tipo de diabetes a ser monitorado (Fig. 11 ) e as funcionalidades e configurações do sistema de interpretação (Fig. 12) do sistema de interpretação da presente invenção. Figures 10 to 12 illustrate the interfaces for entering personal information (Fig. 10), information regarding the type of diabetes to be monitored (Fig. 11) and the features and configurations of the interpretation system (Fig. 12) of the interpretation system of the present invention.
A Figura 13 ilustra a geração de um valor base da glicose (VBG) durante a calibração do sistema da presente invenção. Figure 13 illustrates the generation of a base glucose value (GBV) during the calibration of the system of the present invention.
A Figura 14 ilustra a visualização da medição da glicose intersticial disponibilizada pelo sistema de medição, conforme uma realização da presente invenção. Figure 14 illustrates the visualization of the interstitial glucose measurement provided by the measurement system, according to an embodiment of the present invention.
A Figura 15 ilustra a visualização da medição da glicose intersticial na tela do dispositivo externo (DE). Figure 15 illustrates the visualization of the interstitial glucose measurement on the external device (DE) screen.
A Figura 16 representa o conjunto de informações adquiridas pelo sistema de medição, conforme uma realização do presente pedido. Figure 16 represents the set of information acquired by the measurement system, according to an accomplishment of this request.
A Figura 17 representa uma realização do sistema de medição da presente invenção, onde se visualiza o resultado da medição da concentração do bioanalito. Figure 17 represents an embodiment of the measurement system of the present invention, where the result of the measurement of the concentration of the bioanalyte is visualized.
A Figura 18 representa uma realização do sistema de medição da presente invenção, onde se visualiza a tendência de variação da medição da concentração do bioanalito. Figure 18 represents an embodiment of the measurement system of the present invention, where the trend of variation in the measurement of the concentration of the bioanalyte is visualized.
A Figura 19 representa uma realização do sistema de medição da presente invenção, onde se visualiza um histórico de medições de concentrações do bioanalito. Figure 19 represents an embodiment of the measurement system of the present invention, where a history of measurements of bioanalyte concentrations is visualized.
DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO DESCRIPTION OF ACCOMPLISHMENTS OF THE INVENTION
Inicialmente, cumpre destacar que o sistema, o método e o dispositivo da presente invenção serão descritos a seguir de acordo com realizações particulares, mas não limitativas, uma vez que sua concretização poderá ser realizada de diferentes formas e variações e conforme a aplicação desejada pelo técnico no assunto. Initially, it should be noted that the system, method and device of the present invention will be described below according to particular realizations, but not limiting, since its realization can be carried out in different ways and variations and according to the application desired by the technician. on the subject.
Em uma realização, a presente invenção revela um sistema, um método e um dispositivo para rastreamento dos índices glicêmicos de usuário para acompanhamento de estado clínico de um usuário, mais especificamente não invasivos, para a medição da glicose intersticial de um usuário. In one embodiment, the present invention discloses a system, method and device for tracking user glycemic indexes for monitoring a user's clinical status, more specifically non-invasive, for measuring a user's interstitial glucose.
Em outra realização, a presente invenção revela um dispositivo não invasivo para a medição contínua da concentração de glicose intersticial em um organismo, compreendendo uma membrana semipermeável, um circuito impresso (processador) para processamento de informações e uma antena para transmissão NFC, onde o dispositivo de medição (BS), o qual pode ser também denominado como “biossensor”, atua posicionado sobre a pele do usuário de modo a interagir com bioanalitos e gerar uma informação que permita ser relacionada com a concentração da glicose intersticial. In another embodiment, the present invention discloses a non-invasive device for the continuous measurement of interstitial glucose concentration in an organism, comprising a semipermeable membrane, a printed circuit (processor) for processing information and an antenna for transmitting NFC, where the device measurement system (BS), which can also be referred to as “Biosensor”, it acts positioned on the user's skin in order to interact with bioanalytes and generate information that allows it to be related to the concentration of interstitial glucose.
No contexto da presente invenção, o termo “biossensor” refere-se a um dispositivo que utiliza propriedades biológicas de reconhecimento para a análise seletiva de diferentes analitos ou biomoléculas, gerando um sinal quantitativamente relacionado com a concentração da substância que se deseja medir. In the context of the present invention, the term "biosensor" refers to a device that uses biological recognition properties for the selective analysis of different analytes or biomolecules, generating a signal quantitatively related to the concentration of the substance to be measured.
Ainda, a presente invenção revela soluções técnicas de medição e de comunicação, mais especificamente para a interpretação e gerenciamento da medição da concentração de bioanalitos e a consequente formação de informações úteis ao usuário. Furthermore, the present invention reveals technical measurement and communication solutions, more specifically for the interpretation and management of the measurement of the concentration of bioanalytes and the consequent formation of useful information to the user.
Em uma realização, a presente invenção compreende um sistema de medição de concentração de um bioanalito. No contexto da presente invenção, o termo “bioanalito” refere-se a substância ou componente biológico que é alvo de análise em um ensaio de modo que se possa medir suas propriedades, já que em si não podem ser medidos. Por exemplo, não se pode medir uma mesa, mas sua altura, largura etc. Da mesma forma, não se pode medir a glicose, mas pode-se medir sua concentração. Neste exemplo “glicose” é o componente e “concentração” é a propriedade mensurável. In one embodiment, the present invention comprises a bioanalyte concentration measurement system. In the context of the present invention, the term “bioanalyte” refers to the biological substance or component that is the target of analysis in an assay so that its properties can be measured, since they cannot be measured in themselves. For example, you cannot measure a table, but its height, width, etc. Likewise, glucose cannot be measured, but its concentration can be measured. In this example "glucose" is the component and "concentration" is the measurable property.
O sistema de medição compreende um eletrodo; um reagente; um processador e um dispositivo de indução (também denominado dispositivo externo). Por exemplo, o bioanalito pode ser glicose intersticial (ou seja, presente no interstício do organismo/usuário) e o reagente pode ser glicose oxidase. Além disso, a glicose oxidase pode ser imobilizada no eletrodo ou em suas proximidades, por exemplo, ao ser aplicada como uma camada de reagente. The measurement system comprises an electrode; a reagent; a processor and an induction device (also called an external device). For example, the bioanalyte may be interstitial glucose (that is, present in the interstice of the organism / user) and the reagent may be glucose oxidase. In addition, glucose oxidase can be immobilized on or in the vicinity of the electrode, for example, when applied as a reagent layer.
Um técnico no assunto imediatamente perceberá que outros reagentes ou enzimas podem ser utilizados para reagirem com bioanalitos específicos. A person skilled in the art will immediately realize that other reagents or enzymes can be used to react with specific bioanalytes.
O processador está acoplado comunicativamente com o eletrodo e o dispositivo de indução. The processor is connected communicatively with the electrode and the induction device.
Um estado de oxidação do eletrodo é modificado por meio de uma reação de oxirredução entre o reagente e o bioanalito provocada por uma interação entre o dispositivo de indução e o eletrodo. An oxidation state of the electrode is modified by means of an oxidation reaction between the reagent and the bioanalyte caused by an interaction between the induction device and the electrode.
Em uma realização, o processador é configurado para: aplicar pelo menos uma corrente elétrica em um percurso do eletrodo; determinar um tempo de transmissão da pelo menos uma corrente elétrica no percurso do eletrodo; determinar pelo menos uma defasagem entre um tempo de transmissão esperado e o tempo de transmissão determinado para a pelo menos uma corrente elétrica; determinar o estado de oxidação do eletrodo com base, pelo menos em parte, na pelo menos uma defasagem determinada; determinar a concentração do bioanalito com base, pelo menos em parte, no estado de oxidação do eletrodo determinado. In one embodiment, the processor is configured to: apply at least one electrical current to an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determining the oxidation state of the electrode based, at least in part, on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based, at least in part, on the oxidation state of the determined electrode.
Em outra realização da presente invenção, o processador pode ser configurado para: aplicar no eletrodo uma pluralidade de correntes elétricas compreendendo diferentes frequências; para cada corrente elétrica aplicada, determinar um tempo de transmissão para cada corrente elétrica; para cada corrente elétrica aplicada, determinar uma defasagem entre um tempo de transmissão esperado e o tempo de transmissão determinado; determinar o estado de oxidação do eletrodo com base, pelo menos em parte, em pelo menos uma defasagem dentre as defasagens determinadas. In another embodiment of the present invention, the processor can be configured to: apply a plurality of electrical currents comprising different frequencies to the electrode; for each applied electric current, determine a transmission time for each electric current; for each applied electric current, determine a lag between an expected transmission time and the determined transmission time; determine the oxidation state of the electrode based, at least in part, on at least one lag among the determined lags.
Em outra realização, o sistema de medição contabiliza a estimativa da sensibilidade do eletrodo. O processador é configurado para fornecer um sinal de controle de perturbação que afeta a resposta do eletrodo, por exemplo, alterando o nível de tensão, intensidade de corrente e/ou frequência que é aplicada ao biossensor (BS) entre os eletrodos de trabalho e de referência. A estimativa de sensibilidade pode ser determinada com base, pelo menos em parte, na diferença na resposta medida a diferentes níveis de tensão, intensidade de corrente e/ou frequência de acordo com uma tabela de consulta. In another embodiment, the measurement system counts the estimate of the electrode's sensitivity. The processor is configured to provide a disturbance control signal that affects the electrode response, for example, by changing the voltage level, current intensity and / or frequency that is applied to the biosensor (BS) between the working and reference. The sensitivity estimate can be determined based, at least in part, on the difference in response measured at different voltage levels, current intensity and / or frequency according to a look-up table.
O processador também pode ser adicionalmente configurado para armazenar informação referente ao estado de oxidação do eletrodo após uma primeira medição e, em uma segunda medição, posterior à primeira medição, determinar a concentração do bioanalito com base, pelo menos em parte, na informação referente ao estado de oxidação do eletrodo após a primeira medição e com base, pelo menos em parte, no estado de oxidação do eletrodo após a segunda medição. Adicionalmente, o sistema de medição pode compreender uma antena acoplada comunicativamente ao processador. Vantajosamente, o processador pode ser adicionalmente configurado para transmitir informação da concentração do bioanalito para o dispositivo de indução por meio da antena. The processor can also be additionally configured to store information regarding the oxidation state of the electrode after a first measurement and, in a second measurement, after the first measurement, determine the concentration of the bioanalyte based, at least in part, on the information related to the oxidation state of the electrode after the first measurement and based, at least in part, on the oxidation state of the electrode after the second measurement. In addition, the measurement system may comprise an antenna communicatively coupled to the processor. Advantageously, the processor can be further configured to transmit information on the concentration of the bioanalyte to the induction device via the antenna.
Em uma realização, a antena e o eletrodo do sistema de medição são o mesmo componente físico. In one embodiment, the measuring system's antenna and electrode are the same physical component.
Em outra realização, o eletrodo, a antena, o processador e o reagente são empilhados em camadas formando um corpo único. Neste caso, o corpo único formado pelas camadas empilhadas pode ser denominado como um dispositivo de medição ou biossensor (BS). Este dispositivo de medição (BS) pode compreender um meio de fixação a um usuário, como por exemplo bordas feitas de cola médica (CM), bordas compreendendo cola médica ou tiras compreendendo cola médica. In another embodiment, the electrode, antenna, processor and reagent are stacked in layers forming a single body. In this case, the single body formed by the stacked layers can be termed as a measuring device or biosensor (BS). This measuring device (BS) may comprise a means of attachment to a user, such as edges made of medical glue (CM), edges comprising medical glue or strips comprising medical glue.
Ainda, a antena pode ser configurada para capturar energia a partir de radiação emitida pelo dispositivo de indução e energizar o processador. Preferencialmente utiliza-se tecnologia NFC para a coleta/captura de energia, mas a antena pode ser configurada para capturar qualquer tipo de radiação incidente no ambiente, como radiação infravermelha, luz visível, ultravioleta, rádio, entre outras. In addition, the antenna can be configured to capture energy from radiation emitted by the induction device and energize the processor. Preferably NFC technology is used to collect / capture energy, but the antenna can be configured to capture any type of radiation incident in the environment, such as infrared radiation, visible light, ultraviolet, radio, among others.
A Figura 7 ilustra uma interação entre a antena (At) do biossensor (BS) e uma antena do dispositivo externo (DE), o qual pode ser aplicada tanto para a transmissão bidirecional de informações quanto para a captura de energia por parte da antena (At) para funcionamento do biossensor (BS). Figure 7 illustrates an interaction between the antenna (At) of the biosensor (BS) and an antenna of the external device (DE), which can be applied both for the bidirectional transmission of information and for the capture of energy by the antenna ( At) for operation of the biosensor (BS).
Em uma realização, o dispositivo de indução (ou dispositivo externo), por exemplo um smartphone ou um tablet, pode ser configurado para tratar as informações da concentração do bioanalito recebidas a partir da antena e gerar informações gráficas a um usuário, em que as informações gráficas compreendem pelo menos um dentre: In one embodiment, the induction device (or external device), for example a smartphone or a tablet, can be configured to handle the bioanalyte concentration information received from the antenna and generate graphical information for a user, in which the information graphics comprise at least one of:
- horário e valor da medição realizada; - time and value of the measurement performed;
- tendências de variação da concentração do bioanalito por meio de setas de tendência, e - trends in the variation of the concentration of the bio-analyte by means of trend arrows, and
- um histórico das medições diárias realizadas. - a history of the daily measurements taken.
Em outra realização, dispositivo de indução (DE) pode ser adicionalmente configurado para realizar pelo menos uma função dentre: In another embodiment, an induction device (DE) can be additionally configured to perform at least one function among:
- cadastro de informações relativas ao usuário e a um quadro clínico do usuário; - ativação e validação do sistema de medição em um servidor de segurança; - registration of information related to the user and a clinical picture of the user; - activation and validation of the measurement system on a security server;
- calibração do sistema de medição com base, pelo menos em parte, em um valor base de glicose inicial obtido pela medição do sangue capilar do usuário,- calibration of the measurement system based, at least in part, on an initial glucose base value obtained by measuring the user's capillary blood,
- armazenamento das informações do usuário em um banco de dados do sistema de medição; - storage of user information in a measurement system database;
- transmissão das informações coletadas para um armazenamento em nuvem, disponibilizadas para acesso ao usuário por meio de um navegador; e - transmission of the collected information to a cloud storage, made available for access to the user through a browser; and
- disponibilização das informações do usuário em tempo real. - availability of user information in real time.
A presente invenção também revela um sistema de interpretação das informações coletadas por um dispositivo de monitoramento de bioanalitos de um usuário e o envio dessas informações interpretadas a um dispositivo externo (DE), utilizando um processador ou circuito integrado, na forma de um chip (C), que recebe os sinais gerados por uma antena (At) e os processa de modo a gerar uma informação que reflita a concentração do bioanalito objeto da medição. The present invention also reveals a system for interpreting the information collected by a user's bioanalyte monitoring device and sending this interpreted information to an external device (DE), using a processor or integrated circuit, in the form of a chip (C ), which receives the signals generated by an antenna (At) and processes them in order to generate information that reflects the concentration of the bioanalyte that is being measured.
Em uma realização, o processador ou circuito integrado (Cl) é ativado por uma interação (por exemplo, uma aproximação) entre um dispositivo externo (DE) dotado de comunicação por campo de aproximação (ou near-field communication, também conhecida pela abreviação NFC), permitindo a transmissão das informações do chip (Cl) ao dispositivo externo (DE) para interpretação e apresentação das informações tratadas ao usuário. In one embodiment, the processor or integrated circuit (Cl) is activated by an interaction (for example, an approximation) between an external device (DE) equipped with approach-field communication (or near-field communication, also known by the abbreviation NFC ), allowing the transmission of information from the chip (Cl) to the external device (DE) for the interpretation and presentation of the treated information to the user.
Em uma realização do sistema proposto pela presente invenção, uma antena (At) interage com o bioanalito a ser medido e gera um sinal elétrico (Si) proporcional à concentração do bioanalito. Este sinal (Si) é, então, recebido pelo chip (Cl) e tratado para gerar uma informação (If) passível de uso pelo dispositivo externo (DE). In an embodiment of the system proposed by the present invention, an antenna (At) interacts with the bioanalyte to be measured and generates an electrical signal (Si) proportional to the concentration of the bioanalyte. This signal (Si) is then received by the chip (Cl) and treated to generate information (If) that can be used by the external device (DE).
No sistema proposto pela presente invenção, a antena (At) opera com uma frequência de transmissão previamente definida. Em uma realização, a antena (At) é uma antena TAG NFC com frequência de transmissão de 13,56 MFIz e utiliza os protocolos de comunicação ISO 14443A/B ou ISO 15693. In the system proposed by the present invention, the antenna (At) operates with a previously defined transmission frequency. In one embodiment, the antenna (At) is a TAG NFC antenna with a transmission frequency of 13.56 MFIz and uses the communication protocols ISO 14443A / B or ISO 15693.
Na operação do sistema de medição descrito na presente invenção, a antena (At) é energizada pela interação (por exemplo, uma aproximação) entre o dispositivo externo (DE) dotado de NFC, sendo percorrida por uma corrente elétrica que varre seu percurso em diferentes frequências, até 13,56 MFIz em intervalos/incrementos de 0,01 MHz, atingindo o chip/processador (Cl) que percebe um eventual atraso/defasagem na transmissão de uma corrente associada a alguma frequência. In the operation of the measurement system described in the present invention, the antenna (At) is energized by the interaction (for example, an approximation) between the external device (DE) equipped with NFC, being traversed by an electric current that sweeps its course in different frequencies, up to 13.56 MFIz in 0.01 MHz intervals / increments, reaching the chip / processor (Cl) that perceives a possible delay / lag in the transmission of a current associated with some frequency.
Para estabelecer a percepção da ligação entre frequência e ponto de medição, o chip/processador (Cl) recebe a carga elétrica, enquanto o biossensor (BS), já em contato com a com a pele do usuário, iniciou seu processo de oxidação. Essa alteração do estado de oxidação interfere no modo como a carga elétrica percorre o biossensor (BS). To establish the perception of the connection between frequency and measurement point, the chip / processor (Cl) receives the electrical charge, while the biosensor (BS), already in contact with the user's skin, started its oxidation process. This change in the oxidation state interferes with the way the electrical charge travels through the biosensor (BS).
Para cada frequência percorrida, o campo magnético gera um ruído e, quanto maior o ruído (ou mudança de frequência), mais difícil é para o biossensor (BS) concluir o trânsito da corrente elétrica e chegar na próxima frequência. For each frequency traveled, the magnetic field generates a noise and, the greater the noise (or change of frequency), the more difficult it is for the biosensor (BS) to complete the transit of the electric current and arrive at the next frequency.
Esta variação de sinal pode ser visualizada na Figura 5, onde se percebe que o aumento de tensão, causado pela resistência à passagem de corrente, é detectado pelo circuito integrado (Cl). No exemplo ilustrado, a tensão se inicia próximo aos 700ms e seu auge ocorre nos 800ms. This signal variation can be seen in Figure 5, where it is noticed that the voltage increase, caused by the resistance to the current flow, is detected by the integrated circuit (Cl). In the illustrated example, the voltage starts near 700ms and peaks at 800ms.
É possível, então, relacionar a resistência de oxidação (RF) e a concentração do bioanalito, como glicose, conforme ilustrado na Figura 6. No exemplo representado nesta figura, uma RF máxima ocorreu na frequência 3,4 Mhz, o que corresponde a uma medição de analito de 121 mg/dl de acordo com uma tabela de consulta que pode ser armazenada no chip/processador (Cl) ou no dispositivo externo (DE). It is then possible to relate the oxidation resistance (RF) and the concentration of the bioanalyte, such as glucose, as shown in Figure 6. In the example shown in this figure, a maximum RF occurred at the frequency 3.4 Mhz, which corresponds to a analyte measurement of 121 mg / dl according to a look-up table that can be stored on the chip / processor (Cl) or on the external device (DE).
Portanto, em algum momento do percurso pela antena (At), a onda que a percorre sofrerá alguma dificuldade para seguir em seu trajeto até o final da frequência de 13,56 MFIz, devido à oxidação sofrida pela antena (At), a qual nesta realização também funciona como um eletrodo. Este ponto é correspondente ao pico de resistência detectado pelo circuito integrado (Cl) e, portanto, a uma determinada concentração de bioanalito. Therefore, at some point in the route through the antenna (At), the wave that travels through it will suffer some difficulty to continue on its path until the end of the frequency of 13.56 MFIz, due to the oxidation suffered by the antenna (At), which in this realization also works like an electrode. This point corresponds to the peak of resistance detected by the integrated circuit (Cl) and, therefore, to a certain concentration of bioanalyte.
Esta frequência em atraso corresponde a uma concentração do bioanalito medido, uma vez que sua medição gerou, na antena (At) um nível de oxidação correspondente à sua concentração e esta oxidação interfere nas frequências que percorrem o corpo da antena (At). This delayed frequency corresponds to a concentration of the measured bioanalyte, since its measurement generated, in the antenna (At) a level of oxidation corresponding to its concentration and this oxidation interferes in the frequencies that travel through the body of the antenna (At).
O circuito integrado (Cl) do sistema de medição aqui descrito é provido de uma programação (ou um conjunto de instruções ou um software) que, quando executada pelo circuito integrado (Cl), interpreta as frequências em atraso identificadas em uma informação correspondente à concentração de bioanalito medido, tal como descrito, enviando esta informação ao dispositivo externo (DE) por meio da antena (At), utilizando sua frequência de transmissão. The integrated circuit (Cl) of the measurement system described here is provided with programming (or a set of instructions or software) that, when executed by the integrated circuit (Cl), interprets the delayed frequencies identified in an information corresponding to the measured bioanalyte concentration, as described, sending this information to the external device (DE) through the antenna (At), using its transmission frequency.
Em uma realização da presente invenção, representada na Tabela 1 a seguir, a aproximação do dispositivo externo (DE) permite uma primeira leitura da frequência, que corresponde a uma determinada concentração de glicose no usuário de acordo com a tabela de consulta. In an embodiment of the present invention, shown in Table 1 below, the approximation of the external device (DE) allows a first reading of the frequency, which corresponds to a certain concentration of glucose in the user according to the consultation table.
A Tabela 1 a seguir apresenta leituras hipotéticas realizadas pelo sistema da presente invenção.
Figure imgf000016_0001
Table 1 below presents hypothetical readings taken by the system of the present invention.
Figure imgf000016_0001
Em uma realização, a medição é iniciada na frequência 0,01 Mhz, realizada em incrementos de 0,001 Mhz. Quando a corrente percorrer o biossensor (BS), em algum ponto haverá a dificuldade para a leitura gerando um atraso/defasagem na medição. Esse cálculo para o atraso resulta na frequência correspondente e, por correspondência, na definição da concentração do bioanalito. In one performance, the measurement starts at the 0.01 Mhz frequency, performed in 0.001 Mhz increments. When the current travels through the biosensor (BS), at some point there will be a difficulty in reading, generating a delay / lag in the measurement. This calculation for the delay results in the corresponding frequency and, by correspondence, in the definition of the concentration of the bioanalyte.
Para explicar como se dá o cálculo do atraso da medição para refletir a concentração de bioanalito, deve-se entender que o tempo definido para corrente elétrica completar o ciclo de leitura é de aproximadamente 7,4 x 108s, que é o tempo necessário para a corrente percorrer todas as linhas da frequência, de 0,01 MHz a 13, 56MHz. To explain how the measurement delay is calculated to reflect the bioanalyte concentration, it must be understood that the time defined for electric current to complete the reading cycle is approximately 7.4 x 10 8 s, which is the time necessary for the current to cover all frequency lines, from 0.01 MHz to 13, 56MHz.
Ou seja, em até 7,4 x 108 s, a corrente elétrica oscila em virtude da dificuldade que a oxidação na antena (At) impõe no percurso, reduzindo o valor máximo da frequência a 13,56 Mhz, como ilustrado abaixo: That is, in up to 7.4 x 10 8 s, the electric current fluctuates due to the difficulty that oxidation in the antenna (At) imposes on the path, reducing the maximum frequency value to 13.56 Mhz, as shown below:
1 1 1 1
³ 13,56 MHz ~ t ~ 7,4 x IO 8 ³ 13.56 MHz ~ t ~ 7.4 x IO 8
O circuito integrado (Cl) de RF (rádio frequência) opera por meio de um amostrador (Am), que realiza a amostragem de bioanalitos produzidos pelo organismo, associado a um quantizador (Qt), que valida a quantidade de informações vindas das alterações ocorridas na frequência, que são suficientes para fazer a conversão dos sinais analógicos para digitais (binários), e uma programação específica no dispositivo externo (DE) é responsável por fazer a conversão (Cv) em si, transformando a informação coletada em concentração equivalente de bioanalito. The RF (radio frequency) integrated circuit (Cl) operates by means of a sampler (Am), which performs the sampling of bioanalytes produced by the organism, associated with a quantizer (Qt), which validates the amount of information coming from the changes that occurred in frequency, which are sufficient to convert analog signals to digital (binary) signals, and specific programming on the external device (DE) is responsible for making the conversion (Cv) itself, transforming the collected information into equivalent bioanalyte concentration .
Em outra realização, a presente invenção apresenta um dispositivo não invasivo para a coleta de informações relativas à glicose intersticial de um usuário, constituindo-se em um pequeno biossensor (BS), semelhante a uma etiqueta plástica, que, aderido à pele/epiderme (Ep) do usuário, executa a coleta das informações a partir do acionamento por um dispositivo dotado de comunicação por campo de aproximação (ou near-field communication - NFC), permitindo a transmissão dessas informações a um dispositivo externo (DE) para interpretação e apresentação das informações tratadas ao usuário. In another embodiment, the present invention features a non-invasive device for collecting information related to a user's interstitial glucose, constituting a small biosensor (BS), similar to a plastic tag, which, adhered to the skin / epidermis ( Ep) of the user, performs the collection of information from the activation by a device equipped with communication by approach field (or near-field communication - NFC), allowing the transmission of this information to an external device (DE) for interpretation and presentation information handled by the user.
A concentração de glicose no fluido intersticial (Gl) apresenta uma grande correlação com os níveis/concentrações de glicose observados no sangue, pois a glicose difunde diretamente da corrente sanguínea (CS) para o fluido intersticial, a fim de fornecer às células dos tecidos da pele os nutrientes necessários, tal como ilustrado na Figura 1. Assim, a glicose intersticial (Gl) pode migrar pela derme (De) até à epiderme (Ep) e interagir com o biossensor (BS) ali alocado, de modo a possibilitar sua detecção. No entanto, este processo de difusão não é instantâneo e parece ser influenciado pelo fluxo sanguíneo e pela permeabilidade capilar. The concentration of glucose in the interstitial fluid (Gl) has a great correlation with the levels / concentrations of glucose observed in the blood, since the glucose diffuses directly from the blood stream (CS) to the interstitial fluid, in order to supply the cells of the tissues of the necessary nutrients to the skin, as illustrated in Figure 1. Thus, interstitial glucose (Gl) can migrate through the dermis (De) to the epidermis (Ep) and interact with the biosensor (BS) allocated there, in order to enable its detection . However, this diffusion process is not instantaneous and appears to be influenced by blood flow and capillary permeability.
O biossensor de glicose (BS) é um sensor eletroquímico amperométrico, que, tipicamente, emprega o uso da enzima glicose oxidase (GOx) para catalisar a reação entre a glicose e o oxigénio e, assim, gerar um sinal elétrico, conforme representado nas equações 1 e 2: glicose + O2 + H2O + GOx ® H2O2 + ácido glicólico (equação 1 ) H2O2 ® O2 + 2H+ + 2e (equação 2) The glucose biosensor (BS) is an amperometric electrochemical sensor, which typically employs the use of the glucose oxidase enzyme (GOx) to catalyze the reaction between glucose and oxygen and thus generate an electrical signal, as represented in the equations 1 and 2: glucose + O2 + H2O + GOx ® H2O2 + glycolic acid (equation 1) H2O2 ® O2 + 2H + + 2e (equation 2)
A H2O2 formada se degrada, liberando os elétrons que interagem como biossensor (BS), fornecendo a correlação com a concentração de glicose intersticial (Gl). Esta degradação é motivada pela tensão eletroquímica gerada pela interação entre 0 dispositivo de indução e 0 eletrodo (por exemplo, uma aproximação) promovendo, então, a interação entre 0 H2O2 e 0 biossensor (BS), ocorrendo a reação de oxidação-redução em que 0 sensor eletroquímico amperométrico é 0 agente redutor que permite a redução do peróxido de hidrogénio, cedendo elétrons ao peróxido de hidrogénio, resultando no movimento de cargas entre os eletrodos. The formed H2O2 degrades, releasing electrons that interact as a biosensor (BS), providing the correlation with the concentration of interstitial glucose (Gl). This degradation is motivated by the electrochemical tension generated by the interaction between the induction device and the electrode (for example, an approximation) promoting, then, the interaction between 0 H2O2 and 0 biosensor (BS), occurring the oxidation-reduction reaction in which The amperometric electrochemical sensor is the reducing agent that allows the reduction of hydrogen peroxide, yielding electrons to hydrogen peroxide, resulting in the movement of charges between the electrodes.
Neste cenário, forma-se uma “célula eletroquímica” nesse ambiente sobre a pele (Ep), onde os elétrons gerados pela degradação do peróxido de hidrogénio migram à antena (At), gerando um sinal proporcional à quantidade de glicose intersticial (Gl) que reagiu com a glicose oxidase. In this scenario, an “electrochemical cell” is formed in that environment on the skin (Ep), where the electrons generated by the degradation of hydrogen peroxide migrate to the antenna (At), generating a signal proportional to the amount of interstitial glucose (Gl) that reacted with glucose oxidase.
Portanto, a corrente medida pelo biossensor (BS) é aquela gerada pela oxidação do peróxido de hidrogénio (H2O2) em um eletrodo. De acordo com a equação 1 , se houver um excesso de oxigénio, então 0 peróxido de hidrogénio é estequiometricamente relacionado com a quantidade de glicose que reage com a enzima. Neste caso, a corrente final também é proporcional à quantidade de glicose que reage com a enzima. Therefore, the current measured by the biosensor (BS) is that generated by the oxidation of hydrogen peroxide (H2O2) in an electrode. According to equation 1, if there is an excess of oxygen, then hydrogen peroxide is stoichiometrically related to the amount of glucose that reacts with the enzyme. In this case, the final current is also proportional to the amount of glucose that reacts with the enzyme.
No entanto, se houver oxigénio insuficiente para toda a glicose reagir com a enzima, então a corrente será proporcional à concentração de oxigénio e não à de glicose. However, if there is insufficient oxygen for all of the glucose to react with the enzyme, then the current will be proportional to the concentration of oxygen and not that of glucose.
Assim, para 0 biossensor de glicose (BS) ser útil, a glicose deve ser 0 reagente limitante, ou seja, a concentração de oxigénio deve estar em excesso para todas as concentrações de glicose, requisito que não é facilmente alcançado, já que, no tecido subcutâneo, a concentração de oxigénio é muito menor que a de glicose. Thus, for the glucose biosensor (BS) to be useful, glucose must be the limiting reagent, that is, the oxygen concentration must be in excess for all glucose concentrations, a requirement that is not easily achieved, since, in subcutaneous tissue, the oxygen concentration is much lower than that of glucose.
Para contornar essa limitação, 0 sistema de medição, em uma realização da presente invenção, compreende uma membrana semipermeável (AM) para regular 0 transporte de oxigénio e de glicose aos elementos sensíveis do biossensor (BS) e maximizar a disponibilidade de oxigénio. Tal membrana pode ser denominada “tecido médico”, composta por uma combinação de um tecido não tecido (TNT) de poliéster com um adesivo acrílico de grau médico. Alternativamente, também pode ser utilizado um TNT de poliuretano elástico com adesivo de acrilato. A função principal da membrana semipermeável (AM) é permitir a troca de fluidos como um filtro, liberando a passagem do líquido intersticial até a área de absorção do transdutor (Cl), que é altamente sensível à variação de pH, detectando pequenas concentrações de glicose (Gl) no meio quando essa molécula sofre oxidação ao entrar em contato com a parte do biossensor (BS). To circumvent this limitation, the measurement system, in an embodiment of the present invention, comprises a semipermeable membrane (AM) to regulate the transport of oxygen and glucose to the sensitive elements of the biosensor (BS) and maximize the availability of oxygen. Such a membrane can be called "medical fabric", composed of a combination of a non-woven fabric (TNT) made of polyester with a medical grade acrylic adhesive. Alternatively, an elastic polyurethane TNT with acrylate adhesive can also be used. The main function of the semipermeable membrane (AM) is to allow the exchange of fluids as a filter, releasing the passage of the interstitial liquid to the absorption area of the transducer (Cl), which is highly sensitive to pH variation, detecting small concentrations of glucose (Gl) in the middle when this molecule undergoes oxidation when it comes in contact with the part of the biosensor (BS).
Resumidamente, o dispositivo de medição da presente invenção, o biossensor (BS) de medição de glicose intersticial (Gl), compreende uma série de componentes, representados na Figura 2, que, associados, resultam em um aparato capaz de medir a glicose intersticial (Gl) de um usuário. Briefly, the measuring device of the present invention, the biosensor (BS) for measuring interstitial glucose (Gl), comprises a series of components, represented in Figure 2, which, combined, result in an apparatus capable of measuring interstitial glucose ( Gl) of a user.
Em uma realização, o biossensor (BS) compreende uma sucessão de camadas sobrepostas, que podem ser assim descritas: a) um substrato descartável (SD) é um elemento de proteção alocado para proteger a capacidade adesiva do dispositivo de medição até seu momento de uso, quando, então, o substrato descartável (SD) pode ser descartado; b) bordas de cola médica (CM) se constituem em uma fina camada de adesivo nas bordas externas do biossensor (BS) que promovem a fixação do dispositivo à pele (Ep) do usuário; c) a antena NFC (At), que se caracteriza por ser uma camada metálica, preferencialmente em forma espiral, preferencialmente em alumínio ou latão, e serve para gerar a informação proporcional à quantidade de glicose intersticial (Gl) a partir da interação com os elétrons fornecidos pelo peróxido de hidrogénio. Neste contexto, a antena (At) age como um eletrodo de uma célula eletroquímica; d) um processador ou chip de informações Ntag (Cl), que realiza a função de receber o sinal gerado pela antena (At), gerando uma informação proporcional à quantidade de glicose intersticial (Gl) reagida com a GOx; e) um elemento de ligação (Li), que é uma solda entre a antena (At) e o chip (Cl), mantendo-os unidos e permitindo sua conexão elétrica; f) uma membrana ou adesivo médico respirável (AM), que é o adesivo que permite o biossensor (BS) fique em contato com a pele do usuário e permite a passagem de oxigénio para as reações químicas das equações 1 e 2. In one embodiment, the biosensor (BS) comprises a succession of overlapping layers, which can be described as follows: a) a disposable substrate (SD) is a protective element allocated to protect the adhesive capacity of the measuring device until its moment of use , when, then, the disposable substrate (SD) can be discarded; b) edges of medical glue (CM) consist of a thin layer of adhesive on the outer edges of the biosensor (BS) that promote the fixation of the device to the user's skin (Ep); c) the NFC antenna (At), which is characterized by being a metallic layer, preferably in a spiral shape, preferably in aluminum or brass, and serves to generate information proportional to the amount of interstitial glucose (Gl) from the interaction with the electrons supplied by hydrogen peroxide. In this context, the antenna (At) acts as an electrode for an electrochemical cell; d) an Ntag (Cl) information processor or chip, which performs the function of receiving the signal generated by the antenna (At), generating information proportional to the amount of interstitial glucose (Gl) reacted with GOx; e) a connecting element (Li), which is a solder between the antenna (At) and the chip (Cl), keeping them together and allowing their electrical connection; f) a breathable medical membrane or adhesive (AM), which is the adhesive that allows the biosensor (BS) to be in contact with the user's skin and allows the passage of oxygen for the chemical reactions in equations 1 and 2.
Nesta realização, os elétrons liberados pela degradação do FI2O2 a partir da aproximação do dispositivo NFC interagem com a antena (At) e promovem uma oxidação do material da antena (At), gerando um sinal elétrico que é traduzido pelo chip (Cl) para envio ao dispositivo NFC e que é proporcional à concentração de glicose (Gl) captada pelo dispositivo de medição. In this realization, the electrons released by the degradation of FI2O2 from the approach of the NFC device interact with the antenna (At) and promote an oxidation of the material of the antenna (At), generating an electrical signal that is translated by the chip (Cl) to be sent to the NFC device and that is proportional to the concentration of glucose (Gl) captured by the measuring device.
Em uma realização, o sistema de medição compreende um conceito de arquitetura de “sensor inteligente” que consiste em um biossensor (BS) de analitos e três módulos de software colocados em cascata. O objetivo dos algoritmos de biossensor inteligente é tornar os dados CGM ( Continuous Glucose Monitoring) mais confiáveis e precisos, e isso pode ser de grande benefício para várias aplicações, por exemplo, geração de alerta de hipoglicemia / hiperglicemia. In one embodiment, the measurement system comprises a “smart sensor” architectural concept consisting of an analyte biosensor (BS) and three cascaded software modules. The goal of intelligent biosensor algorithms is to make CGM (Continuous Glucose Monitoring) data more reliable and accurate, and this can be of great benefit for various applications, for example, generating hypoglycemia / hyperglycemia alerts.
Um técnico no assunto imediatamente compreenderá que vários módulos de software podem ser colocados em cascata para um sensor CGM comercial. Em uma realização, três módulos são considerados e instalados no processador do biossensor (BS), quais sejam: A person skilled in the art will immediately understand that multiple software modules can be cascaded to a commercial CGM sensor. In one embodiment, three modules are considered and installed in the biosensor processor (BS), namely:
(1 ) um módulo de eliminação de ruído contém um algoritmo destinado a atenuar o ruído de medição. Os dados originais CGM obtidos pelo biossensor (BS) de concentração do bioanalito com base, pelo menos em parte, no estado de oxidação do eletrodo, podem apresentar questões críticas, como ruído de medição, estimativas sistematicamente acima ou abaixo de valores reais e atrasos na geração de alertas. Após o processamento dos dados pelo módulo de eliminação de ruído, obtém-se dados com ruídos de medição reduzidos. (1) a noise elimination module contains an algorithm designed to attenuate the measurement noise. The original CGM data obtained by the bioanalyte concentration biosensor (BS) based, at least in part, on the oxidation state of the electrode, can present critical issues, such as measurement noise, estimates systematically above or below actual values and delays in generation of alerts. After processing the data by the noise elimination module, data with reduced measurement noise is obtained.
(2) um módulo de aprimoramento incorpora um algoritmo que recalibra os dados CGM para melhorar a precisão. O módulo de aprimoramento recebe como entrada dados com ruídos de medição reduzidos recebidos a partir do módulo de eliminação de ruído e, opcionalmente, dados de valores base de glicose obtidos por técnicas de auto-monitoramento de glicose ( Self-monitoring of blood glucose - SMBG). Após o processamento dos dados pelo módulo de aprimoramento, obtém-se dados com redução de estimativas sistematicamente acima ou abaixo de valores reais; (2) an enhancement module incorporates an algorithm that recalibrates CGM data to improve accuracy. The enhancement module receives data with reduced measurement noise received from the noise elimination module and, optionally, data of glucose base values obtained by self-monitoring of glucose (SMBG) techniques ). After processing the data by the enhancement module, data are obtained with reduction of estimates systematically above or below real values;
(3) um módulo de predição apresenta um algoritmo para prever em tempo real a concentração de glicose de acordo com a latência da frequência e resistência sofrida pela frequência no biossensor (BS) e assim gerar alertas mais oportunos. O módulo de predição recebe como entrada dados com redução de estimativas sistematicamente acima ou abaixo de valores reais recebidos a partir do módulo de aprimoramento e, opcionalmente, informações complementares sobre alimentos e líquidos ingeridos, doses de insulina administradas, atividade física, entre outras. Após o processamento dos dados pelo módulo de predição, obtém dados previstos de CGM, os quais podem ser utilizados para se gerar alertas preventivos para compensar eventuais atrasos na geração de alertas. (3) a prediction module presents an algorithm to predict in real time the concentration of glucose according to the latency of the frequency and resistance suffered by the frequency in the biosensor (BS) and thus generate more timely alerts. The prediction module receives inputs with reduction of estimates systematically above or below the actual values received from the improvement module and, optionally, complementary information on food and liquids ingested, administered insulin doses, physical activity, among others. After processing the data by the prediction module, it obtains data CGM, which can be used to generate preventive alerts to compensate for any delays in the generation of alerts.
Em outra realização, a presente invenção compreende um sistema de medição e interpretação das informações coletadas por um dispositivo de monitoramento de bioanalitos de um usuário e o envio dessas informações interpretadas a um dispositivo externo (DE) provido de uma programação (ou um conjunto de instruções ou um software) dedicada ao gerenciamento dessas informações a fim de prover dados úteis ao usuário. In another embodiment, the present invention comprises a system for measuring and interpreting the information collected by a user's bioanalyte monitoring device and sending this interpreted information to an external device (DE) provided with a programming (or set of instructions) or software) dedicated to the management of this information in order to provide useful data to the user.
Os registros coletados a partir das medições, armazenados num banco de dados do sistema de interpretação da presente invenção, permitem gerar um histórico das medições e, a partir da análise desses dados, traçar tendências do comportamento do índice glicêmico do usuário, facilitando a previsão de ações que devam ser adotadas em cada situação. The records collected from the measurements, stored in a database of the interpretation system of the present invention, allow to generate a history of the measurements and, from the analysis of these data, to trace trends in the behavior of the user's glycemic index, facilitating the prediction of actions that must be taken in each situation.
O sistema de interpretação aqui descrito se inicia a partir da inserção das informações do usuário, como ilustrado nas Figuras 10 a 12. Tais informações, que vão desde (i) dados pessoais (Figura 10), como nome, endereço eletrónico, telefone, sexo e senha, passando por (ii) informações relativas ao tipo de diabetes a ser monitorado (Figura 11 ) e chegando a (ii) funcionalidades e configurações do sistema de medição e interpretação (Figura 12), são necessárias para que o algoritmo possa ajudar o usuário a gerenciar sua rotina de monitoramento e controle do diabetes, cruzando as configurações alimentadas pelo usuário com as medições coletadas pelo sistema. The interpretation system described here starts from the insertion of the user's information, as illustrated in Figures 10 to 12. Such information, which ranges from (i) personal data (Figure 10), such as name, email address, telephone, sex and password, passing through (ii) information related to the type of diabetes to be monitored (Figure 11) and arriving at (ii) functionalities and configurations of the measurement and interpretation system (Figure 12), are necessary so that the algorithm can help the user to manage their diabetes monitoring and control routine, crossing the settings fed by the user with the measurements collected by the system.
O funcionamento do sistema de interpretação desta invenção está representado esquematicamente na Figura 9, onde as etapas sucessivas são assim descritas: The operation of the interpretation system of this invention is represented schematically in Figure 9, where the successive steps are described as follows:
(a) instala-se o aplicativo no dispositivo externo (DE), tais como smartphones ou tablets, habilitando-o a operar no dispositivo. Vale lembrar que o dispositivo externo (DE) é o dispositivo de indução empregado para provocar a reação entre o reagente (como glicose oxidase) e o bioanalito a ser medido (como glicose); (a) the application is installed on the external device (DE), such as smartphones or tablets, enabling it to operate on the device. It is worth remembering that the external device (DE) is the induction device used to cause the reaction between the reagent (such as glucose oxidase) and the bioanalyte to be measured (such as glucose);
(b) realiza-se o cadastro do usuário, inserindo as informações relativas ao usuário, ao diabetes e demais configurações do sistema de medição e interpretação; (b) the user is registered, inserting the information related to the user, diabetes and other settings of the measurement and interpretation system;
(c) ativa-se o biossensor (BS), liberando-o para funcionar, e verifica-se sua validade junto a um servidor de segurança na nuvem; (d) calibra-se o sistema de medição e interpretação, informando o VBG inicial obtido pela medição do sangue capilar do usuário; (c) the biosensor (BS) is activated, releasing it to function, and its validity is verified with a security server in the cloud; (d) the measurement and interpretation system is calibrated, informing the initial GBV obtained by measuring the user's capillary blood;
(e) realiza-se uma primeira medição do sistema, a partir da coleta de informações; (e) a first measurement of the system is made, based on the collection of information;
(f) armazenam-se as informações do usuário em um banco de dados do sistema; (f) user information is stored in a system database;
(g) transmitem-se as informações coletadas para a nuvem, disponibilizadas para acesso via navegador; (g) the information collected is transmitted to the cloud, made available for access via a browser;
(h) acessam-se as informações do usuário em tempo real. (h) user information is accessed in real time.
O sistema de medição e interpretação utiliza preferencialmente um aplicativo desenvolvido a partir de um algoritmo de medição da glicose instantânea, ou instant glucose measurement (IGM), para transformar as informações recebidas a partir do dispositivo de medição (BS), ilustradas na Figura 16, para gerar um conjunto de informações tratadas, de forma a auxiliar o usuário a monitorar seus índices glicêmicos e adotar medidas tempestivas de controle, como, por exemplo, a administração de insulina. The measurement and interpretation system preferably uses an application developed from an instant glucose measurement algorithm, or instant glucose measurement (IGM), to transform the information received from the measurement device (BS), illustrated in Figure 16, to generate a set of treated information, in order to help the user to monitor his glycemic indexes and adopt timely control measures, such as, for example, the administration of insulin.
As medições de glicemia capilar realizadas utilizando um glicosimetro convencional são usadas para calibrar o aplicativo IGM, gerando o valor base da glicose (VBG), tal como ilustrado na Figura 13. Capillary blood glucose measurements performed using a conventional glucometer are used to calibrate the IGM application, generating the base glucose value (GBV), as shown in Figure 13.
A calibração pode ser necessária caso o usuário perceba que o valor da medição feita no biossensor (BS) não está condizendo com o estado clínico dele naquele momento. Então, ele habilita a função de calibração para poder informar a medição feita na ponta do dedo (glicemia capilar). Essa informação é alimentada no campo VBG do aplicativo do dispositivo externo (DE). O sistema de medição e interpretação solicita informações a respeito do motivo que levou a glicose ter as alterações, tais como atividade física, alimentos ou líquidos ingeridos pelo usuário ou aplicação de insulina. Calibration may be necessary if the user realizes that the value of the measurement made on the biosensor (BS) is not consistent with his clinical condition at that time. Then, it enables the calibration function to be able to inform the measurement made at the fingertip (capillary blood glucose). This information is fed into the VBG field of the external device (DE) application. The measurement and interpretation system requests information regarding the reason that led glucose to have changes, such as physical activity, food or liquids ingested by the user or application of insulin.
O algoritmo de calibração em tempo real, conforme uma realização da presente invenção, utiliza dados de instantes de tempo anteriores que estão disponíveis. Uma equação de regressão linear é modificada e uma técnica de regressão linear é executada usando quatro pontos de dados de calibração emparelhados, o mais recente e pontos de 6, 12 e 18 horas antes. O ajuste de calibração em tempo real é executado para levar em conta as mudanças na sensibilidade do sensor durante a vida útil do biossensor (BS). A alimentação dessas informações ajuda o usuário para fazer correções e decidir sobre tomar insulina ou não. Para o aplicativo, as informações são utilizadas para cálculos de seta de tendência para avisar o usuário sobre alterações da glicose. The real-time calibration algorithm, according to an embodiment of the present invention, uses data from previous time points that are available. A linear regression equation is modified and a linear regression technique is performed using four paired calibration data points, the most recent and points 6, 12 and 18 hours earlier. The real-time calibration adjustment is performed to account for changes in sensor sensitivity over the life of the biosensor (BS). Feeding this information helps the user to make corrections and decide whether to take insulin or not. For the application, the information is used for trend arrow calculations to warn the user of glucose changes.
Colocar tais informações da forma correta, de forma clara e para pronto uso, para que o usuário entenda a velocidade do próprio metabolismo em diferentes situações, é de suma importância para o controle a que se destina o sistema de medição e interpretação aqui revelado. Putting such information in the right way, clearly and for ready use, so that the user understands the speed of his own metabolism in different situations, is of paramount importance for the control to which the measurement and interpretation system revealed here is intended.
As medições coletadas são armazenadas pelo sistema de medição e interpretação em um servidor e podem ser acessadas tanto pelo usuário quanto por pessoas por ele designadas, de modo a poderem ser utilizadas por cuidadores ou médicos, como ilustrado na Figura 14. The collected measurements are stored by the measurement and interpretation system on a server and can be accessed by both the user and persons designated by him, so that they can be used by caregivers or doctors, as illustrated in Figure 14.
Na tela do dispositivo externo (DE), receptor da informação, apresentam- se as informações ao usuário, como ilustrado na Figura 15, apresentando estatísticas, medições pontuais, tendências, entre outras informações aplicáveis para o controle do diabetes. On the screen of the external device (DE), receiver of the information, the information is presented to the user, as illustrated in Figure 15, presenting statistics, point measurements, trends, among other information applicable for the control of diabetes.
A interface do sistema de medição e interpretação aqui proposto oferece gráficos para facilitar o entendimento do cenário ao usuário, tal como ilustrado nas Figuras 17, 18 e 19, associados a um breve resumo do histórico dos níveis de glicose medidos. Em uma realização, o sistema armazena 180 dias de dados da medição de glicose e fornece um panorama completo dos níveis de glicose do usuário ao longo dos últimos seis meses. The interface of the measurement and interpretation system proposed here offers graphs to facilitate the understanding of the scenario to the user, as illustrated in Figures 17, 18 and 19, associated with a brief summary of the history of the measured glucose levels. In one embodiment, the system stores 180 days of glucose measurement data and provides a complete overview of the user's glucose levels over the past six months.
Os gráficos têm por objetivo apresentar diversas informações ao usuário, tais como o horário e o valor da medição realizada, as tendências de variação da glicose, por meio das “setas de tendência”, e um histórico das medições diárias realizadas, tal como representado na Figura 19. The graphs aim to present various information to the user, such as the time and value of the measurement performed, the glucose variation trends, using the “trend arrows”, and a history of the daily measurements taken, as shown in Figure 19.
Ainda, visando uma utilização personalizada, o sistema permite que o usuário adicione notas referentes aos alimentos consumidos e às doses de insulina administradas, criando um histórico particular, referente a seus hábitos e peculiaridades. Still, aiming at a personalized use, the system allows the user to add notes referring to the foods consumed and the insulin doses administered, creating a particular history, referring to their habits and peculiarities.
O monitoramento contínuo dos níveis de glicose do usuário também fornece a tendência de subida ou de queda dos níveis glicêmicos e a velocidade dessas variações, indicadas pelas “setas de tendência” que os gráficos apresentam, indicando qual a direção (subida ou descida) das últimas medições, como pode ser visto nas Figuras 17 a 19. A inclinação das setas indica a velocidade de variação e uma seta de tendência não inclinada demostra que, naquele momento, os níveis glicêmicos estão estáveis. Continuous monitoring of the user's glucose levels also provides the tendency for blood glucose levels to rise or fall and the speed of these variations, indicated by the “trend arrows” that the graphs show, indicating the direction (up or down) of the latest measurements, as can be seen in Figures 17 to 19. The inclination of the arrows indicates the speed of variation and an inclined trend arrow shows that, at that moment, blood glucose levels are stable.
Como as variações da glicemia no sangue (glicemia capilar ou ponta de dedo) vêm primeiro que as variações da glicose no interstício (medida pelo biossensor(BS)), pode haver um atraso da detecção de uma hiper ou hipoglicemia na glicose medida no biossensor (BS) quando comparada à medida obtida pela glicemia capilar. Since changes in blood glucose (capillary glucose or finger tip) come first than changes in glucose in the interstitium (measured by the biosensor (BS)), there may be a delay in detecting a hyper or hypoglycemia in the glucose measured in the biosensor ( BS) when compared to the measurement obtained by capillary glycemia.
Pode-se imaginar as variações entre essas duas medidas como vagões do trem numa montanha russa, sendo o primeiro vagão a glicemia capilar e a glicose intersticial um vagão que viria atrás. Desse modo, nas subidas e descidas esses vagões não estariam num mesmo nível. Dito isto, para avaliar a acurácia da medida da glicose intersticial (biossensor) comparada à glicemia capilar, deve-se procurar momentos nos quais a seta de tendência está reta no leitor. One can imagine the variations between these two measurements as train cars on a roller coaster, with the first car being capillary glucose and interstitial glucose a wagon that would follow. Thus, when going up and down these wagons would not be at the same level. That said, to assess the accuracy of the measurement of interstitial glucose (biosensor) compared to capillary glucose, one should look for moments when the trend arrow is straight on the reader.
Apesar da descrição das realizações particulares acima fazer referência a determinadas concretizações, a presente invenção pode apresentar modificações em sua forma de implementação, de modo que o escopo de proteção da invenção se limita tão somente pelo teor das reivindicações anexas, incluindo aí as possíveis variações equivalentes. Although the description of the particular embodiments above makes reference to certain embodiments, the present invention may present modifications in its form of implementation, so that the scope of protection of the invention is limited only by the content of the appended claims, including there the possible equivalent variations .

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. SISTEMA DE MEDIÇÃO DE CONCENTRAÇÃO DE UM BIOANALITO, caracterizado por compreender: um eletrodo; um reagente; um processador (Cl); um dispositivo de indução (DE); em que o processador (Cl) está acoplado comunicativamente com o eletrodo e o dispositivo de indução (DE); em que um estado de oxidação do eletrodo é modificado por meio de uma reação de oxirredução entre o reagente e o bioanalito provocada por uma interação entre o dispositivo de indução (DE) e o eletrodo; em que o processador (Cl) é configurado para: aplicar pelo menos uma corrente elétrica em um percurso do eletrodo; determinar um tempo de transmissão da pelo menos uma corrente elétrica no percurso do eletrodo; determinar pelo menos uma defasagem entre um tempo de transmissão esperado e o tempo de transmissão determinado para a pelo menos uma corrente elétrica; determinar o estado de oxidação do eletrodo com base na pelo menos uma defasagem determinada; determinar a concentração do bioanalito com base no estado de oxidação do eletrodo determinado. 1. BIOANALITE CONCENTRATION MEASUREMENT SYSTEM, characterized by comprising: an electrode; a reagent; a processor (Cl); an induction device (DE); wherein the processor (Cl) is communicatively coupled with the electrode and the induction device (DE); in which an oxidation state of the electrode is modified by means of an oxidation reaction between the reagent and the bioanalyte caused by an interaction between the induction device (DE) and the electrode; where the processor (Cl) is configured to: apply at least one electrical current to an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determine the oxidation state of the electrode based on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the oxidation state of the determined electrode.
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo processador (Cl) ser adicionalmente configurado para: armazenar informação referente ao estado de oxidação do eletrodo após uma primeira medição; e em uma segunda medição, determinar a concentração do bioanalito com base na informação referente ao estado de oxidação do eletrodo após a primeira medição e com base no estado de oxidação do eletrodo após a segunda medição. 2. SYSTEM, according to claim 1, characterized in that the processor (Cl) is additionally configured to: store information regarding the oxidation state of the electrode after a first measurement; and in a second measurement, determine the concentration of the bioanalyte based on the information regarding the oxidation state of the electrode after the first measurement and based on the oxidation state of the electrode after the second measurement.
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por compreender uma antena (At) acoplada comunicativamente ao processador (Cl); em que o processador (Cl) é adicionalmente configurado para transmitir informação da concentração do bioanalito para o dispositivo de indução (DE) por meio da antena (At). SYSTEM, according to claim 1, characterized in that it comprises an antenna (At) coupled communicatively to the processor (Cl); wherein the processor (Cl) is additionally configured to transmit information on the concentration of the bioanalyte to the induction device (DE) by means of the antenna (At).
4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela antena (At) e o eletrodo serem o mesmo componente físico. 4. SYSTEM, according to claim 3, characterized in that the antenna (At) and the electrode are the same physical component.
5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela antena (At) ser uma antena TAG NFC com frequência de transmissão de 13,56MHz e utilizar um protocolo de comunicação selecionado de um grupo que compreende ISO 14443A/B e ISO 15693. 5. SYSTEM, according to claim 3, characterized by the antenna (At) being a TAG NFC antenna with a transmission frequency of 13.56MHz and using a communication protocol selected from a group comprising ISO 14443A / B and ISO 15693.
6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo eletrodo, a antena (At), o processador (Cl) e o reagente serem empilhados em camadas formando um corpo único. 6. SYSTEM, according to claim 3, characterized in that the electrode, the antenna (At), the processor (Cl) and the reagent are stacked in layers forming a single body.
7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela reação de oxirredução ocorrer na presença de oxigénio, em que o corpo único compreende uma membrana semipermeável (AM) para regular o transporte de oxigénio. 7. SYSTEM, according to claim 6, characterized by the redox reaction occurring in the presence of oxygen, in which the single body comprises a semipermeable membrane (AM) to regulate oxygen transport.
8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela membrana semipermeável (AM) compreender pelo menos um dentre uma combinação de um tecido não tecido de poliéster com um adesivo acrílico de grau médico e um tecido não tecido de poliuretano elástico com adesivo de acrilato. 8. SYSTEM, according to claim 7, characterized in that the semipermeable membrane (AM) comprises at least one of a combination of a non-woven polyester fabric with a medical grade acrylic adhesive and an elastic non-woven polyurethane fabric with adhesive. acrylate.
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo corpo único compreender um meio de fixação (CM) à epiderme de um usuário. 9. SYSTEM, according to claim 6, characterized in that the single body comprises a means of fixation (CM) to the epidermis of a user.
10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela antena (At) ser configurada para capturar energia a partir de radiação emitida pelo dispositivo de indução (DE) e energizar o processador (Cl). 10. SYSTEM, according to claim 3, characterized in that the antenna (At) is configured to capture energy from radiation emitted by the induction device (DE) and energize the processor (Cl).
11 . SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo dispositivo de indução (DE) ser configurado para tratar as informações da concentração do bioanalito recebidas a partir da antena e gerar informações gráficas a um usuário, em que as informações gráficas compreendem pelo menos um dentre: 11. SYSTEM, according to claim 3, characterized by the induction device (DE) being configured to handle the bioanalyte concentration information received from the antenna and generate graphic information for a user, in which the graphic information comprises at least one among :
- horário e valor da medição realizada; - time and value of the measurement performed;
- tendências de variação da concentração do bioanalito por meio de setas de tendência, e - trends in the variation of the concentration of the bio-analyte by means of trend arrows, and
- um histórico das medições diárias realizadas. - a history of the daily measurements taken.
12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11 , caracterizado pelo dispositivo de indução (DE) ser adicionalmente configurado para realizar pelo menos uma função dentre: - cadastro de informações relativas ao usuário e a um quadro clínico do usuário; 12. SYSTEM, according to claim 11, characterized in that the induction device (DE) is additionally configured to perform at least one function among: - registration of information related to the user and a clinical picture of the user;
- ativação e validação do sistema de medição em um servidor de segurança; - activation and validation of the measurement system on a security server;
- calibração do sistema de medição com base em um valor base de glicose inicial obtido pela medição do sangue capilar do usuário, - calibration of the measurement system based on an initial glucose base value obtained by measuring the user's capillary blood,
- armazenamento das informações do usuário em um banco de dados do sistema de medição; - storage of user information in a measurement system database;
- transmissão das informações coletadas para um armazenamento em nuvem, disponibilizadas para acesso ao usuário por meio de um navegador; e - transmission of the collected information to a cloud storage, made available for access to the user through a browser; and
- disponibilização das informações do usuário em tempo real. - availability of user information in real time.
13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processador (Cl) ser configurado para: aplicar no eletrodo uma pluralidade de correntes elétricas compreendendo diferentes frequências; para cada corrente elétrica aplicada, determinar um tempo de transmissão para cada corrente elétrica; para cada corrente elétrica aplicada, determinar uma defasagem entre um tempo de transmissão esperado e o tempo de transmissão determinado; determinar o estado de oxidação do eletrodo com base em pelo menos uma defasagem dentre as defasagens determinadas. 13. SYSTEM, according to claim 1, characterized in that the processor (Cl) is configured to: apply to the electrode a plurality of electrical currents comprising different frequencies; for each applied electric current, determine a transmission time for each electric current; for each applied electric current, determine a lag between an expected transmission time and the determined transmission time; determine the oxidation state of the electrode based on at least one lag among the determined lags.
14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo bioanalito ser glicose e o reagente ser glicose oxidase. 14. SYSTEM, according to claim 1, characterized in that the bioanalyte is glucose and the reagent is glucose oxidase.
15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pela glicose oxidase ser imobilizada no eletrodo ou em suas proximidades. 15. SYSTEM, according to claim 14, characterized in that glucose oxidase is immobilized on or in the vicinity of the electrode.
16. MÉTODO DE MEDIÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE UM BIOANALITO, caracterizado por compreender as etapas de: modificar um estado de oxidação de um eletrodo por meio de uma reação de oxirredução entre um reagente e o bioanalito provocada por uma interação entre um dispositivo de indução (DE) e o eletrodo; aplicar pelo menos uma corrente elétrica em um percurso do eletrodo; determinar um tempo de transmissão da pelo menos uma corrente elétrica no percurso do eletrodo; determinar pelo menos uma defasagem entre um tempo de transmissão esperado e o tempo de transmissão determinado para a pelo menos uma corrente elétrica; determinar o estado de oxidação do eletrodo com base na pelo menos uma defasagem determinada; determinar a concentração do bioanalito com base no estado de oxidação do eletrodo determinado. 16. METHOD OF MEASURING THE CONCENTRATION OF A BIOANALITE, characterized by understanding the steps of: modifying an oxidation state of an electrode by means of an oxidation reaction between a reagent and the bioanalyte caused by an interaction between an induction device (DE ) and the electrode; apply at least one electric current in an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determine the oxidation state of the electrode based on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the oxidation state of the determined electrode.
17. DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO (BS) DE CONCENTRAÇÃO DE UM BIOANALITO, caracterizado por compreender: um eletrodo; um reagente; um processador (Cl); em que o processador (Cl) está acoplado comunicativamente com o eletrodo; em que um estado de oxidação do eletrodo é modificado por meio de uma reação de oxirredução entre o reagente e o bioanalito provocada por uma interação entre um dispositivo de indução (DE) e o eletrodo; em que o processador (Cl) é configurado para: aplicar pelo menos uma corrente elétrica em um percurso do eletrodo; determinar um tempo de transmissão da pelo menos uma corrente elétrica no percurso do eletrodo; determinar pelo menos uma defasagem entre um tempo de transmissão esperado e o tempo de transmissão determinado para a pelo menos uma corrente elétrica; determinar o estado de oxidação do eletrodo com base na pelo menos uma defasagem determinada; determinar a concentração do bioanalito com base no estado de oxidação do eletrodo determinado. 17. MEASUREMENT DEVICE (BS) FOR CONCENTRATION OF A BIOANALITE, characterized by comprising: an electrode; a reagent; a processor (Cl); wherein the processor (Cl) is communicatively coupled with the electrode; in which an oxidation state of the electrode is modified by means of an oxidation reaction between the reagent and the bioanalyte caused by an interaction between an induction device (DE) and the electrode; where the processor (Cl) is configured to: apply at least one electrical current to an electrode path; determining a transmission time for at least one electric current in the electrode path; determining at least one lag between an expected transmission time and the determined transmission time for at least one electrical current; determine the oxidation state of the electrode based on at least a certain lag; determine the concentration of the bioanalyte based on the oxidation state of the determined electrode.
18. DISPOSITIVO (BS), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por compreender um meio de fixação (CM) à epiderme de um usuário. 18. DEVICE (BS), according to claim 17, characterized by comprising a means of fixation (CM) to the epidermis of a user.
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DE2817363C2 (en) * 1978-04-20 1984-01-26 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Method for determining the concentration of sugar and a suitable electrocatalytic sugar sensor
DE69809391T2 (en) * 1997-02-06 2003-07-10 Therasense Inc SMALL VOLUME SENSOR FOR IN-VITRO DETERMINATION
EP2316331B1 (en) * 2003-12-09 2016-06-29 Dexcom, Inc. Signal processing for continuous analyte sensor

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