PT2344025E

PT2344025E - Método não invasivo para estimar a variação do nível de glucose no sangue de uma pessoa e aparelho para realizar o método

Info

Publication number: PT2344025E
Application number: PT97781199T
Authority: PT
Inventors: Monika Gericke; Boris A Paramonov; Ivan Ivanovich Turkovskiy
Original assignee: Gerinova Ag
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2014-02-12
Also published as: JP2012500680A; EP2158838A1; CN102131457A; CN102131457B; EP2344025B1; US8886274B2; KR101685592B1; WO2010022926A1; DK2344025T3; PL2344025T3; RU2011111545A; JP5661628B2; EP2344025A1; US20110224521A1; RU2477074C2; KR20110083606A; ES2445700T3

Description

DESCRIÇÃO

MÉTODO NÃO INVASIVO PARA ESTIMAR A VARIAÇÃO DO NÍVEL DE GLUCOSE NO SANGUE DE UMA PESSOA E APARELHO PARA REALIZAR O

MÉTODO

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um método não invasivo para a estimativa da variação do nível de glucose ΔΘ no sangue de uma pessoa e a um aparelho para a realização do processo.

TÉCNICA ANTERIOR

Atualmente, é conhecida uma grande variedade de métodos e dispositivos para a avaliação não invasiva do nível de glucose no sangue: espalhamento e absorção de luz laser, combinações (Raman) de espalhamento (patentes US 7.054.514, 7.454.429, 5.448.992), métodos de ressonância magnética nuclear (RMN) (US 7295006) e espectroscopia de impedância (patentes EUA 2002/0155615, RU 2001/115028) . Os dispositivos de medição baseados em tais tecnologias têm e, provavelmente, ainda terão um elevado custo principal e, portanto, um alto preço não acessível ao consumidor individual.

Como métodos acessíveis e, portanto, promissores para consumo em massa, apesar de, em rigor, para a estimativa do caráter indireto do nível de glucose do sangue, foram considerados a impedância ou métodos de conductometria. W02008/094077 A e WO2Q07/Q53963 A descrevem métodos não invasivos e aparelhos para estimar o nível de glucose no sangue de uma pessoa, com base nas medições de impedância da pele. W02008/094077 divulga a aplicação de elétrodos 1 tetrapolares em direções perpendiculares, a fim de isolar as mudanças de nível de glucose no sangue a partir de outros efeitos. Tais métodos postulam, a. presença de uma conexão entre as grandezas elétricas de tecidos e a concentração de glucose no sangue. No entanto, os parâmetros elétricos de tecidos nativos são diretamente dependentes não só de glucose ou da manutenção de outras substâncias, mas também com a condição da sua hidratação. Apesar de todos os mecanismos fisiológicos conhecidos, ainda não há glicosimetros não invasivos bons e confiáveis que funcionam com base na medição da condutividade.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO É portanto um objeto da presente invenção proporcionar um método fiável para a avaliação não-invasiva da variação do nível de glucose no sangue de uma pessoa, com base num método conductometria. É um outro objeto da invenção proporcionar um aparelho de baixo custo para a realização do método da invenção.

Estes e outros objetos são atingidos pelo método de acordo com a reivindicação 1 e o aparelho de acordo com a reivindicação 9. As formas de realização preferidas da invenção e as formas de realização preferidas do aparelho da invenção estão definidas nas reivindicações dependentes.

Para a estimativa da variação do nível de glucose no sangue de uma pessoa, a presente invenção utiliza a variação do volume dos compartimentos de fluido intersticial no tecido muscular devido a um deslocamento de fluido entre os compartimentos extracelulares e intracelulares causado pelas variações da pressão osmótica dos fluidos extracelulares, que por sua vez está correlacionada com o 2 nível de glucose. Os fluidos extracelulares incluem, além do fluido intersticial, sangue e linfa. 0 nível de glucose em todos esses fluidos é quase igual. A pressão osmótica dos fluidos biológicos em compartimentos biológicos depende da concentração de substâncias que são osmoticamente ativas e pouco permeáveis às membranas plasmáticas. Essas substâncias acumulam-se num dos compartimentos e equalizam o nível de osmolaridade em proveito próprio através da redistribuição de água entre os compartimentos. Tais substâncias "puxam água". A glucose é uma dessas substâncias no corpo humano. As membranas celulares têm baixa permeabilidade para glucose. A glucose permanece nos compartimentos extracelulares e entra nas células apenas com um atraso essencial. A variação do nível de glucose nos fluidos extracelulares, incluindo no plasma sanguíneo é muito dinâmica. A explicação fisiológica clássica porque um organismo não cria uma reserva de energia celular, sob a forma de glucose dissolvida em sangue, é a seguinte: a glucose dissolvida eleva fortemente a pressão osmótica do sangue. Assim, tendo em conta que os fluidos dos tecidos de um organismo adulto contêm cerca de 15 g de glucose, que é apenas o suficiente para fornecer ao organismo potência para não mais do que algumas dezenas de minutos. A mesma figura a partir do ponto de vista da pressão osmótica contar até 5-6 mM/L (mM/L significa milimoles por litro) de cerca de 30 0, ou seja, chega a 2%. A uniformidade de pressão osmótica é mantida no nosso organismo precisamente com a precisão de 2%: caso a osmolaridade do plasma sanguíneo receba um limite de variação de mais ou menos do que 2%, o organismo inicia mecanismos de conservação ou de redução de água: a urina secundária formada torna-se essencialmente ou hipo ou 3 hiperosmolar. Por outro lado, exceto nos casos exclusivos de diarreias profusas, vómito, toma de medicamento diurético e semelhantes, tomamos mais do que 400 g de glucose, sob a forma de hidratos de carbono por dia, pelo menos, 2,5 mol. Como resultado, a glucose no sangue "renova" 25-30 vezes por dia e é muito dinâmica.

Por outro lado, no interior das células a concentração de glucose é suportada a um nível bastante estável e baixo: 1-1,2 mM/1. Depois de entrar numa célula, a molécula de glucose fosforila e torna-se glucose-6-fosfato, que por sua vez "se queima" nas reações de glicólise ou polimeriza formando glicogénio de elevado peso molecular.

Na verdade, as mesmas leis são verdadeiras no caso de um aumento da osmolaridade do compartimento extracelular devido a qualquer: outro fator, sem "glucose". Por exemplo o sódio é um fator destes. No entanto, a fim de aumentar a osmolaridade do plasma em 2%, através de sódio, é necessário comer aproximadamente 2,5-3 g de cloreto de sódio - metade da dose diária! Em condições habituais não comemos vários gramas de sal de cozinha e não perdemos eletrólitos na mesma quantidade durante várias dezenas de minutos. Mas numa refeição habitual - apenas um bolo extravagante - leva exatamente às mudanças mencionadas acima de osmolaridade no compartimento extracelular nas situações mais usuais ("regulares"), e não "exclusivas". Os aminoácidos livres entram no sangue e são utilizados de modo que a sua concentração é mantida no sangue a um nível mM/1 com uma elevada constância, e os ácidos gordos formam colóides e assim também "ocultam" a sua pressão osmótrca, estando quase totalmente ausentes no sangue em forma de moléculas livres. Os componentes minerais dos líquidos extracelulares equivaleriam à principal quota do seu nível 4 mais pressão osmótica - mais de 95% -, mas são bastante estáveis na manutenção de um organismo vivo e a sua circulação diária é insignificante. Uma série de exemplos pode ser continuada, mas a conclusão é clara: principalmente é a glucose que está a cargo da componente variável de sangue e da faixa diária da pressão osmótica de outros fluidos extracelulares. Como resultado, a glucose nas células é mantida a um nível mais ou menos constante, e fora das células, varia essencialmente. Ela conduz a flutuações de volume do compartimento intersticial: a glucose cresce e o volume dos fluidos intersticiais cresce devido à água em movimento das células para o compartimento extracelular, igualando a pressão osmótica do fluido biológico dentro e fora da célula. A variação do volume dos compartimentos de fluido intersticial é detetada de acordo com a invenção por meio de uma medição da condutividade não-invasiva por meio de elétrodos colocados em contacto com a pele da pessoa, sobrepondo-se a uma porção do tecido mole, incluindo as fibras musculares.

As medições de condutividade são efetuadas, pelo menos, com uma corrente alternada com uma frequência relativamente baixa de IxlO4 Hz - 5xlQ4 Hz. Devido à elevada ativa capacitância resistência das membranas celulares, as correntes dessas frequências são, principalmente, as correntes iónicas que se espalham principalmente ao longo do espaço extracelular que envolve as células e outras estruturas membranosas. 0 seu tamanho depende da composição eletrolítica do fluido extracelular e do tamanho do seu volume ou da área seccional eficaz. Tecidos desidratados, liofilizados são isolantes elétricos e, na prática não carregam corrente elétrica. 0 sangue e os componentes da linfa do fluido extracelular fluem em vasos. Uma parte da condutividade medida e assim, devido à condutividade dos vasos que são principalniente os vasos capilares no tecido de interesse para a presente invenção (tal como músculos cruzados listados em particular) . No entanto, no corpo humano, o voiume dos vasos é controlado por diversos mecanismos fisiologicos ae reflexo e regulação humoral, que suportam a constância ao volume de sangue circulante nos vasos e não, ao contrário do volume do componente intersticial, se correlacionam com a pressão osmótica e com o nível de glucose.

Para eliminar o efeito negativo da condutividade dos vasos capilares a invenção mede a condutividade do tecido, independentemente, em dois sentidos, ou seja, paralelo e transversal às fibras musculares. Devido à orientação desordenada de vasos capilares, uma variação da condutividade provocada por uma variação do volume dos vasos deve ser quase igual em ambos os sentidos da medição. Por outro lado, a condutividade paralela às fibras musculares é em maior escala, vasos capilares, a variação da condutividade causada pela variação do volume dos vasos deve ser quase igual nas medições em ambos os sentidos.

Por outro lado, a condutividade paralela à direção das fibras musculares é, em. larga escala, determinada pelo volume do fluido intersticial do que transversal às fibras musculares. A variação do volume do compartimento intersticial tem, assim, um efeito maior sobre a condutividade paralela do que transversal às fibras musculares. A utilização de tais relacionamentos da invenção assume uma variação do volume do compartimento intersticial efetuada 6 (de uma variação da pressão osmótica e, por sua vez por uma variação do nível de glucose no fluido intersticial) dentro de um determinado período de tempo At se a mudança relativa na condutividade medida paralelamente às fibras musculares for maior: ou. menor do que a mudança relativa. na. condutividade medida transversal às fibras musculares. Nenhuma mudança é assumida, se as mudanças relativas da condutividade medida em paralelo e transversalmente às fibras musculares forem, quase idênticas. Neste último caso, as alterações relativas na condutividade são atribuídas a apenas mudanças no volume de os vasos.

Se a mudança relativa na condutividade medida paralelamente às fibras musculares é maior que a mudança relativa na condutividade medida transversalmente às fibras musculares então é assumida uma variação positiva do nível de glucose no fluido intersticial. Se a mudança relativa na condutividade medida paralelamente às fibras musculares é menor do que a mudança relativa na condutividade medida transversalmente às fibras musculares é assumida uma variação negativa do nível de glucose no fluido intersticial.

Estima-se que o valor absoluto da variação do nível de glucose está no intervalo de 0,15-1,0 μΜ/l seg.

As mudanças de condutividade acima podem ser medidas com precisão suficiente num intervalo de tempo de medição At não superior a 15 segundos, em particular de 2-12 seg. Há um outro efeito adverso sobre as condutividades medidas pela resistência de contacto dos elétrodos com a superfície da pele. Tal resistência, infelizmente, também depende da concentração de glucose no sangue. Um aumento do nível de 7 glucose no sangue leva a um aumento da resistência de contacto, aumentando a secura da superfície da pele. A transpiração e hidratação tornam-se reduzidas. Como resultado, os aumentos de condutividade medidos resultam do aumento do volume do fluido extracelular, mas diminuem como resultado do aumento da resistência de contacto.

Para eliminar a influência da resistência de contacto a invenção utiliza um sistema de elétrodo tetrapolar com um par exterior e um par interior de elétrodos. A corrente é aplicada a um par desses elétrodos (de preferência o par mais exterior), enquanto a tensão é medida entre o outro par de elétrodos. A eliminação da influência da resistência de contacto é devido ao facto, de que as resistências de contacto de ambos os pares de elétrodos e a superfície da pele são quase iguais e compensam-se um ao outro. Os elétrodos tetra.pol.ares são, naturalmente, utilizados tanto para as medições paralelas e transversais às fibras musculares.

De acordo com uma forma preferida de realização aa invenção, as medições de conductometria são realizadas adicionalmente com uma segunda corrente alternada tendo uma frequência relativamente elevada na gama de 0,5xi06 hz -5x10° Hz. As correntes de tais frequências são essencialmente as correntes de polarização como plasmolemas são quase transparentes e o tamanho dessas correntes depende da área da secção eficaz de todo o fluido de tecido, intracelular e extracelular. As medições de alta-frequência adicionais também são realizadas em paralelo e transversalmente às fibras musculares do mesmo tecido da pessoa e também usando os elétrodos tetrapolares.

As variações relativas da medição da condutividade de alta-frequência são usadas para obter uma estimativa mais precisa da variação do nível de glucose: Assume-se que existe uma grande variação do nível de glucose (que geralmente tem sido detetada pelas medições de baixa de frequência) dentro do período de tempo At se uma mudança relativa da condutividade medida paralelamente às fibras musculares for maior ou menor do que a mudança relativa na condutividade medida transversalmente às fibras musculares também podem ser "vista" na alta frequência. Caso contrário, ou seja, quando essa diferença não ocorrer na banda de frequências, a alteração do nível de glucose presume-se ser menor.

Estima-se que os valores absolutos das alterações do nível de glucose estão no intervalo de 0,15-0,5 μΜ/l segundos para o caso pequena variação e na gama de 0,3-1,0 μΜ/l seg, no caso de variação maior.

Em comparação com as medições de baixa frequência, as medições de alta-frequência são menos sensíveis às variações no fluido extracelular em relação a todo o fluido de tecido. Por outro lado, o contacto elétrodo/pele é menos critico. De acordo com uma outra forma preferida de realização da invenção, a temperatura da porção de tecido é adicionalmente medida por meio de um sensor de temperatura, em contacto com a pele para ser capaz de corrigir os valores de condutividade medidos para a sua dependência da temperatura.

Geralmente, a condutividade específica de eletrólitos, tais como os fluidos biológicos depende da temperatura: se a temperatura aumenta, a condutividade iónica aumenta. Agora, o crescimento de glucose no sangue inicia a emissão de 9 insulina, que é a hormona anabólica básica. As reações catabólicas são temporariamente oprimidas e, como resultado, a temperatura do corpo diminui. Isto tem um efeito de diminuição da condutividade que é contrária ao efeito de aumento da glucose na condutividade provocada pelo crescimento do volume do compartimento de fluido extracelular. A invenção é responsável por este efeito através da medição da temperatura da pele na proximidade da zona, medida com um sensor de temperatura e com a introdução de um fator de correção de temperatura para os níveis medidos de condutividade. São utilizados diferentes fatores de correção de temperatura para a correção do valor da condutividade em altas e baixas frequências. A condutividade de alta-frequência é reduzida em 1,5-2,5% por °C de temperatura, enquanto a condutividade de baixa frequência é reduzida em mais de duas vezes em relação à condutividade alta-frequência. 0 fator de correção de temperatura para a baixa frequência é até 4,5-6,5% por °C.

Para o resultado das medições ser confiável, a temperatura ambiente não deve ser a extrema (por exemplo menor que -5 °C ou superior a 25 °C) e também não deve variar num intervalo de tempo curto. Um segundo sensor de temperatura pode ser utilizado para medir a temperatura ambiente e para a produção de um sinal de aviso, em tais casos, por exemplo.

As faixas de frequências adequadas para a presente invenção foram dadas acima entre IxlO4 Hz - 5xl04 Hz para a baixa frequência e entre 0,5xl06 Hz - 5xlOb Hz para a alta-frequência. A redução da frequência baixa para menos de 10 KHz tem severas restrições devido à polarização dos 10 elétrodos e uma dependência da impedância na qualidade contato com o tecido-elétrodo. Aumentar a al ta-frequêrl· de até 10 MHz ou mais leva a distúrbi os indutivos condensadores (jato): a condutividade depende da posição dos elementos circundantes, do seu tamanho e da condutividade.

Descobrir a medição correta e/ou as melhores orientações para os dispositivos de elétrodos tetrapolares num local de tecido especifico de uma pessoa pode ser assistida através da utilização de oito dispositivos de elétrodos tetrapolares em vez de apenas dois. Os oito dispositivos de elétrodos tetrapolares são colocados em contato com a pele da referida pessoa no referido local orientados ao longo de oito eixos formando um esquema radial simétrico. É medida um valor de condutividade do dito tecido com cada um dos referidos oito dispositivos de elétrodos tetrapolares para definir o eixo com condutividade mínima e o eixo com condutividade máxima. 0 dispositivo de elétrodo tetrapolar orientado ao longo do eixo com condutividade máxima é, então, utilizado para a medição ao longo da direção das fibras musculares. Da mesma forma, o dispositivo de elétrodo tetrapolar orientado ao longo do eixo com condutividade mínima é, então, utilizado para a medição transversal à direção das fibras musculares.

Deste modo, a medição correta e/ou as melhores orientações que refletem a anisotropia da condutividade do tecido não precisa ser digitado a priori - de acordo com os marcos anatómicos (musculares ou vasculares) - mas são definidos a posteriori - como resultado de uma medição. Deste modo, o método da invenção pode ser aplicado corretamente mesmo por pessoas com nenhum conhecimento sobre os os marcos 11 anatómicos no método. local do tecido em que querem realizar o

CURTA DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As formas de realização preferidas e formas de realização da invenção serão descritas a seguir com referência aos desenhos anexos, em que:

Fig. 1: Fig. 2: Fig. 3:

Fig. 4:

Fig. 5:

Fig. 6

Fig. 9: é um diagrama de bloco da presente invenção tendo dois sensores de condutividade; é um diagrama de tempo mostrando um ciclo de medição; é uma representação esquemática de um ou dos dois sensores de condutividade do aparelho da fig. 1; é uma representação da disposição geométrica relativa preferida dos elétrodos dos dois sensores de condutividade; é uma representação de um braço de um paciente com, pelo menos, uma parte do aparelho da. fig. 1 a ele ligado por meio de uma braçadeira, e são diagramas de tempo mostrando a variação do nivel de glucose de três pacientes, obtidos de acordo com a presente .invenção em comparação com os dados obtidos por um sistema de medição invasivo convencional, é uma representação da disposição geométrica relativa preferida dos elétrodos num total de oito sensores de condutividade para utilização numa forma de realização preferida da presente invenção. 12

DESCRIÇÃO DE UMA FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA O aparelho da fig. 1 compreende: um processador de sinal digital (DSP) 1, uma memória de acesso aleatório (RAM) 2, uma memória só de leitura (ROM) 3, uma entrada de computador - saída (Interface RS232) 4, um conversor analógico-digital (ADC) 5, um multiplexador (MUX) 6, um detetor de quadratura 7, um oscilador dupla frequência 8, um potenciómetro digital 9, um sensor de corrente 10, dois interruptores de sensores de condutividade 11a e 11b, dois amplificadores de diferença 12/1 e 12/2, dois sensores de condutividade 13 e 14 e dois sensores de temperatura 15 e 16. O processador de sinal digital uma opera o processo de medição, aceita os resultados das medições provenientes do conversor analógico-digital 5, faz o processamento preliminar de sinais e transfere-os para um computador externo ou um PDA (não mostrado, e que pode não ser parte integrante parte do aparelho) através da interface 4. O programa operacional do processador é armazenado na memória só de leitura reprogramável (ROM) 3. O aparelho funciona da seguinte forma: 8 oscilador intercambiável forma tensões ac alternadas com frequências Fl (30kHz) e F2 (1 MHz). Essas tensões passam pelo potenciómetro digital 9, sensor de corrente 10 e dispositivo de comutação 11a que conecta alternadamente as tensões com os elétrodos de corrente de entrada "IN" (Fig. 3) dos sensores de 13 e 14. 0 oscilador 8 também forma os sinais de controlo que são aplicados ao detetor de quadratura 7 para fins de sincronização. 13 0 potenciómetro digital 9, controlado pelo processador 1, suporta automaticamente amplitudes de tensão sobre os elétrodos de transporte de corrente "IN" (Fig. 3) dos sensores de condutividade 13 e 14 que são adequados para o contato inicial da resistência com a pele da pessoa. Permite a expansão de uma gama dinamica de medições de condutividade e aumentar a precisão das medidas.

Os sinais dos elétrodos centrais "OUT" (Fig. 2) dos sensores de condutividade 13 e 14 são amplificados por amplificadores de diferença 12 e, através do segundo interruptor do sensor de condutividade 11 b, chegam a urna das entradas identificadas por U~ do detetor de quadratura 7. É aplicada uma tensão proporcional à corrente nos elétrodos de condução de corrente "EM" (Fig. 3) o sensor de corrente 10 forma a uma segunda entrada identificada por I~ do detetor de quadratura 7. O detetor de quadratura 7 tem quatro saídas. Na sarda identificada pelo Uo2 o detetor de quadratura 7 proporciona um sinal DC que é proporcional ao quadraao do srnal AC na sua entrada identificada por U~ no tempo to. Na saída identificada por υπ/22 o detetor de quadratura 7 proporciona um sinal DC que é proporcional ao quadrado do srnal AC na sua entrada identificada por U~ no tempo tn/2. Na sarda identificada pelo Ioz o detetor de quadratura 7 proporciona um sinal DC que é proporcional ao quadraao do srnal AC na sua entrada identificada por I~ no tempo to. Na saída identificada pelo Ιπ/22 ° detetor de quadratura 7 proporciona um sinal DC que é proporcional ao quadrado do sinal AC na sua entrada identificada pelo I~ no tempo t,I/2. 14

Tais sinais DC passam, através do multiplexador (MUX) 6 e do conversor analógico-digital (ADC) 5, pelo qual são digitalizados, ao processador de sinal digital (DSP) 1.

As tensões continuas dos dois sensores de temperatura 15 e 16 também passam através do multiplexador 6 e do conversor analógico-digital 5 na forma digitalizada para o processador de sinal digital (DSP) 1. 0 processador de sinal digital (DSP) 1 calcula um valor médio de U e dos quatro sinais de saida do detetor de quadratura 7 da seguinte forma: e calcula os valores de condutivida.de a partir de tais valores médios de U e _I por

C=l/U

Tais valores de condutividade são ainda corrigidos usando os valores de temperatura obtidos pelo sensor de temperatura 15.

De acordo com os valores de temperatura obtidos pelo sensor de temperatura 16, também pode ser criado um sinal de aviso pelo processador de sinal digital (DSP) 1. 0 aparelho funciona ciclicamente. A Fig. 2 mostra um ciclo completo e uma parte de um ciclo seguinte. Um ciclo começa com a entrada U~ do detetor de quadratura 7 sendo ligado ao 15 sensor 13, por meio do segundo interruptor do sensor de condutividade 11b. 0 oseilador de dupla-frequência 8 produz primeiro a frequência F1 que é aplicada por meio cio primeiro interruptor do sensor de condutividade 11a para o sensor 13. Então dupla frequência do oseilador 8 produz a frequência F2 que também é aplicada por meio do primeiro do interruptor do sensor de condutividade 11a para o sensor 13. De seguida são obtidos valores de temperatura a partir de sensores de temperaturas de 15 e 16, respetivamente, isto termina a primeira metade do ciclo. Na segunda metade do ciclo, as etapas individuais da primeira metade do ciclo são repetidas com. a diferença de que as frequências F1 e F2 são aplicadas por meio de um primeiro interruptor de sensor de condutividade 11a ao sensor 14.

Além disso, a entrada U~ do detetor de quadratura 7 também está ligado ao sensor 14, por meio do segundo interruptor de sensor de condutividade 11 b. 0 armazenamento de dados, processamento preliminar dos dados previamente recolhidas e a transmissão dos dados para o computador é realizada, também indicado na fig. 2.

No exemplo da fig. 2 um ciclo completo de medição de frequência alta e baixa em ambos os sensores de condutividade leva 12 segundos. É para ser entendido que este ciclo é apenas exemplificativo, mas ainda pode ser reduzido a apenas alguns segundos. 0 aparelho pode ser alimentado por uma bateria recarregável. usado para ambos os posição relativa dos

Um esquema de elétrodo tetrapolar é sensores de condutividade 13 e 14. A 16 elétrodos "IN" e "OUT" de tal tipo de sensor é mostrada na Fig. 3. A Fig. 4 mostra a disposição mútua perpendicular preferida dos elétrodos tetrapolares de ambos os sensores de 13 e 14 numa base plana comum. 0 sensor de temperatura 15 encontra-se posicionado no centro dos oito elétrodos sobre a mesma base. A base pode ser formada por uma braçadeira adequada para ser fixa, por exemplo, a um braço de um paciente. A Fig. 5 mostra um braço de um paciente para o qual uma tal braçadeira 17 é fixa com os elétrodos não-visíveis de sensores 13 e 14 e o sensor de temperatura não-visível 15 no lado interno da mesma, em contacto com a pele. No lado exterior da braçadeira 17, existe uma pequena caixa 18 que, de preferência aloja os componentes eletrónicos acima descritos do aparelho da invenção, bem como as baterias. A transferência de dados descrita para um computador pode ser alcançada através de uma conexão de cabo entre a caixa e o computador ou até mesmo sem fio. É para ser compreendido que exemplo, e que também seria outro local do corpo humano macio. Em especial, no modo de aparelho da invenção pode perturbações graves para o durante várias horas, incl sono. Deste modo, o c continuamente. a medição de um braço é só um possível a medida em qualquer que recobre o tecido muscular realização acima descrito o ser realizado facilmente e sem conforto da pessoa que realiza, .uindo à noite e os tempos de iclo de medição é repetido A partir de algum ponto no tempo, a variação do nível de glucose no sangue pode ser monitorizado e armazenado de oreferência para ser apresentado no diagrama de tempo. As Fig. 6-8 são diagramas de tempo que mostram a variação do nível de glucose de três pacientes com Diabetes II ao longo de várias horas, obtida de acordo com o presente invenção. 0 eixo das abcissas representa o tempo em horas. 0 eixo das ordenadas representa a concentração de glucose em mmol/1. É de notar: que a invenção apenas fornece a variação do nível de glucose, mas não os valores absolutos.

Para se obter os valores absolutos é necessária alguma calibração, que pode ser conseguida, por exemplo, no início de um período de medição, por meio de um método invasivo padrão.

Nos diagramas da Fig. 6-8 os valores de glucose são obtidos pelo conhecido Sistema ACCU CHECK® amplamente utilizado e são apresentados para comparação. A Fig. 6 mostra um teste de tolerância à glucose realizado com uma paciente do sexo feminino de 4 9 anos de idade. A paciente tomou 7 0 g de glucose por 130 ml de água entre 09:51 e 09.52. A Fig. 7 mostra a variação do nível de glucose no sangue de um paciente do sexo masculino de 81 anos de idade após uma refeição entre 10:40-10:48. A Fig. 8 mostra a variação do nível de glucose no sangue de um paciente do sexo feminino de 69 anos de idade após uma refeição entre 10:00-10:05.

As curvas das Figuras 6-8, apesar de originalmente serem curvas etapa, foram polinomialmente suavizadas para mostrar a melhor a tendência geral da variação do nível de glucose. 18

Como já foi descrito, a fig. 4 mostra uma disposição m^uua preferida dos elétrodos tetrapolares dos sensores 13 e 14 numa base plana comum. A Fig. 9 mostra a disposição dos elétrodos tetrapolares no total de oito sensores numa base plana comum, de acordo com uma forma de realização ainda mais preferida da presente invenção. Os quatro elétrodos ae cada um dos oito sensores estão dispostos ao longo do eixo de oito a - h, formando um esquema simétrico raaialmente. Um sensor de temperatura 15, é de novo, rocaiizado no centro do esquema, no eixo de rotação deste, sendo tal centro também o centro de todos os dispositivos ae elétrodos tetrapolares. Como na Fig. 4 e na Fig . 5, a base pode ser formada por uma braçadeira 17 adequada para ser fixa a um braço de um paciente.

Com o arranjo da Fig. 9 as direções com o maior diferencial de condutividade podem ser automaticamente encontradas. Para isso, é realizada uma medida teste inicial consecutivamente ao longo de cada eixo a-h para definir o eixo com condutividade máxima e o eixo com condutividade mínima. 0 sensor, que é orientado ao longo do eixo ao longo do qual a condutividade é máxima, é, então, utilizado como sensor 13 da Fig. 1. Do mesmo modo, o sensor que está orientado ao longo do eixo ao longo do qual a condutividade é mínima é, então, usado como sensor 14 da Fig. 1.

LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA 1 processador de sinal digital (DSP) 2 memória de acesso aleatório (RAM) 3 memória só de leitura (ROM) 4 entrada de computador - saída (Interface RS232) 5 conversor analógico-digital (ADC) 6 multiplexador (MUX) 19 7 detetor de quadratura 8 oscilador dupla frequência 9 potenciômetro digital 10 sensor de corrente 11a primeiro interruptor do sensor de condutividade (paralelo e transversal) 11b segundo interruptor do sensor de condutividade (paralelo e transversal) 12/1 amplificador diferença 12/2 amplificador diferença 13 sensor de condutividade (C(l) paralelo) 14 sensor de condutividade (C(2) transversal) 15 sensor de temperatura (T (1) pele) 16 sensor de temperatura (T(2) meio ambiente) 17 braçadeira 18 invólucro a-h eixos de orientação 20

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método não invasivo para a estimativa de uma quantidade relacionada com o nível de glucose no sangue de uma pessoa num intervalo de tempo At, que compreende os passos de: colocação de um primeiro dispositivo de elétrodo tetrapolar em contacto com a pele da dita pessoa que recobre uma porção de tecido mole, incluindo fibras musculares, orientado em. paralelo com a direção das fibras musculares; e colocação de um segundo dispositivo de elétrodo tetrapolar em contacto com a pele da dita pessoa sobrepondo a referida porção de tecido flexível transversalmente orientado para a direção das fibras musculares; ~ caracterizado pela referida quantidade ser a variação do nível de glicose AG no sangue de uma pessoa dentro do referido intervalo de tempo At, e em que o método compreende os passos adicionais de: medindo neste intervalo de tempo At: com o primeiro dispositivo eletrónico tetrapolar a variação relativa ACj LF/C|] Lf do valor de condutividade Cg LF do referido tecido paralelo para o sentido das fibras musculares numa frequência baixa; com o segundo dispositivo e1e t ró ni c o tetrapolar a V 3. XIΪ. 3. Ç cL O relativa AC -L LF/C-L lf dc 3 valor de condutivi dade cJ_ LF do do referido tecido transversal à direção das fibr as musculares na re ferida baixa frequênci a.; imando AG como: - 0,0 se AC|| LF/C|j lf w ACl lf/C-L lf 1 +a se AC i LF/ C|S LF > AC-i - lf/C- CL se AC / n\\ <? a ^ i LF/ ^11 LF ^ -L /n \ LF/ '---L em que: - a está no intervalo de 0,15 - 1,0 μΜ/l seg; - Ά baixa frequência está na gama de lxlO4 Ηζ-5χ10* Hz, e significa "igual dentro de um intervalo de +/-2,5% - +/- 7,5%
2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que ΔΤ está na gama de não mais do que 15 seg.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, que compreende ainda os passos seguintes: medindo no intervalo de tempo At: letrónico tetrapolar a com o primeiro dispositivo variação relativa ACji hf/Cií hf do valor de condutividadç hf do referido tecido paralelo para o sentido das fibras musculares numa frequência elevada; - com o segundo dispositivo eletrónico tetrapolar a variação relativa ACL HF/C-L HF do valor de condutividade C-L HF do referido tecido transversal à direção das fibras musculares na referida elevada frequência; estimando AG como: ” + 3. se AC lf/C lf > ACL LF/CL LF e AC|! hf/C II HF « AC-i. HF. / C -t HF - +b se [> o lf/C lf > ACL lf/CL Lf e Λ r* i I A ^|| h f/CÍ| HF > AC L h f/ 1 C L HF - -a se o <1 lf/C|| lf < ACL lf/CL lf s 2 HF ΔΟ!| HF./Cj| hf ® AC-L hf/C-L - -b se AC11 LF/C|| lf > AC-L LF/cl LF e AC|| hf/C|| hf < AC-J- kf/C-L hf em que: - a está no intervalo de 0,15 - 1,0 μΜ/l seg; - b está no intervalo de 0,3 - 1,0 μΜ/l seg; e - A elevada frequência está na gama de 0,5xl01 Hz-5xl01 Hz.
4. Método de uma das reivindicações 1-3, em que os ditos dispositivos de elétrodos tetrapolares são fornecidos com. um par de elétrodos interior e um par de elétrodos exteriores, e em que para a obtenção dos referidos valores de condutividade são aplicadas correntes alternadas de baixa ou de alta frequência a um dos pares de elétrodos dos referidos dispositivos de elétrodos tetrapolares e em que as tensões alternadas resultantes de tais correntes são medidas no outro par de elétrodos.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, em que os valores de C foram obtidos por cálculo a partir das correntes alternadas aplicadas e da medição das tensões alternadas após a retificação e digitalização das mesmas. 1 Método de uma das reivindicações 1-5, compreendendo ainda os passos de: - colocação de um sensor de temperatura em contacto com a pele da dita pessoa sobrejacente à referida porção de tecido mole; - medição da temperatura T da pele; e - correção dos valores de condutividade por um fator f, em que: - f é o fator de redução no caso de uma diminuição da temperatura; - f está na gama de 4,5-6,5% por °C da diferença de temperatura a partir das medições de baixa frequência, e - To é a temperatura previamente determinada de pele da dita pessoa sobrejacente referida porção de tecido mole.
7. Método de uma das reivindicações 3 e 6, em que - f está no intervalo de 1,5-2,5% por °C da diferença de temperatura a partir das medições de alta frequência.
8. Método das reivindicações 6 ou 7, em que a temperatura T da pele medida é digitalizada e a correção dos valores de condutividade pelo referido fator f é realizada poro cálculo.
9. Método de uma das reivindicações 1-8 , em que os passos de colocação de um primeiro dispositivo de elétrodo tetrapolar em contacto com a pele da referida pessoa se sobrepõe a uma porção de tecidos moles, incluindo fibras musculares orientado em paralelo para o sentido das fibras musculares e a colocação de um segundo dispositivo de elétrodo tetrapolar em contacto com a pele da referida pessoa se sobrepõe à referida porção de tecido mole na direção transversal às as fibras musculares incluindo os seguintes passos: colocar oito dispositivos eletrónicos tetrapolares em contacto com a pele da referida pessoa sobrepostos à referida porção de tecido mole orientado ao longo de oito eixos formando um esquema radial simétrico; medição de um valor de condutividade do dito tecido com cada um dos ditos oito dispositivos eletrónicos om um mínimo de tetrapolares para definir o eixo c condutividade e o eixo com condutividade máxima; usando o dispositivo de elétrodo tetrapolar orientado ao longo do eixo com condutividade máxima como o primeiro dispositivo de elétrodo tetrapolar; e usando o dispositivo de elétrodo tetrapolar orientado ao longo do eixo com um mínimo de condutividade, como o segundo dispositivo de elétrodo tetrapolar.
10. Aparelho configurado para realizar o método de uma das reivindicações 1-8 compreendendo um primeiro (13) e um segundo (14) dispositivo de elétrodo tetrapolar, em que os dispositivos de elétrodos tetrapolares (13, 14) estão orientados de modo fixo transversal um relação um ao outro.
11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, ainda configurado para realizar o método da reivindicação 9, e que compreende oito dispositivos de elétrodos tetrapolares orientados ao longo de oito eixos (a-h) formando um esquema radialmente simétrico,
12. Aparelho de uma das reivindicações 10-11 tendo meios (8) para gerar correntes alternadas.
13. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, configurado para executar o método da reivindicação 4 com meios (7) para retificar as referidas correntes alternadas e medir as tensões alternadas, meios (5) para a digitalização de correntes retificadas e tensões retificadas e meio (1) para o processamento dos dados digitalizados. o
14. Aparelho da reivindicação 13 que tem meios (4) para aparelho de )nfigurado para ação 6 que tem de temperatura i s p o s i t i vos de transmitir os dados processados para um processamento de dados externos.
15. Aparelho de uma das reivindicações 10-14 cc transportar o método de acordo com a reivindic um sensor de temperatura (15), em que o sensor (15) está localizado no centro de um dos d elétrodos tetrapolares (13, 14).