WO2022200643A1 - Sistema para el análisis de biomarcadores en muestras biológicas - Google Patents

Sistema para el análisis de biomarcadores en muestras biológicas Download PDF

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WO2022200643A1
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sensor
analysis
cathode
layer
biological samples
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PCT/ES2021/070213
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Ricard GARCÍA VALLS
Adriana NOGALSKA
Alexei SHAVEL
Pedro David PELÁEZ CATALÁ
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Thalictrum Global Health, S.L.
Fundación Eurecat
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    • G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/74—Optical detectors

Definitions

  • the present invention refers to a system for the analysis and digitization of biomarkers of biological samples through the conversion into a scale of electrical values that are generated by the decomposition of molecules through a chemical process into protons and electrons.
  • This technology allows depending on the specificity given to the sensor to represent in digital format the electrical value generated by the biomarkers. Being possible its use for rapid diagnosis in the treatment and prevention of diseases.
  • the object of the invention is to provide portable, fast, reliable, economical and widely applicable means of analysis, which allow the replacement of current laboratory analysis techniques.
  • Biosensor devices stand out for their great potential.
  • Conceptually analogous to the glucose sensor used worldwide today there are many configurations in different stages of development (at the laboratory level, or more advanced commercial prototypes) that can contribute to the diagnosis of diseases and in health emergencies such as the current one.
  • Biosensors are integrated and autonomous devices made up of a sensor chip in contact with selective biological molecules (on the surface of the sensor they are placed by example antigens, antibodies or DNA probes, specific for that substance, molecule or pathogen to be detected).
  • the capture of the target molecule produces physicochemical changes that are detected by the transducer and immediately processed into a quantifiable numerical value.
  • biosensor devices are their decentralized use (outside analysis laboratories) either in primary or tertiary care centers, in hospital emergencies), their potential to be handled by non-specialized personnel, their high sensitivity , relatively short analysis time (few minutes), and its ability to provide quantitative values if necessary.
  • biosensor can offer measurements in real time, without the need to amplify signals or use markings (either fluorescent or colorimetric, for example).
  • This technology offers extremely high levels of sensitivity, which allows amplification to be avoided, reducing analysis time to a few minutes, minimizing the influence of contamination (by also avoiding amplification, increasing reproducibility), and offering quantitative values, therefore, correlating the result with a greater or lesser amount of genomic material, and therefore, viral load.
  • a sensor device that allows the decomposition of molecules through a redox reaction in electrons and protons, generating this a specific electrical charge for each molecule to be detected, depending on the specificity given to the sensor.
  • the purpose of the system is to identify the presence or not of the biomarkers that are sought through the specificity of the sensor, in a biological sample in a unique way and in real time, regardless or not of the absence of symptoms or external physiological signs.
  • a first layer is a holding sheet of FR4 material with two faces, an upper face that faces the outside and that determines a reading electrode of the cathode, in which a cavity is established of sample deposition and electrical union materialized in a through perforation or THT (Through-Hole Technology) from the upper surface to the lower surface, lower surface that determines an electron collecting cathode sheet electrode.
  • THT Through-Hole Technology
  • the second layer, or intermediate layer, is materialized in a polymer MEA membrane with an upper layer with deposition of nanoparticles depending on the specificity of the sensor, and a lower layer of activated carbon, in which the upper layer with deposition of nanoparticles is in permanent contact and pressure with the electron collector cathode sheet, establishing itself between both junction channels.
  • this material izes in a support sheet of FR4 material on whose upper face a proton collector electrode or cathode sheet is established in contact and under pressure with the active carbon layer.
  • the sheet has through perforations or THT (Through-Hole Technology) used as a means of extracting gases or fluids generated in the reaction, ending at the bottom with an anode reading electrode.
  • THT Three-Hole Technology
  • the sensor is complemented by a biological sample collection device in the form of saliva or other dilution insertable into a sample deposition hole in the cathode.
  • the anode and the cathode are connected to the respective reading lines of the measurement system or equipment.
  • the measurement equipment is made up of a central control and logic unit, a storage memory block, an LTE/NB/WIFI wireless connectivity unit block, an integrated power management or power supply block. , a display of information and representation in real time, RGB status LEDs and a high-precision block, measurement unit for coulombs, pico volts and pico amps that allows keeping an exact count of the amount of energy that the sensor is returning and generating a fingerprint of the protein and also allowing its qualification and quantification.
  • Figure 1. Shows an exploded detail of the structure of the sensor that participates in a system for the analysis of biomarkers in biological samples carried out in accordance with the object of the present invention.
  • Figures 2 and 3.- Show respective views of the sensor on which a collecting device for biological samples in the form of saliva or another dilution is applied.
  • Figure 4 shows a view similar to that of figure 2, but in which the reading lines of the measurement equipment are represented on the sensor.
  • Figure 5. Shows a block diagram of the internal structure of the measurement equipment.
  • Figure 6.- Shows an operating diagram of the system.
  • Figure 7. Shows a representation of the classification results obtained by means of the system of the invention.
  • Figure 8.- Shows, finally, a schematic diagram of the connection of the system with a computer database.
  • the system of the invention is constituted from a sensor device and a measurement equipment or equipment for reading and interpreting the sensor values.
  • the structure of the sensor (8) is made up of a 3-layer construction, differentiated as in figure 1.
  • the first layer is a support sheet of FR4 material (1) with two faces, an upper face that faces the outside and that determines the reading electrode of the cathode (9), in this surface we find a sample deposition cavity and electrical union (31) which is a through perforation or THT (Through-Hole Technology) from the upper surface to the lower surface, which determines an electron collector cathode sheet electrode (2).
  • the middle layer is a polymer MEA membrane (4) with an upper layer the upper MEA surface with nanoparticle deposition (3) (specificity recipe) and a lower one an active carbon surface (5).
  • the upper layer (3) of the MEA is in permanent contact and pressure with the lower face of the first layer (2) to obtain contact and electrical continuity between the two faces and thus be able to transfer the electrons through the electrodes and the junction channels (31) from the surface (3) to the surface (2) carrying the electrons to the outer surface (9) and allowing the negative charge generated to be obtained through the cathode.
  • the third layer is a support sheet of FR4 material ( T ) with two faces, an upper face that determines the proton collector cathode electrode ( 6 ) that is in contact and under pressure with the active carbon surface ( 5 ), It also has through perforations or THT (Through-Hole Technology) used as a means of extracting gases or fluids generated in the reaction. Another outer lower face is the Anode Reading Electrode ( 10 ).
  • the union by pressure between ( 6 ) and ( 5 ) allows the transfer of protons through the electrodes, from the sample deposition cavity and electrical union ( 31 ) from the surface ( 5 ) to the surface ( 6 ) leading the protons to the outer surface (10) and allowing the positive charge generated to be obtained through the anode. In this way we obtain a signal ( 17 ) that would be the potential difference between ( 10 ) and ( 9 ).
  • the sensor (8) once built and depending on the specificity of the upper MEA surface with nanoparticle deposition (specificity recipe) (3) and in some cases also on the activated carbon surface (5), allows by collecting with a biological sample collection device (12) (Swab or other) the deposition of a biological sample (14) in the form of saliva or other dilution
  • the sample (14) is placed in the sample deposition hole on the cathode (13), so that it decomposes, causing electrons and protons to be released (16), when entering the sample in contact with the upper MEA surface with nanoparticle deposition (specificity recipe) (3) and only when the presence or trace of the molecule sought is found within the sample, when it is present an attraction will be generated by the the surface nanoparticles (3) that will decompose the molecule, into electrons and protons (16) allowing protons (16), given the configuration of polymer MEA membrane (4) to transfer from the upper MEA surface with deposition of nanoparticles (specificity recipe) (3) to the activated carbon surface (5) passing through the polymer MEA membrane (4).
  • the protons (16) are collected by the proton collector cathode sheet electrode (6), transferring these protons through the electrodes located on the surface (10) where they are find the physical connection of reading line of the anode measuring system ( 19 ), in case of the electrons to the reading electrode surface of the cathode ( 9 ), where the physical connection of reading line of the cathode measuring system is located ( 18 ), as shown in figure 4.
  • the electrons and protons (16) generated will be collected by the reading lines of the measurement system (18) and (19), these lines are connected to signal processing equipment called Measurement Equipment (20).
  • the measurement equipment is characterized by different blocks, these electronic blocks are the ones that will allow both the collection, storage and sending of data as well as the control and management of the sensor ( 8 ).
  • the measurement equipment (20) is made up of a central control and logic unit (23) that controls and manages all the parts of the device, at the level of each one of the blocks that make up the measurement equipment itself (20) and has of all the configuration parameters for its use.
  • an LTE/NB/WIFI wireless connectivity unit block ( 25 ) that allows the Autonomous connection to a cloud API (application programming interface) system for collecting and storing RAW data (raw or crude) (21).
  • This entire system remains active thanks to the integrated block of power management or power supply ( 26 ), all these blocks are those that allow usability and information management, as well as the operation of the measurement equipment ( 20 ), in addition to these blocks the measurement equipment ( 20 ) It has a user interface that is displayed locally on the measurement equipment (20) through its information screen and real-time representation (28).
  • the states of the device are represented by RGB LEDs (30) that, depending on the displayed color means one state or another for the device, such as the state available or not for reading samples.
  • RGB LEDs As an important block within the measurement device (20), we find a high-precision block, a coulomb, picovolt, and picoampere measurement unit (27). This block will be in charge of performing, with high precision, the reading and counting of electrons and protons of the lines (18) and (19) counting the amount that is circulating through the circuit and their direction, allowing to maintain an exact count of the amount of energy that the sensor (8) is returning and generating a Fingerprint of the protein and also allowing its qualification and quantification.
  • the result of the sensor reading ( 8 ) will be interpreted in the first instance by the measurement equipment ( 20 ) and it will show on its screen of information and representation in real time ( 28 ) the quick result of the data , qualifying as Positive, Negative or state of uncertainty.
  • the sample collection and analysis process (36) will be defined based on the objective of the analysis, but the information flow is defined when the measurement equipment (20) performs the entire sample measurement process (37) generating the Data that is automatically analyzed in a fraction of seconds by the measurement reading processing system or algorithm, in turn generating a measurement rating in milliseconds.
  • Another of the states is the result of the positive sample (34) where it is determined that being the sensor (8) in state A1-Rest with a value X Ai (42), the process of obtaining and analyzing the sample (36) gives a higher value A2-Excitation with a value Y A2 ( 44 ) , so Y A2 ( 44 ) > X A1 ( 42 ) ,
  • the last state contemplated is the state of inconclusive ( 35 ) or uncertainty, where it is determined that being the sensor in state A1-Rest with a Value X A1 ( 42 ), the process of obtaining and analyzing the sample ( 36 ) gives a value A ⁇ -Uncertainty with a Value Z A ⁇ ( 43 ) that lies between the maximum accepted value of X A1 ( 42 ) and the lowest value of YA2 ( 44 ). So Z A ⁇ ( 43 ) > X A1 ( 42 ) and at the same time Z A ⁇ ( 43 ) ⁇ Y A2 ( 44 ).
  • Non Negative something is found that excites the sensor, but it is not conclusive, so it can be determined to perform the test again with a new sample acquisition or refer it to another more decisive test.

Abstract

La invención consiste en un dispositivo sensor ( 8 ) que permite llevar a cabo la descomposición de moléculas mediante una reacción redox en electrones y protones, generando este una carga eléctrica específica para cada molécula que se quiere detectar, en función de la especificidad dada al sensor, sensor que se complementa con un equipo de medición (20) o equipo de lectura e interpretación de los valores del sensor que permite mantener un recuento exacto de la cantidad de energía que el sensor está devolviendo y generando una huella digital de la proteína y permitiendo además su cualificación y cuantificación.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema para el análisis de biomarcadores en muestras biológicas.
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a un sistema para el análisis y digitalización de los biomarcadores de muestras biológicas a través de la conversión en una escala de valores eléctricos que vienen generados por la descomposición de moléculas mediante un proceso químico en protones y electrones.
Esta tecnología permite en función de la especificidad dada al sensor representar en formato digital el valor eléctrico generado por los biomarcadores. Siendo posible su utilización para el diagnóstico rápido en el tratamiento y prevención de enfermedades.
El objeto de la invención es proporcionar unos medios de análisis portátiles, rápidos, fiables, económicos y de aplicación masiva, que permitan reemplazar las actuales técnicas de análisis en laboratorio.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El ámbito de aplicación práctica de la invención hay tecnologías actualmente en distintos estados de desarrollo y de capacidad de llegar al mercado que pueden aportar mejoras en los puntos débiles que ofrece la técnica PCR para el análisis genómico.
Destacan por su gran potencial los dispositivos biosensores. Conceptualmente análogos al sensor de glucosa mundialmente usado hoy en día, hay multitud de configuraciones en distintos estadios de desarrollo (a nivel de laboratorio, o prototipos más avanzados ya comerciales) que pueden contribuir al diagnóstico de enfermedades y en emergencias sanitarias como la actual.
Los biosensores son dispositivos integrados y autónomos constituidos por un chip sensor en contacto con moléculas biológicas selectivas (en la superficie del sensor se colocan por ejemplo antígenos, anticuerpos o sondas de ADN, específicos para aquella sustancia, molécula o patógeno a detectar).
La captura de la molécula diana produce cambios fisicoquímicos que son detectados por el transductor e inmediatamente procesados en un valor numérico cuantificable.
Las principales ventajas de los dispositivos biosensores son su uso descentralizado (fuera de los laboratorios de análisis) ya sea en centros de atención primaria, o terciaria, en urgencias de un hospital), su potencial para ser manejado por personal no especializado, su elevada sensibilidad, tiempo de análisis relativamente corto (pocos minutos), y su capacidad para ofrecer valores cuantitativos si es necesario.
Además, según el tipo de biosensor puede ofrecer medidas en tiempo real, sin necesidad de amplificar señales o de usar mareajes (ya sean por ejemplo fluorescente o colorimétricos).
Finalmente es importante destacar su elevada versatilidad en cuanto a la variedad de análisis que puede realizar Es posible tener chips sensores con distintos receptores inmovilizados, ya sea sondas de ADN, proteínas, anticuerpos, etc.
En el caso de detección genómica, es posible usar biosensores ópticos (basados en tecnología microelectrónica) para la detección directa de los fragmentos del ARN del virus, sin necesidad de llevar a cabo ciclos de amplificación que retrasan el resultado.
Está tecnología ofrece niveles de sensibilidad extremadamente altos, lo que permite evitar la amplificación, reduciendo tiempo de análisis a pocos minutos, minimizando la influencia de la contaminación (al eludir también la amplificación, aumentando la reproducibilidad), y ofreciendo valores cuantitativos, por tanto, correlacionando el resultado con una mayor o menor cantidad de material genómico, y por tanto, de carga viral.
Sin embargo, esta opción no está todavía en el mercado. Alternativas como el uso de microarrays fluorescentes pueden resultar también útiles, por su capacidad de detectar multitud de secuencias de manera simultánea, o, alternativamente, para detectar gran número de muestras de manera simultánea. Esta tecnología, bien establecida, requiere sin embargo de instrumentación centralizada en laboratorio y de personal especializado para su interpretación, su sensibilidad puede estar limitada y no ofrecería información cuantitativa, por lo que en comparación con PCR, no es una opción más favorable.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema para el análisis de biomarcadores en muestras biológicas que se preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta.
Para ello, y de forma más concreta, en el sistema de la invención participan dos elementos fundamentales:
• Un dispositivo sensor que permite llevar a cabo la descomposición de moléculas mediante una reacción redox en electrones y protones, generando este una carga eléctrica específica para cada molécula que se quiere detectar, en función de la especificidad dada al sensor.
• Un equipo de medición o equipo de lectura e interpretación de los valores del sensor
Es sistema tiene por objeto identificar la presencia o no, de los biomarcadores que se buscan mediante la especificidad del sensor, en una muestra biológica de manera univoca y en tiempo real con independencia o no de la ausencia de síntomas o señales fisiológicas externas.
En cuanto al sensor, en el mismo participan tres capas, una primera capa es una lámina de sujeción de material FR4 con dos caras una cara superior que da al exterior y que determina un electrodo de lectura del cátodo, en la que se establece una cavidad de deposición de muestra y unión eléctrica materializada en una perforación pasante o THT (Through-Hole Technology ) de la superficie superior a la superficie inferior, superficie inferior que determina un electrodo lámina de cátodo colector de electrones.
La segunda capa, o capa intermedia se materializa en una membrana MEA de polímero con una capa superior con deposición de nanopartículas en función de la especifidad del sensor, y una capa inferior de carbón activo, en la que la capa superior con deposición de nanopartículas se encuentra en contacto y presión permanente con la lámina de cátodo colector de electrones, estableciéndose entre ambos canales de unión.
En cuanto a la tercera capa, esta se materializa en una lámina de sujeción de material FR4 sobre cuya cara superior se establece un electrodo o lámina cátodo colector de protones en contacto y bajo presión con la capa de carbón activo. La lámina cuenta con perforaciones pasantes o THT (Through-Hole Technology) utilizadas como medio de extracción de gases o fluidos generados en la reacción, rematándose inferiormente en un electrodo de lectura del ánodo.
El sensor se complementa con un dispositivo de recolección de muestras biológicas en forma de saliva u otra dilución insertable en un orificio de deposición de la muestra en el cátodo.
A partir de esta estructuración, el ánodo y el cátodo se conectan a respectivas líneas de lectura del sistema o equipo de medición
Por su parte, el equipo de medición está compuesto por una unidad de control y lógica central, un bloque de memoria de almacenamiento, un bloque de unidad de conectividad inalámbrica LTE/NB/WIFI, un bloque integrado de gestión de alimentación o fuente de alimentación, una pantalla de información y representación en tiempo real, leds RGB de estado y un bloque de alta precisión, unidad de medición de culombios, pico voltios y pico amperios que permite mantener un recuento exacto de la cantidad de energía que el sensor está devolviendo y generando una Huella digital de la proteína y permitiendo además su cualificación y cuantificación.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: La figura 1.- Muestra un detalle en explosión de la estructura del sensor que participa en un sistema para el análisis de biomarcadores en muestras biológicas realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.
Las figuras 2 y 3.- Muestran sendas vistas del sensor sobre el que se aplica un dispositivo recolector de muestras biológicas en forma de saliva u otra dilución.
La figura 4 Muestra una vista similar a la de la figura 2, pero en la que sobre el sensor aparecen representadas las líneas de lectura del equipo de medición.
La figura 5.- Muestra un diagrama de bloques de la estructura interna del equipo de medición.
La figura 6.- Muestra un diagrama operativo del sistema.
La figura 7.- Muestra una representación de los resultados de clasificación obtenidos mediante el sistema de la invención.
La figura 8.- Muestra, finalmente, un diagrama esquemático de la vinculación del sistema con una base de datos informática.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras reseñadas, puede observarse como el sistema de la invención se constituye a partir de un dispositivo sensor y un equipo de medición o equipo de lectura e interpretación de los valores del sensor.
La estructura del sensor ( 8 ) está compuesto por una construcción de 3 capas, diferenciadas como en la figura 1.
La primera capa es una lámina de sujeción de material FR4 ( 1 ) con dos caras una cara superior que da al exterior y que determina el electrodo de lectura del cátodo (9), en esta superficie encontramos una cavidad de deposición de muestra y unión eléctrica ( 31 ) que es una perforación pasante o THT (Through-Hole Technology ) de la superficie superior a la superficie inferior, que determina un electrodo lamina de cátodo colector de electrones ( 2 ).
La capa intermedia es una membrana MEA ( 4 ) de polímero con una capa superior la superficie MEA superior con deposición de nanopartículas ( 3 ) ( receta de especificidad ) y una inferior una superficie de carbón activo ( 5 ). La capa superior ( 3 ) de la MEA se encuentra en contacto y presión permanente con la cara inferior de la capa primera ( 2 ) para obtener un contacto y una continuidad eléctrica entre las dos caras y así poder transferir los electrones a través de los electrodos y los canales de unión ( 31 ) de la superficie ( 3 ) a la superficie ( 2 ) llevando los electrones a la superficie exterior ( 9 ) y permitiendo a través del cátodo la obtención de la carga negativa generada.
La capa tercera es una lámina de sujeción de material FR4 ( T ) con dos caras, una cara superior que determina el electrodo lamina cátodo colector de protones ( 6 ) que está en contacto y bajo presión con la superficie de carbón activo ( 5 ), además dispone de perforaciones pasantes o THT (Through-Hole Technology) utilizadas como medio de extracción de gases o fluidos generados en la reacción. Otra cara inferior exterior es Electrodo de Lectura del Ánodo ( 10 ).
La Unión por presión entre ( 6 ) y ( 5 ) permite la transferencia de los protones a través de los electrodos, de la cavidad de deposición de muestra y unión eléctrica ( 31 ) desde la superficie ( 5 ) a la superficie ( 6 ) llevando los protones a la superficie exterior ( 10 ) y permitiendo a través del ánodo la obtención de la carga positiva generada. De esta manera obtenemos una señal ( 17 ) que sería la diferencia de potencial entre ( 10 ) y ( 9 ).
De acuerdo con la figura 2, el sensor ( 8 ) una vez construido y dependiendo de la especificidad de superficie MEA superior con deposición de nanopartículas ( receta de especificidad ) ( 3 ) y en algunos casos también en superficie de carbón activo (5 ), permite mediante la recogida con un dispositivo de recolección de muestras biológicas ( 12 ) ( Swab u otro ) la deposición de una muestra biológica ( 14 ) en forma de saliva u otra dilución
La muestra ( 14 ) se coloca en orificio de deposición de la muestra en el cátodo ( 13 ), para que se descomponga, propiciando que se desprendan electrones y protones ( 16 ), al entrar la muestra en contacto con la superficie MEA superior con deposición de nanopartículas ( receta de especificidad ) ( 3 ) y solo cuando dentro de la muestra se encuentre presencia o rastro de la molécula que se busca, al encontrarse presente se generara una atracción por parte de las nanopartículas de la superficie ( 3 ) que descompondrá la molécula, en electrones y en protones ( 16 ) permitiendo que los protones ( 16 ), dada la configuración de membrana MEA de polímero ( 4 ) se transfieran de la superficie MEA superior con deposición de nanopartículas ( receta de especificidad ) ( 3 ) a la superficie de carbón activo ( 5 ) atravesando la membrana MEA de polímero ( 4 ). Una vez en la superficie de carbón activo ( 5 ) se propicia que los protones ( 16 ) sean recogidos por el electrodo lamina cátodo colector de protones ( 6 ), transfiriendo esos protones a través de los electrodos situados en las superficie ( 10 ) donde se encuentra la conexión física de línea de lectura del sistema de medición del ánodo( 19 ), en caso de los electrones a la superficie electrodo de lectura del cátodo ( 9 ), donde se encuentra la conexión física línea de lectura del sistema de medición del cátodo ( 18 ), tal y como muestra la figura 4.
Los electrones y protones ( 16 ) generados serán recogidos por las líneas de lectura del sistema de medición ( 18 ) y ( 19 ) , estas líneas están conectadas a un equipo de procesado de señales denominado Equipo de medición ( 20 ).
De acuerdo con la figura 5, el equipo de medición está caracterizado por diferentes bloques, estos bloques electrónicos son los que van a permitir tanto la recolección, almacenamiento y envío de los datos como el control y gestión del sensor ( 8 ).
El equipo de medición ( 20 ) está compuesto por una unidad de control y lógica central ( 23 ) que controla y gestiona todas las partes del dispositivo, a nivel de cada uno de los bloques que componen el propio equipo de medición ( 20 ) y dispone de todos los parámetros de configuración para el uso del mismo.
Dentro del equipo de medición ( 20 ) encontramos un bloque de memoria de almacenamiento ( 24 ) donde se almacenan los históricos temporales y la información de configuración del dispositivo, un bloque de unidad de conectividad inalámbrica LTE/NB/WIFI ( 25 ) que permite la conexión de forma autónoma a un sistema cloud API (interfaz de programación de aplicaciones) de recolección y almacenamiento del dato RAW ( en bruto o en crudo ) ( 21 ). Todo este sistema se mantiene activo gracias al bloque integrado de gestión de alimentación o Fuente de alimentación ( 26 ), todos estos bloques son los que permiten la usabilidad y la gestión de la información, así como el funcionamiento del equipo de medición ( 20 ), además de estos bloques el equipo de medición ( 20 ) dispone de una interface de usuario que se muestra en local en el equipo de medición ( 20 ) mediante su pantalla de información y representación en tiempo real ( 28 ), los estados del dispositivo son representados por unos leds RGB ( 30 ) que en función del color mostrado se entiende un estado u otro para el dispositivo, como puede ser el estado disponible o no para la lectura de las muestras. Como bloque importante dentro del dispositivo de medición ( 20 ) encontramos un bloque de alta precisión, unidad de medición de culombios, pico voltios y pico amperios ( 27 ) este bloque será el encargado de realizar con una alta precisión la lectura y conteo de electrones y protones de las líneas ( 18 ) y ( 19 ) contando la cantidad que está circulando por el circuito y la dirección de los mismos, permitiendo mantener un recuento exacto de la cantidad de energía que el sensor ( 8 ) está devolviendo y generando una Huella digital de la proteína y permitiendo además su cualificación y cuantificación.
De acuerdo con la figura 6, el resultado de la lectura del sensor ( 8 ) será interpretado en primera instancia por el equipo de medición ( 20 ) y mostrara en su Pantalla de información y representación en tiempo real ( 28 ) el resultado rápido del dato, cualificando en Positivo, Negativo u estado de incertidumbre.
El Proceso de obtención y análisis de la muestra ( 36 ) vendrá definido en función del objetivo del análisis, pero el flujo de información viene definido cuando el equipo de medición ( 20 ) realiza todo el proceso de medición de la muestra ( 37 ) generando el dato que es analizado de forma automática en fracción de segundos por el sistema de procesado de las lecturas de medición o algoritmo, a su vez generando en milisegundos una calificación de la medición.
Los resultados de las calificaciones se engloban en 3 estados, el estado de resultado de la medición negativo ( 33 ), donde se determina que si tomamos como referencia un estado de reposo del sensor ( 8 ) estado A1-Reposo con un Valor XAi ( 42 ) , y en el Proceso de obtención y análisis de la muestra ( 36 ) el valor obtenido es igual o inferior a XAi ( 42 ), obtendremos un resultado de la medición negativo ( 33 ) puesto que no se han recibido modificaciones eléctricas en el sensor, si esto sucede significa que no existe rastro de la molécula que se busca. Por lo que nuestro valor XA1 ( 42 ), es Igual a 0=Negativo. Negativo = No se encuentra rastro de ningún tipo.
Otro de los estados es resultado de la muestra positivo ( 34 ) donde se determina que encontrándose el sensor ( 8 ) en estado A1 -Reposo con un valor XAi( 42 ) , el proceso de obtención y análisis de la muestra ( 36 ) da un valor superior A2-Excitación con un valor YA2 ( 44 ) , por lo que YA2 ( 44 ) > XA1 ( 42 ) , En este caso lo que se determina por la lógica es si el valor YA2 ( 44 ) Está dentro del umbral definido en el algoritmo ( 38 ) para ser considerado como positivo, es decir que la huella digital sea obtenido de forma íntegra y podemos determinar que existe a ciencia cierta una presencia de la molécula que se busca en la muestra por encima de unos valores, por lo que YA2 ( 44 ) es igual a 1= Positivo.
Positivo = Se encuentran trazas considerables por encima del umbral definido de la molécula para la que se ha especificado el sensor.
El ultimo estado contemplado es el estado de no concluyente ( 35 ) o de incertidumbre, donde se determina que encontrándose el sensor en estado A1-Reposo con un Valor XA1 ( 42 ), el proceso de obtención y análisis de la muestra ( 36 ) da un valor A~-lncertidumbre con un Valor ZA~ ( 43 ) que se encuentra entre el valor máximo aceptado de XA1 ( 42 ) y el valor más bajo de YA2 ( 44 ). Por lo que ZA~ ( 43 ) > XA1 ( 42 ) y al mismo tiempo ZA~ ( 43 ) < Y A2 ( 44 ).
No Negativo = se encuentra algo que excita al sensor, pero no es concluyente, por lo que se puede determinar que se realice de nuevo la prueba con una nueva adquisición de muestra o derivarlo a otra prueba más determinante.
En lo referente al estado no concluyente ( 35 ) queda englobado siempre en la parte media de la escala de valores aceptados, ZA~ ( 43 ) nunca puede ser mayor a YA2 ( 44 ), debido a que las características de la especificidad del sensor no permitirá una reacción superior a la determinada en la especificidad, y en caso de que se diera estaría dentro de la categorización de Positivo ( 34 ) . Esta información y los resultados de la primera calificación serán calificados y mostrados al usuario en la pantalla de información y representación en tiempo real ( 28 ) del equipo de medición ( 20 ). Una vez disponemos de la información generada por el sensor, el equipo de medición ( 20 ) envía la información estructurada a un sistema en Cloud API ( 21 ) que permite su ordenación y su estructuración en una Base de Datos informática, tal como muestra la figura 8.
Esta base de datos permite con posterioridad realizar un proceso de análisis mucho más exhaustivo de las muestras, permitiendo generar una cuantificación de la lectura, que referenciada a una escala de valores determinada por la especificidad del sensor y sus estudios anteriores, permite cuantificar la carga de molécula de una muestra, generando así la cuantificación.
Todo el dato generado de cada muestra queda recogido y registrado, permitiendo con posterioridad un análisis del dato recogido en crudo en todas sus variantes, diferencia de potencial, carga eléctrica, etc ...

Claims

REIVINDICACIONES
1a.- Sistema para el análisis de biomarcadores en muestras biológicas, caracterizado por que está constituido a partir de un dispositivo sensor ( 8 ) dotado de medios para la descomposición de moléculas mediante una reacción redox en electrones y protones, generando este una carga eléctrica específica para cada molécula que se quiere detectar, en función de la especificidad dada al sensor ( 8 ), sensor ( 8 ) que se conecta a un equipo de medición ( 20 ) o equipo de lectura e interpretación de los valores del sensor ( 8 ) dotado de medios para el conteo de electrones y protones de las líneas ( 18 ) y ( 19 ) que lo conectan al sensor ( 8 ), así como de la dirección de los mismos, incluyendo el equipo de medición (20) medios para la generación de una huella digital de la proteína en análisis, cualificable y cuantificable.
2a.- Sistema para el análisis de biomarcadores en muestras biológicas, según reivindicación 1a, caracterizado por que en el sensor ( 8 ) participan tres capas:
• una primera capa es una lámina de sujeción de material FR4 ( 1 ) con dos caras una cara superior que da al exterior y que determina un electrodo de lectura del cátodo (9), en la que se establece una cavidad de deposición de muestra y unión eléctrica ( 31 ) materializada en una perforación pasante o THT (Through-Hole Technology ) de la superficie superior a la superficie inferior, superficie inferior que determina un electrodo lámina de cátodo colector de electrones ( 2 ),
• una capa intermedia materializada en una membrana MEA ( 4 ) de polímero con una capa superior con deposición de nanopartículas ( 3 ) en función de la especifidad del sensor, y una capa inferior de carbón activo ( 5 ), en la que la capa superior con deposición de nanopartículas ( 3 ) se encuentra en contacto y presión permanente con la lámina de cátodo colector de electrones ( 2 ), estableciéndose entre ambos, canales de unión (31),
• una tercera capa materializada en una lámina de sujeción de material FR4 ( T ) sobre cuya cara superior se establece un electrodo o lámina cátodo colector de protones ( 6 ) en contacto y bajo presión con la capa de carbón activo ( 5 ), lámina que cuenta con perforaciones pasantes o THT (Through-Hole Technology) utilizadas como medio de extracción de gases o fluidos generados en la reacción, rematándose interiormente en un electrodo de lectura del ánodo ( 10 ), estando ánodo y cátodo conectados a respectivas líneas de lectura del sistema de medición ( 18 ) y ( 19 ).
3a.- Sistema para el análisis de biomarcadores en muestras biológicas, según reivindicaciones 1a y 2a, caracterizado por que el sensor ( 8 ) se complementa con un dispositivo de recolección de muestras biológicas ( 12 ) en forma de saliva u otra dilución insertable en un orificio de deposición de la muestra en el cátodo ( 13 ),
4a.- Sistema para el análisis de biomarcadores en muestras biológicas, según reivindicación 1a, caracterizado porque el equipo de medición ( 20 ) está compuesto por una unidad de control y lógica central ( 23 ), un bloque de memoria de almacenamiento ( 24 ), un bloque de unidad de conectividad inalámbrica LTE/NB/WIFI ( 25 ), un bloque integrado de gestión de alimentación o fuente de alimentación ( 26 ), una pantalla de información y representación en tiempo real ( 28 ), leds RGB ( 30 ) de estado y un bloque de alta precisión, unidad de medición de culombios, pico voltios y pico amperios ( 27 ).
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