BR102018074667A2

BR102018074667A2 - bone density meter using electromagnetic waves

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Publication number: BR102018074667A2
Application number: BR102018074667A
Authority: BR
Inventors: Souza Cruz Agnaldo; Dias Aires De Carvalho Dionísio; Wilton De Castro Lins Hertz; Domingues Barros Filgueira Jannayna; Cassiano Pereira Silva Lucas; Alexsandro De Medeiros Valentim Ricardo
Original assignee: Univ Federal Rio Grande Norte
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2020-06-09
Also published as: WO2020107087A1

Abstract

a presente patente de invenção descreve um dispositivo portátil que faz uso da atenuação do sinal eletromagnético para determinação da baixa ou alta densidade mineral óssea (dmo) in vivo. este aparato funciona com a emissão de radiação não ionizante, portanto, não invasiva. sua arquitetura é composta de sistemas embarcados, tecnologias móveis, system on chip e inteligência artificial. dentre as técnicas disponíveis para determinação da dmo, tem-se a dual energy x-ray absorptiometry (dexa), a tomografia quantitativa computadorizada (tqc) e a ultrassonografia quantitativa (qus). na primeira e segunda descrição, tem-se a presença de radiação ionizante que pode alterar ou destruir células do corpo humano, além de serem equipamentos de grande porte e necessitarem de um profissional qualificado para operar o equipamento. já na terceira, embora não exista a presença de radiação, há variabilidade entre os aparelhos utilizados, tendo-se assim variações nas medidas obtidas, sem a aplicação de critérios de diagnósticos clássicos empregados pela densitometria. a presente invenção não opera com radiação ionizante, é de pequeno porte e operação simplificada.the present invention patent describes a portable device that makes use of the attenuation of the electromagnetic signal to determine low or high bone mineral density (dmo) in vivo. this apparatus works with the emission of non-ionizing radiation, therefore, non-invasive. its architecture is composed of embedded systems, mobile technologies, system on chip and artificial intelligence. Among the techniques available for determining dmo, there are dual energy x-ray absorptiometry (dexa), quantitative computed tomography (tqc) and quantitative ultrasonography (qus). in the first and second description, there is the presence of ionizing radiation that can alter or destroy cells in the human body, in addition to being large equipment and requiring a qualified professional to operate the equipment. in the third, although there is no radiation, there is variability between the devices used, thus having variations in the measurements obtained, without the application of classic diagnostic criteria used by densitometry. the present invention does not operate with ionizing radiation, it is small in size and simplified in operation.

Description

Relatório descritivo da patente de invenção para Medidor da densidade óssea através de ondas eletromagnéticas.Descriptive report of the invention patent for bone density meter using electromagnetic waves.

[001] Chamada comumente de doença silenciosa, a osteoporose é uma doença osteometabólica sistêmica, caracterizada por baixa densidade mineral óssea (DMO), comprometendo a microarquitetura e a resistência óssea, expondo a pessoa ao risco de fraturas e, consequentemente, ao comprometimento da qualidade de vida, afetando sua mobilidade e independência, podendo ainda ocorrer, após a fratura, dores crônicas, deformidade, depressão ou morte por complicações médicas.[001] Commonly called silent disease, osteoporosis is a systemic osteometabolic disease, characterized by low bone mineral density (BMD), compromising microarchitecture and bone resistance, exposing the person to the risk of fractures and, consequently, to the compromise of quality of life, affecting their mobility and independence, and chronic pain, deformity, depression or death due to medical complications may also occur after the fracture.

[002] Com o crescente aumento da população mundial há uma propensão ao desenvolvimento da osteoporose e as projeções para 2050 são de que o número de fraturas de quadril para homens e mulheres com idade entre 50 e 64 anos na América Latina vai aumentar em 400%, já para os grupos etários acima de 65 anos, será de 700% de aumento. Os procedimentos necessários para tratamento da osteoporose em idosos, somente no Brasil, foram da ordem de 3.252.756 procedimentos no triênio 2008 - 2010, que totalizaram R$ 288.986.335,15 gastos, em sua maioria, pelo sistema público de saúde - SUS.[002] With the increasing increase in the world population, there is a propensity for the development of osteoporosis and the projections for 2050 are that the number of hip fractures for men and women aged between 50 and 64 years in Latin America will increase by 400% , for age groups over 65 years, it will be 700% increase. The procedures required to treat osteoporosis in the elderly, in Brazil alone, were in the order of 3,252,756 procedures in the 2008 - 2010 period, which totaled R $ 288,986,335.15, mostly spent by the public health system - SUS .

[003] O diagnóstico e o tratamento precoce desta doença são fundamentais para a implantação de medidas preventivas, evitando a ocorrência de fraturas e, consequentemente, melhorando a qualidade de vida para a população, acarretando em redução de custos no tratamento e na melhora de vida do paciente. No entanto, os equipamentos de diagnóstico para osteoporose possuem custo elevado e, geralmente, são métodos invasivos, dificultando o diagnóstico do agravo em tempo adequado para tratamento.[003] The diagnosis and early treatment of this disease are fundamental for the implementation of preventive measures, avoiding the occurrence of fractures and, consequently, improving the quality of life for the population, resulting in cost reduction in treatment and improvement in life. of the patient. However, diagnostic equipment for osteoporosis has a high cost and, generally, are invasive methods, making it difficult to diagnose the disease in a timely manner for treatment.

[004] Esta invenção tem por objetivo determinar a maior ou menor densidade mineral óssea de forma não invasiva, desenvolvida com baixo custo e fácil acessibilidade à população, podendo ser usado como equipamento de triagem para diagnóstico de osteopenia e osteoporose.[004] This invention aims to determine the greater or lesser bone mineral density in a non-invasive way, developed with low cost and easy accessibility to the population, and can be used as screening equipment for the diagnosis of osteopenia and osteoporosis.

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[005] Para alcançar o objetivo acima criou-se um instrumento (Figuras 1 e 2) que é a combinação de aplicação de técnicas e conceitos de diversas engenharias como software, engenharia elétrica, engenharia da computação, ciência da computação e engenharia biomédica.[005] In order to achieve the above objective, an instrument was created (Figures 1 and 2), which is the combination of the application of techniques and concepts from different engineering areas such as software, electrical engineering, computer engineering, computer science and biomedical engineering.

[006] Para a caracterização da menor ou maior densidade mineral óssea, o invento opera com ondas eletromagnéticas para a análise de permissividade elétrica no tecido ósseo, técnicas de extração de características e reconhecimento de padrões com o uso de redes neurais artificiais.[006] For the characterization of lesser or greater bone mineral density, the invention operates with electromagnetic waves for the analysis of electrical permittivity in bone tissue, techniques for extracting characteristics and pattern recognition using artificial neural networks.

[007] Tais ondas são emitidas e recebidas por dois dispositivos com função de emissão e recepção de ondas eletromagnéticas, permeados por uma rede neural artificial que modula, aprende e informa o estado geral da densidade mineral óssea do paciente.[007] Such waves are emitted and received by two devices with function of emission and reception of electromagnetic waves, permeated by an artificial neural network that modulates, learns and informs the general state of the patient's bone mineral density.

[008] A presente invenção tem como diferencial técnico não ser prejudicial aos tecidos biológicos, uma vez que opera na faixa de frequência de 2 GHz a 2,44 GHz, que está em conformidade com a Tabela de Atribuição de Frequências no Brasil, atualizada de acordo com a Conferência Mundial de Radiocomunicações, e as Notas Internacionais e Notas Específicas do Brasil aplicáveis. Já os aparelhos utilizados atualmente disponíveis no mercado, como o Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA) e a Tomografia Quantitativa Computadorizada (TQC), possuem características de radiação ionizante que pode alterar ou destruir células do corpo humano (US20180168533 A1), como também são equipamentos de alto custo financeiro e que, geralmente, só estão disponíveis apenas em instalações especializadas e nas redes de média e alta complexidade.[008] The present invention has the technical differential of not being harmful to biological tissues, since it operates in the frequency range from 2 GHz to 2.44 GHz, which is in accordance with the Frequency Allocation Table in Brazil, updated from according to the World Radiocommunication Conference, and the applicable International Notes and Brazilian Specific Notes. The devices currently used on the market, such as Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA) and Quantitative Computed Tomography (TQC), have ionizing radiation characteristics that can alter or destroy cells in the human body (US20180168533 A1), as well as they are equipment of high financial cost and that, generally, are only available only in specialized installations and in medium and high complexity networks.

[009] Ainda como diferencial e singularidade, a presente invenção possui baixo custo em seu processo de fabricação, portabilidade e simplicidade em sua operação. A determinação de baixa ou alta densidade óssea poderá ser realizada com maior periodicidade, abrangência maior de faixa etária do paciente, bem como acompanhamento contínuo do estado da densidade do paciente.[009] Still as a differential and uniqueness, the present invention has low cost in its manufacturing process, portability and simplicity in its operation. The determination of low or high bone density can be performed with greater frequency, greater coverage of the patient's age range, as well as continuous monitoring of the state of the patient's density.

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[010] Desta maneira, é importante ressaltar que a presente invenção tem como grande vantagem ser um equipamento que constitui uma plataforma inteligente para triagem e diagnóstico de alta ou baixa densidade óssea, através de ondas eletromagnéticas, usando como recurso para isso a atenuação de ondas eletromagnéticas e posterior utilização de inteligência artificial para sua classificação.[010] Thus, it is important to emphasize that the present invention has the great advantage of being an equipment that constitutes an intelligent platform for screening and diagnosis of high or low bone density, using electromagnetic waves, using wave attenuation as a resource for this. electromagnetic and later use of artificial intelligence for its classification.

[011] Para atingir o objetivo anteriormente citado, utiliza-se neste invento um arranjo de dois módulos cujas funções são: receber um sinal eletromagnético de um gerador e emitir este sinal no espaço com eficiência e diretividade préestabelecida em função de sua configuração geométrica, e do outro lado, receber o sinal eletromagnético emitido pelo dispositivo gerador. Conectado ao receptor do sinal eletromagnético está um dispositivo que converte este sinal em uma determinada grandeza escalar que, adicionada a outras variáveis previamente coletadas do paciente, permite verificar a densidade mineral óssea baixa ou alta do mesmo.[011] In order to achieve the aforementioned objective, an arrangement of two modules is used in this invention whose functions are: receiving an electromagnetic signal from a generator and emitting this signal in space with pre-established efficiency and directivity depending on its geometric configuration, and on the other side, receive the electromagnetic signal emitted by the generating device. Connected to the receiver of the electromagnetic signal is a device that converts this signal into a certain scalar quantity that, added to other variables previously collected from the patient, allows checking the low or high bone mineral density of the patient.

[012] Como a osteoporose não apresenta outros sintomas evidentes, a não ser pela ocorrência de fratura quando a estrutura óssea se encontra significativamente comprometida, é de grande importância o teste de densidade óssea do paciente. Um teste de DMO é o único exame que pode diagnosticar a osteoporose antes da ocorrência de uma fratura, ajudando a estimar a densidade do osso e determinar o grau de fragilidade da estrutura óssea do paciente.[012] As osteoporosis does not present other evident symptoms, except for the occurrence of fracture when the bone structure is significantly compromised, the patient's bone density test is of great importance. A BMD test is the only test that can diagnose osteoporosis before a fracture occurs, helping to estimate bone density and determine the degree of fragility of the patient's bone structure.

[013] Diversos dispositivos são especificados para medição de densidade óssea por meio de ultrassom, como as invenções registradas sob os números: US6899680B2, US7601120B2, US20030065264A1, US6086538A,[013] Several devices are specified for measuring bone density using ultrasound, such as the inventions registered under the numbers: US6899680B2, US7601120B2, US20030065264A1, US6086538A,

US4976267A, US5772596A, US5452722A, US5564423A, US6285901B1, US5054490A, US4930511A, US20050113691A1, US6213958B1,US4976267A, US5772596A, US5452722A, US5564423A, US6285901B1, US5054490A, US4930511A, US20050113691A1, US6213958B1,

US5218963A,, apenas para citar alguns exemplos. Em todas estas invenções o método base de registro para diagnóstico é diferente ou tem formas de captação da mineralidade diferentes. Além disso, não possuem reduçõesUS5218963A ,, just to name a few examples. In all of these inventions the basic method of registration for diagnosis is different or has different ways of capturing the minerality. Furthermore, there are no reductions

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4/8 dimensionais no aparelho que justifiquem a captura dos dados e/ ou elementos que deem acurácia significativa na medição da densidade óssea do paciente.4/8 dimensions in the device that justify the capture of data and / or elements that give significant accuracy in measuring the patient's bone density.

[014] A patente US6221019B1, tem em sua proposta o uso de Ressonância Nuclear Magnética (RNM) e Imagem por Ressonância Magnética (IRM), em que o paciente é submetido a um campo magnético intenso. Esta técnica não faz uso de frequência eletromagnética específica para determinação da densidade mineral óssea, a IRM está limitada, quase que exclusivamente, ao estudo do átomo de hidrogênio, que é a natureza do trabalho proposto na patente citada.[014] The patent US6221019B1, has in its proposal the use of Nuclear Magnetic Resonance (MRI) and Magnetic Resonance Image (MRI), in which the patient is submitted to an intense magnetic field. This technique does not use specific electromagnetic frequency to determine bone mineral density, MRI is limited, almost exclusively, to the study of the hydrogen atom, which is the nature of the work proposed in the cited patent.

[015] No artigo Bone Density Measurement Through Electromagnetic Waves é proposto uma análise teórica do uso ondas eletromagnéticas, com duas antenas de microfita conectadas a um modelo específico de analisador de redes. A análise é feita em osso bovino e composição de sílica e pó de osso para análise da permissividade elétrica. No artigo, não há proposta de algum dispositivo que opere de forma independente, que seja possível fazer a mensuração da densidade mineral óssea in vivo com seres humanos.[015] In the article Bone Density Measurement Through Electromagnetic Waves, a theoretical analysis of the use of electromagnetic waves is proposed, with two micro-tape antennas connected to a specific model of network analyzer. The analysis is made on bovine bone and composition of silica and bone powder for analysis of electrical permittivity. In the article, there is no proposal for a device that operates independently, which makes it possible to measure bone mineral density in vivo with humans.

[016] Já em outra invenção, que não têm proposta de ultrassom, como a patente US3639764A, tem-se a definição de um sistema de medição de densidade óssea com o uso de feixes de radiação ionizante através de uma seção do osso selecionada. Neste caso, vários adaptadores são fornecidos para se analisar diferentes extremidades do corpo humano, podendo assim digitalizar uma série de ossos diferentes no mesmo instrumento. Tem-se aqui a emissão de radiação ionizante com possibilidade de afetar tecidos biológicos, reduzindo a possibilidade de exames preventivos mais frequentes, dado o seu caráter.[016] In another invention, which has no ultrasound proposal, such as the US3639764A patent, there is the definition of a bone density measurement system with the use of ionizing radiation beams through a selected bone section. In this case, several adapters are provided to analyze different extremities of the human body, thus being able to scan a series of different bones on the same instrument. Here, ionizing radiation is emitted with the possibility of affecting biological tissues, reducing the possibility of more frequent preventive exams, given its character.

[017] A patente US20160331301A1 descreve uma proposta para medição de anormalidades dos tecidos duros e/ou moles incidentes em doenças dentárias ou sistêmicas, usando um método de emissão e recepção do sinal eletromagnético, no entanto, o dispositivo não realiza a medição, esta é feita[017] The patent US20160331301A1 describes a proposal for measuring abnormalities of hard and / or soft tissues incident in dental or systemic diseases, using a method of emission and reception of the electromagnetic signal, however, the device does not perform the measurement, this is done

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5/8 por um computador, o dispositivo apenas transmite e recebe as ondas eletromagnéticas.5/8 by a computer, the device only transmits and receives electromagnetic waves.

[018] O documento US6490339B2 descreve um método para formar e ler uma imagem de radiação de um objeto. A radiação da onda eletromagnética que atravessa o objeto é absorvida pela tela de radiação da camada de armazenamento; formando uma imagem que posteriormente é enviada para um computador que aplica um algoritmo e então determina a densidade mineral óssea, baseada na equação BMD. Tal como a patente citada no parágrafo (17) este método necessita de um dispositivo externo (computador), para mensurar a densidade óssea.[018] US6490339B2 describes a method for forming and reading a radiation image of an object. The radiation from the electromagnetic wave that passes through the object is absorbed by the radiation screen of the storage layer; forming an image that is later sent to a computer that applies an algorithm and then determines the bone mineral density, based on the BMD equation. Like the patent cited in paragraph (17), this method requires an external device (computer) to measure bone density.

[019] Já o documento de patente US4864594 propõe um sistema de medição de densidade óssea in vivo usando como proposta a radiação gama em absorptiometria de fótons duplos, também prejudicial aos tecidos biológicos.[019] Patent document US4864594 proposes a bone density measurement system in vivo using gamma radiation in double photon absorptiometry, which is also harmful to biological tissues.

[020] A patente US6213934B1 propõe uma análise não invasiva da densidade, arquitetura, força e risco de fratura óssea por meio de excitação elétrica com presença de dois eletrodos posicionados em lados opostos do osso. Esta tecnologia envolve o uso de uma tensão com frequência de 0Hz a 200MHz e de 1Hz a 1000MHz, utilizando a transformada de Fourier para processamento do sinal. A patente referida depende de alguns equipamentos já disponíveis no mercado para funcionar, como o gerador de sinal Tektronix Modelo AWG 2040, osciloscópio modelo DSA 601A, o calibrador eletrônico modelo Mitutoyo 610-0038, o analisador de redes modelo HewletT-Packard 8751A, além de software de terceiros, como o MATLAB. Sendo assim, não se trata de uma solução proprietária e nem mesmo portátil e de fácil operação, uma vez que necessita de grande quantidade de equipamentos e softwares conectados para o seu pleno funcionamento.[020] The patent US6213934B1 proposes a non-invasive analysis of the density, architecture, strength and risk of bone fracture by means of electrical excitation with the presence of two electrodes positioned on opposite sides of the bone. This technology involves the use of a voltage with frequency from 0Hz to 200MHz and from 1Hz to 1000MHz, using the Fourier transform for signal processing. The referred patent depends on some equipment already available on the market to work, such as the Tektronix Model AWG 2040 signal generator, model DSA 601A oscilloscope, the electronic calibrator model Mitutoyo 610-0038, the network analyzer model HewletT-Packard 8751A, in addition to third-party software, such as MATLAB. Therefore, it is not a proprietary solution, not even portable and easy to operate, since it requires a large amount of connected equipment and software for its full operation.

[021] A presente invenção é composta por três módulos distintos e estes, quando interligados, provêm o resultado de alta ou baixa densidade mineral óssea do paciente, bem como o armazenamento de todos os diagnósticos realizados, sendo capaz de registrar o histórico de cada paciente. Entende-se[021] The present invention consists of three distinct modules and these, when interconnected, provide the result of the patient's high or low bone mineral density, as well as the storage of all diagnoses performed, being able to record the history of each patient . It is understood

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6/8 por interligação a conexão do módulo 1 com o módulo 2, por meio de qualquer meio físico de comunicação de dados.6/8 by interconnecting the connection of module 1 with module 2, by means of any physical means of data communication.

[022] A presente invenção possui três módulos: o local - módulo 1 (Figura 3); o mobile - módulo 2 e o web - módulo 3. Tais módulos comunicam-se entre si a fim de permitir o processo de leitura e processamento das informações para armazenar e exibição de resultados.[022] The present invention has three modules: the local - module 1 (Figure 3); the mobile - module 2 and the web - module 3. These modules communicate with each other in order to allow the process of reading and processing the information to store and display results.

[023] O módulo 1, denominado módulo local, (Figura 1 e 2) consiste em um equipamento de leitura (in vivo), com capacidade para suportar quaisquer protocolos que operem sobre os padrões IEEE 802.X (camada física e de enlace do modelo OSI); além de possuir um módulo Global Positioning System (GPS) com pinos de entrada e saída digitais, conexão de internet por meio de uma entrada para cartão SIM, que está apto a realizar a leitura em qualquer dos dedos da mão, adaptando-se a quaisquer que sejam as dimensões dos dedos do paciente (Figuras 7 e 8). Preferencialmente, a leitura deverá ser realizada na falange medial do dedo médio (Figura 7 - item 16). O módulo 1 tem capacidade de realizar o processamento dos dados recebidos pelo dispositivo receptor e enviá-lo através da porta USB (Figura 3 - item 4), wi-fi ou bluetooth (Figura 3 - item 1) para o módulo 2 concluir o processamento e determinar a baixa ou alta densidade mineral óssea.[023] Module 1, called the local module, (Figures 1 and 2) consists of reading equipment (in vivo), capable of supporting any protocols that operate under the IEEE 802.X standards (physical and link layer of the OSI model); in addition to having a Global Positioning System (GPS) module with digital input and output pins, internet connection via a SIM card slot, which is capable of reading on any of the fingers, adapting to any whatever the dimensions of the patient's fingers (Figures 7 and 8). Preferably, the reading should be performed on the medial phalanx of the middle finger (Figure 7 - item 16). Module 1 is capable of processing the data received by the receiving device and sending it through the USB port (Figure 3 - item 4), wi-fi or bluetooth (Figure 3 - item 1) for module 2 to complete the processing and determine low or high bone mineral density.

[024] Esta leitura é possível em razão do posicionamento de dois ou mais dispositivos construído com metamateriais alinhados verticalmente e/ou horizontalmente (Figuras 4, 5 e 6) com capacidade tanto de transmitir como receber sinal eletromagnético por meio físico. Conectados a cada um destes dispositivos tem-se, de um lado, o dispositivo gerador de sinal eletromagnético (Figura 3 - item 1) capaz de gerar faixas de frequência pré-determinada (de 2 GHz a 2,44 GHz) e, do outro lado, um dispositivo receptor (Figura 3 - item 6) para captar o sinal emitido pelo dispositivo emissor (Figura 3 - item 5) e convertê-lo para posterior determinação de menor ou maior densidade mineral óssea.[024] This reading is possible due to the positioning of two or more devices constructed with metamaterials aligned vertically and / or horizontally (Figures 4, 5 and 6) with the capacity to both transmit and receive electromagnetic signal by physical means. Connected to each of these devices is the electromagnetic signal generating device (Figure 3 - item 1) capable of generating pre-determined frequency bands (from 2 GHz to 2.44 GHz) and, on the other, side, a receiving device (Figure 3 - item 6) to capture the signal emitted by the emitting device (Figure 3 - item 5) and converting it for later determination of lesser or greater bone mineral density.

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[025] Nas Figuras 4, 5 e 6 são apresentadas a possibilidade de posicionamento dos dispositivos de leitura e recepção de dados (Figura 4 itens 7 e 9, Figura 5 - itens 10 e 12, Figura 6 - itens 13 e 14) que podem estar dispostos como demonstrado nos itens 8, 11 ou 15.[025] Figures 4, 5 and 6 show the possibility of positioning devices for reading and receiving data (Figure 4 items 7 and 9, Figure 5 - items 10 and 12, Figure 6 - items 13 and 14) that can be arranged as shown in items 8, 11 or 15.

[026] Antes da leitura do osso, o sistema realiza um processo de calibração em que é verificado o alinhamento dos dispositivos transmissores e receptores de sinal e é averiguado o funcionamento de todo o sistema. Após esse procedimento de calibração, o equipamento está pronto para realizar a leitura.[026] Before reading the bone, the system performs a calibration process in which the alignment of the signal transmitting and receiving devices is checked and the functioning of the entire system is checked. After this calibration procedure, the equipment is ready to perform the reading.

[027] Após a leitura, os valores são pré-processados no módulo 1, tem uma unidade de processamento de alto desempenho com Rede Neural Artificial integrada para pré-processamento dos dados recebido; esta unidade compreende um hardware integrado em uma única placa, baseado em SoC (system on a chip) composto de processador, memória RAM, dispositivo de armazenamento de dados, portas USB e conectividade com rede wi-fi e, posteriormente, enviados para o módulo 2, chamado de mobile, que em conjunto com outras variáveis já cadastradas realiza o diagnóstico de alta ou baixa densidade mineral óssea. Este segundo módulo é composto de uma unidade de processamento de alto desempenho com Rede Neural Artificial integrada para pré-processamento dos dados recebidos. A unidade de processamento de alto desempenho é um hardware integrado em uma única placa, baseado em SoC (system on a chip) composto de processadores, memória RAM, dispositivo de armazenamento de dados, portas USB e conectividade com rede wi-fi ou padrão ethernet.[027] After reading, the values are pre-processed in module 1, it has a high performance processing unit with integrated Artificial Neural Network for pre-processing of the received data; this unit comprises hardware integrated in a single card, based on SoC (system on a chip) composed of processor, RAM memory, data storage device, USB ports and connectivity with wi-fi network and, later, sent to the module 2, called mobile, which together with other variables already registered performs the diagnosis of high or low bone mineral density. This second module consists of a high performance processing unit with integrated Artificial Neural Network for pre-processing of the received data. The high-performance processing unit is integrated hardware on a single board, based on SoC (system on a chip) composed of processors, RAM memory, data storage device, USB ports and connectivity with wi-fi or ethernet standard .

[028] Associado a este hardware está um software para armazenamento e processamento de dados capaz de receber as informações do paciente e, posteriormente, realizar o processamento do resultado de baixa ou alta densidade mineral óssea com apoio de uma Rede Neural Artificial. Este módulo está interconectado ao terceiro módulo, chamado de web.[028] Associated with this hardware is software for data storage and processing capable of receiving patient information and, subsequently, processing the result of low or high bone mineral density with the support of an Artificial Neural Network. This module is interconnected to the third module, called the web.

[029] O módulo web, é uma plataforma computacional com servidores de rede utilizando: processadores x86-64 com configurações variando de 1 a 20[029] The web module, is a computational platform with network servers using: x86-64 processors with configurations ranging from 1 to 20

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8/8 unidades virtuais de processamento por Cloud Server, a velocidade virtual de processamento pode variar por unidade de 1,0 GHz ou 2,0 GHz, memória RAM virtual alocada para uso de um Cloud Server, com virtualização do tipo Container, variando de 0,5 GB até 256 GB por unidade de Cloud Server, e Discos virtuais de, no mínimo, 20 GB alocados dinamicamente, sendo utilizada a quantidade necessária para o adequado desempenho do sistema.8/8 virtual processing units per Cloud Server, the virtual processing speed can vary per unit of 1.0 GHz or 2.0 GHz, virtual RAM memory allocated for use by a Cloud Server, with Container type virtualization, varying from 0.5 GB to 256 GB per unit of Cloud Server, and Virtual disks of at least 20 GB dynamically allocated, using the amount necessary for the adequate performance of the system.

[030] O módulo local é responsável por realizar a leitura do nível de densidade mineral óssea do paciente (Figura 3). Através de dispositivos conectados (Figura 3 - itens 1 e 2), que se utiliza de um algoritmo inteligente de visão computacional, é processado todas as leituras adquiridas gerando um resultado visualizado por meio de outro módulo chamado de mobile. Não obstante, todas as leituras capturadas pelo módulo local são armazenadas em uma unidade de disco presente neste (Figura 3 - item 3), posteriormente ao sincronizar com o módulo 3 - web através de uma conexão com a internet esses são armazenados para futuramente serem visualizados.[030] The local module is responsible for reading the patient's bone mineral density level (Figure 3). Through connected devices (Figure 3 - items 1 and 2), which uses an intelligent computer vision algorithm, all acquired readings are processed, generating a visualized result through another module called mobile. However, all readings captured by the local module are stored on a disk unit present in it (Figure 3 - item 3), later on when synchronizing with module 3 - web through an internet connection, these are stored for future viewing. .

[031] O módulo supervisório web é responsável por receber e disponibilizar de forma online, por meio de uma aplicação web restrita à equipe médica, todas as leituras fornecidas pelo módulo local.[031] The supervisory web module is responsible for receiving and making available online, through a web application restricted to the medical team, all readings provided by the local module.

Claims

1. Bone density meter using electromagnetic waves, characterized by a composition of four or more antennas (7, 9, 10, 12, 13 and 14) consisting of metamaterials, aligned horizontally or vertically in such a way as to perform readings in vivo in any of the fingers of the hand, preferably the medial phalanx of the middle finger, with adaptation to whatever the dimensions of the patient's fingers may be, being a portable equipment that operates in frequency from 2 GHz to 2.44 GHz non-ionizing, with high directivity , also counts on specific hardware, composed by a printed circuit board in N layers (1), composed by a single chip system, based on ARM or X86 architecture, with multiple symmetric processing cores, an embedded frequency generator in the system, a power input for primary power (4), battery and wifi network communication (1) and bluetooth (1) USB (4), with this device having the function of transmitting and receiving electromagnetic signal by means of the antenna array (5 and

6), determining the patient's bone mineral density.

2. Bone density meter through electromagnetic waves, according to claim 1, characterized by having a high performance preprocessing unit with integrated Artificial Neural Network for pre-processing of received data; this unit comprises hardware integrated in a single board, based on SoC (system on a chip) composed of processor, RAM memory, data storage device, USB ports and connectivity to wi-fi network.

3. Bone density meter using electromagnetic waves, according to claim 1, characterized by the N-layer printed circuit board (1), which constitutes the motherboard, being composed of a single chip system (SoC - System on a Chip) based on ARM or X86 architecture, with multiple symmetric processing cores.

Petition 870180156605, of 11/29/2018, p. 15/26

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4. Bone density meter using electromagnetic waves, according to claim 1, characterized in that the N-layer printed circuit board (1), which constitutes the motherboard, is composed of a RAM memory (1), with a SoC that has a low consumption (Low Power - LPDDR); in addition, this SoC has a solid state drive (1), and a USB port (4).

5. Bone density meter using electromagnetic waves, according to claim 1, characterized by the N-layer printed circuit board (1), which constitutes the motherboard, supporting any protocols that operate on IEEE 802.X standards (physical and link layer of the OSI model); in addition to having a Global Positioning System (GPS) module with digital input and output pins, internet connection through a SIM card slot (1).