Saúde e vestíveis · 2025/1

Glicosímetro Accu-Chek Active

Glicosímetro Accu Chek Active

Integrantes

Nome dos integrantes Matrícula
Carolina Barbosa Brito 211030961
Catlen Cleane Ferreira de Oliveira 211031664
Julia Vitória Freire Silva 211031083
Letícia Resende da Silva 211031118

Objetivos

O objetivo deste trabalho é realizar uma análise detalhada do sistema embarcado do glicosímetro Accu-Chek Active, abordando:​

  • Descrição do produto, suas funções e segmento de mercado;

  • Características técnicas do hardware, incluindo unidade de processamento, memórias e sistema operacional;

  • Avaliação da arquitetura e desempenho do dispositivo.

Seleção do sistema embarcado

Produto Escolhido: Accu-Chek Active

O dispositivo escolhido para análise é o glicosímetro Accu-Chek Active, um produto comercializado amplamente no mercado para monitoramento de glicose. O dispositivo se destaca por ser de fácil uso, portátil e eficiente para medição de glicose em pacientes com diabetes. Por ser um produto bem estabelecido no mercado, com grande aceitação por profissionais de saúde e pacientes, possui documentação técnica suficiente para análise.

O Accu-Chek Active utiliza tecnologias fotométricas para realizar medições precisas da concentração de glicose no sangue, sendo ideal para o controle diário de diabetes. Ele foi escolhido devido à sua ampla aplicação no controle glicêmico, além de ser um exemplo representativo de sistemas embarcados voltados para a área da saúde. Apesar de ser um produto comercializado, a documentação técnica do Accu-Chek Active está relativamente disponível, permitindo uma análise mais detalhada.

Informações a serem levantadas sobre o sistema

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Listagem de características:

Unidade de processamento:

Memória:

Sistema Operacional:

Sensores e Atuadores:

Sensores: O Accu-Chek Active utiliza um biossensor fotométrico de reflectância para medir os níveis de glicose no sangue. Esse sensor detecta a intensidade da luz refletida pela reação química entre a glicose e os reagentes presentes na tira de teste. A tecnologia permite medições rápidas, com resultados em aproximadamente 5 segundos quando a tira está inserida no monitor e até 8 segundos quando a tira está fora do dispositivo.

Atuadores: Embora o Accu-Chek Active não possua atuadores físicos como motores ou válvulas, ele incorpora atuadores eletrônicos essenciais para a operação do dispositivo:​

Esses componentes atuam em conjunto para fornecer uma interface de usuário intuitiva e funcional.

4.3 Conexão com a MCU/MPU: O Accu-Chek Active é equipado com uma Microcontroladora (MCU) que gerencia todas as funções do dispositivo, incluindo a leitura do biossensor, processamento dos dados e interação com o usuário. A comunicação com o usuário é facilitada por meio de um display LCD e feedback sonoro. Além disso, o dispositivo possui conectividade via porta USB, permitindo a transferência de dados para softwares de gerenciamento de diabetes, como o Accu-Chek Smart Pix.

Interfaces de Comunicação com fio:

O Accu-Chek Active utiliza uma interface USB para comunicação com dispositivos externos . Por meio dessa conexão, é possível transferir os dados armazenados no glicosímetro para softwares de análise, facilitando o acompanhamento dos níveis de glicose ao longo do tempo.​

Interfaces de Comunicação sem fio:

Atualmente, o Accu-Chek Active não possui suporte para interfaces de comunicação sem fio como Wi-Fi ou Bluetooth. A transferência de dados é realizada exclusivamente por meio da conexão USB mencionada anteriormente.

Unidades de Entrada/Saída (I/O):

  • GPIO (General Purpose Input/Output): O dispositivo possui entradas e saídas programáveis que permitem a interação com os sensores e atuadores internos.

  • ADC/DAC (Conversor Analógico-Digital e Digital-Analógico): O ADC converte os sinais analógicos provenientes do biossensor em sinais digitais para processamento pela MCU.

  • PWM (Pulse Width Modulation): Embora o Accu-Chek Active não utilize PWM para controlar dispositivos analógicos, ele pode empregar modulação de largura de pulso para gerenciar a intensidade do display LCD ou o volume do alto-falante, se necessário.​

Fonte de Energia e Sistema de Alimentação:

Tipos: O Accu-Chek Active é alimentado por uma bateria de lítio (tipo botão CR2032) de 3V. Ele é projetado para ser portátil, pois é voltado para uso pessoal.

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Gerenciamento de Energia : O medidores de glicemia geralmente utilizam circuitos integrados de gerenciamento de energia (PMICs) para controlar e regular a distribuição de energia aos componentes principais, como o display e os sensores de medição.

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Backup de Energia: Não possui um sistema dedicado de backup de energia com capacitores ou baterias auxiliares para garantir a segurança dos dados em caso de falha de energia.

Circuitos de reset Possui mecanismos básicos de reset para inicializar ou corrigir falhas simples, mas sem circuitos avançados de recuperação.

Supervisores de Energia: Não há supervisores de energia avançados para monitorar a voltagem de alimentação ou reiniciar o sistema automaticamente em caso de falhas na tensão. O dispositivo depende da bateria para operação, com alertas básicos de bateria fraca.

Firmware e Atualizações:

O firmware do Accu-Chek Active é responsável por controlar as funções básicas do dispositivo, como medições de glicose e navegação pelo menu. O dispositivo não tem a capacidade de ser atualizado remotamente via uma conexão de internet, para atualizar o firmware do Accu-Chek Active, seria necessário conectar o dispositivo a um computador ou a um serviço de suporte técnico, caso uma atualização de firmware seja lançada pela Roche.

Unidade de Proteção e Segurança:

Criptografia: Não tem criptografia de hardware embutida especificamente para proteger os dados armazenados localmente no dispositivo. A segurança dos dados armazenados no dispositivo é relativamente básica, focada em manter as medições e as marcações no histórico Hardware Security Module (HSM): Como o Accu-Chek Active são dispositivos mais simples, focados em usabilidade e eficiência para o monitoramento de glicose, e não possuem módulos de segurança complexos para gerenciar chaves e credenciais de forma avançada. Outras caracteísticas de Segurança: Seu uso é baseado em botões físicos e não exige login ou autenticação adicional para acessar as medições, não utiliza VPNs ou TLS, pois ele não se conecta à internet ou a sistemas externos por protocolos de comunicação segura. Ele pode ser conectado a um computador via USB, mas a comunicação não envolve criptografia avançada como TLS.

Armazenamento Externo:

O Accu-Chek Active não possui suporte para armazenamento externo como cartões SD, NAND flash ou HDD. Esse modelo de medidor de glicemia da Roche utiliza memória interna para armazenar os resultados das medições de glicose.

Ele é projetado para armazenar um número limitado de medições, permitindo ao usuário acessar o histórico de glicemia diretamente no dispositivo. No entanto, não é comum que ele possua uma capacidade de armazenamento externo, como cartões SD ou discos rígidos, que são usados em sistemas mais complexos.

O dispositivo possui recursos para visualizar e marcar os resultados (como antes ou após refeições), mas o armazenamento dos dados é feito localmente no medidor, e a transferência de dados para aplicativos de smartphone ou sistemas externos geralmente é feita via cabo USB ou conexão Bluetooth, se o modelo suportar.

Interface com o Usuário (UI):

Displays: O Accu-Chek Active utiliza um display LCD para exibir os resultados das medições de glicose, além de outras informações importantes, como erros, mensagens de alerta e histórico de medições. O display LCD é claro, permitindo uma leitura fácil dos dados.

Botões e Sensores de Toque: O dispositivo é operado por botões físicos. Ele tem dois botões principais:

Botão S: Este botão é usado para selecionar um marcador (como "Antes da refeição", "Lembrete de teste", "Após a refeição", entre outros). Quando pressionado repetidamente, ele faz os marcadores aparecerem na ordem: Antes da refeição, Lembrete de teste, Após a refeição, Outro e Controle.

Botão M: Este botão serve para selecionar os marcadores também, mas na ordem inversa. Ou seja, ele percorre os mesmos marcadores, mas começando de Controle, Outro, Após a refeição, Lembrete de teste e Antes da refeição.

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    A principal inovação do sistema é a utilização de um modelo de regressão vetorial de suporte não linear (NMG-SVR) para estimar os níveis de glicose, em conjunto com uma frente analógica diferencial (AFE) que melhora a qualidade do sinal. Essas tecnologias permitem que o sistema detecte de maneira mais precisa a glicose no sangue, mesmo em condições de interferência ou ruído.

    Além disso, o chip é projetado para minimizar o consumo de energia, utilizando técnicas como gating de energia, o que ajuda a reduzir o consumo a apenas 186μW, tornando-o ideal para dispositivos portáteis. O SoC ocupa uma área muito pequena de apenas 6 mm², permitindo que o dispositivo seja compacto e fácil de usar. Os testes realizados em 200 pessoas mostraram que o sistema possui uma alta precisão, com um erro médio de apenas 6.9%, o que comprova a eficácia do sistema para monitoramento contínuo da glicose.

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    Aplicação em Sistemas Embarcados:

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    Aplicação em Sistemas Embarcados:

    Esse estudo é um exemplo de como sistemas embarcados podem ser utilizados para monitoramento contínuo de glicose e infusão de insulina. O dispositivo incorpora sensores embarcados para medir a glicose e um sistema embarcado de infusão de insulina, que se comunica com um algoritmo de controle automático para ajustar os níveis de insulina com base nos dados coletados. Isso reflete a convergência de tecnologia médica embarcada para oferecer tratamento inteligente e contínuo de doenças crônicas como o diabetes.

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Accu-Chek Performa: Também da linha Accu-Chek, mas um modelo mais antigo comparado ao Guide, lançado por volta de 2010. Ele traz um design mais moderno e recursos aprimorados, como maior precisão e uma tela mais avançada.

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OneTouch Select Plus: Lançado mais recentemente, no final dos anos 2010, esse modelo trouxe a conectividade Bluetooth, permitindo o envio de dados para aplicativos móveis e maior integração com plataformas de monitoramento de saúde. Este modelo reflete a tendência de dispositivos conectados.

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Contour Next: Outro modelo relativamente recente, lançado na mesma época do OneTouch Select Plus (final dos anos 2010). Ele também oferece conectividade Bluetooth, além de recursos como maior precisão nas medições.

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FreeStyle Lite: Lançado na década de 2000, mas tem sido atualizado ao longo dos anos. Embora seja um modelo de mais longa data, continua sendo popular devido ao seu tamanho compacto e à simplicidade de uso, sem Bluetooth.

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Principais especificações e características dos produtos de mercado relacionados:

Produto Faixa de Medição (mg/dL) Tempo de Medição Tamanho da Amostra de Sangue (µL) Memória de Resultados Medição Pós-Prandial (Após Refeição) Conectividade (Bluetooth) Preço Médio (USD) Bateria
Accu-Chek Guide 10 - 600 4 segundos 0.6 720 resultados Sim Sim 40 - 50 1 bateria CR2032
Accu-Chek Performa 10 - 600 5 segundos 0.6 500 resultados Sim Não 40 - 50 1 bateria CR2032
OneTouch Select Plus 20 - 600 5 segundos 0.5 500 resultados Sim Sim 25 - 35 1 bateria CR2032
Contour Next 20 - 600 5 segundos 0.6 800 resultados Sim Sim 20 - 30 1 bateria CR2032
FreeStyle Lite 20 - 500 5 segundos 0.3 100 resultados Sim Não 40 - 50 1 bateria CR2032

Análise Voltada para Sistemas Embarcados dos Glicosímetros:

Aspecto Accu-Chek Guide Accu-Chek Performa OneTouch Select Plus Contour Next FreeStyle Lite
Microcontrolador e Processamento MCU avançado com suporte a Bluetooth MCU simples com baixo consumo de energia MCU mais avançado, com suporte a Bluetooth MCU avançado com suporte a Bluetooth MCU simples e eficiente, foco em economia de energia
Tecnologia de Sensor Sensor eletroquímico com alta precisão Sensor eletroquímico, simples e eficiente Sensor eletroquímico com maior complexidade Sensor eletroquímico com maior complexidade Sensor eletroquímico, simples e eficiente
Conectividade (Bluetooth) Suporta Bluetooth Low Energy (BLE) Não tem Suporta Bluetooth Low Energy (BLE) Suporta Bluetooth Low Energy (BLE) Não tem
Consumo de Energia (Bluetooth) Maior, devido à conectividade sem fio (BLE) Baixo, sem necessidade de comunicação sem fio Maior, devido à conectividade sem fio (BLE) Maior, devido à conectividade sem fio (BLE) Baixo, sem necessidade de comunicação sem fio
Modos de Economia de Energia Uso de sleep mode e otimização para BLE Uso de sleep mode para otimizar a bateria Uso de sleep mode e otimização para BLE Uso de sleep mode e otimização para BLE Uso de sleep mode, eficiente em termos de energia
Firmware e Atualizações Suporte para atualizações via aplicativo Firmware fixo, sem suporte a atualizações externas Suporte para atualizações via aplicativo Suporte para atualizações via aplicativo Firmware fixo, sem suporte a atualizações externas
Segurança e Proteção de Dados Criptografia de dados para segurança via BLE Proteção básica de dados do paciente Criptografia de dados para segurança via BLE Criptografia de dados para segurança via BLE Proteção básica de dados do paciente
Autonomia da Bateria Média, devido ao uso de Bluetooth Alta, até vários dias (uso moderado) Média, devido ao uso de Bluetooth Média, devido ao uso de Bluetooth Alta, até vários dias (uso moderado)

Referências Bibliográficas

  1. ROCHE DIABETES CARE. Accu-Chek Active: Monitores de glicemia. 2025. Disponível em: https://www.accu-chek.com.br/monitores-de-glicemia/active. Acesso em: 22 abr. 2025.

  2. ROCHE DIABETES CARE. User Manual: Accu-Chek Active Infinity. 2025. Disponível em: https://www.accu-chek.in/in/managesugar/download-file/user_manual_active_infinity.pdf. Acesso em: 22 abr. 2025.

  3. Accu-Chek Performa. Disponível em: https://www.accu-chek.com.br/monitores-de-glicemia/performa. Acesso em: 24 abr. 2025.

  4. OneTouch Select Plus. Disponível em: https://www.onetouch.pt/produtos/medidores-de-glicose/onetouch-select-plus. Acesso em: 24 abr. 2025.

  5. Contour Next. Disponível em: https://www.ascensia.com/. Acesso em: 24 abr. 2025.

  6. FreeStyle Lite. Disponível em: https://www.freestyle.abbott/pt-br/home.html. Acesso em: 24 abr. 2025.

  7. Accu-Chek Guide. Disponível em: https://www.accu-chek.com.br/monitores-de-glicemia/guide. Acesso em: 24 abr. 2025.

  8. IEEE. A 186μW Photoplethysmography-Based Noninvasive Glucose Sensing SoC. 2021. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/9794921. Acesso em: 24 abr. 2025.

  9. IEEE. Comprehensive System for Noninvasive Glucose Monitoring Utilizing a Rectangular Dielectric Resonator Microwave Sensor. 2022. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/10898079. Acesso em: 24 abr. 2025.

  10. IEEE. iGLU 2.0: A New Wearable for Accurate Non-Invasive Continuous Serum Glucose Measurement in IoMT Framework. 2020. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/9149666. Acesso em: 24 abr. 2025.

  11. IEEE. Internet of Things Based on Electronic and Mobile Health Systems for Blood Glucose Continuous Monitoring and Management. 2020. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/8918086. Acesso em: 24 abr. 2025.

  12. IEEE. A System for Blood Glucose Monitoring and Smart Insulin Prediction. 2020. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/9393950. Acesso em: 24 abr. 2025.

  13. IEEE. Design and Implementation of a Non-Invasive RF Device to Measure Glucose in Blood. 2020. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/9693566. Acesso em: 24 abr. 2025.

  14. IEEE. GlucoBreath: An IoT, ML, and Breath-Based Non-Invasive Glucose Meter. 2021. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/10506520. Acesso em: 24 abr. 2025.

  15. IEEE. Novel Single-Site Device for Conjoined Glucose Sensing and Insulin Infusion: Performance Evaluation in Diabetes Patients During Home-Use. 2019. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/document/8747525. Acesso em: 24 abr. 2025.

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