TR2024015803A2

TR2024015803A2 - SMART DENTAL SYSTEM PROVIDING GLUCOSE MEASUREMENT AND INSULIN RELEASE

Info

Publication number: TR2024015803A2
Application number: TR2024/015803
Authority: TR
Inventors: Z Dem Rhan Yel; Aydin Levent; Peker Karatoprak Ayfer; Gezer Emre; N Arslan Berr; Canturk Zeynep; Selek Alev; Aksu Beyza
Original assignee: Kocaeli̇ Üni̇versi̇tesi̇rektörlüğü
Filing date: 2024-11-13
Publication date: 2024-12-23

Abstract

Buluş özellikle, glukozun kimyasal reaksiyonlarını kullanarak bir elektrot dizisi veya elektrokimyasal hücrelerden oluşan özel bir elektrokimyasal reaksiyon sensörü (1.1) temelli, ağız içi 3B tarama ve eklemeli imalat teknolojileri ile geliştirilen, tükürükten glukoz ölçümü ve kontrollü insülin salınımı gerçekleştirebilen akıllı bir diş implant sistemi ile ilgilidir.The invention particularly relates to a smart dental implant system based on a special electrochemical reaction sensor (1.1) consisting of an electrode array or electrochemical cells using the chemical reactions of glucose, developed with intraoral 3D scanning and additive manufacturing technologies, capable of measuring glucose from saliva and performing controlled insulin release.

Description

TARIFNAME GLUKOZ ÖLÇÜM VE INSÜLIN SALINIMI SAGLAYAN AKILLI DIS SISTEMI Teknik Alan Bulus, tükürük temelli glukoz ölçümü ve kontrollü insülin salinimi saglayan akilli bir dis Bulus özellikle, glukozun kimyasal reaksiyonlarini kullanarak bir elektrot dizisi veya elektrokimyasal hücrelerden olusan özel bir elektrokimyasal sensör temelli, agiz içi 3B tarama ve eklemeli imalat teknolojileri ile gelistirilen, tükürükten glukoz ölçümü ve kontrollü insülin salinimi gerçeklestirebilen akilli bir dis implant sistemi ile ilgilidir. Önceki Teknik Diyabet yönetiminde glukoz seviyelerinin izlenmesi, hastalarin sagligini korumak ve diyabet komplikasyonlarini önlemek açisindan kritik öneme sahiptir. Geleneksel yöntemler, genellikle invazif teknikler kullanarak kandaki glukoz seviyelerini ölçmeyi gerektirir. Bu yöntemler arasinda parmak ucu delme (lanset) ve kan seridi kullanimi yaygindir. Ancak bu yöntemler kullanicilar için aci verici olabilir, enfeksiyon riskini artirabilir ve düzenli izleme konusunda motivasyon eksikligi yaratabilir. Dolayisiyla, non-invazif veya kismen invazif glukoz izleme cihazlarina olan talep artmaktadir. cihazindan bahsedilmektedir. dis kronu ve üretim yönteminden bahsedilmektedir. bahsedilmektedir. saglayan bir cihaz ve yöntem tanimlanmistir. Bu bulus, glukometre lanset ve seritlerine alternatif olarak gelistirilmistir ve daha dogru ve non-invazif veya kismen invazif glukoz izleme imkâni sunar. Cihaz, dis ve pulpa odasi, optik bir kaynak ve optik kaynagin yaydigi dalga boylarini ölçen sensörlerden olusur. Esnek bir devre ile gömülü monokromatik isik kaynagi, PZT transdüser ve fotodiyot gibi çesitli sensörlere sahiptir. Monokromatik isik darbeleri dis ve pulpa odasindan geçer ve sensörler tarafindan ölçülen fotoakustik sinyaller, kandaki glukoz konsantrasyonunu belirlemek için kullanilir. Ancak, bu yöntem hala dogrudan kan ölçümüne dayanmakta olup, agiz içi kimyasal reaksiyonlari kullanarak glukoz ölçümü saglamamaktadir. CN210923727U sayili patent dokümaninda, non-invazif bir glukometre tanimlanmistir. Bu cihaz, tibbi aletler alaninda mevcut tekniklerdeki kan örnekleme ve test etme gerekliligi sorununu çözmeyi hedeIler. Cihaz, glukoz degerlerini prob araciligiyla tükürükten ölçer ve bir ekran üzerinden görüntüler. Bu yöntem, yara olusumunu ve enfeksiyon riskini azaltmakta, hizli ve kullanisli bir glukoz tespiti saglamaktadir. Ancak, bu sistem de dogrudan kan ölçümü yerine tükürük analizine dayanmaktadir ve glukozun kimyasal reaksiyonlarini kullanarak ölçüm yapmamaktadir. Yapilan incelemelerde, agiz içi tarama ve eklemeli imalat teknolojileri ile gelistirilen, glukozun kimyasal reaksiyonlarini kullanarak glukoz seviyelerini ölçen ve ayni zamanda kontrollü insülin salinimi gerçeklestirebilen bir akilli dis implant sistemi henüz bulunmamaktadir. Agiz içi tarama teknolojisi, hastanin çene yapisina uygun olarak dis modellerinin olusturulmasina olanak tanirken, eklemeli imalat teknolojileri ise bu modellerin hassas ve kisiye özel sensörler ile donatilmasini mümkün kilar. Bu baglamda, bulus, glukozun kimyasal reaksiyonlarini kullanarak elektrot dizisi veya elektrokimyasal hücrelerden olusan özel bir elektrokimyasal sensör temelli, agiz içi 3B tarama ve eklemeli imalat teknolojileri ile gelistirilen, tükürükten glukoz ölçümü ve kontrollü insülin salinimi gerçeklestirebilen akilli bir dis implant sistemi sunar. Bu yenilikçi yaklasim, diyabet yönetiminde non-invazif ve sürekli glukoz izleme saglarken, ayni zamanda gerektiginde insülin salinimi yaparak hastalarin yasam kalitesini ve saglik yönetimini önemli ölçüde iyilestirir. Sonuçta yukarida bahsedilen ve mevcut teknik isiginda çözülemeyen sorunlar ilgili teknik alanda bir yenilik yapmayi zorunlu kilmistir. Bulusun Amaçlari ve Kisa Açiklamasi Mevcut bulus, yukarida bahsedilen dezavantajlari ortadan kaldirmak ve ilgili teknik alana yeni avantajlar getirmek üzere gelistirilmis bir akilli dis implant sistemi ile ilgilidir. Bulusun ana amaci, glukozun kimyasal reaksiyonlarini kullanarak elektrot dizisi veya elektrokimyasal hücrelerden olusan özel bir elektrokimyasal sensör temelli, agiz içi 3B tarama ve eklemeli imalat teknolojileri ile gelistirilen, tükürükten glukoz ölçümü ve kontrollü insülin salinimi gerçeklestirebilen akilli bir dis implant sistemi gelistirmektir. Bu sistem, non-invazif bir sekilde sürekli glukoz izleme saglayarak diyabet yönetiminde yenilikçi bir yaklasim sunmaktadir. Böylece, diyabet hastalarinin glukoz seviyelerini acisiz ve sürekli olarak izlemeleri mümkün olacak ve gerektiginde insülin salinimi yapilarak tedavi süreçleri optimize edilecektir. Bulusun bir diger amaci, MEMS (Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler) teknolojisi kullanarak glukoz seviyelerini algilamak için fiziksel veya kimyasal degisiklikleri ölçen mikroelektromekanik sensörler ve elektrokimyasal reaksiyon modülleri gelistirmektir. Bu teknoloji, tükürükteki glukoz seviyelerini hassas bir sekilde ölçerek güvenilir veriler saglamayi amaçlamaktadir. Böylece, ölçüm dogrulugu artirilacak ve glukoz izleme sürecinde güvenilir sonuçlar elde edilecektir. Bulusun bir diger amaci, agiz içi 3B tarama ve eklemeli imalat teknolojileri kullanarak hastanin çene yapisina uygun olarak kisiye özel dis modelleri olusturmak ve bu modelleri hassas sensörlerle donatmaktir. Bu teknoloji, dis implantinin hastanin agiz yapisina tam uyum saglamasini ve ölçüm dogrulugunu artirmasini amaçlamaktadir. Böylece, kullanici konforu ve ölçüm hassasiyeti en üst düzeye çikarilacaktir. Bulusun bir diger amaci, kontrollü insülin salinimi gerçeklestirebilen bir modül entegre ederek glukoz seviyelerinin belirli bir esigi asmasi durumunda otomatik olarak insülin salinimi yaparak diyabet yönetimini iyilestirmektir. Bu teknoloji, glukoz seviyelerindeki ani degisikliklere hizli bir sekilde tepki vererek hastalarin saglik durumunu dengelemeyi amaçlamaktadir. Böylece, diyabet yönetimi daha etkili ve güvenilir bir hale gelecektir. Yukarida bahsedilen ve asagidaki detayli anlatimdan ortaya çikacak tüm amaçlari gerçeklestirmek üzere mevcut bulus, glukozun kimyasal reaksiyonlarini kullanarak elektrot dizisi veya elektrokimyasal hücrelerden olusan özel bir elektrokimyasal sensör temelli, agiz içi 3B tarama ve eklemeli imalat teknolojileri ile gelistirilen, tükürükten glukoz ölçümü ve kontrollü insülin salinimi gerçeklestirebilen akilli bir dis implant sistemi ile ilgilidir. Söz konusu sistem; hastanin çene yapisina uygun olarak agiz içi 3B tarama ve eklemeli imalat teknolojileri ile gelistirilen en az bir dis implanti, glukoz seviyelerini ölçmek için eklemeli imalat teknolojileri ile gelistirilen elektrot dizisi veya elektrokimyasal hücrelerden olusan en az bir elektrokimyasal reaksiyon sensörü, bahsedilen elektrokimyasal reaksiyon sensörü ile birlikte çalisan ve tükürük temelli glukoz seviyelerini algilayarak kontrollü insülin salinimi saglayan en az bir mikroelektromekanik modül, bahsedilen mikroelektromekanik modül vasitasiyla kontrol edilen ve insülinin depolandigi en az bir insülin salinim modülü, bahsedilen dis implanti ile kullanicinin giyilebilir cihazi ya da mobil cihazi ile iletisim saglayan bir verici modül, sistemin çalismasini saglayan bir güç kaynagi ve bahsedilen verici modülden edinilen, verileri anlamli bir sekilde kullaniciya sunan, glukoz monitorizasyonu ile insülin salinim takibinin gerçeklestigi bir mobil uygulama içermektedir. Mevcut bulusun yapilanmasi ve ek elemanlarla birlikte avantajlarinin en iyi sekilde anlasilabilmesi için asagida açiklamasi yapilan sekiller ile birlikte degerlendirilmesi gerekir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen akilli dis implant sistemi ekli sekillerde gösterilmistir. Bu sekiller, Sekil 1: Bulus konusu akilli dis implant sisteminin sematik görünümüdür. Sekillerde yer alan parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiliklari asagida verilmistir. 1 . Dis implanti 1.1. Elektrokimyasal reaksiyon sensörü 1.3. Insülin salinim modülü 1.4. Verici modül 1.5. Güç kaynagi Bulus, tükürük temelli glukoz ölçümü ve kontrollü insülin salinimi saglayan akilli bir dis implant sistemi ile ilgili olup, - hastanin çene yapisina uygun olarak agiz içi 3B tarama ve eklemeli imalat teknolojileri ile gelistirilen en az bir dis implanti (1), - glukoz seviyelerini ölçmek için eklemeli imalat teknolojileri ile gelistirilen elektrot dizisi veya elektrokimyasal hücrelerden olusan ve bahsedilen dis implanti (1) içerisine monte edilen en az bir elektrokimyasal reaksiyon sensörü (1 . 1), - bahsedilen elektrokimyasal reaksiyon sensörü (1.1) ile birlikte çalisan ve tükürük temelli glukoz seviyelerini algilayarak kontrollü insülin salinimi saglayan ve bahsedilen dis implanti (1) içerisine monte edilen en az bir mikroelektromekanik - bahsedilen mikroelektromekanik modül (1.2) vasitasiyla kontrol edilen, bahsedilen dis implanti (1) içerisine monte edilen ve insülinin depolandigi en az bir insülin salinim modülü (1.3), - bahsedilen dis implantinin (1) içerisine monte edilen ve kullanicinin giyilebilir cihazi ya da mobil cihazi ile iletisim saglayan bir verici modül (1.4), - dis implantinin (1) içerisine monte edilen ve bahsedilen dis implantinin (1) içindeki tüm modüllerin sürekli ve güvenli çalismasini saglayan bir güç kaynagi (1 .5) içermektedir. Bulus konusu akilli dis implant sistemi, tükürük temelli glukoz seviyelerini algilayarak insülin salinimini kontrol eden bir dizi akilli teknolojiyi içerir. Sistemin ana unsuru olan dis implanti (1), hastanin çene yapisina uygun olarak agiz içi 3B tarama ve eklemeli imalat teknolojileri kullanilarak gelistirilmistir. Bu implant (1), agiz içinde çene kemigine veya dis yapisina uygun sekilde yerlestirilmis olup, glukoz seviyelerinin izlenmesi ve insülin saliniminin saglanmasi için diger modüllerle entegre çalisir. Sistemde bulunan elektrokimyasal reaksiyon sensörü (1.1), dis implantinin (1) içine entegre edilmis ve tükürükteki glukoz seviyelerini algilayacak sekilde konumlandirilmistir. Sensör (1.1), elektrot dizileri veya elektrokimyasal hücreler araciligiyla glukoz seviyelerini algilayarak, kimyasal reaksiyonlar sonucunda elektrik sinyalleri üretir. Bu sinyaller, glukoz seviyesinin dogru bir sekilde ölçülmesini saglar. Elektrokimyasal reaksiyon sensörü (1 . 1) ile birlikte çalisan mikroelektromekanik modül (1.2), yine dis implantinin (1) içine monte edilmistir ve glukoz seviyelerinin algilanmasinin ardindan insülin salinimini kontrol eder. Mikroelektromekanik modül (1.2), sensörlerden aldigi verilere dayanarak glukoz seviyesinin kritik esik seviyelerine ulastigini belirler ve bu durumda insülin salinim sürecini baslatir. Insülin salinim modülü (1.3), dis implantinin (1) içine entegre edilmis bir baska unsurdur ve insülinin depolandigi bir hazneye sahiptir. Bu modül, mikroelektromekanik modülün (1.2) kontrolü altinda çalisir ve gerektiginde insülinin belirlenen dozda salinimini saglar. Insülin salinim modülü (1.3), dis implanti (1) içinde hassas bir sekilde yerlestirilmis olup, dogrudan sistemin kontrolüne entegredir. Kullanici ve sistem arasindaki baglantiyi saglayan verici modül (1.4), dis implantina (1) yerlestirilmis olup, implantin kullanicinin giyilebilir cihazi veya mobil cihazi ile iletisim kurmasini saglar. Bu modül (1.4), sensörlerden ve insülin salinim modülünden (1.3) gelen verileri toplar ve bu verileri kablosuz olarak kullanicinin cihazina iletir. Böylece kullanici, tükürükteki glukoz seviyelerini ve insülin salinimini gerçek zamanli olarak izleyebilir. Sistemin çalismasi için gerekli enerjiyi saglayan güç kaynagi (1.5), implantin içinde veya yakininda yer alir. Bu güç kaynagi (1.5), sistemdeki diger modüllerin sürekli ve güvenli bir sekilde çalismasini saglamak amaciyla optimize edilmistir. Sistem genel olarak tükürük temelli glukoz ölçümü yaparak, elektrokimyasal sensörler ve mikroelektromekanik modüller araciligiyla insülin salinimini kontrol eder. Verici modül (1 .4), glukoz seviyeleri ve insülin salinimi ile ilgili bilgileri kullaniciya iletirken, tüm modüllerin çalismasini güç kaynagi (1.5) destekler. Bu akilli dis implant sistemi, diyabet yönetimini kullanici için kolaylastirarak, sürekli izleme ve kontrollü tedavi olanagi sunar. TR TR TR TR TRDESCRIPTION SMART DENTAL SYSTEM PROVIDING GLUCOSE MEASUREMENT AND INSULIN RELEASE Technical Field The invention relates to a smart dental implant system that provides saliva-based glucose measurement and controlled insulin release. Specifically, it is based on a specialized electrochemical sensor composed of an electrode array or electrochemical cells using the chemical reactions of glucose. This system is developed using intraoral 3D scanning and additive manufacturing technologies. Monitoring glucose levels in diabetes management is critical for protecting patient health and preventing diabetic complications. Traditional methods often require measuring blood glucose levels using invasive techniques. Among these methods, the use of fingertip prick (lancet) and blood strips are common. However, these methods can be painful for users, increase the risk of infection, and create a lack of motivation for regular monitoring. Therefore, demand for non-invasive or partially invasive glucose monitoring devices is increasing. The device is described. The dental crown and its manufacturing method are described. A device and method that provide this information are described. This invention was developed as an alternative to glucometer lancets and strips and offers more accurate and non-invasive or partially invasive glucose monitoring. The device consists of a dental and pulp chamber, an optical source, and sensors that measure the wavelengths emitted by the optical source. It has various sensors, including a monochromatic light source, a PZT transducer, and a photodiode, embedded in a flexible circuit. The monochromatic light pulses pass through the dental and pulp chambers, and the photoacoustic signals measured by the sensors are used to determine blood glucose concentration. However, this method still relies on direct blood measurement and does not provide glucose measurement using intraoral chemical reactions. Patent document CN210923727U describes a non-invasive glucometer. This device aims to address the need for blood sampling and testing in existing medical device techniques. The device measures glucose values from saliva via a probe and displays them on a screen. This method reduces wound formation and the risk of infection, and provides rapid and convenient glucose determination. However, this system relies on saliva analysis rather than direct blood measurement and does not utilize glucose's chemical reactions. Studies have shown that there is currently no smart dental implant system developed using intraoral scanning and additive manufacturing technologies that measures glucose levels using glucose's chemical reactions and simultaneously provides controlled insulin release. Intraoral scanning technology allows for the creation of dental models tailored to the patient's jaw structure, while additive manufacturing technologies enable these models to be equipped with precise and personalized sensors. In this context, the invention presents a smart dental implant system developed using intraoral 3D scanning and additive manufacturing technologies, based on a specialized electrochemical sensor composed of electrode arrays or electrochemical cells using the chemical reactions of glucose. This system can measure glucose from saliva and deliver controlled insulin release. This innovative approach provides non-invasive and continuous glucose monitoring in diabetes management, while simultaneously releasing insulin when necessary, significantly improving patients' quality of life and health management. Ultimately, the aforementioned problems, which remain unresolved under current technology, have necessitated innovation in the relevant technical field. Objectives and Brief Description of the Invention The present invention relates to a smart dental implant system developed to eliminate the aforementioned disadvantages and bring new advantages to the relevant technical field. The main objective of the invention is to develop a smart dental implant system based on a specialized electrochemical sensor consisting of an electrode array or electrochemical cells using the chemical reactions of glucose. This system, developed using intraoral 3D scanning and additive manufacturing technologies, can measure glucose from saliva and perform controlled insulin release. This system offers an innovative approach to diabetes management by providing non-invasive continuous glucose monitoring. This will enable diabetic patients to painlessly and continuously monitor their glucose levels and optimize their treatment processes by releasing insulin when necessary. Another aim of the invention is to develop microelectromechanical sensors and electrochemical reaction modules that measure physical or chemical changes to detect glucose levels using MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) technology. This technology aims to provide reliable data by precisely measuring glucose levels in saliva. This will increase measurement accuracy and ensure reliable results in glucose monitoring. Another aim of the invention is to create personalized dental models tailored to the patient's jaw structure using intraoral 3D scanning and additive manufacturing technologies and equip these models with precision sensors. This technology aims to ensure that dental implants fully conform to the patient's oral structure and increase measurement accuracy. This will maximize user comfort and measurement precision. Another aim of the invention is to improve diabetes management by integrating a module that can perform controlled insulin release and automatically release insulin when glucose levels exceed a certain threshold. This technology aims to balance the health status of patients by responding quickly to sudden changes in glucose levels. Thus, diabetes management will become more effective and reliable. In order to achieve all the objectives mentioned above and that will emerge from the detailed description below, the present invention relates to a smart dental implant system that can measure glucose from saliva and perform controlled insulin release, based on a special electrochemical sensor consisting of electrode arrays or electrochemical cells using the chemical reactions of glucose, developed through intraoral 3D scanning and additive manufacturing technologies. The system in question; It includes at least one dental implant developed with intraoral 3D scanning and additive manufacturing technologies in accordance with the patient's jaw structure, at least one electrochemical reaction sensor consisting of electrode arrays or electrochemical cells developed with additive manufacturing technologies to measure glucose levels, at least one microelectromechanical module that works together with said electrochemical reaction sensor and provides controlled insulin release by detecting saliva-based glucose levels, at least one insulin release module in which insulin is stored and controlled by said microelectromechanical module, a transmitter module that communicates with said dental implant and the user's wearable device or mobile device, a power source that enables the system to operate, and a mobile application that presents the data obtained from said transmitter module to the user in a meaningful way, and that performs glucose monitoring and insulin release tracking. In order to best understand the configuration of the present invention and its advantages with additional elements, it should be evaluated together with the figures explained below. Detailed Description of the Invention The smart dental implant system implemented to achieve the purpose of this invention is shown in the attached figures. These figures are, Figure 1: Schematic view of the smart dental implant system which is the subject of the invention. The parts in the figures are numbered one by one and the correspondences of these numbers are given below. 1. Dental implant 1.1. Electrochemical reaction sensor 1.3. Insulin release module 1.4. Transmitter module 1.5. Power source The invention relates to a smart dental implant system providing saliva-based glucose measurement and controlled insulin release, comprising: - at least one dental implant (1) developed by intraoral 3D scanning and additive manufacturing technologies in accordance with the patient's jaw structure, - at least one electrochemical reaction sensor (1.1) consisting of electrode arrays or electrochemical cells developed by additive manufacturing technologies to measure glucose levels and mounted inside said dental implant (1), - at least one microelectromechanical module (1.2) mounted inside said dental implant (1) that works together with said electrochemical reaction sensor (1.1) and provides controlled insulin release by detecting saliva-based glucose levels and mounted inside said dental implant (1), - at least one insulin release module (1.3) mounted inside said dental implant (1) and storing insulin, - mounted inside said dental implant (1) and used by the user It includes a transmitter module (1.4) that communicates with a wearable device or mobile device, a power supply (1.5) that is mounted inside the dental implant (1) and ensures continuous and safe operation of all modules within the said dental implant (1). The smart dental implant system which is the subject of the invention includes a series of smart technologies that control insulin release by detecting saliva-based glucose levels. The dental implant (1), which is the main element of the system, has been developed using intraoral 3D scanning and additive manufacturing technologies in accordance with the patient's jaw structure. This implant (1) is placed in the jawbone or tooth structure in the mouth and works integrated with other modules to monitor glucose levels and provide insulin release. The electrochemical reaction sensor (1.1) in the system is integrated inside the dental implant (1) and positioned to detect glucose levels in saliva. The sensor (1.1) detects glucose levels via electrode arrays or electrochemical cells and generates electrical signals as a result of chemical reactions. These signals ensure accurate glucose measurement. The microelectromechanical module (1.2), which works in conjunction with the electrochemical reaction sensor (1.1), is also mounted within the dental implant (1) and controls insulin release after detecting glucose levels. Based on the data received from the sensors, the microelectromechanical module (1.2) determines when glucose levels reach critical thresholds and initiates insulin release. The insulin release module (1.3), another element integrated within the dental implant (1), contains a reservoir for storing insulin. This module operates under the control of the microelectromechanical module (1.2) and releases the specified dose of insulin when needed. The insulin release module (1.3) is precisely positioned within the dental implant (1) and is directly integrated into the system's control. The transmitter module (1.4), which provides the connection between the user and the system, is also located within the dental implant (1) and enables the implant to communicate with the user's wearable or mobile device. This module (1.4) collects data from sensors and the insulin release module (1.3) and wirelessly transmits this data to the user's device. This allows the user to monitor salivary glucose levels and insulin release in real time. The power supply (1.5), which provides the energy required for the system's operation, is located within or near the implant. This power supply (1.5) is optimized to ensure the continuous and safe operation of the other modules in the system. The system generally measures saliva-based glucose and controls insulin release via electrochemical sensors and microelectromechanical modules. The transmitter module (1.4) transmits glucose and insulin release information to the user, while the power supply (1.5) supports all modules. This smart dental implant system simplifies diabetes management for the user, offering continuous monitoring and controlled treatment.