ES2260106T3 - Sistema para determinar concentraciones de analito en liquidos corporales. - Google Patents

Abstract

Sistema para determinar la concentración de al menos un analito en un líquido, sobre todo en un líquido corporal, que contiene una primera pieza (2, 2¿) y al menos una segunda pieza (3, 3¿), de las cuales, al menos una, posee una cavidad en su superficie, y la primera y la segunda pieza están ensambladas de tal manera, que la cavidad queda cerrada, al menos parcialmente, mediante una superficie de la otra pieza, formando un canal (7, 8, 10, 8¿), donde - la primera y/o la segunda pieza contiene una zona de intercambio, por la cual se pueden absorber en el canal sustancias del líquido circundante y - además el sistema presenta aguas abajo de la zona de intercambio un sensor (15, 15¿) colocado en el canal, con el que se puede determinar la concentración de un analito, de modo que el sistema posee al menos un receptáculo (6, 11, 6¿, 11¿, 19) integrado, que está conectado con el canal.

Description

Sistema para determinar concentraciones de analito en líquidos corporales.

La presente invención se refiere a un sistema para determinar la concentración de, como mínimo, un analito en un líquido, sobre todo en un líquido corporal. El sistema consta de una primera pieza y de, como mínimo, una segunda pieza, de las cuales una, al menos, tiene una cavidad en su superficie, y las piezas se ensamblan de tal manera, que la cavidad queda cerrada, al menos parcialmente, por una superficie de la otra pieza correspondiente, formando un canal. La primera y/o la segunda pieza comprende una zona de intercambio, dispuesta en la parte de la cavidad o en la parte de la otra pieza opuesta a la cavidad, a través de la cual se pueden absorber sustancias del líquido circundante. El sistema presenta asimismo un sensor, con el que puede determinarse la concentración de, al menos, un analito en el canal. Además el sistema posee, como mínimo, un depósito integrado y conectado con el canal.

Del estado técnico se conoce una serie de técnicas diversas para detectar concentraciones de analito en líquidos corporales. Si el líquido corporal se halla fuera del cuerpo, el analito puede determinarse de manera convencional mediante un analizador clínico. Para analitos que deben medirse frecuentemente, como p.ej. el contenido de glucosa en la sangre, se han impuesto en el estado técnico dispositivos portátiles, los llamados medidores de azúcar en sangre. Pero los citados métodos de análisis tienen la desventaja de requerir primero la extracción de un líquido corporal, lo que suele limitar el campo de aplicación a mediciones individuales. No obstante en algunos sectores de la medicina, sobre todo en el campo del control de la diabetes, es muy conveniente vigilar el nivel de glucosa de manera continua o casi continua. Así se pueden detectar a tiempo, por un lado, los estados de hipoglucemia, que podrían producir la muerte del paciente, y por otro lado, se pueden prevenir los estados de hiperglucemia, relacionados generalmente con lesiones a largo plazo (ceguera, gangrenas, etc). Por tanto, recientemente, se han hecho esfuerzos considerables para lograr un control continuo de la concentración de glucosa. Una vía de investigación persigue una medición no invasiva de la concentración de glucosa en la sangre, p.ej. midiendo la dispersión y/o absorción de la radiación infrarroja dependiente de la glucosa. Sin embargo, hasta la fecha no se ha podido desarrollar ningún producto maduro, basado en tal método de medición, porque las relaciones señal-ruido son muy desfavorables y además hay factores fisiológicos difícilmente controlables. Otra vía de desarrollo se basa en el uso de sensores que pueden implantarse directamente en el cuerpo, para realizar mediciones in situ. Pero en este campo tecnológico, el gran problema es la considerable fluctuación de los sensores empleados. Este problema se debe, entre otras cosas, a que los sensores están en contacto con tejido y componentes del líquido corporal, bien directamente o mediante una membrana. Aunque este problema se puede minimizar con membranas adecuadas, los materiales del sensor envejecen, causando una desviación que solo difícilmente se puede compensar al cabo de varios días. En este punto, como ejemplo de la tecnología anteriormente mencionada, se cita la patente US-5,855,801.

Los problemas de los sensores implantados directamente se resolvieron de modo suficiente con la microdiálisis, la ultrafiltración y la microperfusión. En la microdiálisis se introduce un líquido de perfusión a través de un catéter y se determina un analito en el dializado saliente del catéter. De ahí resultan numerosas exigencias en cuanto al manejo del líquido y, comparados con los sensores implantados, los dispositivos de microdiálisis son mayores, porque, entre otras cosas, hay que guardar el líquido perfundido y el dializado. Por otra parte, la técnica de microdiálisis aún es hoy en día el método más seguro para controlar in vivo la concentración de un analito.

En el estado técnico se conoce una serie de sondas de microdiálisis, de las cuales solo se toman aquí como referencia las descritas en la patente alemana DE 33 42 170. El dispositivo descrito en esta patente se puede adquirir en el comercio con la denominación catéter de microdiálisis CMA 60. Como puede verse en la patente, la reducción del dispositivo está limitada por los procesos de fabricación requeridos. Sin embargo esta reducción debe realizarse con urgencia para promover otro avance tecnológico y además es ventajosa, pues las sondas de microdiálisis más pequeñas son mucho más ligeras y se pueden introducir de manera menos traumática en el cuerpo de los pacientes.

Además, las sondas de microdiálisis más pequeñas se pueden utilizar con menor cantidad de líquido y, por tanto, permiten reducir el depósito de líquido.

En el artículo "A \muTAS based on microdialysis for on-line monitoring of clinically relevant substances" (microsistema de análisis total basado en microdiálisis, para el control en línea de sustancias clínicamente relevantes), de S. Böhm, W. Othuis, P. Bergveld en: Micro Total Analysis Systems ’98, D.J. Harrison, A. v.d. Berg, Eds., Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1998, se describe un dispositivo miniaturizado de microdiálisis. Dicho dispositivo posee una parte fabricada microtécnicamente, que incluye un sensor y canales de fluido, así como una zona de admisión para la propia sonda de microdiálisis. La sonda de microdiálisis descrita posee un canal interno por el cual entra el líquido de perfusión, que al final de este canal sale hacia un canal externo. La microdiálisis se efectúa a través de la membrana del canal externo y el dializado resultante se dirige hacia el sensor. Aunque con dicho dispositivo ya se consigue una miniaturización bastante drástica, queda una serie de problemas sin resolver. El dispositivo descrito está basado, sobre todo, en el principio convencional de las sondas de microdiálisis constituidas por tubos concéntricos, con un tubo interior rodeado por un tubo exterior, que se comunican entre sí mediante el fluido. Esto no solo plantea problemas técnicos de fabricación, sino que también limita la miniaturización. Además, dicho dispositivo tiene el inconveniente de que el catéter de la microdiálisis debe pegarse a un soporte, lo cual es una desventaja desde el punto de vista técnico de la fabricación, y los pasos de los canales de fluido causan problemas. En concreto, se comprobó que estas transiciones de fluido empeoraban funcionalmente la respuesta de las señales. Ello se debe a que las transiciones crean volúmenes muertos.

Con los sistemas según la patente DE 196 02 861 se consigue una amplia solución de dichos problemas. Las formas de ejecución descritas en este documento evitan variaciones en la sección del tramo de medición y por tanto su influencia en la respuesta del sistema. Asimismo, los dispositivos descritos permiten una miniaturización y a pesar de ello poseen las ventajas anteriormente descritas de una microdiálisis. En la patente DE 196 02 861 también se menciona que es muy fácil integrar elementos sensores, pues, antes de introducirlos, el canal ya estaría cubierto por una membrana permeable para el analito. Así se evita una oclusión o contaminación del canal, a causa de la introducción de los elementos sensores. Pero la construcción necesaria para ello tiene la desventaja de que el analito de la muestra líquida debe recorrer un camino de difusión mayor que en el caso de la microdiálisis. Para producir una señal del sensor el analito debe difundirse primero a través de la membrana hacia el líquido portador y luego, de nuevo, desde el líquido portador hacia el sensor, a través de una membrana. Otra desventaja de los sistemas descritos en la patente DE 196 02 861 es que el líquido portador que lleva el analito debe conducirse al sistema sensor a través orificios desde el exterior. Una conexión de tal tipo, con mangueras, para un dispositivo miniaturizado, no solo implica etapas de fabricación adicionales, sino que también plantea problemas de estanqueidad. La penetración incontrolada de burbujas de aire en el sistema es perjudicial, porque influye tanto en el intercambio de sustancias en la zona de microdiálisis como en la producción de señales en la zona de detección.

El objeto de la presente invención era proponer un sistema de análisis miniaturizado que evitara los problemas actuales del estado técnico. La meta de la presente invención era, sobre todo, proponer un sistema técnicamente favorable para la fabricación y suficientemente miniaturizado. También era objeto de la presente invención proporcionar un sistema integrado, que funcionara con gran autosuficiencia, prescindiendo en lo posible de la conexión con recipientes externos. De este modo se pueden ahorrar algunas etapas de fabricación, se puede reducir el tamaño del sistema y los problemas resultantes de las conexiones se reducen o evitan.

La presente tarea se resuelve con un sistema, en el cual se forma un canal al ensamblar al menos dos piezas. Este canal posee una zona de intercambio, al menos en una de sus partes, que permite absorber sustancias de un fluido/líquido corporal circundante. Asimismo, el sistema lleva al menos un depósito integrado, que está comunicado con el canal.

El sistema según la presente invención sirve para determinar la concentración de, como mínimo, un analito en un fluido/líquido corporal. En el marco de la presente invención el término analito abarca todos los analitos posibles, p.ej. glucosa, lactato, proteínas, electrolitos y neurotransmisores. En el marco de la presente invención el término "líquido corporal" comprende igualmente todos los fluidos corporales posibles, sobre todo los líquidos intersticiales, la sangre y el líquido cerebroespinal. El sistema está pensado en primer lugar para el diagnóstico in vivo de personas, pero también debe incluir otras aplicaciones, p.ej. en animales.

En el marco de la presente invención se emplean los términos diálisis, membrana de diálisis, etc. tanto para las formas de ejecución en que tiene lugar un intercambio de sustancias entre el espacio exterior y un líquido de perfusión a través de una membrana (es decir, sistemas de microdiálisis), como también para los sistemas en que a través de la membrana tiene lugar una filtración del líquido corporal que rodea el sistema (designado generalmente como ultrafiltración).

Un aspecto esencial de la presente invención es la construcción de un cuerpo básico constituido por al menos dos piezas, en que al menos una de ellas tiene una cavidad y las piezas están ensambladas de tal modo que forman un canal. Así se puede simplificar tanto la fabricación como la miniaturización. En concreto, con esta construcción integrada es fácil de conseguir que entre las zonas de intercambio y medición no surjan transiciones de fluido con huecos, cortes de flujo o similares que empeoran la señal. Condicionado por la fabricación, cada paso de fluido genera una zona que no es inundada directamente, pero en la cual entra parte del flujo principal mediante corrientes marginales.

Las piezas que constituyen el cuerpo básico, sobre todo la/las que tienen cavidad, pueden fabricarse por ejemplo con silicio, según los conocidos métodos de micromecanización del silicio. No obstante, desde el punto de vista de la elaboración y de los costes, es preferible fabricar las piezas a partir de plásticos, metales o materiales cerámicos. Concretamente, la pieza o las piezas se pueden fabricar de manera sencilla y económica mediante moldeo de polímeros por inyección, p.ej. incluyendo directamente en el proceso de moldeo por inyección las cavidades del cuerpo básico previstas como depósitos y canales. Sin embargo también cabe la posibilidad de mecanizar una pieza de plástico a posteriori mediante técnicas de gofrado. A tal fin pueden usarse plásticos como por ejemplo poli(metacrilato de metilo) y policarbonato. También deben incluirse aquellas formas de ejecución en que se aplica posteriormente un recubrimiento sobre el cuerpo básico. Esto puede ser útil o necesario para pasivar la superficie, para dotarla de una tensión superficial apropiada, o incluso para incorporar electrodos. Los procesos de aplicación de dichos recubrimientos son, por ejemplo, la deposición de sustancias vaporizadas al vacío o la proyección de metales pulverizados como oro, plata y aluminio. Si aquí no se detallan más estos métodos, es porque son de sobra conocidos del estado técnico.

El cuerpo básico posee una zona de intercambio, que permite absorber sustancias del líquido corporal circundante hacia el canal. Por un lado, esta captación puede tener lugar al pasar un líquido (de perfusión) por una membrana (es decir por microdiálisis) o absorbiendo líquido en el canal a través de una membrana (ultrafiltración), al establecer un gradiente de presión. También cabe la posibilidad de practicar perforaciones en la zona de intercambio, por las que puedan captarse las sustancias procedentes del exterior. Este procedimiento se designa en general como microperfusión.

Una peculiaridad de la presente invención es que la zona de intercambio no está formada por un sistema de tubos coaxiales, como es usual en el estado técnico y se describe, por ejemplo, en la patente DE 33 42 170, sino por un canal abierto hacia arriba, en el cuerpo básico, que se cubre con una membrana o una parte perforada. Cuando se manda líquido de perfusión a través del canal, mientras la zona de intercambio está en contacto con un líquido corporal, el líquido de perfusión absorbe sustancias del líquido corporal.

En el caso de la microdiálisis y de la ultrafiltración, el tipo de sustancias que pueden captarse depende de la calidad de la membrana, sobre todo de su tamaño de poro. Para la membrana se pueden usar en principio materiales empleados en el estado técnico, como por ejemplo policarbonato, acetato de celulosa, polisulfona. En las patentes DE 196 02 861 y US 4,832,034, por ejemplo, se encuentra una descripción de las membranas adecuadas.

La membrana sirve ante todo para excluir sustancias moleculares que perturban el análisis o provocan un envejecimiento del sensor. Por consiguiente, las sustancias de peso molecular > 10.000 Dalton deberían separarse mediante la membrana.

En el caso de la microperfusión, la zona de intercambio tiene unas perforaciones por las cuales puede haber un intercambio directo de fluido entre el exterior y el canal. Cada una de las perforaciones puede tener una sección de paso de algunos micrómetros hasta aproximadamente 0,5 mm. En este punto, para el procedimiento que debe seguirse en el marco de una microperfusión se remite a la patente US 5,097,834.

Así como los catéteres corrientes de microdiálisis tienen una superficie de intercambio de forma esencialmente cilíndrica, la zona de intercambio de la presente invención posee una área esencialmente plana como superficie de intercambio, situada sobre el canal. Esta reducida superficie de intercambio - en proporciones absolutas - se compensa porque el canal puede diseñarse muy pequeño, sobre todo plano, en la zona de intercambio, lo cual da como resultado una relación superficie/volumen favorable y garantiza un rápido enriquecimiento porcentual con analito. Las sondas usuales de microdiálisis tienen una longitud de algunos centímetros. Con una zona de intercambio según la presente invención es posible una longitud de un centímetro o inferior. Con la conformación adecuada del canal en la zona de intercambio, por ejemplo con lazos o meandros, se puede reducir aún más la longitud necesaria de la pieza o ampliar la longitud activa. Como ya se ha dicho, en la presente invención se obtiene una zona de intercambio cubriendo un canal, en la zona de la diálisis, con una membrana o una estructura perforada. Para ello, la membrana o la estructura perforada se puede pegar o sellar sobre la zona de la diálisis.

La zona de intercambio del cuerpo básico tiene con preferencia una forma alargada, como una barra, y preferentemente va unida de modo monolítico con el cuerpo básico (o con una pieza del mismo). La parte de la barra unida al cuerpo básico se denomina extremo proximal y la parte opuesta a éste se denomina extremo distal. El extremo distal puede diseñarse de forma puntiaguda, por ejemplo, para facilitar la introducción en el cuerpo. Sin embargo no hace falta tal punta cuando se usa instrumental de aplicación para introducir la zona de diálisis en el cuerpo. En el estado técnico actual existe una gran variedad de tipos de instrumental de aplicación, que no hace falta detallar en este punto. Como ejemplo se remite a las patentes WO 97/14468 (TFX Medical Inc.) y WO 95/20991 (CMA Microdialysis Holding AB).

En la zona de intercambio el canal está diseñado de manera que presenta una entrada y una salida, situadas preferentemente en el extremo proximal de la zona de diálisis. En este sentido cabe mencionar que apenas es posible distinguir estrictamente entre el canal de la zona de intercambio (canal de intercambio) y los demás canales del cuerpo básico, ya que estos canales están conectados entre sí. De todas maneras se puede definir el canal de intercambio, usando esta denominación para la parte del canal que va cubierta por la membrana de diálisis o por la estructura perforada, y que, por tanto, contribuye al proceso de intercambio. El líquido que sale del canal de intercambio puede dirigirse, directamente o a través de un canal, hacia una zona de medición situada en el cuerpo básico. Para disminuir el desfase temporal entre el registro del valor medido - es decir el proceso de intercambio - y la medición, el canal se escoge en cualquier caso lo más corto posible. A su vez el canal está formado en el cuerpo básico, abierto hacia arriba, y cubierto por una placa. En principio la placa puede ser del mismo material que el cuerpo básico, es decir, sobre todo de plástico. El término "placa" también incluye aquellas formas de ejecución que en el lenguaje habitual se designan más bien como láminas, por su bajo espesor. La placa debería estar formada por un material impermeable al líquido; por lo demás no está sometida normalmente a requerimientos especiales. Si acaso, hay que citar la elección de un material que sea compatible con el líquido dializado o microperfundido y no produzca ninguna variación que pueda influir en la concentración del analito investigado o en el análisis como tal. Sin embargo, para algunos analitos puede ser ventajoso que la placa, o al menos parte de ella, sea permeable al aire en la zona del canal. Tal es precisamente el caso en la detección de glucosa mediante glucosaoxidasa, ya que, para su detección, la glucosa suele oxidarse con oxígeno del aire. En un caso como este es oportuno saturar de antemano el líquido de perfusión con oxígeno del aire. A tal fin, la placa puede elaborarse total o parcialmente con un material permeable al oxígeno, como p.ej. una silicona.

En la zona de medición del cuerpo básico se halla al menos un sensor para la detección de un analito. Para la detección de glucosa puede usarse p.ej. un electrodo metálico cuya superficie esté recubierta con glucosaoxidasa o con una mezcla reactiva que contenga glucosaoxidasa. Dicho electrodo se halla preferentemente sobre la placa, de modo que, al juntar la placa y el cuerpo básico, queda situado en la zona de medición, por encima del canal y tras la zona de intercambio según el sentido del flujo. La aplicación de dicho electrodo sobre la placa puede efectuarse, por ejemplo, depositando por vaporización al vacío o por proyección una tira metálica, que a continuación se recubre con glucosaoxidasa o con una mezcla reactiva. Para aplicar mezclas reactivas sobre electrodos son adecuados p.ej. los métodos serigráficos. Pero, en principio, el electrodo se puede incorporar asimismo como pieza separada sobre el cuerpo básico.

Además del electrodo de medición descrito, el sistema presenta un contraelectrodo, que puede estar aplicado de forma adecuada sobre la placa. En un dispositivo expuesto más adelante con mayor detalle puede renunciarse al recubrimiento de un electrodo con una mezcla reactiva, porque al dializado se le incorpora una solución líquida de glucosaoxidasa. Este método de medición y un dispositivo sensor adecuado para este marco está descrito en la patente EP B 0 393 054. Junto a las celdas eléctricas de medición arriba citadas, en el marco de la presente invención también pueden usarse celdas ópticas de medición. Para ello, en la zona de medición, por ejemplo, se puede poner un sistema reactivo, capaz de colorearse con el analito, como el conocido por las tiras de ensayo para medición de glucosa en la sangre. En la patente EP A 0 639 271, por ejemplo, se describe un sensor óptico adecuado para medir la concentración de glucosa. Otra posibilidad de equipar el sistema con un sensor consiste en celdas de medición según la patente US 5.393.401. Estas celdas de medición pueden integrarse en el cuerpo básico como elementos separados o practicando en el cuerpo una escotadura que va estrechándose hacia el canal, en la cual se encuentra el sistema sensor.

Un aspecto esencial de un sistema según la presente invención es que a pesar, por un lado, de transportar fluidos para permitir una detección, como en el caso de la microdiálisis, de la ultrafiltración y de la microperfusión, y, por otro, de integrar en la mayor medida posible, preferiblemente de manera total en el cuerpo básico, los líquidos o depósitos necesarios para su admisión, se puede renunciar a conexiones para líquidos. Esto puede conseguirse integrando recipientes en el cuerpo básico. Para realizar una microdiálisis resulta ventajoso, por ejemplo, prever un receptáculo para líquido de perfusión y/o un receptáculo para recoger el dializado tras el análisis. Para una ultrafiltración - en que normalmente no se usa ningún líquido de perfusión - se puede prever según la presente invención un receptáculo de desechos para recoger el ultrafiltrado, aguas abajo del punto de medición. Tanto para la microdiálisis como para la ultrafiltración puede ser necesario o ventajoso el uso de fluidos auxiliares, como soluciones enzimáticas (particularmente solución de glucosa-oxidasa) o líquido de calibración. Los receptáculos para estos fluidos auxiliares también se pueden integrar de modo ventajoso en el cuerpo básico. Cada canal de introducción en el cuerpo básico que pueda evitarse supone una ventaja, porque se eliminan las respectivas etapas de trabajo correspondientes a conexiones, preparaciones y esterilizaciones, y también problemas debidos a las transiciones de los líquidos, como estanqueidad y alteraciones de las señales.

En un sistema especialmente preferido, todos los receptáculos necesarios están integrados en el cuerpo básico y, por lo tanto, se puede prescindir totalmente de conexiones externas de fluidos. Un sistema de tal tipo presenta un recorrido de líquido aislado.

Un sistema según la presente invención, siempre que con él se practique una microdiálisis o una microperfusión, posee un receptáculo para líquido de perfusión que va unido, directamente o mediante un canal de líquido perfundido, con la zona de intercambio. Tanto el receptáculo del líquido de perfusión como, dado el caso, el canal de líquido perfundido se integran preferentemente en el cuerpo básico. Pero también son posibles las formas de ejecución con el receptáculo separado del cuerpo básico, por ejemplo en forma de una bolsa de plástico conectada directamente o mediante un canal a la zona de intercambio. Sin embargo, teniendo en cuenta los inconvenientes ya mencionados que plantea la fabricación de sistemas con estructura discreta, es ventajoso prever un receptáculo para líquido de perfusión en el cuerpo básico. Esto se puede materializar haciendo una cavidad en una pieza, que luego se cierra con otra. En este sentido debe afirmarse que la presente invención también comprende aquellos casos en que, en vez de una sola pieza para tapar la primera, se empleen dos o más piezas discretas, por ejemplo placas. Ello puede resultar ventajoso cuando el cierre del receptáculo y la cobertura de la zona de medición deben tener lugar en etapas separadas.

Para transportar el líquido de perfusión a través de la zona de intercambio y hacia la zona del sensor, en la presente invención se ha previsto una bomba. Dicha bomba, por ejemplo, puede funcionar por impulsión y por tanto bombear el líquido de perfusión desde el receptáculo, o bien por aspiración, absorbiendo líquido a través del sistema. También puede haber una bomba situada, por ejemplo, de manera que extraiga líquido del receptáculo y lo dirija a la zona de intercambio. La última variante puede estar diseñada de modo análogo a una bomba peristáltica, en que un elemento giratorio, accionado externamente, desplaza líquido al aplastar una zona comprimible del canal de fluido. Esta parte comprimible del canal de líquido perfundido se puede materializar de manera que una de las piezas de esta zona sea deformable.

En el marco de la presente invención, una bomba de impulsión puede materializarse diseñando el sistema de manera que se pueda comprimir en la zona del receptáculo de líquido perfundido y aplicando desde fuera una presión mecánica sobre esta zona. También puede presurizarse con gas el interior del receptáculo de líquido perfundido para bombearlo. Los correspondientes sistemas son usuales, por ejemplo, en el sector de los "dispositivos de administración implantados". Aquí, como ejemplo, se puede citar la patente WO 99/41606 (fig. 7), del sector de la microdiálisis.

Como ya se ha expuesto, en el marco de la presente invención también se pueden emplear bombas de aspiración, con las cuales se aplica un vacío aguas abajo de la zona de medición, para aspirar líquido a través de la zona de intercambio hacia la zona del sensor. Los respectivos dispositivos de aspiración son especialmente conocidos del sector de control en línea de líquidos corporales mediante ultrafiltración. En tal sentido cabe citar el artículo "Ultrafiltrate sampling device for continuous monitoring" (Dispositivo de muestreo de ultrafiltrado para el control continuo); D. Muskone, K. Venema, J. Korff; en Medical a. biological engineering and computing, 1996, 34, páginas 290-294, y los dispositivos descritos en la patente US 4,777,953.

En esos dispositivos primero se crea un receptáculo de vacío, p.ej. extrayendo una jeringa y demorando el relleno del vacío mediante una restricción del flujo, con lo cual se consigue un flujo esencialmente constante durante un periodo de varios días.

En el marco de la presente invención se usan preferentemente canales con un diámetro de 10-1000 \mum. Cuando el canal tiene algunos centímetros de longitud basta con aplicar presiones de pocos milibares para conseguir caudales lineales de aproximadamente 1 cm/min. Pero esto también significa que unas ligeras oscilaciones de presión (p.ej. cambios de situación del sistema) pueden afectar involuntariamente al transporte del fluido. Por lo tanto, en el marco de la presente invención es ventajoso establecer limitaciones de flujo, para que solo se produzca un transporte de líquido cuando haya una mayor diferencia de presión. Estas limitaciones de flujo se pueden integrar ventajosamente en el cuerpo básico, previendo unas zonas en que el canal tenga una sección más pequeña (por ejemplo menor que 100 \mum^{2}) a lo largo de varios centímetros. Estos estrechamientos se pueden conseguir fácilmente con las técnicas de producción mencionadas más arriba para el cuerpo básico.

Un sistema según la presente invención lleva además una unidad evaluadora unida al sensor, que sirve para transformar las señales del sensor en valores de concentración del analito. Estas unidades evaluadoras son suficientemente conocidas del estado técnico, por ejemplo para medidores electroquímicos de azúcar en sangre, y por lo tanto en este punto no hace falta entrar en más detalles. Pero debe advertirse que no es necesario que la unidad evaluadora esté unida directamente con el sensor, sino que se puede prever, por ejemplo, un transmisor conectado con el sensor, que envíe señales a un receptor, unido a su vez a una unidad evaluadora. Esta separación espacial entre el cuerpo básico y la unidad evaluadora puede ser ventajosa desde múltiples puntos de vista. Con ello se consigue, entre otras cosas, liberar el sistema de lastre (unidad evaluadora, display), aumentando sobre todo la comodidad de llevar el sistema para el paciente.

La presente invención se ilustra más detalladamente mediante algunas figuras.

Figura 1: vista superior, corte vertical a través del cuerpo básico y esquema explotado de una primera forma de ejecución.

Figura 2: vista por encima y corte vertical a través de un cuerpo básico de una segunda forma de ejecución de un sistema de microdiálisis.

Figura 3: representación de distintas combinaciones de capas para la generación del cuerpo básico.

Figura 4: dispositivo de bombeo por impulsión.

En la figura 1 se muestra una primera forma de ejecución de un cuerpo básico para un sistema de microdiálisis. En la figura 1A se puede ver que el cuerpo básico consta de dos zonas. La primera zona (4) comprende la zona de medición y la segunda (5) la zona de diálisis. En la forma de ejecución representada, la primera zona (4) tiene una cavidad en la primera pieza (parte superior 2), que forma un receptáculo (6) para el líquido de perfusión al juntarla con una segunda pieza (3). En el presente caso el receptáculo tiene un volumen de 250 \mul y contiene solución Ringer, como es usual en el campo de la microdiálisis. Desde este receptáculo, ejerciendo una presión, se puede impulsar líquido de perfusión, a través del canal de líquido perfundido (7), hacia el canal de diálisis (8). En el ejemplo representado, el canal de diálisis (8) está formado por una cavidad abierta hacia arriba en la zona de diálisis de la segunda pieza. Este canal se extiende desde el extremo proximal del canal de diálisis, hasta la cercanía del extremo distal, donde hace una curva y regresa hacia la parte proximal de la zona de diálisis. Tal como se ve en el esquema que muestra un corte transversal a través de la parte delantera de la zona de diálisis, el canal (8) está cubierto por una membrana (9) que permite una diálisis, cuando la zona de diálisis se halla en contacto con un líquido corporal. Es preferible que la membrana también vaya más allá de esta zona y se extienda por todo el lado superior de la segunda pieza. De esta manera se pueden evitar problemas de estanqueidad en la juntura de la primera pieza con la membrana de la segunda pieza. Para dar acceso a los sensores y receptáculos pueden preverse escotaduras/perforaciones en la membrana.

La salida del canal de diálisis empalma en la primera zona (4) con el canal de dializado (10), por el cual el dializado formado en la zona de diálisis se transporta hacia la zona de medición (14). En la zona de medición hay un sensor (15), con el que se puede determinar una concentración de analito en el dializado. En la patente EP B 0 603 154 (AVL Medical Instruments AG), por ejemplo, se describe un sensor adecuado para ello. En cambio en el caso representado en la figura 1 se usa como sensor un simple electrodo metálico, como el descrito en la patente EP B 0 393 054. Este sensor funciona sin un enzima inmovilizado, con lo cual se eliminan problemas de frecuente aparición, tales como la desviación de la señal. En el caso presente, cuando se emplea este sensor se añade al dializado una disolución de glucosaoxidasa, con lo cual la glucosa se oxida en el seno del líquido, formando peróxido de hidrógeno. El peróxido de hidrógeno es el agente que detecta realmente el sensor. La solución de glucosaoxidasa puede emplearse como líquido de perfusión, por ejemplo, de modo que el dispositivo de microdiálisis funcione con un solo componente líquido. Sin embargo, para excluir en cualquier caso que pase líquido con glucosaoxidasa hacia el interior del cuerpo, es preferible, tal como está representado en la figura 1, añadir la solución de glucosaoxidasa al dializado recién formado. Para ello, en la figura 1 se ha previsto un punto de mezclado (13). De modo ventajoso, la zona del canal de dializado situada aguas abajo del punto de mezclado (13) puede ir cubierta con un material permeable al oxígeno, para que la oxidación de la glucosa, en la cual se consume oxígeno, sea total. Después de pasar por la zona de medición (14), el dializado va a parar a un canal de desecho (16) y de ahí a un receptáculo de desecho (19) que se encuentra en la parte inferior (60). En la figura 1, con la indicación de la escala de un centímetro se ve cómo puede llegar a miniaturizarse el sistema de microdiálisis mediante el empleo de un cuerpo básico integrado.

La figura B muestra un corte transversal a través del cuerpo básico. En la parte superior (2) se encuentran los receptáculos (6, 11) representados en la figura A. La segunda pieza (3) posee cavidades que forman un sistema de canales al cerrarla con la parte superior. Además la segunda pieza posee un agujero por donde el fluido pasa al receptáculo de desecho de la parte inferior (60, tercera pieza), de modo que al unir la segunda y la tercera pieza se forma un depósito. La forma geométrica externa de la zona de diálisis y de la parte inferior apenas está sujeta a límites, y, por lo tanto, se puede adaptar a las necesidades anatómicas.

La figura 1C representa una vista explotada del sistema de microdiálisis. En este esquema se ve que la parte superior (2) puede estar a su vez compuesta ventajosamente de dos partes (2a, 2b). La parte inferior (2b) posee unas perforaciones que, en combinación con la parte superior (2a) y con la segunda pieza (3), forman receptáculos para el líquido de perfusión (6) y para la solución de glucosaoxidasa (11). La parte (2b) lleva además en su parte inferior electrodos (15) que forman la celda de medición. Para establecer una conexión estanca al fluido la parte (2b) posee además un saliente (21) que, cuando el conjunto está ensamblado, queda por encima de la membrana (9). En la figura 1C también se puede distinguir la microestructura de la segunda pieza (3), con unas estrías sobre su superficie, que, en combinación con la parte (2b), forman los canales (7, 8, 10, 12, 16). Asimismo la pieza (3) tiene una perforación (22), por la que pasa líquido del canal (16) al receptáculo de desecho (19). Para transportar fluido en el sistema de microdiálisis puede establecerse un vacío en el receptáculo de desecho, de manera que se aspire líquido de los receptáculos (6, 11) a través de los canales. El caudal se puede regular mediante la resistencia al flujo del sistema de canales, sobre todo mediante las secciones transversales empleadas para los canales.

En la figura 2 se representa un cuerpo básico de una segunda forma de ejecución, cuya estructura es análoga a la de la forma de ejecución representada en la figura 1. Para cada unidad se emplearon números de referencia que se corresponden con las de la figura 1 y que solo se distinguen por un apóstofre. Una diferencia esencial entre ambas formas de ejecución es que la estructura de la segunda forma de ejecución se eligió de modo que permitiera la inserción vertical de la zona de diálisis (5’) en el cuerpo y que la primera parte del cuerpo básico (4’), con la superficie (20’), se apoyara sobre el cuerpo. En el dispositivo representado en la figura 2, el transporte de líquido tiene lugar de manera similar al de la figura 1, haciendo pasar líquido de perfusión del receptáculo (6’) por el canal de diálisis (8’), añadiéndole solución de glucosaoxidasa del receptáculo (11’) en el punto de mezclado (13’) y llevándolo finalmente al sensor (15’). En esta forma de ejecución, el líquido se transporta estableciendo un vacío en la conexión (17’) de modo que pase líquido del receptáculo (6’), a través del canal de diálisis, hacia el sensor. Regulando la entrada de líquido o de aire en el receptáculo (11’) mediante la admisión (18’) se puede controlar la cantidad de solución de glucosaoxidasa incorporada.

La figura 2B muestra una vista superior. Se puede ver que la zona 4’ consta de dos mitades, entre las cuales se halla una placa (3’). La placa (3’, segunda pieza) tiene unas cavidades que forman los canales de fluido en combinación con una mitad (primera pieza, 2’) y/o con la otra mitad (tercera pieza, 60’). Mediante la estructuración de ambos lados de la placa (3’) se puede realizar un gran número de geometrías del canal (3’). Mediante una estructuración de ambos lados en la superficie de intercambio se puede alcanzar una mayor área de intercambio. En la figura 2B está representado un recipiente de desecho (19), situado aguas abajo del sensor.

La figura 3 muestra un sistema según la presente invención, compuesto de varias capas. Como se desprende de la figura 3A, este sistema también posee una zona de intercambio (5'') para insertar en el cuerpo y una zona (4'') en la cual se aloja la zona de medición. En las figuras 3B-3C se representan cortes de la zona de intercambio longitudinales (columna izquierda) y transversales (columna derecha). Estas figuras muestran distintas estructuras estratificadas para la formación de los canales. En la figura 3B se ha utilizado primero una placa no estructurada (30) de superficie plana, sobre la que se ha superpuesto una placa (31) con escotaduras. La combinación de ambas placas proporciona una primera pieza, cuya superficie presenta canales abiertos hacia arriba. En el caso representado, el canal o los canales están cubiertos por una membrana (32), con lo cual resulta un canal cerrado (33).

En la figura 3C se representa finalmente una forma de ejecución, donde se usó una pieza de superficie estructurada (38), con cavidades abiertas hacia arriba y cubierta con una membrana (39). Aquí también se forman uno o más canales (40) al combinar las piezas.

La figura 4 muestra una representación esquemática de una bomba de impulsión como las que se pueden usar preferentemente en sistemas según la presente invención. La bomba de impulsión posee en primer lugar una válvula de admisión (50), a través de la cual se puede establecer una presión de gas en el recipiente (51), empleando un dispositivo como, por ejemplo, un pistón o un émbolo. Después de retirar la pipeta o un empalme de presión de la válvula, ésta se cierra de tal modo, que se mantiene la presión de gas en el recipiente. El recipiente presurizado va conectado mediante un canal (57) a un sistema de membrana (52), que posee una membrana flexible impermeable (54). En el estado inicial, a punto para un uso, la membrana (54) está en una posición en la que el hueco (53) es pequeño o está casi desapareciendo y la parte llena de líquido de perfusión (55) es grande. El gas que fluye desde el recipiente presurizado, a través del canal (57), desplaza la membrana e impulsa líquido de perfusión fuera del receptáculo (55) hacia el canal (58). Aguas abajo del sistema de membrana se encuentra un limitador de flujo (56), por ejemplo en forma de un estrechamiento del canal, que restringe la cantidad de líquido que sale del receptáculo (55) por unidad de tiempo y la mantiene constante. De este modo se puede disponer durante varios días de un caudal constante de líquido de perfusión, a fin de alimentar una zona de intercambio.

Desde el punto de vista productivo, el dispositivo de bombeo representado en la figura 4 resulta especialmente adecuado para un sistema de estructura sándwich según la presente invención, pues la mitad superior del sistema de membrana se puede formar como una cavidad en la primera pieza y la mitad inferior como una cavidad de la segunda pieza y la membrana (54) se puede sujetar fácilmente entre ambas mitades o piezas grapándola o pegándola.

Claims (10)

1. Sistema para determinar la concentración de al menos un analito en un líquido, sobre todo en un líquido corporal,

que contiene

una primera pieza (2,2’) y al menos una segunda pieza (3,3’), de las cuales, al menos una, posee una cavidad en su superficie, y la primera y la segunda pieza están ensambladas de tal manera, que la cavidad queda cerrada, al menos parcialmente, mediante una superficie de la otra pieza, formando un canal (7, 8, 10, 8’), donde

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la primera y/o la segunda pieza contiene una zona de intercambio, por la cual se pueden absorber en el canal sustancias del líquido circundante y

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además el sistema presenta aguas abajo de la zona de intercambio un sensor (15, 15’) colocado en el canal, con el que se puede determinar la concentración de un analito,

de modo que el sistema posee al menos un receptáculo (6, 11, 6’, 11’, 19) integrado, que está conectado con el canal.

2. Sistema según la reivindicación 1, que presenta una zona de intercambio alargada (5, 5’), insertable en el cuerpo que lleva el líquido, en la cual se extiende una parte del canal.

3. Sistema según la reivindicación 1, en el cual se forma al menos un receptáculo mediante una cavidad practicada en la primera o/y en la segunda pieza.

4. Sistema según la reivindicación 1, que lleva una bomba para mover el líquido a través del canal mediante impulsión o aspiración.

5. Sistema según la reivindicación 4, en el cual la bomba está integrada en el dispositivo constituido por la primera y la segunda pieza.

6. Sistema según la reivindicación 1, en el cual el receptáculo existente como mínimo o un receptáculo adicional sirve para absorber líquido y está situado aguas abajo del sensor.

7. Sistema según la reivindicación 1, que presenta un limitador para restringir el flujo en el canal.

8. Sistema según la reivindicación 1, en el cual la pieza con cavidad comprende tanto una placa (30) como también una lámina (31) con escotaduras, sujeta sobre la placa, de manera que la cavidad queda formada por la combinación de la placa con la lámina.

9. Sistema según la reivindicación 1, en el cual todos los receptáculos necesarios para su funcionamiento van integrados en la primera y/o segunda pieza.

10. Sistema según la reivindicación 4, que lleva la bomba integrada.