ES2329176T3 - Sonda para la medicion del contenido de oxigeno en tejido biologico, asi como cateter con una sonda de este tipo. - Google Patents
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Abstract
Sonda (1) para la medición del contenido de oxígeno en material biológico - con, al menos, una fibra óptica (2) que se puede acoplar ópticamente de forma proximal, por una parte, a una fuente de luz y, por otra parte, a un sensor de luz, - con un colorante (5) sensible al oxígeno que está dispuesto en una superficie extrema distal (4) de la fibra (2) y que está acoplado ópticamente a dicha superficie, caracterizada porque una sección de fibra distal (6), incluyendo la superficie extrema distal (4) junto con el colorante (5), está rodeada por una membrana (7) permeable al oxígeno e impermeable al líquido que en la zona rodeada define un espacio de gas (8) que rodea a la superficie extrema distal (4) con el colorante (5), - estando previsto el colorante (5) como recubrimiento en la superficie extrema distal (4) y/o en la membrana (7) que limita el espacio de gas (8), o - estando incorporado el colorante (5) en, al menos, una sección de una pared de la membrana (7).
Description
Sonda para la medición del contenido de oxígeno
en tejido biológico, así como catéter con una sonda de este
tipo.
La invención se refiere a una sonda para la
medición del contenido de oxígeno en material biológico de
conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1. La invención
se refiere además a un catéter con una sonda de este tipo.
La medición de oxígeno es, en especial en el
campo de la medicina, de un gran interés. Especialmente importante
es el registro in vivo del oxígeno disuelto no ligado a la
hemoglobina para la valoración del abastecimiento del material
biológico, en particular del tejido. Otros ejemplos para material
biológico a analizar en lo que se refiere al contenido de oxígeno
son los líquidos tales como sangre o fluidos. Un dato decisivo es
la presión parcial de oxígeno reinante en el tejido analizado. La
presión parcial del oxígeno disuelto físicamente en el líquido
intersticial corresponde a la disponibilidad de oxígeno a nivel
celular. Especialmente en el campo de la aplicación cardiovascular y
neuroquirúrgica como en el campo de la medicina de los trasplantes,
se aplica el registro del oxígeno tisular. Para la medición se
utilizan catéteres que comprenden sistemas de sensores o sondas que
reaccionan específicamente al oxígeno.
Una sonda del tipo inicialmente señalado se
conoce por el documento WO 93/05702 A1. Otras sondas que miden con
fibras ópticas los parámetros de oxígeno en el tejido se describen
en los documentos US 5, 673,794, US 5,995,208, US 5,579,774, así
como en las publicaciones en ellos citados. Otra sonda fibroscópica
se conoce por la publicación J.I. Peterson et al., Anal.
Chem. 1984, 56, 62-67. Hay otras sondas
fibroscópicas que se describen en los documentos US 4,752,115 A, US
5,142,155 A y US 4,861,727 A.
Una técnica de medición conocida para la
medición fibroscópica de la presión parcial del oxígeno disuelto
físicamente, es decir, del oxígeno libre, es la extinción rápida
dinámica del oxígeno. En este proceso, se introduce por el extremo
distal de la fibra óptica un colorante fluorescente incluido en una
matriz, por ejemplo, un complejo de platino. El colorante
fluorescente se excita ópticamente a través de la fibra, en la
mayoría de los casos por medio de un rayo láser ajustado a la banda
de absorción del colorante. Las moléculas del colorante así
excitadas pasan con retraso, por ejemplo del orden de 1 a 60 \mus,
emitiendo luz de una longitud de onda igual o desplazada hacia el
rojo, al estado inicial. En presencia de oxígeno, este paso al
estado inicial por medio de procesos de choque también se puede
producir sin radiación. Como consecuencia disminuye la intensidad de
la luz reflejada por la fibra. Esta reducción es proporcional al
oxígeno libre que se encuentra en el entorno inmediato del
colorante fluorescente. Los sensores fibroscópicos conocidos son
extraordinariamente sensibles a la luz dispersa y a los factores que
influyen en la intensidad, tales como fisuras capilares o una
curvatura de la fibra. Esta sensibilidad se puede reducir si con
ayuda de una técnica Lock-In se mide el desfase de
la luz reflejada por el colorante fluorescente frente a la luz
irradiada. En este proceso se aprovecha el hecho de que los estados
de fluorescencia de larga duración son estadísticamente más
sensibles a los procesos de choque sin radiación de la congelación
rápida dinámica del oxígeno. Sin embargo, una sensibilidad, aunque
reducida, de los sensores fibroscópicos conocidos frente a la luz
dispersa y a los factores que influyen en la intensidad también se
observa al medir con la técnica Lock-In. Además se
ha comprobado que en la misma región del tejido se obtienen con los
sensores fibroscópicos conocidos valores de medición muy diversos
del contenido de oxígeno libre, lo que hace prácticamente imposible
la interpretación de una sola medición.
Por consiguiente, la presente invención persigue
el objetivo de perfeccionar una sonda del tipo mencionado al
principio, de manera que la sensibilidad de la fibra en el lugar de
medición sea menor frente a las influencias perturbadoras del
entorno y que se mejoren las posibilidades de interpretación de los
resultados de medición.
Este objetivo se consigue según la invención
gracias a una sonda que presenta las características señaladas en
la reivindicación 1.
De acuerdo con la invención se ha descubierto
que la creación de un espacio de gas alrededor de la sección distal
de la fibra por medio de una membrana permeable al oxígeno y al
mismo tiempo impermeable al líquido, aumenta ventajosamente el
volumen de medición alrededor del colorante. El volumen de medición
ya no queda reducido al entorno inmediato del material o del tejido
alrededor del colorante, sino que se amplía al entorno exterior de
la membrana que establece el espacio de gas. La presión parcial de
oxígeno que se genera en el espacio de gas sirve, por consiguiente,
como medida del valor medio del contenido de oxígeno en la
superficie exterior de la membrana que establece el espacio de gas.
El aumento del volumen sensible conduce, por lo tanto, a una
información médicamente bien evaluable acerca del abastecimiento de
oxígeno local pero no puntual en el tejido biológico que rodea a la
sonda. De este modo el estado del tejido se puede valorar mejor que
en una medición puramente puntual como la que se realiza mediante el
procedimiento fibroscópico según el estado de la técnica. Al mismo
tiempo, la membrana protege la sección distal de la fibra en el
espacio de gas, con lo que se evita allí el riesgo de una
perturbación de la medición. La robustez del sensor fibroscópico
según la invención se incrementa aún más mediante el uso de la
técnica Lock-In antes mencionada. Con el sensor
fibroscópico se puede medir el contenido de oxígeno del tejido,
pero también de otro material biológico, por ejemplo, de líquidos
tales como sangre o fluidos. En el caso del colorante sensible al
oxígeno se puede tratar, por ejemplo, de un complejo de platino o
de un complejo de rutenio. El colorante sensible al oxígeno existe
en forma de recubrimiento o se incorpora, al menos por secciones, a
la pared de la membrana. Como es lógico, el colorante debe
disponerse de manera que se obtenga un camino óptico lo más directo
entre las moléculas del colorante y la superficie extrema distal de
la fibra. Por ese motivo, el colorante se prevé preferiblemente
como recubrimiento directo de la superficie extrema distal de la
fibra. Frente al llenado completo de un volumen anterior a la
superficie extrema distal de la fibra con el colorante, la
disposición del colorante como recubrimiento o componente de la
pared de la membrana según la invención, ofrece la ventaja de que
la respuesta lumínica del colorante no es absorbida de forma no
deseable por otras moléculas de colorante contenidas en el volumen,
con lo que no se pierden.
Un grosor uniforme de la membrana según la
reivindicación 2 evita un ensuciamiento temporal de la señal de
medición de la presión parcial, dado que las moléculas de oxígeno
libre tienen un tiempo de difusión uniforme a través de la
membrana. Se obtiene como resultado una característica homogénea del
sensor. Un grosor uniforme de la membrana no significa que el
grosor de la membrana sea exactamente constante en toda la
superficie de la membrana. Se pueden aceptar ligeras variaciones
con respecto al grosor medio de la membrana que no influyan en la
práctica en la característica homogénea del sensor. Estas
variaciones tolerables son, por ejemplo, del orden de 200 \mum. Un
colorante sensible al oxígeno con una larga duración de la
fluorescencia puede compensar efectos perturbadores procedentes de
las diferencias del grosor de la membrana. Por ese motivo, para una
característica homogénea del sensor resulta, por ejemplo, ventajoso
un complejo de platino con una duración de la fluorescencia de hasta
60 \mus.
Un espacio de gas según la reivindicación 3 se
puede realizar con una membrana que se fabrica a buen precio. Si el
eje longitudinal del espacio de gas es paralelo al eje de la fibra
y presenta una distancia de la misma, el espacio de gas se puede
crear con un gran volumen libre unido apto para la disposición de
otros componentes, en especial de sensores de la sonda. Cuando los
ejes coinciden, se obtiene una estructura con simetría de rotación
simétrica que ofrece especialmente ventajas en la fabricación. En el
caso de ejes coincidentes, se ofrece en particular una
configuración en la que la superficie extrema distal de la fibra se
encuentra con el colorante en el centro del espacio de gas, por lo
que en relación con el oxígeno libre que se difunde a través de la
membrana se logra una simetría de longitud de difusión, lo que
puede incrementar la calidad de la medición.
Una membrana según la reivindicación 4 se puede
fabricar fácilmente, dado que el tubo de membrana se puede formar,
por ejemplo, mediante corte de un tubo flexible sin fin.
En lo que se refiere a las características de
permeabilidad al oxígeno y de impermeabilidad al líquido, los
materiales según la reivindicación 5 han dado buenos resultados
para su aplicación en la sonda.
La membrana según la reivindicación 6 se adapta
perfectamente al tejido que la rodea, con lo que se impide que la
medición se falsee.
Un relleno de aire según la reivindicación 7
evita una variación de la composición del gas durante el
almacenamiento de la sonda antes de su utilización.
Alternativamente también es posible introducir un gas o una mezcla
de gases antes de la utilización de la sonda, componiéndose dicho
gas o dicha mezcla de gas de moléculas tan grandes que no puedan
atravesar la membrana permeable al oxígeno saliendo al exterior.
También en este caso se consigue un relleno del espacio del gas
para el almacenamiento de la sonda antes de su utilización, que no
varía.
Una permeabilidad al vapor de agua según la
reivindicación 8 permite gracias a la mayor capacidad térmica del
gas en el espacio de gas como consecuencia del vapor de agua que
puede penetrar, una adaptación más rápida de los sensores ubicados
en el espacio de gas a la temperatura ambiente. Como consecuencia
se puede realizar dentro del espacio de gas una medición fiable de
la temperatura sin necesidad de esperar largo tiempo a que se
produzca un equilibrio térmico. Por consiguiente, si se da
importancia a una alta permeabilidad al vapor de agua, la membrana
se puede realizar especialmente de un copolímero de
tetrafluoretileno-hexafluorpropileno (FEP). Una
membrana de polietileno (PE) también presenta una permeabilidad al
vapor de agua aunque menor que la del FEP.
Otro objetivo consiste en especificar un catéter
con el que se pueda realizar una medición representativa por medio
de una sonda según la invención.
Este objetivo se consigue según la invención
gracias a un catéter con las características descritas en la
reivindicación 9.
El sensor de temperatura permite una
compensación de una dependencia térmica de la medición del
contenido de oxígeno. El sensor de presión preferiblemente
existente permite una medición adicional de la presión que, en
combinación con la medición del contenido de oxígeno, proporciona
una valiosa información específica del tejido. Gracias a una
medición combinada de este tipo en la que se miden el contenido de
oxígeno y la presión, es posible comprobar, por ejemplo, en qué
medida están correlacionados el contenido de oxígeno y la evolución
de la presión en su dinámica. Por consiguiente, es posible
determinar una correlación de la presión del tejido y de la presión
parcial del oxígeno. El registro de distintos parámetros
fisiológicos a través de un único catéter reduce el riesgo de
infección y hemorragia en comparación con la aplicación de varios
catéteres a través de las respectivas entradas de catéter
separadas. La punta del catéter preferiblemente metálica en parte,
permite su detección en el procedimiento gráfico, por ejemplo, en
la tomografía computerizada. De este modo se permite el
posicionamiento específico en el área deseada. Esto resulta
especialmente necesario para diferenciar entre una situación local
o global en caso de sucesos patofisiológicos con valores de presión
parcial del oxígeno reducidos como, por ejemplo, en caso de
hemorragias en el trayecto de la punción, tumefacción en la zona de
la posición del catéter o en caso de una isquemia local. Otras
ventajas del catéter son las que ya se han mencionado con
anterioridad en relación con la sonda.
Un sensor de temperatura según la reivindicación
10 permite una buena compensación de la dependencia de la
temperatura de la medición fibroscópica del contenido de oxígeno,
dado que la temperatura se mide exactamente en el lugar en el que se
produce también la medición del contenido de oxígeno. Gracias a la
permanente corrección de la temperatura de la medición del
contenido de oxígeno, los valores son fiables incluso en caso de
hipotermia y de hipertermia.
Una punta de catéter según la reivindicación 11
da lugar a una reducción de las distintas piezas del catéter.
A continuación se explican con mayor detalle, a
la vista del dibujo, algunos ejemplos de realización de la
invención.
Se ve en la:
Fig. 1 una sección longitudinal esquemática de
una sonda para la medición del contenido de oxígeno en tejido
biológico;
Fig. 2 una representación de la sonda similar a
la de la figura 1 en la que una sección distal de la fibra óptica
se introduce aún más en un espacio de gas establecido por una
membrana;
Fig. 3 una sección según la línea
III-III de la figura 2;
Fig. 4 una sección similar a la de la figura 3
de otra variante de realización de una sonda;
Fig. 5 una sección longitudinal de un catéter
con otra variante de realización de una sonda para la medición del
contenido de oxígeno en tejido biológico;
Fig. 6 esquemáticamente una sección según la
línea VI-VI de la figura 5;
Fig. 7 una sección similar a la de la figura 5
de otra variante de realización de un catéter, y
Fig. 8 una vista frontal según la flecha
indicadora VIII de la figura 7.
Las figuras 1 a 3 muestran una primera variante
de realización de una sonda para la medición del contenido de
oxígeno en tejido biológico. La sonda 1 puede ser parte componente
de un catéter, por ejemplo, al estilo del que se representa en la
figura 5.
La sonda 1 muestra una fibra óptica 2. Un
extremo proximal 3 opuesto al tejido biológico a medir se puede
acoplar ópticamente, por una parte, a una fuente de luz y, por otra
parte, a un sensor de luz. En el caso de la fibra óptica 2 se puede
tratar de una fibra individual o de un haz de fibras.
En una superficie extrema distal 4 de la fibra
óptica 2 orientada hacia el tejido biológico a medir está dispuesto
un colorante sensible al oxígeno 5. El colorante 5 se acopla
ópticamente a la superficie extrema distal 4 de la fibra óptica 2.
La superficie extrema distal 4 está recubierta del colorante 5. Una
sección de fibra distal 6, incluyendo la superficie extrema distal 4
junto con el colorante 5, está rodeada por una membrana 7 permeable
al oxígeno e impermeable al líquido. La membrana 7 se ha realizado
de manera que resulte permeable al vapor de agua. Esta última
define en la zona rodeada un espacio de gas 8 que rodea a la
superficie extrema distal 4 con el colorante 5. Alternativamente a
un recubrimiento de la superficie extrema distal 4 con el colorante
5 es posible recubrir la pared interior de la membrana 7, al menos
por zonas, con el colorante 5. Como zonas recubiertas se eligen las
que se "ven" desde la superficie extrema distal 4, es decir, a
las que conduce un camino óptico directo desde la superficie
extrema distal 4. En otra variante es posible incorporar el
colorante 5 a la pared de la membrana 7.
La membrana 7 presenta un grosor uniforme allí
donde define el espacio de gas 8. La variación admisible del grosor
de membrana con respecto al valor previamente establecido depende
de la dinámica de medición deseada de la presión parcial de
oxígeno. Para las mediciones en el tejido cerebral se ha observado
que resultan tolerables, por ejemplo, variaciones de 200 \mum. En
el caso de la sonda según las figuras 1 a 3, el espacio de gas 8
tiene la forma de un cilindro. Un eje longitudinal 9 del espacio de
gas coincide con un eje de fibra 10, como mínimo en la sección
distal de la fibra 6.
En la forma de realización según las figuras 1 a
3, la membrana 7 es de caucho de silicona. Alternativamente, la
membrana 7 también puede ser de uno de los siguientes materiales:
polietileno (PE), teflón (PTFE) o de un copolímero de
tetrafluoretileno-hexafluorpropileno (FEP). La
membrana 7 tiene una flexibilidad tal que pueda deformarse bajo la
influencia de una presión del gas existente en el espacio de gas 8.
Por consiguiente, la configuración del espacio de gas 8 puede
adaptarse a la presión del gas allí existente en función de la
presión ambiental.
Según la aplicación, la sonda 1 puede disponerse
en distintas posiciones relativas de la fibra 2 con respecto a la
membrana 7. En la posición según la figura 1, la fibra 2 sólo se ha
introducido un poco en el espacio de gas 8, de manera que la
sección de fibra distal 6 rodeada por la membrana 7 es corta en
comparación con la longitud del espacio de gas 8. En la posición
según la figura 2, la fibra 2 está más introducida en el espacio de
gas 8, de manera que la sección de fibra distal 6 es
aproximadamente la mitad de larga que el espacio de gas 8. En la
posición según la figura 2, la superficie extrema distal 4 con la
fibra 5 está situada de forma simétricamente central en el espacio
de gas 8, de mane-
ra que existe una simetría de longitudes de difusión con respecto al oxígeno libre que se difunde por la membrana 7.
ra que existe una simetría de longitudes de difusión con respecto al oxígeno libre que se difunde por la membrana 7.
La sonda se utiliza del siguiente modo:
En primer lugar, la sonda 1, en su caso junto
con un catéter previsto en la misma, se coloca en posición de
medición in vivo en el paciente. El espacio de gas 8 se ha
llenado con aire antes del empleo de la sonda 1. Tanto la fuente de
luz, como también el sensor de luz se acoplan de forma proximal a la
fibra 2. La membrana 7 está rodeada hacia fuera por tejido
biológico del paciente. El oxígeno libre, es decir, el oxígeno no
ligado a la hemoglobina, puede atravesar desde fuera la membrana 7
y penetrar, por consiguiente, en el espacio de gas 8. Dado que el
espacio de gas 8 está cerrado hacia fuera de forma impermeable al
líquido, en el espacio de gas 8 no puede penetrar líquido ni
tejido.
El colorante 5 está ajustado a la longitud de
onda de la luz acoplada, de manera que como consecuencia de la luz
acoplada en el colorante 5 bajo la influencia de las moléculas de
oxígeno del colorante 5 existentes en el espacio de gas 8, la luz
reacoplada en la fibra óptica 2 depende en lo que se refiere a la
cantidad mensurable por el sensor de luz, de la concentración del
oxígeno libre en el espacio de gas 8. Gracias al grosor uniforme de
la membrana 7 que define el espacio de gas 8, se garantiza un
tiempo de penetración uniforme del oxígeno libre desde el tejido
biológico que rodea la membrana 7 al espacio de gas 8. Por lo
tanto, no pueden producirse errores de medición en virtud de
tiempos de penetración diferentes.
Con ayuda del sensor de luz se mide la cantidad
de luz reacoplada por el colorante 5 en la fibra 2 como respuesta a
la luz acoplada por la fuente de luz en la fibra 2. Esta cantidad
de luz reacoplada representa una medida para el contenido de
oxígeno en el espacio de gas 8 y, por consiguiente, una medida para
el oxígeno no ligado a la hemoglobina, es decir, libre, en el tejido
biológico que rodea la membrana 7. Alternativamente cabe la
posibilidad de medir el desplazamiento de fase de la luz reacoplada
en función de la fase de la luz acoplada, por ejemplo, con ayuda de
la técnica Lock-In. Dado que los estados de larga
duración del colorante 5 son estadísticamente más propensos a un
paso sin radiación inducida por el oxígeno al estado inicial a
través de un proceso de choque, la duración media de los estados de
fluorescencia que contribuyen a la luz reacoplada, varía, lo que a
su vez conduce a un desplazamiento de fase mensurable frente a la
señal irradiada que puede utilizarse como referencia
Lock-In.
En la forma de realización según las figuras 1 a
3, la membrana 7 se ha configurado en una sola pieza. El material
de la membrana 7 impermeabiliza en la zona de la entrada de fibra
en el espacio de gas 8 contra la fibra óptica 2.
En una variante de la sonda 1 que para una mayor
claridad también se describe a continuación por medio de las
figuras 1 a 3, la membrana 7 comprende un tubo de membrana 11 que
define la pared envolvente del espacio de gas cilíndrico 8. Un
extremo frontal opuesto a la fibra del tubo de membrana 11 presenta
una tapa de obturación 12. La tapa de obturación 12 puede ser del
mismo material que el tubo de membrana 11. Alternativamente también
cabe la posibilidad de fabricar la tapa de obturación 12 de otro
material que el tubo de membrana 11, especialmente de un material
totalmente impermeable al fluido, dado que es suficiente con que el
tubo de membrana 11 sea permeable al oxígeno. Por la cara orientada
hacia la fibra, el tubo de membrana 11 está impermeabilizado contra
la fibra 2 por medio de un anillo de obturación 13 que puede ser
del mismo material que la tapa de obturación 12.
La realización de la sonda 1 según la figura 4
se diferencia de las realizaciones según las figuras 1 a 3
solamente en que en la sonda según la figura 4 el eje longitudinal
del espacio de gas 9 no coincide con el eje de fibra 10 en el
espacio de gas 8, sino que es paralelo a éste. Por consiguiente, el
espacio de gas 8 presenta en la forma de realización según la figura
4 un mayor volumen libre unido en el que pueden alojarse otros
componentes, por ejemplo, otros sensores.
Las figuras 5 y 6 muestran un catéter 14 con
otra forma de realización de una sonda 1. El catéter 14 se describe
a continuación sólo allí donde se diferencia de lo que ya se ha
explicado anteriormente en relación con las figuras 1 a 4. Los
componentes que corresponden a aquellos que ya se han descrito
anteriormente en relación con las figuras 1 a 4, tienen los mismos
números de referencia y sólo se describen allí donde se diferencian
en su estructura y función de los componentes según las figuras 1 a
4. El catéter 14 posee una carcasa 15. En la forma de realización
representada, esta carcasa es de titanio, aunque también puede
fabricarse de otro material. La carcasa 15 es de una sola pieza y
está dividida estructuralmente en una sección de carcasa distal 16,
una sección de carcasa central 17 y una sección de carcasa proximal
18. Por su extremo distal, la sección de carcasa distal 16 queda
cubierta por una punta de catéter atraumática 19. La punta de
catéter 19 se convierte por el lado del contorno de la sección de
carcasa distal 16, en el tubo de membrana 11 de la membrana 7.
La punta de catéter 19 representa una tapa de
obturación de la membrana 7. Una sección extrema periférica
proximal 20 de la membrana 7 está colocada en un escalón periférico
21 de la sección de carcasa central 17. El diámetro exterior del
escalón periférico 21 es algo mayor que el diámetro interior del
tubo de membrana 11.
Entre el tubo de membrana 11 y la sección de
carcasa distal 16 se encuentra un espacio anular 22 que forma parte
del espacio de gas 8 y que está unido a través de pasos 23 al
espacio interior cilíndrico en la sección de carcasa distal 16 que
también forma parte del espacio de gas 8. En este espacio interior
se introduce la sección distal 6 de la fibra óptica 2 con el
colorante 5. Posteriormente, la fibra 2 atraviesa en primer lugar un
cuerpo de obturación 24 montado en la sección de carcasa central 17
que puede ser, por ejemplo, de caucho de silicona. A continuación,
la fibra 2 pasa por un espacio interior cilíndrico de la sección de
carcasa proximal 18, así como por un tubo de catéter 25. Este
último se ha colocado sobre un escalón periférico 26 practicado en
la sección de carcasa proximal 18.
\newpage
Una pared exterior 27 del cuerpo de obturación
24 está dispuesto en una ventana de carcasa de la sección de
carcasa central 17, quedando alienada con la pared exterior de la
sección de carcasa central 17 que la rodea. En el cuerpo de
obturación 24 está dispuesto un sensor de presión 28. A través de
una línea de señales 29 que pasa por el cuerpo de obturación 24, la
sección de carcasa proximal 18, así como el tubo de catéter 25, el
sensor de presión 28 está unido a una unidad central de control y
de evaluación no representada.
Al igual que en la variante según la figura 4,
en el caso de la sonda 1 conforme a las figuras 5 y 6, el eje
longitudinal 9 del espacio de gas no coincide con el eje de fibra
10, por lo que en el espacio interior definido por la sección de
carcasa distal se obtiene un gran volumen libre unido. En el espacio
interior se ha dispuesto un sensor de temperatura 30. El extremo
proximal del sensor de temperatura 30 se introduce de forma
impermeable en el cuerpo de obturación 24. El sensor de temperatura
30 está unido a la unidad central de control y de evaluación a
través de una línea de señales 31. La línea de señales 31 también
atraviesa el cuerpo de obturación 24, la sección de carcasa proximal
18, así como el tubo de catéter 25.
A continuación, la función del catéter 14 sólo
se describe donde existe una diferencia con respecto al empleo de
la sonda 1 según las figuras 1 a 4. Una vez colocado el catéter 14
en la posición de medición en el paciente, se mide con la sonda 1,
de acuerdo con lo que se ha explicado antes en relación con la
variante según las figuras 1 a 4, el contenido de oxígeno del tejido
biológico que rodea al catéter 14. Al mismo tiempo se mide por
medio del sensor de presión 28 la presión que el tejido biológico
ejerce a través de la pared exterior 27 sobre el sensor de presión
28, así como la temperatura en el espacio de gas 8 mediante el
sensor de temperatura 30. Los valores de medición se envían a
través de las líneas de señales 29 y 31 a la unidad central de
control y de evaluación a la que se conectan también la fuente de
luz y el sensor de luz de la sonda 1. Una vez ajustado el
equilibrio térmico, la temperatura en el espacio de gas, medida por
el sensor de temperatura 30, corresponde a la temperatura del
tejido biológico que rodea a la sección de carcasa distal 16 del
catéter 14. De esta compensación de la temperatura se encarga el
vapor de agua que atraviesa el tubo de membrana 11 y penetra en el
espacio de gas que al mismo tiempo constituye la base para la rápida
medición de la temperatura.
En virtud de la temperatura medida a través del
sensor de temperatura 30, se puede considerar la dependencia de la
temperatura de la presión parcial del vapor de agua en la medición
de la presión parcial del oxígeno a través de la fibra óptica
2.
Las figuras 7 y 8 muestran otra variante de un
catéter con una sonda para la medición del contenido de oxígeno en
tejido biológico. Los componentes ya descritos con anterioridad con
referencia a las figuras 1 a 6, llevan los mismos números de
referencia y no se vuelven a explicar en detalle.
El catéter 14 conforme a las figuras 7 y 8 se
diferencia del que se describe en las figuras 5 y 6
fundamentalmente por la forma de la membrana 7 y por la disposición
de los sensores. Una punta de catéter 32 según la variante de las
figuras 7 y 8 no está realizado de material macizo, como es el caso
en la variante según las figuras 5 y 6, sino que está dotada de un
vaciado interior 33 que forma parte del espacio de gas 8. Por el
lado distal, el vaciado 33 queda cubierto por una sección frontal
de la membrana 34 fabricada a partir del mismo material y que
presenta el mismo grosor de material que el tubo de membrana 11. La
sección de membrana 34 se transforma por el margen sin costura en
las secciones de la punta de catéter 32 que la rodean, de manera
que la sección de membrana 34 forma junto con las secciones que la
rodean, la punta atraumática del catéter. La sección de membrana 34
se indica en la vista frontal de la figura 8 por medio de rayas
paralelas. La fibra óptica 2 con el colorante 5 se introduce en la
variante según las figuras 7 y 8 hasta el interior del vaciado 33
de la punta de catéter 32.
En la variante de realización según las figuras
7 y 8, el eje longitudinal 9 del espacio de gas tampoco coincide
con el eje de fibra 10, sino que se sitúa paralelo al y distanciado
del mismo.
El sensor de temperatura 30 en la variante de
realización según las figuras 7 y 8 no está dispuesto en el espacio
de gas 8, sino en la sección de carcasa proximal 18.
La función del catéter 14 según las figuras 7 y
8 corresponde a la del catéter presentado en las figuras 5 y 6. En
el catéter 14 conforme a las figuras 7 y 8, la temperatura se mide
en la zona de la sección de carcasa proximal 18, por lo que una
correcta consideración de la dependencia de la temperatura de la
presión parcial del vapor de agua presupone que la temperatura del
tejido biológico en la zona de la sección de carcasa proximal 18
coincida con la temperatura en la zona de la sección de carcasa
distal 16.
Como colorante 5 se pueden utilizar complejos de
platino o de rutenio. Las duraciones típicas de la fluorescencia de
los complejos de platino son de 60 \mus con una saturación del
aire del 0% y de 20 \mus con una saturación del aire del 100%.
Las vidas útiles típicas de fluorescencia de los complejos de
rutenio son aproximadamente de 6 \mus con una saturación del aire
del 0% y aproximadamente de 4 \mus con una saturación del aire
del 100%.
Claims (11)
1. Sonda (1) para la medición del contenido de
oxígeno en material biológico
- -
- con, al menos, una fibra óptica (2) que se puede acoplar ópticamente de forma proximal, por una parte, a una fuente de luz y, por otra parte, a un sensor de luz,
- -
- con un colorante (5) sensible al oxígeno que está dispuesto en una superficie extrema distal (4) de la fibra (2) y que está acoplado ópticamente a dicha superficie,
caracterizada porque una sección de fibra
distal (6), incluyendo la superficie extrema distal (4) junto con
el colorante (5), está rodeada por una membrana (7) permeable al
oxígeno e impermeable al líquido que en la zona rodeada define un
espacio de gas (8) que rodea a la superficie extrema distal (4) con
el colorante (5),
- -
- estando previsto el colorante (5) como recubrimiento en la superficie extrema distal (4) y/o en la membrana (7) que limita el espacio de gas (8), o
- -
- estando incorporado el colorante (5) en, al menos, una sección de una pared de la membrana (7).
2. Sonda según la reivindicación 1,
caracterizada porque el grosor de la membrana (7) es
uniforme allí donde define el espacio de gas (8).
3. Sonda según la reivindicación 1 6 2,
caracterizada porque el espacio de gas (8) tiene, al menos
por secciones, la forma de un cilindro, cuyo eje longitudinal (9)
es paralelo al eje de fibra (10) en la sección de fibra distal (6)
o coincide con el mismo.
4. Sonda según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizada porque la membrana (7) comprende un tubo de
membrana (11) cuyos extremos (12, 13) están obturadas para la
definición del espacio de gas (8) contra el paso de líquido.
5. Sonda según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizada porque la membrana (7) está compuesta de
uno de los siguientes materiales, caucho de silicona, PE, PTFE o
FEP.
6. Sonda según una de las reivindicaciones 1 a
5, caracterizada porque la membrana (7) tiene una
flexibilidad tal que se puede deformar bajo la influencia de una
presión del gas existente en el espacio de gas (8).
7. Sonda según una de las reivindicaciones 1 a
6, caracterizada porque el espacio de gas (8) se ha llenado
con aire antes del empleo de la sonda (1).
8. Sonda según una de las reivindicaciones 1 a
7, caracterizada porque la membrana (7) está realizada de
forma permeable al vapor de agua.
9. Catéter (14)
- -
- con una sonda (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8,
- -
- con un sensor de temperatura (3) para la medición de la temperatura del material biológico que rodea el catéter,
- -
- así como preferiblemente con un sensor de presión (28) para la medición de la presión en el material biológico que rodea el catéter (14).
10. Catéter según la reivindicación 9,
caracterizado porque el sensor de temperatura (30) está
dispuesto, al menos por secciones, en el espacio de gas (8).
11. Catéter según la reivindicación 9 ó 10 en
relación con la reivindicación 4 anterior, caracterizado
porque una punta de catéter (19; 32) representa la obturación
distal del tubo de membrana (11) de la membrana (7).
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