ES2392364T3

ES2392364T3 - Oxímetro

Info

Publication number: ES2392364T3
Application number: ES08103526T
Authority: ES
Inventors: Peter Stimpfl; Herfried Huemer; Manfred Strohmeier; Stefan Untersberger
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2028-04-14
Also published as: EP1987762A1; CA2630229A1; EP1987765B1; CA2630229C; CN102519888A; JP5501573B2; US20080274554A1; HK1168420A1; PL1987765T3; EP1987765A1; DK1987765T3; CN101319993B; HK1124920A1; JP2008275625A; CN102519888B; CN101319993A; US7710550B2

Abstract

Oximetro para la determinacion espectrofotometrica in vitro de derivados de la hemoglobina y, como minimo, bilirrubina de una muestra, que comprende una unica fuente de luz de medicion (1), la cual emite una radiacion de medicion, con una camara de muestra (5), un dispositivo de deteccion (9, 10), que recibe un espectro de la radiacion de medicion despues de su interaccion con la muestra, y un dispositivo de evaluacion conectado posteriormente al dispositivo de deteccion el cual, en base al espectro recibido por el dispositivo de deteccion, determina los derivados de la hemoglobina y, como minimo, bilirrubina, caracterizado porque la fuente de luz de medicion (1) es un LED policromatico el cual, para la determinacion de los derivados de la hemoglobina emite una radiacion de medicion, como minimo, en una zona del espectro B, en la que los derivados de la hemoglobina presentan una absorcion significativa y que para la deteccion de la bilirrubina emite una radiacion de medicion, como minimo en una zona espectral adicional A, en la cual la bilirrubina muestra una absorcion significativa, de manera que la zona espectral A y la zona espectral B de la radiacion de medicion estan separadas por una zona de menor intensidad.

Description

Oximetro

5 La invencion se refiere a un oximetro para la determinacion espectrofotometrica in vitro de derivados de la hemoglobina y, como minimo, otro analito de una muestra, preferentemente una muestra de sangre hemolizada, con una unica fuente de luz, la cual emite una radiacion de medicion, presentando una camara de muestra, por ejemplo, una cubeta de medicion para recibir la muestra, un dispositivo de deteccion que recibe un espectro de la radiacion de medicion despues de su interaccion con la muestra y un dispositivo de evaluacion conectado posteriormente al

10 dispositivo de deteccion el cual, en base al espectro recibido con el dispositivo de deteccion, determina los derivados de la hemoglobina y, como minimo, un analito adicional. Los oximetros que actualmente se encuentran en el mercado presentan principalmente lamparas de incandescencia como fuentes de luz. En la publicacion "Technical Aspects of Bilirubin Determination in Whole Blood" ("Aspectos

15 tecnicos de la determinacion de bilirrubina de sangre entera"); de HALLEMANN y otros; Point of Care Volumen 4, numero 1, Marzo 2005 se describe un modulo de oximetro de un analizador de gases en sangre (Analizador de gas en sangre OMNI ("OMNI Blood Gas Analyzer")), en el cual se evalua ademas de derivados de hemoglobina, tambien la bilirrubina como analito espectroscopico adicional. Como fuente de luz se utiliza una lampara de halogeno con espectro amplio.

20 Se conoce por el documento JP 2004-108781 un espectroscopio en el que la luz emitida por un LED de luz blanca es desconectada en sus componentes espectrales antes de la radiacion de una muestra, mediante dos reticulas de difraccion, siendo radiada sobre la muestra a traves de una ranura de proyeccion, para determinar, por ejemplo, un analito en la muestra. Se conocen tambien variantes con una geometria de transmision y variantes con una

25 geometria de reflexion, de manera que la intensidad transmitido o bien reflejada, son medidas una despues de otra para cada longitud de onda. Es un inconveniente de este espectroscopio conocido, la evaluacion muy engorrosa en cuanto a tiempo necesario de un espectro con ayuda de las dos reticulas de difraccion, las cuales descomponen la luz de medicion en sus componentes espectrales.

30 Por el documento US 2005/0154277 A1 se conoce un espectroscopio miniaturizado "in vivo", que puede evaluar dentro del cuerpo, por ejemplo, hemorragias en el tracto gastrointestinal mediante el analisis espectral de los derivados de la hemoglobina eventualmente existentes. Como fuente de luz, se pueden utilizar entre otros elementos LED.

35 Ademas, por el documento US 2005/0267346 A1 se conoce un oximetro no invasivo mediante el cual se proyecta luz a un tejido bien irrigado por la sangre en la yema del dedo o en el lobulo de la oreja, de manera que en base a la absorcion por la sangre de una luz pasante o en el procedimiento de reflexion se llevan a cabo conclusiones sobre la composicion de la sangre (saturacion de oxigeno). Como fuente de luz se puede utilizar un LED de luz blanca, de manera que, no obstante, antes de la radiacion, en el tejido se deben utilizar un filtro o una reticula de difraccion

40 para radiar a los tejidos solamente longitudes de onda definidas. Por el documento US 6.262.798 B1 se conoce un procedimiento de oximetria para la realizacion de mediciones en sangre no hemolizada. En este procedimiento de medicion, se radian, una despues de otra, multiples longitudes de onda monocromaticas definidas en la muestra, de manera que se utilizan disposiciones de LED de varios colores

45 distintos o lamparas de color blanco de tipo conocido anteriormente, de los cuales se puede radiar mediante un monocromatizador zonas de longitud definidas, separadas por filtrado, las cuales se pueden aplicar a la muestra. En la publicacion "Blood gases and oximetry: calibration-free new dry-Chemistry and optical technology for nearpatient testing" ("Gases en sangre y oximetrias: nueva quimica en seco sin calibracion y tecnologia optica para

50 pruebas en pacientes"); Boalth y otros; Clinica Chimica Acta 307 (2001) 225-233 se da a conocer un sistema espectrofotometrico para oximetria in vitro, que funciona mediante un LED de luz blanca como fuente de luz. Para la determinacion de los derivados de la hemoglobina, se evalua en este caso el rango de longitudes de onda de 470670 nm mediante un dispositivo CCD lineal de 128 canales y se tiene en cuenta para la evaluacion. Este rango de longitudes de onda sobrepasa el rango de longitudes de onda normalmente utilizado para la determinacion de los

55 derivados de la hemoglobina, de manera que se hace posible la correccion de los derivados de la hemoglobina contra bilirrubina como sustancia de posible alteracion que superpone las absorciones de la hemoglobina en zonas parciales. Este rango de longitudes de onda ampliado se utilizara solamente para la correccion de los derivados de la hemoglobina a determinar, pero no para la determinacion de la bilirrubina como analito adicional.

60 Para la preparacion de una luz policromatica con elementos LED, se conocen los llamados LED de conversion de luminiscencia, los cuales muestran longitudes de ondas de emision en forma de una o varias longitudes de onda que seran modificadas mediante capas de conversion de luminiscencia de manera tal que al final se radiara una luz policromatica de banda ancha. Estas fuentes de luz se describen por ejemplo en el documento US 2005/0127385 A1. La luz policromatica radiada se compone en este caso de una zona espectral de onda corta de las primeras

65 longitudes de onda de emision, la cual sera radiada desde un chip LED como emisor primario y una zona espectral

de longitud de onda larga, la cual sera emitida como emisor secundario de las capas de material colorante excitadas a traves de la emision primaria del LED como emisor secundario.

Ademas, el documento US 6.809.347 B2 describe un LED, emisor de luz blanca, el cual comprende un LED de luz azul o bien luz UV y una capa de luminoforo dispuesto por encima de aquel, que absorbe una parte de la luz azul o UV emitida por el LED, y finalmente emite luz en la zona espectral de onda larga, de manera que mediante la superposicion se genere luz blanca, cuya composicion espectral puede ser definida por modificacion de la capa de luminoforo.

Finalmente, el documento EP 1 473 771 A1 describe una forma de construccion alternativa de un LED de luz blanca, el cual esta compuesto de varias capas de LED, por lo menos parcialmente transparentes, emisores de luz, de diferentes longitudes de onda, que estan dispuestas una encima de otra, de manera que en la direccion de la radiacion se superponen las zonas individuales de longitud de onda de emision y como suma se emite luz blanca. Los documentos WO 2005/084 527 y US 639 3 310 describen el sistema espectroscopico con fuentes de luz de banda ancha para la determinacion de derivados de hemoglobina en la sangre.

Es objetivo de la invencion el desarrollar un oximetro para la determinacion espectrofotometrica in vitro de derivados de la hemoglobina en una muestra preferentemente de tipo medico, de forma que se consigue un modulo de medicion compacto, con el cual es posible una evaluacion rapida de los espectros de medicion, de manera que, a parte de los derivados de la hemoglobina, se deben evaluar otros analitos adicionales. Ademas, se debe garantizar la suficiente estabilidad (desviacion reducida) y una larga vida util de la fuente de luz. El oximetro debe presentar caracteristicas de facil manejo por el usuario, poca complicacion de mantenimiento a causa de la larga duracion de las fuentes de luz y una elevada exactitud de los resultados de la medicion.

Estos objetivos se consiguen de acuerdo con la invencion, de manera que las fuentes de luz consisten en un LED policromatico que emite en una zona espectral B para la determinacion de los derivados de la hemoglobina, en el que los derivados de la hemoglobina muestran una absorcion significativa y para la evaluacion de, como minimo, otros analitos emiten radiacion de medicion, como minimo, en otra zona espectral A, en la cual el, como minimo, un analito adicional presenta una absorcion significativa. La radiacion de medicion debe ser absorbida en una magnitud significativa de modo tal que, por ejemplo, para un procedimiento de analisis de componentes multiples, se disponga de valores de absorcion suficientemente diferenciables de los derivados de la hemoglobina y de los otros analitos. Estas zonas espectrales apropiadas son, por ejemplo, para la determinacion de derivados de la hemoglobina las zonas de 520-670 nm y para la determinacion de bilirrubina la zona de 450-500 nm.

Bajo el concepto de LED policromatico, se comprendera esencialmente un LED de luz blanca, por ejemplo, del tipo de los documentos antes citados US 2005/0127358 A1, US 6.809.347 B2 o EP 1 473 771 A1, cuya zona de longitudes de onda de emision y desarrollo de la intensidad estan adecuados a las caracteristicas de absorcion de los derivados de la hemoglobina a determinar y en caso deseado se ampliaran para determinar un analito adicional.

De acuerdo con una primera variante de la invencion, la fuente de luz de medicion puede ser un LED de conversion luminiscente que comprende, como minimo, un emisor primario y, como minimo, un emisor secundario, de manera que el emisor primario emite radiacion de medicion en la zona espectral A, y el emisor secundario emite en la zona espectral B.

En una solucion de este tipo, que es preferente, que se basa en un LED de conversion de luminiscencia, se ajusta el desarrollo espectral (intensidad de la luz con dependencia de la longitud de la onda), segun el tipo, numero y cantidad del fosforo utilizado, asi como mediante la eleccion adecuada de la longitud de onda de excitacion (tipo y numero de los emisores primarios) y se adecuan de manera optima a los analitos de la muestra a determinar. Esta forma constructiva de una fuente luminosa tiene contra las fuentes de luz convencionales el aspecto positivo adicional que la luz a emitir presenta sobre la superficie de salida utilizada para la medicion de la fuente de luz o bien sobre la zona de angulo de emision utilizado para la medicion de la fuente de luz un espectro esencialmente homogeneo. Estas caracteristicas de emision son significativas en especial para la reduccion de la sensibilidad a la tolerancia con respecto al posicionado de los componentes opticos del sistema de medicion del oximetro. En este caso, es ventajosa en especial la magnitud de la superficie que emite un LED, en comparacion con el de una lampara de alogeno convencional, que posibilita un direccionamiento tolerante al maximo de los errores del sistema optico del oximetro.

De acuerdo con una segunda variante de la invencion, la fuente de luz contiene varias capas emisoras de luz con diferentes espectros de emision, de manera que, como minimo, una de las capas emisoras de luz emite radiacion de medicion en la zona espectral A y, como minimo, otra de las capas emisoras de luz emite radiacion de medicion en una zona espectral B, de manera que las capas emisoras de luz estan dispuestas dentro de la fuente de luz, una con respecto a la otra, de manera tal que la radiacion de medicion presenta sobre la superficie de salida utilizada para la medicion de la fuente de luz o bien sobre la zona de angulo de emision utilizada para la medicion de la fuente de luz un espectro esencialmente homogeneo.

De acuerdo con esta forma de realizacion, se pueden utilizar tambien capas emisoras de luz individuales o emisores individuales (SMD o LED convencionales) para la generacion de la radiacion de medicion, siempre que estas esten dispuestas en la proximidad espacial suficiente, de manera que en especial la radiacion de medicion utilizada para medicion presente un espectro esencialmente homogeneo sobre la superficie de salida de la fuente de luz. El desarrollo espectral puede ser ajustado por el tipo, numero y parametros funcionales de las capas emisoras individuales o emisor individual. Bajo el concepto de suficiente proximidad espacial se tiene que comprender que, cuando se emite esta fuente de luz a traves de la muestra en una unidad de deteccion, el posicionado de los componentes opticos es poco sensible con respecto a las tolerancias geometricas. De esta manera, varia solamente de modo poco sustancial, tanto la intensidad como tambien el espectro de la luz detectada e incluso en desviaciones con respecto al posicionado ideal (por ejemplo, posicion teorica de los componentes opticos a lo largo del eje optico) de los componentes opticos relevantes. Efectos positivos de ello, es un sistema optico mas robusto con respecto a los desajustes y con menor sensibilidad a los desajustes.

La solucion, de acuerdo con la invencion, comprende, por lo tanto, de forma conjunta, un LED policromatico para la determinacion espectrometrica de todos los derivados de la hemoglobina, y como minimo, otra sustancia adicional. Estas otras sustancias adicionales presentan en este caso tambien una absorcion luminosa por fuera de la zona de absorcion de los derivados de la hemoglobina, la cual se puede utilizar para su determinacion espectrometrica.

Un ejemplo de un analito de este tipo es la bilirrubina que, por ejemplo, a causa de su absorcion en la zona de longitudes de onda de 450 - 500 nm (corresponde a la zona espectral A de la radiacion de medicion) puede ser determinada.

Una zona espectral apropiada para la determinacion de derivados de la hemoglobina es en especial la zona de longitudes de onda de 520- 670 nm (corresponde a la zona espectral B de la radiacion de medicion).

De acuerdo con una variante, la fuente de luz presenta varias capas emisoras de luz con diferentes espectros de emision, cuyas capas son, por lo menos parcialmente, transparentes y dispuestas de forma apilada una encima de la otra, de manera que por la superposicion de la radiacion de emision de las capas emisoras de luz individuales se genera una radiacion global en la direccion de emision, que presenta sobre la superficie de salida de la fuente de luz una distribucion espectral esencialmente homogenea.

De acuerdo con otra variante, la fuente de luz puede contener varias zonas emisoras de luz o emisores individuales con diferentes espectros de emision, los cuales estan dispuestos con tanta proximidad entre si, de manera que por la superposicion de la radiacion de emision de las zonas individuales emisoras de luz o emisores individuales se genera una radiacion global en la direccion de emision, que presenta sobre la superficie de salida de la fuente de luz una distribucion espectral esencialmente homogenea.

El espectro de emision de una fuente de luz de este tipo genera un espectro sumativo y se aplica de forma aditiva a los espectros de emision individuales de las correspondientes capas emisoras de luz, de manera que, segun el posicionado de las capas individuales emisoras de luz y/o la existencia de capas en las que se debilita la luz dentro de la fuente de luz de medicion, se pueden modificar los correspondientes espectros de emision de las capas individuales emisoras de luz antes de la salida de la fuente de luz.

La luz emitida por la fuente de luz debe presentar sobre la superficie de salida utilizada para la medicion de la fuente de luz de medicion o bien sobre el angulo de radiacion utilizado en la fuente de luz de medicion, un espectro esencialmente homogeneo. Debajo de la superficie de salida utilizada para la medicion de la fuente de luz o bien de la zona de angulo de radiacion de la fuente de luz se debe comprender en especial la zona de la superficie de salida de la fuente de luz de medicion que sera radiada por el sistema optico del oximetro en la muestra, y finalmente sera proyectada en la direccion de deteccion. Especialmente, en esta zona, la radiacion de medicion emitida debe presentar una composicion espectral homogenea en grado maximo. Bajo el termino composicion espectral homogenea sobre una superficie se comprendera que en todos los lugares dentro de esta superficie se emitira luz, la cual presenta, con independencia del punto exacto de emision siempre una misma composicion espectral (igual rango de longitudes de onda de emision e igual intensidad de la radiacion emitida).

La luz emitida por la fuente de luz de medicion sera radiada en la camara de muestra que contiene la muestra a investigar. En ella interacciona la luz radiada con las sustancias contenidas en la muestra, de manera tal que segun el tipo y concentracion de las sustancias contenidas (en especial, las sustancias a analizar) la composicion espectral de la luz emitida por la fuente de luz se modificara. Esto tiene lugar esencialmente por las absorciones especificas de las sustancias de la luz emitida por la fuente de luz de medicion determinados rangos de longitudes de onda. La captacion del espectro modificado por la interaccion de la muestra de la radiacion de luz de medicion tiene lugar mediante un correspondiente dispositivo de deteccion. Ello puede tener lugar mediante disposiciones de optica de reflexion como tambien con disposiciones segun el procedimiento de luz pasante. En ambas disposiciones, es ventajoso que mediante el dispositivo de deteccion, eventualmente, de forma conjunta con un dispositivo de evaluacion dispuesto posteriormente, se pueda captar un espectro de la luz modificada por la interaccion de la muestra especifica de la fuente de luz en una etapa de medicion, mediante cuya evaluacion se puede determinar tanto los derivados de hemoglobina individuales como tambien, como minimo, otro analito adicional. La captacion de

este espectro tiene lugar preferentemente de forma simultanea mediante un conjunto de detectores. No obstante, son tambien posibles formas de realizacion en las que la captacion del espectro tiene lugar secuencialmente. En ambas formas de realizacion, se dispone como resultado de la deteccion un unico espectro a evaluar.

Este espectro captado por el dispositivo de deteccion sera evaluado por un dispositivo de evaluacion dispuesto posteriormente de manera tal que se pueden determinar los derivados de la hemoglobina y el, como minimo, otro analito adicional. Para ello, el experto conoce diferentes metodos, tales como, por ejemplo, el procedimiento de los componentes multiples.

La caracteristica de emision geometrica de la fuente de luz de medicion puede ser modificada ventajosamente y de manera adicional mediante capas de difusor que dispersan la luz para la homogeneizacion de la luz de emision radiada. Estos elementos difusores pueden ser dispuestos, tanto en el interior de la fuente de luz de medicion como componentes integrales de estas, como tambien fuera de la fuente de luz de emision como elementos opticos separados en la trayectoria optica.

La disposicion, segun la invencion, de la fuente de luz de medicion facilita una prevision ventajosa para la adecuacion espectral de la radiacion de medicion con respecto a la optimizacion de la relacion se�al/ruido en la totalidad del rango espectral, teniendo en cuenta la absorcion del analito, asi como las falsas iluminaciones dependientes de la longitud de onda en la unidad de deteccion mediante la eleccion precisa del tipo, numero y cantidad de emisores primarios y secundarios.

El oximetro puede presentar otros componentes opticos, tales como filtro, conductor de luz, lentes, conductores de haz, elementos difusores, etc. para la transmision y guiado de la radiacion de medicion de la fuente de luz de medicion hacia la camara de la muestra y/o de la camara de la muestra al dispositivo de deteccion.

En especial, se preve que la direccion de deteccion este constituida por un policromador y una unidad de deteccion de canales multiples conectada posteriormente, por ejemplo, un conjunto de detectores que captan simultaneamente todas las longitudes de onda de medicion. De esta manera, se consiguen importantes ventajas en comparacion con una medicion secuencial, tal como, por ejemplo, ocurre en el documento anteriormente citado JP 2004-108781, de manera que ante todo se debe destacar el tiempo de medicion sustancialmente mas corto y la supresion de piezas mecanicas moviles (reticulas de difraccion, etc.).

Ademas, se pueden utilizar filtros u otros medios de absorcion optica para la adecuacion espectral adicional del espectro entre la fuente de luz de medicion y la camara de la muestra, y/o entre la camara de la muestra y el dispositivo de deteccion. Por ejemplo, para evitar falsa luz en la unidad de deteccion y minimizar el desarrollo de calor en la muestra y/o el sistema optico del oximetro, ciertas zonas de longitud de onda analiticamente menos relevantes de la luz emitida por la fuente de luz de medicion se pueden separar por filtrado, por lo menos parcialmente. Estos elementos pueden estar constituidos tanto como componente integral de la fuente de luz de medicion como componente optico de conexion posterior de la fuente de luz de medicion.

De manera ventajosa, las zonas espectrales utilizadas para la determinacion de la hemoglobina y del, como minimo, otro analito adicional, pueden ser separadas de la radiacion de medicion mediante una zona de menor intensidad, especialmente en el caso en el que el contenido informativo analitico relevante de la radiacion es reducido en esta zona intermedia.

Bajo el termino oximetro en el sentido de la presente solicitud de patente, se comprendera de manera general un espectrometro con el que se pueden determinar, como minimo, los diferentes tipos de derivados de la hemoglobina, especialmente los derivados de hemoglobina, oxihemoglobina (O2Hb), desoxihemoglobina (HHb), carboxihemoglobina (COHb) y metahemoblogina (MetHb), en base a sus diferentes caracteristicas de absorcion.

�esumen de las ventajas de los LED policromaticos, segun la invencion, en comparacion con lamparas incandescentes convencionales:

•: Mejor estabilidad (desviacion mas reducida);

•: Dimensiones mas reducidas;

•: Emision de calor mas reducida;

•: Peque�a intensidad I� (como consecuencia no hay necesidad de filtro I�);

•: Vida util en la zona de 100.000 horas (lamparas de alogeno tipicas 5000 horas);

•: �endimiento superior con respecto a las lamparas incandescentes;

•: Mayor generacion de luz;

•: Opcion de funcionamiento a largo plazo a causa de su vida util elevada;

•: La intensidad puede ser ajustada por la corriente en una zona amplia;

•: No hace falta ajuste mecanico de luz;

•: �egulacion de la intensidad mediante la temperatura del chip (sensor de temperatura o con sensor I� sin contactos);

•: Posibilidad de adecuacion espectral mediante la corriente de trabajo y el angulo de radiacion;

• Posibilidad de espectro especifico de la utilizacion;

�esumen de las ventajas de los LED policromaticos de la invencion con respecto a la utilizacion de LED convencionales (por ejemplo, diodos laser):

•: Se puede observar, igual que en una lampara de incandescencia como fuente de luz con distribucion espectral homogenea, la totalidad de la superficie de salida. De esta manera, se puede constituir la optica de reproduccion de manera simple y economica;

•: �educida sensibilidad a las tolerancias;

•: Mejor posibilidad de adecuacion espectral;

•: Gestion de la temperatura mas compacta y simple;

•: Evaluacion simultanea de analitos adicionales, por ejemplo bilirrubina, conjuntamente con los parametros de la hemoglobina;

El oximetro objeto de la invencion es adecuado ante todo para muestras medicas, que contienen componentes de la sangre, asi como en caso deseado, otros analitos tales como, por ejemplo, bilirrubina. En este sentido, se deben considerar ante todo muestras de sangre, en especial sangre entera hemolizada.

Las variantes, segun la invencion, de la disposicion de una fuente de luz de medicion, pueden ser combinadas tambien entre si de manera deseada. Asi, por ejemplo, los espectros de emision de capas emisoras de luz individuales pueden ser superpuestos de manera individual o conjunta con capas de luminoforos apropiadas, las cuales pueden ampliar el espectro de emision primario de las capas de emision de luz individuales en la zona de mayor longitud de onda. Ademas, se pueden a�adir, por ejemplo, versiones de LED luminiscentes como otras capas emisoras de luz o como emisores individuales para ampliar la zona espectral de la luz de emision y poder determinar de esta manera, por ejemplo,analitos adicionales.

La invencion se explicara de manera detallada en base a dibujos y diagramas, en los que se muestra:

La figura 1, un oximetro, segun la invencion, en una representacion esquematica; La figura 2, los coeficientes de extincion de los derivados de la hemoglobina O2Hb, HHb, COHb y

MetHb, asi como bilirrubina con dependencia de la longitud de onda en nm; y Las figuras 3 a 6, los espectros de emision de diferentes LED policromaticos.

La figura 1 muestra, en representacion esquematica, la construccion, a titulo de ejemplo, de un oximetro, segun la invencion. En el oximetro se acoplan un LED policromatico 1 como fuente de luz de medicion, conjuntamente con otra fuente de luz 2 a traves de un divisor de haz 3 y un sistema de lentes 4 directamente en la camara de muestra 5, por ejemplo, una cubeta de medicion con la muestra de sangre a analizar. En este ejemplo, se utilizara como la fuente de luz adicional 2 para la calibracion de la longitud de onda del oximetro.

El LED policromatico 1, que radia el haz de medicion en un rango espectral de 450 a 670 nm de anchura de banda en la camara de muestra 5, estara termoestatizado termicamente mediante un elemento Peltier y un sensor de temperatura NTC. El LED policromatico sera regulado adicionalmente en cuanto a intensidad mediante un circuito de regulacion con un fotodiodo 6. El sistema optico esta dispuesto de manera tal que ya no se hace necesario un ajuste del LED policromatico 1 con respecto al eje optico en base a la considerable superficie de salida de la fuente de luz de medicion, asi como el espectro de radiacion esencialmente homogeneo sobre esta superficie de salida. De manera opcional, para la adecuacion de la radiacion de medicion en el espectro deseado, se puede utilizar un filtro 7 entre la fuente de luz de medicion 1 o bien el divisor de haz 3 y la camara de la muestra 5. El dispositivo de deteccion, que esta conectado mediante un divisor de haz 8 con la cubeta de medicion 5, esta constituido por un policromador 9, por ejemplo, un espectrometro de reticula y una unidad de deteccion multicanal 10 conectada posteriormente, por ejemplo, un conjunto detector que capta simultaneamente todas las longitudes de onda de medicion. En la figura 1, no se ha mostrado de manera explicita el dispositivo de evaluacion conectado posteriormente al dispositivo de deteccion, el cual, con ayuda del espectro captado por el dispositivo de deteccion, determina los derivados de la hemoglobina y, como minimo, otro analito adicional.

Las exigencias espectrales a la fuente de luz de medicion 1 seran deducidas en esta utilizacion del espectrometro o bien de los analitos a evaluar (derivados de hemoglobina y, como minimo, otro analito). La evaluacion de los derivados de la hemoglobina, asi como de la bilirrubina como ejemplos de analitos adicionales, se basa en los coeficientes de extincion representados en la figura 2. Para la determinacion espectrometrica de los analitos es necesaria una fuente de luz de medicion 1 con valores de intensidad correspondientes dentro de dicha zona de longitudes de onda. Desde el punto de vista espectral, la fuente de luz de medicion 1 de la aplicacion debe presentar las siguientes propiedades correspondientes.

•: Flancos descendentes en la zona de longitud de onda larga para la reduccion de falsa luz en el detector.

•: Un maximo de intensidad en la zona espectral B del maximo de absorcion de los derivados de hemoglobina (520 � 670 nm).

•: Un maximo de intensidad o bien una intensidad suficiente para la medicion (significativa) en la zona del espectro de longitud de onda corta (450 � 500 nm) para la evaluacion de bilirrubina.

•: Una disminucion de la intensidad entre ambas zonas espectrales A y B.

Ejemplos:

Los ejemplos explicados a continuacion se basan en un oximetro, de acuerdo con la figura 1. Para ello se utilizo un espectrometro de reticula 9 con una resolucion de longitudes de onda de 1,5 nm y un sensor de filas 10 con un numero de pixeles de 512 pixeles. La cubeta de medicion 5 constituye un canal fluidico con una anchura de 1 mm y un grosor de capa de 100 µm. La medicion espectral del LED policromatico 1 se llevo a cabo en una cubeta de medicion llena de aire. El acoplamiento de la radiacion de medicion del LED en la cubeta de medicion 5 y posteriormente en el conductor de luz 8 tiene lugar mediante una lente 7 (factor de aumento, aproximadamente 1,6). El conductor de luz 8 esta realizado como haz de fibras para poder construir, con un radio de curvatura reducido, el conductor de luz entre la cubeta de medicion y el espectrometro. El diametro activo del conductor de luz en la entrada es de 0,7 mm. En la salida de luz, las fibras individuales se constituyen en forma de lineas de fibras y se constituye de esta manera simultaneamente el intersticio de entrada del espectrometro. El fotodiodo 6 se utiliza para la regulacion de la intensidad del LED 1. En este ejemplo, el LED 1 se combina conjuntamente con otra fuente de luz 2 (lampara de incandescencia de neon) mediante un divisor del haz 3 para poder variar entre dos tipos de iluminacion distintos (radiacion de medicion e radiacion de calibracion). Opcionalmente, se podria introducir en la construccion, tal como se ha explicado anteriormente, elementos de filtrado 7 para la adecuacion espectral adicional de la fuente de luz de medicion 1.

Ejemplo 1:

En base al dispositivo de medicion anteriormente explicado, se utilizo un LED de luz blanca de tipo comercial de la firma Seoul Semiconductor (Type: N32180 400 mA 3,5 V). El espectro de banda ancha (ver figura 3) permitio la captacion tecnica de medicion de los derivados de la hemoglobina y bilirrubina. La relacion entre la intensidad de excitacion e intensidad de luminiscencia, asi como de la disminucion de intensidad en 600 nm, son apropiados a la utilizacion.

Ejemplo 2:

En este ejemplo, se utilizo una luz blanca LED de la firma Luxeon (Type: L�HL 1 Watt) (ver espectro, segun figura 4). Este LED permite de modo correspondiente la captacion por tecnica de medicion de los derivados de la hemoglobina y bilirrubina, permitiendo de todas maneras, para la disminucion de la luz falsa en el espectrometro, la utilizacion de filtros adicionales en el rango de la onda larga. En la figura 4, se ha mostrado el espectro sin filtrado, asi como con un filtro (BG38 de Schott, 2 mm). Esta fuente de luz es apropiada a la utilizacion, en especial en combinacion con un filtro del tipo mencionado.

Ejemplo 3:

Como variante preferente, se utiliza un LED policromatico con dos fosforos y una temperatura de coloracion de 4000��. El espectro requerido se alcanza mediante un chip LED con la longitud de onda dominante de 460-462,5 nm, combinado con dos luminoforos (fosforo 1: verde, coordenadas CIE: x � 0,195 �/-0,004 y � 0,651 �/- 0,004 y fosforo 2: naranja, coordenadas CIE: x � 0,450 �/- 0,002 y � 0,537 �/- 0,002). Este LED esta preparado para una corriente de funcionamiento de 350 mA. En este ejemplo, la corriente de funcionamiento asciende a 100 mA. El espectro conseguido se ha mostrado en la figura 5 con los coeficientes de extincion de los analitos. Esta fuente de luz cumple todas las exigencias presentadas a la fuente de luz de medicion (1). En este caso, no es necesaria una adecuacion adicional del espectro con filtros.

La figura 6 muestra el espectro resultante de una conversion de luminiscencia de este tipo por LED en base a un ejemplo con dos luminoforos (510 nm y 590 nm) como emisor secundario, y un emisor primario que emite a 460 nm. En este caso, se combinan chips LED que emiten en color azul o tambien UV con sustancias colorantes luminiscentes. Estas sustancias colorantes estan contenidas en una pasta que es aplicada sobre el chip LED. La luz azul de onda corta y, por lo tanto, rica en energia, excita la sustancia o sustancias colorantes para que generen luz. En este caso, se facilita una luz de onda larga pobre en energia. Puesto que no se transforma la totalidad de la luz azul, la mezcla resultante de aditivos de colores espectrales (ver espectro resultante, segun una linea mas aplanada) facilita una luz policromatica con un primer maximo espectral de banda estrecha en la zona espectral A de 460 nm aproximadamente, y un segundo maximo espectral de banda ancha en la zona espectral B de 510 � 590 nm. Estas dos zonas espectrales estan separadas por un minimo espectral en la zona de 485 nm aproximadamente. En este caso, es especialmente ventajoso que por la radiacion de emision de banda estrecha del emisor primario, se obtenga una zona de longitud de onda de medicion de onda corta para la determinacion de la bilirrubina en base a su maximo de absorcion en 460 nm aproximadamente, y por la radiacion de emision de banda ancha del emisor secundario se dispone de una zona mas ancha de longitud de onda mas larga, en la que todos los derivados de la hemoglobina a determinar absorben de modo significativo y muestran maximos de absorcion.

El espectro de estos LED policromaticos de conversion luminiscente se puede ajustar de manera especifica a otros analitos a determinar, de acuerdo con la invencion, mediante la eleccion del emisor primario (chip LED que emite en la zona espectral A) y la eleccion y combinacion de diferentes luminoforos (emisor secundario que emite en la zona espectral B).

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Oximetro para la determinacion espectrofotometrica in vitro de derivados de la hemoglobina y, como minimo, bilirrubina de una muestra, que comprende una unica fuente de luz de medicion (1), la cual emite una radiacion de medicion, con una camara de muestra (5), un dispositivo de deteccion (9, 10), que recibe un espectro de la radiacion de medicion despues de su interaccion con la muestra, y un dispositivo de evaluacion conectado posteriormente al dispositivo de deteccion el cual, en base al espectro recibido por el dispositivo de deteccion, determina los derivados de la hemoglobina y, como minimo, bilirrubina, caracterizado porque la fuente de luz de medicion (1) es un LED policromatico el cual, para la determinacion de los derivados de la hemoglobina emite una radiacion de medicion, como minimo, en una zona del espectro B, en la que los derivados de la hemoglobina presentan una absorcion significativa y que para la deteccion de la bilirrubina emite una radiacion de medicion, como minimo en una zona espectral adicional A, en la cual la bilirrubina muestra una absorcion significativa, de manera que la zona espectral A y la zona espectral B de la radiacion de medicion estan separadas por una zona de menor intensidad.
2.

Oximetro, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la fuente de luz de medicion (1) es un LED de conversion luminiscente, que contiene, como minimo, un emisor primario y un emisor secundario, de manera que el emisor primario emite radiacion de medicion en la zona espectral A y el emisor secundario en la zona espectral B.
3.

Oximetro, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la fuente de luz de medicion (1) contiene varias capas emisoras de luz con diferentes espectros de emision, de manera que, como minimo, una de las capas de emision de luz emite radiacion de medicion en la zona espectral A y, como minimo, otra de las capas de emision de luz emite radiacion de medicion en una zona espectral B, y de manera que las capas emisoras de luz estan dispuestas dentro de la fuente de emision de luz (1) de forma tal que la radiacion de medicion presenta un espectro esencialmente homogeneo sobre la superficie de salida utilizada para la medicion de la fuente de luz de medicion (1) o bien sobre la zona de angulo de emision de la fuente de luz de medicion (1), utilizada para la medicion.
4.

Oximetro, segun la reivindicacion 3, caracterizado porque la fuente de luz de medicion (1) contiene varias capas emisoras de luz con diferentes espectros de emision, cuyas capas son, como minimo parcialmente, transparentes y dispuestas de forma apilada, una encima de la otra.
5.

Oximetro, segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la zona espectral A de la radiacion de medicion se encuentra en la zona de 450-500 nm.
6.

Oximetro, segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la zona espectral B de la radiacion de medicion se encuentra en la zona de 520-670 nm.
7.

Oximetro, segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se dispone de otros componentes opticos (3, 4, 7, 8) para la transmision de la radiacion de medicion de la fuente de luz de medicion (1) a la camara de muestra (5) y/o de la camara de muestra (5) al dispositivo de deteccion (9, 10).
8.

Oximetro, segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque para la adecuacion espectral adicional de la radiacion de medicion se disponen elementos de filtro (7) entre la fuente de luz de medicion (1) y la camara de muestra (5) y/o entre la camara de muestra (5) al dispositivo de deteccion (9, 10).
9.

Oximetro, segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo de deteccion esta compuesto por un policromador (9) y una unidad de deteccion de canales multiples conectado posteriormente (10), por ejemplo, una disposicion de detectores que capta simultaneamente todas las longitudes de onda de medicion.
10.

Procedimiento para la determinacion espectrofotometrica in vitro de derivados de la hemoglobina y, como minimo, bilirrubina en una muestra en el que la radiacion de medicion de una unica fuente de luz de medicion es radiada en la muestra y porque se recibe un espectro modificado por la interaccion con la muestra, del cual se determinan los derivados de la hemoglobina y, como minimo, la bilirrubina, caracterizado porque en la radiacion de medicion de la muestra se radia un LED policromatico que, para la determinacion de los derivados de la hemoglobina, emite una radiacion de medicion, como minimo, en una zona espectral B de 520-670 nm y para la captacion de la bilirrubina se emite radiacion de medicion, como minimo, en otra zona espectral A de 450-500 nm, de manera que las zonas espectrales A y B de la radiacion de medicion estan separadas por una zona de menor intensidad.
11.

Procedimiento, segun la reivindicacion 10, caracterizado porque el registro del espectro modificado por interaccion con la muestra tiene lugar simultaneamente mediante un conjunto de detectores.
12.

Procedimiento, segun la reivindicacion 10, caracterizado porque la recepcion del espectro modificado por interaccion con la muestra tiene lugar de forma secuencial.