ES2856300T3 - Dispositivo de diagnóstico - Google Patents

Abstract

Método para exponer una superficie activa (7) en la punta de un elemento de diagnóstico (7, 8, 9) a un fluido corporal para la medición de la concentración de un analito que comprende la inserción subcutánea de una aguja guía hueca (6) a través de la piel (5) de un paciente llevando una superficie flexible que se adhiere a la piel desde una primera posición que oculta la aguja guía a una segunda posición exponiendo la aguja guía hacia la piel, en la que la aguja guía tiene una pared cilíndrica sin ranura y aloja la superficie activa (7) y la parte adyacente de las líneas de conexión rígidamente fijadas (8) a los medios de medición (9) del elemento de diagnóstico, caracterizado porque después de su inserción en la piel la aguja guía hueca (6) se retrae solo parcialmente deslizándose sobre las líneas de conexión rígidamente fijadas en una extensión suficiente para exponer la superficie activa (7) en la punta del elemento de diagnóstico al fluido corporal, sin interferir con las conexiones fijas entre la superficie activa (7), las líneas de conexión (8) y los medios de medición (9) del elemento de diagnóstico.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de diagnóstico

La invención se refiere a un método y un dispositivo para exponer una superficie activa de un elemento de diagnóstico a un fluido corporal para la medición de la concentración de un analito que comprende una aguja guía hueca que penetra a través de la piel de un paciente y que aloja la superficie activa y las líneas de conexión a los medios de medición del elemento de diagnóstico.

La monitorización del nivel de analitos endógenos como glucosa, lactato, creatinina u oxígeno, en determinados individuos, es de vital importancia para su salud. Ciertas sustancias como la glucosa también pueden administrarse para pruebas de esfuerzo de diagnóstico. Además, la monitorización del nivel de xenobióticos como la insulina y de ciertos fármacos y sus metabolitos es importante para el diagnóstico, por ejemplo, de la función renal y hepática y puede ser de vital importancia para la elección y la dosificación correcta en el tratamiento farmacológico. Para un fármaco elegido, la monitorización de su farmacocinética en condiciones de tratamiento en un paciente determinado puede permitir la optimización individualizada del programa de tratamiento y ayudar a evitar interacciones fármacofármaco potencialmente graves. Para tales aplicaciones, es necesario un dispositivo fiable que permita monitorizar la concentración de analito en los fluidos corporales como, por ejemplo, fluido intersticial subcutáneo durante varias horas a unos pocos días si es necesario. Para lograr la aceptación de los pacientes y para su uso en un entorno ambulatorio, la conveniencia y la mínima invasividad son características extremadamente importantes.

Una alternativa conveniente a las muestras de sangre frecuentes es medir la concentración del analito en el líquido intersticial dérmico, ya que la concentración de ciertos analitos como, por ejemplo, glucosa, está altamente correlacionada entre estos dos compartimentos de líquido (Bantle, y otros, J Lab Clin Med 1997; 130: 436-441, Boyne y otros, Diabetes 2003; 52: 2790-2794). Se conocen en la técnica sensores para, por ejemplo, monitorización de glucosa en fluido intersticial, por ejemplo, patente de Estados Unidos 6579690, publicada el 17 de junio de 2003 por Bonnecaze y otros, solicitud de patente de Estados Unidos 20070249922, publicada el 25 de octubre de 2007 por Peyser y otros (ver también revisión de Heller y Feldman, Chemical Reviews 2008, 108: 2482-2505). En las solicitudes de patente se describen diversas modalidades de tales dispositivos sensores. Una característica importante de estos dispositivos, así como de los dispositivos anteriores en la técnica, es que el sensor se implanta primero en el cuerpo y en un segundo paso, en el paciente, tiene que conectarse a una unidad de control. Tal procedimiento, especialmente con componentes miniaturizados, necesita un alto nivel de habilidad y se prevé el uso de herramientas de montaje, pero relativamente complicado para su manejo en varios pasos. Estos inconvenientes limitan gravemente la aceptación y pueden conducir fácilmente a un funcionamiento incorrecto. Los sensores totalmente implantables, incluidos los transmisores inalámbricos, evitan los problemas de montar juntos los diversos componentes tras la implantación del sensor. Por otro lado, su tamaño requiere un procedimiento quirúrgico de implantación con los inconvenientes asociados para el paciente y necesita profesionales sanitarios cualificados para la implantación. El daño infligido al tejido subcutáneo tras la implantación del sensor depende del tamaño y la forma del sensor o guía de implantación y da lugar a reacciones inflamatorias del tejido que pueden alterar el rendimiento del sensor e incluso provocar cambios en la disponibilidad de los analitos que rodean al sensor. Por lo tanto, para obtener mediciones confiables, la invasividad mínima es muy importante. Esto solo puede lograrse mediante la miniaturización de las partes implantadas del sensor y la optimización de la forma del sensor y los medios de inserción para evitar el daño al tejido durante la inserción tanto como sea posible.

La mayoría de los sensores y mecanismos de inserción de la técnica anterior están lejos de ser óptimos a este respecto.

Para evitar los problemas de manipulación inherentes con los sensores implantables, se adoptaron varios enfoques para, por ejemplo, extraer líquido subcutáneo haciendo agujeros en la piel mediante punción o con un rayo láser, o para extraer líquido con una corriente eléctrica. Dado que el volumen que puede extraerse por estos medios es muy pequeño, normalmente inferior a 1 |_il, la determinación de las concentraciones de analito es técnicamente difícil y poco fiable y muchos factores, por ejemplo, la sudoración, pueden provocar cambios en la composición y determinaciones erróneas masivas.

En una solicitud de patente de Hadvary y Tschirky (EP1706019 (A1), publicada el 17 de octubre de 2006), se describió una solución para superar algunos de los problemas mencionados anteriormente mediante la incorporación de elementos funcionales personalizados como sensores, medios de implantación y medios de medición en una sola unidad de dispositivo que se fija a la piel del paciente. Sin embargo, la solución descrita es aplicable solo a sensores rígidos, que pueden usarse directamente para perforar la piel para su implantación. La mayoría de las tecnologías establecidas que dan como resultado sensores miniaturizados rígidos se basan en el material del núcleo que es frágil en estas dimensiones, por ejemplo, silicio, y por lo tanto no es adecuado para sensores subcutáneos. Otras tecnologías establecidas para sensores se basan, por ejemplo, en sustratos de plástico flexible que pueden insertarse en la piel solo con la ayuda de una guía rígida, que luego se retira después de la implantación del sensor flexible. Para permitir la extracción de la guía rígida, normalmente se usa una guía de tipo cánula en forma de U, como se describe, por ejemplo, en una solicitud de patente de Huss, Stafford y otros (CA2636034 (A1), publicada el 25 de octubre de 2007), lo que limita el grado de posible miniaturización ya que, además de las dificultades de fabricación, una pared muy delgada del lado lateral de la U da como resultado inevitablemente un borde cortante y, por lo tanto, un daño al tejido sustancial.

El documento WO 03/055540 divulga una sonda de microdiálisis con una cánula de inserción. La cánula de inserción simplemente se presiona en el tejido y para exponer la sonda al tejido, la cánula de inserción debe retirarse antes de conectar los extremos proximales a la bomba de diálisis. Este manejo requiere un alto grado de habilidad manual, especialmente con líneas de conexión de tamaño pequeño y no puede ser realizado por un paciente promedio. El tamaño de las líneas conectivas que permiten un manejo más fácil requiere una cánula de inserción con un diámetro grande que, al insertarse en la piel, da como resultado heridas graves y dolorosas; de hecho, el diámetro de la sonda de la reivindicación 4 es de 0,8 a 1,2 mm, y la cánula de inserción de acuerdo con las reivindicaciones 13 y 14 tiene un lumen mayor que el diámetro exterior máximo de la sonda.

Los documentos US 5,390,671, US 2008/0146904 y US 2008/0064944 divulgan la inserción de sondas con agujas guías provistas de ranuras o que se forman como un canal abierto hacia arriba para permitir su extracción después de la inserción. No es posible miniaturizar la aguja ranurada o el canal abierto para evitar una sensación de dolor grave, ya que por debajo de cierto diámetro la pared expuesta de la ranura o canal se vuelve tan delgada que actúa al insertarla en la piel como un bisturí cortando la piel. Además, la inserción no se efectúa mediante un mecanismo que asegura la inserción y evita el dolor, sino que las agujas simplemente se presionan en el tejido. Además, con agujas miniaturizadas que evitan la sensación de dolor y un daño al tejido significativo con peligro de sangrado, la inserción manual tendría el peligro de torcer o doblar la aguja.

El documento US 2009/0163874 divulga un dispositivo que contiene un mecanismo para presionar una aguja guía y una cánula en el tejido de un paciente y la retracción parcial de la aguja guía. El documento no divulga un dispositivo que contenga un elemento de diagnóstico con una superficie activa expuesta al fluido corporal conectado a los medios de control y medición.

El documento US 2009/0163874 divulga un conjunto de un dispositivo montable en la piel con medios de inserción con un embalaje que permite la esterilización con gas. El dispositivo montable en la piel con la aguja de infusión y un sensor sigue esencialmente y se refiere a las descripciones en las patentes de Estados Unidos núms. 5,954,643 y 5,568,806 usando una aguja de inserción ranurada para la inserción del sensor (p.2; [0017). Las desventajas de una aguja ranurada que permite la extracción sin desconectar el sensor de los medios de medición ya se han discutido anteriormente.

El documento US 2005/0177201 divulga un método de inserción indoloro de una sonda en el tejido de un paciente mediante penetración incremental. El documento no divulga la sonda que se mantiene dentro de una aguja de inserción tubular hueca y su retracción.

El documento US 2008/0269735 divulga la aplicación de radiación electromagnética al tejido corporal para tratar tejido biológico, por ejemplo, destruir células grasas y eliminar grasa corporal. La radiación electromagnética se suministra a través de un conjunto de fibras ópticas que se insertan en el orificio de las agujas de inserción. No se divulga un dispositivo de diagnóstico o medicación portátil.

El documento WO 2010/080715 divulga un sistema de infusión con un catéter y una cánula de inserción mediante el cual la cánula simplemente se presiona en el tejido. No se divulga ningún mecanismo para la inserción indolora de la cánula, ni el uso de un sensor.

El documento US 2006/0253085 divulga un equipo de inserción doble para colocar simultáneamente un sensor y una cánula de infusión en el tejido corporal. Un miembro de perforación para facilitar la inserción simplemente se presiona en la piel. No se divulga ningún mecanismo para la inserción indolora ni para mover la cánula con respecto a la base de inserción.

El documento US 2004/0116865 divulga la inserción de una aguja que está adaptada para insertarse en un tejido sin una guía. Se menciona que, al usar la aguja como guía de inserción para un sensor, la aguja de inserción debe retirarse después de que el sensor se haya colocado por vía subcutánea, pero no se enseña cómo puede hacerse esta extracción: los métodos establecidos para esto son usar una aguja con una ranura o para establecer la conexión del sensor al medio de medición después de la extracción de la aguja guía.

El objetivo de la presente invención es superar los problemas actuales con la inserción de sensores subcutáneos miniaturizados y otros elementos de diagnóstico que necesitan una guía para su implantación. Este objetivo se logra con un método y un dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones independientes.

De acuerdo con la invención, esto se logra porque después de su inserción la aguja guía hueca se retrae solo parcialmente, exponiendo así la superficie activa en la punta del elemento de diagnóstico al fluido corporal sin interferir con las líneas de conexión del elemento de diagnóstico. Un dispositivo para realizar este método tiene una aguja guía hueca que acomoda libremente en su lumen la superficie activa y las líneas de conexión del elemento de diagnóstico y medios para retraer parcialmente la aguja guía después de la implantación.

Durante la retracción parcial, la aguja guía se desliza sobre las líneas de conexión del elemento de diagnóstico, pero los elementos de conexión a los medios de medición en el otro extremo de las líneas de conexión permanecen fuera de la aguja y, por lo tanto, no hay necesidad de una guía en forma de U con una ranura abierta que permite la total retracción y extracción de la guía.

Las agujas huecas con una superficie cilíndrica lisa minimizan el daño al tejido y la sensación al insertarlas en la piel. En contraste, las guías de tipo cánula en forma de U miniaturizadas, debido a las paredes delgadas, inevitablemente dan como resultado, bordes cortantes como un bisturí que conducen a un daño y sangrado sustancial de los tejidos. El problema con la extracción de una aguja guía hueca después de la implantación se supera mediante la retracción parcial de la aguja guía que permite la exposición de la superficie activa del elemento de diagnóstico al fluido tisular. También se divulga una solución con conexión prefabricada de elementos conductores colocados de forma fija con otros elementos funcionales dentro del dispositivo, lo que conduce a un funcionamiento seguro y fácil de usar incluso con estructuras miniaturizadas. Además, se incluyen elementos funcionales personalizados, como medios para una inserción controlada de la aguja guía con el elemento de diagnóstico en primer lugar, y una retracción parcial de la aguja guía como un segundo paso, en secuencia, así como medios para el embalaje funcional que contribuyen a una manipulación segura son divulgadas. En una modalidad preferida, los elementos de diagnóstico tienen una superficie activa y una parte conductora que consiste en una superficie de plástico flexible, de menos de 0,3 mm de ancho, con una conexión prefabricada entre la parte conductora y los otros elementos funcionales dentro del dispositivo, y agujas guía, mecanismo de inserción, medios de control y de medición están todos incorporados en una única unidad de dispositivo que se fija a la piel del paciente. Además, preferentemente se usa un mecanismo de inserción descrito por Hadvary y Tschirky (EP1706019 (A1), publicado el 17 de octubre de 2006) para la inserción de la aguja guía en la piel evitando la necesidad de mover los elementos de diagnóstico en relación con todos los demás elementos incluidos en el dispositivo. Esto permite una construcción más simple y una mayor confiabilidad con un rendimiento seguro en comparación con los elementos móviles o conexiones que debe establecer el usuario. Después de colocar el dispositivo sobre la piel usando el embalaje funcional divulgado, que asegura una adhesión segura a la piel, la implantación del sensor y el inicio de las mediciones pueden lograrse con un solo paso de manipulación sencillo, como presionar un botón de liberación. Una construcción de este tipo permite también una miniaturización y optimización sin precedentes del diseño de la parte implantada de los elementos de diagnóstico y de la aguja guía, volviéndose así mínimamente invasiva y con ello indolora y de alta fiabilidad. Además, la aguja guía parcialmente retráctil de la presente invención puede acomodar muchos tipos diferentes de elementos de diagnóstico miniaturizados de una manera óptima.

Los términos usados en esta especificación deben entenderse de acuerdo con las siguientes definiciones:

La "capa adhesiva" para uso temporal en la piel está hecha de materiales con fuertes propiedades adhesivas, estirabilidad y alergenicidad mínima. Esta capa adhesiva se fija sobre la base flexible del dispositivo de tal manera que no interfiere con su flexibilidad. Preferiblemente, la superficie de la capa adhesiva que se fija a la piel es significativamente más grande que su superficie que se fija a la base flexible del dispositivo. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante una capa adhesiva que se extienda más allá de la superficie de la base del dispositivo o, preferentemente, usando una forma para la superficie adhesiva a la piel similar o solo ligeramente más grande que la superficie de la superficie flexible del dispositivo, pero fijándolo a este último de tal manera que una zona anular exterior no esté fijada a la base del dispositivo. Tal diseño se describe en EP0825882 para un dispositivo médico con una base rígida.

"Analito" significa cualquier sustancia endógena o exógena cuya concentración puede usarse para diagnosticar la salud, la función de los órganos, el estado metabólico o la capacidad de metabolización de fármacos de un individuo. Ejemplos de sustancias endógenas son glucosa, lactato, oxígeno, creatinina, etc. Ejemplos de sustancias exógenas son fármacos, metabolitos de tales fármacos, sustancias de diagnóstico (por ejemplo, inulina), etc.

El "líquido corporal" es líquido intersticial o sangre.

El "componente con una superficie flexible" está formado por una carcasa que tiene preferentemente una huella circular u ovalada y que tiene una base flexible. Esta placa base está construida de tal manera que puede deformarse a una forma convexa con una parte que sobresale, por ejemplo, como un cono o un frontón (posición 1). Una característica adicional de esta base es que puede dispararse desde la forma convexa a una forma plana (posición 2) con suficiente velocidad y fuerza para que este movimiento pueda proporcionar la energía impulsora para la implantación de los sensores. Una superficie flexible de este tipo puede conseguirse mediante la segmentación apropiada de la superficie con regiones de bisagra que actúan como resortes y/o usando materiales elásticos con las características de estiramiento reversibles necesarias que se mueven, por ejemplo, desde una forma pretensada para adoptar una forma plana y relajada.

Los medios para posicionar la superficie flexible con respecto a las agujas guía en dos posiciones definidas constan de elementos que pueden provocar la deformación de la superficie flexible a una forma convexa y pretensada y permitir una liberación rápida de esta posición para adoptar una forma plana y relajada, de manera coordinada para toda la superficie. Esto puede lograrse preferentemente mediante varios elementos en forma de pasador que sobresalen de la superficie flexible y empujan sobre un mecanismo de cerrojo, pero también son posibles otras construcciones que usen tornillos, rampas, palancas, etc.

Dicho componente con una superficie flexible puede fabricarse mediante moldeo por inyección de plásticos adecuados, pero también usando otros materiales como acero, materiales compuestos o cerámicos, etc. La base de este elemento tiene una abertura en forma de agujero o ranura, preferentemente en el centro, como abertura para las agujas guía. Las agujas guía se colocan axialmente a esta base de tal manera que en la posición 1 quedan totalmente cubiertas, mientras que en la posición 2 sobresalen de la base.

Los "medios de control y medición" contienen todos los elementos electrónicos y de software necesarios para todas las funciones necesarias del dispositivo, como, entre otras, iniciar, controlar y supervisar el funcionamiento correcto del dispositivo, alimentar y controlar los elementos de diagnóstico y transformar las señales del sensor en mediciones de analitos, almacenamiento, visualización y transmisión de mediciones de analitos en línea o por lotes, interactuando con dispositivos de control externos, preferentemente de forma inalámbrica, y dando señales de advertencia si el dispositivo no funciona correctamente o si las mediciones de analitos no están dentro de un rango predefinido.

“Elemento de diagnóstico” es el elemento funcional para la determinación de concentraciones de analito, y significa, pero no se restringe a, cualquier sensor, sistema de extracción de fluidos corporales o microdiálisis.

La punta del elemento de diagnóstico que comprende la superficie activa está en contacto directo con el fluido corporal y expone, por ejemplo, un sensor, una abertura o una membrana semipermeable/de diálisis que permite el paso del analito desde el fluido corporal a un fluido que pasa a través del elemento de diagnóstico mediante una técnica conocida como microdiálisis. La superficie activa es parte de un sistema analítico o de recolección de muestras y está conectada a los otros elementos del sistema dentro de la parte no implantada del elemento de diagnóstico a través de una parte conductora del elemento de diagnóstico.

Un sensor puede contener una o más sondas electroquímicas, selectiva de iones, sonar o de resonancia de plasmón de superficie con elementos conductores de luz o electricidad y puede consistir en elementos funcionalmente similares o diferentes que son selectivos para uno o varios analitos.

La superficie activa de un sensor contiene, por ejemplo, una sonda en su superficie que proporciona alguna señal (por ejemplo, electroquímica, óptica, termométrica, piezoeléctrica o magnética) de acuerdo con la concentración del analito. La superficie del sensor puede ser lisa o modelada de tal manera que el sensor esté protegido mecánicamente. Además, la superficie puede aumentarse con una geometría adecuada para aumentar la señal generada por el sensor. En la literatura se ha descrito una variedad de métodos para la composición y estructuración de sensores adecuados. Estos incluyen también métodos que evitan la fuga de componentes del sensor mientras están implantados en la piel y al mismo tiempo permiten la difusión de los analitos de interés, por ejemplo, mediante el uso de polímeros biocompatibles adecuados o mediante el revestimiento con membranas semipermeables.

En el caso de los sensores electroquímicos, los sensores se construyen como electrodos selectivos para el analito elegido, por ejemplo, glucosa. En el caso de los sensores ópticos, la superficie activa puede construirse como fibras ópticas y puede contener también elementos para la detección óptica selectiva de analitos en forma de revestimiento adecuado y sensores y/o cámaras de medición. En el caso de sensores termométricos, piezoeléctricos o magnéticos, la superficie activa está construida de tal manera que puede transducir la señal respectiva de manera óptima.

Una ventaja adicional de la presente invención es que varios sensores pueden posicionarse exactamente entre sí, y puede construirse un conjunto de tal manera que formen partes de un sistema de medición como electrodo de trabajo y "contador de electrodo", o fuente de luz y colector de luz.

En el caso de un sistema de microdiálisis, la superficie activa es una membrana de diálisis que forma la interfaz entre el fluido corporal y un fluido de diálisis que pasa por el otro lado de la membrana. En una modalidad preferida, una sonda de microdiálisis consta de un tubo exterior y uno interior, cubiertos en la punta implantable por una membrana de diálisis. El tubo interior está conectado a una bomba que suministra el líquido de diálisis y el tubo exterior está conectado a un elemento de análisis o recolección.

El "paquete funcional" está diseñado para sujetar la parte rígida del dispositivo mediante un mecanismo de acoplamiento liberable y tiene una tapa extraíble para proteger las superficies activas de los sensores o el elemento de diagnóstico durante el almacenamiento en un entorno definido, como la humedad y permite mantener la esterilidad. El paquete funcional también tiene un elemento de borde que permite, después de quitar la tapa, la correcta adhesión del borde de la capa adhesiva presionando contra la piel. Además, el paquete funcional protege el mecanismo de liberación/arranque del dispositivo contra un funcionamiento prematuro e involuntario y el mecanismo de liberación/arranque puede accionarse sólo después de la adhesión a la piel del dispositivo y la retirada del paquete funcional.

La "aguja guía" es una aguja hueca de pared delgada y un diámetro exterior inferior a 1 mm que acomoda holgadamente en su lumen la superficie activa y parte de la parte conductora de los elementos de diagnóstico, y tiene una punta y está configurada y es lo suficientemente rígida para permitir una fácil penetración de la piel.

La inserción en la piel puede conseguirse de forma mínimamente invasiva e indolora si el diámetro de esta aguja guía es muy pequeño, preferentemente por debajo de 0,3 mm. La aguja guía es preferentemente igual o más corta que la parte conductora del elemento de diagnóstico. Tras la inserción de la aguja guía en la piel, que contiene la superficie activa y parte de la parte conductora de los elementos de diagnóstico, la aguja guía se retrae solo parcialmente, exponiendo así la punta con la superficie activa del elemento de diagnóstico al fluido corporal mientras la parte conductora del elemento de diagnóstico permanece dentro de la aguja guía.

"Un mecanismo de cerrojo" se adapta a un movimiento circular o lineal consecutivamente varias posiciones fijas y consta de elementos que muestran un estado cerrado o abierto, por ejemplo, una superficie sólida o un agujero. El movimiento del mecanismo de deslizamiento es impulsado, por ejemplo, por un resorte y accionado por un elemento de liberación, por ejemplo, presionando o soltando un botón o manija, o mediante un movimiento de giro mínimo. Movimiento del mecanismo de cerrojo desde la posición de almacenamiento (posición 1) a la siguiente posición (posición 2) tras una fácil manipulación, por ejemplo, presionando un botón que acciona una liberación rápida de una superficie flexible de una forma pretensada para adoptar un plano, la forma relajada permite accionar el movimiento del mecanismo de cerrojo a la siguiente posición (posición 3), por ejemplo, al soltar el botón, que acciona la retracción parcial de la aguja guía.

En lo que sigue, se describe una modalidad preferida de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 muestra una vista en sección del dispositivo en modo listo para usar

La Figura 2 muestra una vista en sección del dispositivo en su modo operativo

La Figura 2a, b muestra las ampliaciones indicadas en la Figura 2

La Figura 3 es una representación esquemática del mecanismo de cerrojo que acciona la inserción de la aguja guía en la piel y la retracción parcial de la aguja guía de forma consecutiva

La Figura 3a-c muestra ampliaciones de las áreas indicadas en la Figura 3, con vistas en sección arriba en la parte superior y vistas superiores debajo

Esta modalidad es un dispositivo de diagnóstico que el paciente puede llevar puesto y utilizar. El objetivo principal de la presente invención es una solución para el uso de elementos de diagnóstico miniaturizados que tengan un soporte que no sea adecuado para la inserción directa en la piel, por ejemplo, impresiones flexibles o membranas de diálisis y evite las agujas guía de ranura, que no pueden miniaturizarse por debajo de un cierto límite. Un objetivo de la presente invención es insertar los elementos de diagnóstico en la piel de un paciente sustancialmente sin dolor, evitando así la reticencia natural del paciente a los procedimientos invasivos y reducir al mínimo las reacciones del cuerpo a las lesiones. Otro objetivo es mantener un posicionamiento exacto de la superficie activa de los elementos de diagnóstico con respecto al dispositivo, a la piel y entre sí, lo que conduce a mediciones con una fiabilidad mejorada. Además, las conexiones inamovibles entre la superficie activa de los elementos de diagnóstico y el equipo de medición, que se hace posible de acuerdo con la presente invención, mejoran en gran medida la fiabilidad de los elementos de diagnóstico y simplifican mucho las construcciones. Además, la manipulación necesaria por parte del paciente se reduce a un mínimo de manipulaciones fáciles, como la pulsación de una perilla, que no requieren dedos ágiles para implantar los elementos de diagnóstico y/o realizar las conexiones a los instrumentos de control y medición.

A diferencia de los dispositivos sensores conocidos, en el presente dispositivo inventivo, la superficie activa miniaturizada y la parte conductora de los elementos de diagnóstico se implantan en la piel dentro de una aguja con una pared lisa sin una ranura con bordes afilados en el nivel necesario de miniaturización. Las agujas guía de ranura se usan generalmente porque pueden quitarse dejando la superficie activa implantada. De acuerdo con la invención, pueden usarse agujas sin ranura si se retraen sólo parcialmente dejando la superficie activa expuesta al fluido corporal. La aguja guía que aloja la superficie activa y parte de la parte conductora del elemento de diagnóstico se inserta en la piel relajando una superficie flexible pretensada que se fija a la piel por medio de una capa adhesiva. Después de la inserción en la piel, la aguja guía se retrae parcialmente, exponiendo la superficie activa al fluido subcutáneo.

En el estado listo para usar que se muestra en la Figura 1, esta superficie flexible se proyecta más allá de las puntas de las agujas guía. En esta posición mantiene la piel alejada de las puntas cuando el dispositivo se coloca en una zona adecuada del cuerpo, preferentemente el abdomen, el muslo, la parte superior o el antebrazo, y mediante una suave presión se fija mediante la capa adhesiva. Para insertar las agujas guía en la piel, la placa base se libera de su posición pretensada, preferentemente presionando una perilla de accionamiento. Esto activa un mecanismo que libera la relajación de la superficie flexible en una forma plana. La piel adherida a esta superficie flexible se mueve con relación a las agujas guía y es penetrada por las puntas. Se ha descubierto que una construcción de acuerdo con la presente invención, con la superficie flexible pretensada para formar un cono por segmentación radial o en forma de frontón, con una capa adhesiva estirable, puede mover la piel con suficiente impulso como para que agujas guía miniaturizadas de incluso menos de 0,25 mm de diámetro puedan insertarse con precisión en la piel básicamente sin sensación y con un daño mínimo al tejido cutáneo. Una construcción que permite operar el proceso de implantación presionando un mecanismo de liberación como una perilla verticalmente a la superficie de la piel da como resultado un rendimiento aún mejor, ya que la adherencia a la piel y la posición geométrica exacta de las partes implantadas de los sensores mejoran enormemente en comparación, por ejemplo, a un movimiento giratorio. Tras la inserción de la aguja guía en la piel, la retracción parcial se acciona preferentemente de forma automática y estrictamente consecutiva, por ejemplo, mediante un mecanismo de cerrojo como se muestra en la Figura 3. Después de la retracción parcial de la aguja guía, la superficie activa del elemento de diagnóstico queda expuesta al fluido subcutáneo, como se representa en la Figura 2 que muestra el dispositivo en modo de funcionamiento. Una gran ventaja de la construcción de acuerdo con la presente invención en comparación con dispositivos similares conocidos es que no es necesario usar agujas guía de ranura y todas las conexiones a las partes implantadas de los elementos de diagnóstico son rígidas y no es necesario establecer nuevas conexiones después de la inserción - con dispositivos conocidos, tales conexiones deben establecerse después de la implantación de los sensores y las agujas guía de ranura no pueden miniaturizarse suficientemente sin dar como resultado bordes cortantes.

Como se muestra en la Figura 1, el dispositivo de diagnóstico tiene una carcasa que tiene una pared lateral cilíndrica 1, una placa base flexible en forma de disco 2 en la posición pretensada reforzada por los pasadores 3 de la placa base flexible, que es por medio de una capa adhesiva 4 adherida a la piel 5. Una aguja guía 6 aloja la superficie activa 7 y la parte adyacente de las líneas de conexión o parte conductora 8 del elemento de diagnóstico que forma una conexión rígida con los medios de control y medición 9. La aguja guía 6 se fija en un soporte 10 en su extremo opuesto a la punta y se mantiene en la posición baja mediante una placa de cerrojo 11, que retiene también los pasadores 3 de la placa base flexible. Una perilla de accionamiento 12 acciona la implantación y la retracción parcial consecutiva de la aguja guía, descrita con más detalle con referencia a la Figura 3, seguido del inicio del proceso de medición. En el estado listo para usar, la perilla de accionamiento y el soporte de la aguja guía se presionan hacia arriba contra un tope mediante resortes 13 y 14, respectivamente.

La placa base es preferentemente anular u ovalada y tiene una segmentación radial, preferentemente en 5 a 8 segmentos con un espaciado entre ellos y una abertura concéntrica central, formando un cono al doblarse centralmente o alternativamente consta de dos segmentos con una ranura diagonal, formando un frontón al doblarse. Los segmentos están unidos a la circunferencia de la carcasa mediante zonas de bisagra elásticas y, además, están hechos preferentemente de un material flexible. En su cara inferior, la placa base flexible tiene una capa adhesiva anular u ovalada para fijar el dispositivo a la piel del paciente con una abertura central concéntrica o una ranura diagonal, respectivamente similar a la placa base. Esta capa adhesiva se compone de tres partes, un pegamento para la fijación a la placa base flexible, un textil que proporciona la flexibilidad necesaria y un pegamento para la fijación en la piel. Los materiales adecuados con bajo potencial alergénico están disponibles comercialmente. La capa adhesiva se protege durante el almacenamiento con una hoja adecuada. En este ejemplo, la capa adhesiva tiene una circunferencia mayor que el dispositivo, pero también podría tener la misma circunferencia si la fijación a la placa base deja una zona exterior donde no está conectada a la carcasa.

La Figura 2 muestra el dispositivo de diagnóstico en el modo operativo. La placa base flexible 2 se representa en la posición relajada, es decir, plana. Los pasadores 3 que imponen la posición pretensada de la placa de base flexible en el modo listo para usar están ahora libres en las ranuras de la placa de cerrojo 11 y el soporte de la aguja guía 10 ha pasado a través de un orificio de la placa de cerrojo por una construcción de ranura y llave y se mantiene en su lugar mediante un tope (no se muestra). Las agujas guía y las superficies activas de los elementos de diagnóstico sobresalen a través de la abertura o ranura de la placa base y de la capa adhesiva y se insertan en la piel. Una característica muy importante de la presente invención es que las conexiones entre las superficies activas de los elementos de diagnóstico implantados en la piel y las otras partes del dispositivo son estacionarias y, por lo tanto, no es necesario realizar conexiones manualmente después del proceso de implantación. Además, la presente invención evita la extracción de la aguja guía. En comparación con dispositivos similares de la técnica anterior, esto es una gran ventaja en cuanto a fiabilidad, fácil manejo y aceptación por parte del usuario.

La vista en sección ampliada de la Figura 2a muestra el soporte de la aguja guía 10 que fija y retrae la aguja guía 6 en un movimiento geométricamente bien definido, deslizándose sobre la parte conductora del elemento de diagnóstico 8. Esta construcción permite también el posicionamiento exacto de, por ejemplo, conjuntos de sensores en una posición geométricamente bien definida.

La vista ampliada de 2b muestra la aguja guía 6 parcialmente retraída y la superficie activa del elemento de diagnóstico 7 que está directamente expuesta al tejido subcutáneo. En este ejemplo, la parte conductora del elemento de diagnóstico 8 permanece en la aguja guía parcialmente retraída y se usa una impresión flexible como sustrato para la superficie activa y la parte conductora del elemento de diagnóstico. La superficie activa del elemento de diagnóstico contiene un sensor electroquímico 15 y la parte conductora del elemento de diagnóstico contiene una línea 16 de conductor eléctrico aislado. También es posible colocar más de un sensor y una línea conductora en la misma cara y/o caras opuestas del sustrato de impresión flexible.

La Figura 3 muestra una modalidad de los medios para llevar la placa de base flexible desde la posición lista para usar a la posición del modo de operación y consecutivamente para retraer parcialmente la aguja guía. En la modalidad descrita se trata de un mecanismo de cerrojo circular compuesto de tres piezas, una placa 11 con varias ranuras, una perilla de accionamiento 12 y un mecanismo de accionamiento 21, por ejemplo, un resorte que gira la placa. En esta figura se muestra un mecanismo para una placa base flexible con cuatro segmentos radiales, pero el principio de este mecanismo puede adaptarse fácilmente a segmentos más radiales, a dos segmentos con una ranura diagonal y a un mecanismo de cerrojo lineal.

En la posición lista para usar, la placa de base flexible (no se muestra) está pretensada por pasadores en los segmentos que están restringidos por los travesaños 17 de la placa de cerrojo. Después de una primera rotación de, por ejemplo, 30°, estos pasadores caen en las ranuras 18 y la placa de base se relaja rápidamente a una posición plana. El soporte de la aguja guía (no se muestra) está presionado por un resorte contra la placa del cerrojo, tiene una forma cilíndrica encajada en el orificio central de la placa y tiene cuatro alas que están restringidas por los travesaños 19 de la placa en la posición de arranque y también después de la primera rotación de la placa de cerrojo. Tras una segunda rotación de, por ejemplo, nuevamente 30°, estas alas caen en las ranuras 20 y el soporte de la aguja guía es presionado por el resorte a través del orificio central de la placa de cerrojo contra un tope (no se muestra).

La activación consecutiva de la primera y la segunda rotaciones de la placa de cerrojo se logra liberando el mecanismo de accionamiento 21 presionando y luego liberando nuevamente la perilla de accionamiento 12. La perilla de accionamiento está en una ranura 22; un estrechamiento 23 mantiene la placa del cerrojo en la posición de inicio (Figura 3a), un retén que sobresale 24 detiene la primera rotación de la placa del cerrojo (Figura 3b) y la segunda rotación de la placa del cerrojo se detiene por el extremo de la ranura 22 (Figura 3c). Los detalles de cómo presionando y soltando nuevamente la perilla de accionamiento accionan estas rotaciones consecutivamente se representan en las Figuras 3A a 3C que muestran una sección transversal de la carcasa 1 del dispositivo, de la perilla de accionamiento 12 y de la placa de cerrojo 11 con la ranura 22. Además, se muestra un corte horizontal esquemático al nivel de la interacción de bloqueo entre la perilla de accionamiento y la placa del cerrojo (línea discontinua).

La Figura 3a muestra la perilla de accionamiento 12 y la placa de cerrojo 11 en la posición inicial. La perilla de accionamiento tiene un primer borde 25 que es presionado por el resorte 13 contra la tapa de la carcasa 1. La placa de cerrojo está bajo tensión por el mecanismo de accionamiento 21, pero un segundo borde de la perilla de accionamiento 26 está bloqueando contra el estrechamiento 23. Al presionar la perilla de accionamiento, el cuello 27 entre el primer y el segundo borde se mueve hacia y el segundo borde fuera del plano del estrechamiento y libera la primera rotación de la placa del cerrojo hasta que el retén 24 golpea el 1er borde 25 y la rotación se detiene.

La Figura 3b muestra la perilla de accionamiento 12 y la placa de cerrojo 11 en la posición detenida después de la primera rotación. En esta posición, la placa de base flexible pretensada ha adoptado una forma plana al relajarse y la aguja guía está completamente insertada en la piel. Al soltar la perilla de accionamiento, se empuja hacia atrás a la posición inicial y el primer borde 25 se mueve por encima del plano del retén 24 liberando la segunda rotación de la placa del cerrojo hasta que el extremo de la ranura 22 de la placa del cerrojo golpea el segundo borde de la perilla de accionamiento 26 y se detiene la rotación.

La Figura 3c muestra la perilla de accionamiento 12 y la placa de cerrojo 11 en la posición final, detenidos después de la segunda rotación. En esta posición no solo la placa de base flexible ha adoptado una forma plana, sino que también la aguja guía está parcialmente retraída exponiendo la superficie activa del elemento de diagnóstico al fluido intersticial de la piel y los medios de control y medición son activados por un interruptor accionado en la posición final de la segunda rotación (no se muestra).

Al leer esta descripción, varias modalidades alternativas resultarán evidentes para el experto en la técnica. Por ejemplo, el mecanismo de implantación y la retracción parcial de la aguja guía podrían lograrse mediante numerosos medios químicos, mecánicos o eléctricos. Además, el dispositivo puede alojar una gran variedad de elementos de diagnóstico y conjuntos de sensores, así como medios de control y medición. Además, puede construirse un sistema de microdiálisis insertando una membrana de diálisis semipermeable en la piel con una aguja guía y exponer la membrana de diálisis al fluido subcutáneo tras la retracción parcial de la aguja guía. La solución de dializado puede bombearse a través del sistema con una micro bomba alojada en el dispositivo y los analitos en el dializado pueden analizarse en línea en el dispositivo o tomar muestras para un análisis posterior.

Los sensores preferidos para analitos que se ajustan bien a las especificaciones del dispositivo sujeto pueden construirse siguiendo los procedimientos del estado de la técnica para sensores electroquímicos y ópticos. La construcción de sensores ópticos y electroquímicos miniaturizados se mejora en gran medida mediante el uso de materiales de matriz óptimamente adecuados para la producción mediante metodologías bien establecidas, pero estos materiales a menudo no son adecuados para la implantación directa en la piel, por ejemplo, porque son demasiado flexibles o pueden romperse si se usan directamente para penetrar la piel. La introducción de tales sensores en la piel solo puede lograrse con una aguja guía y la retracción parcial descrita de la aguja guía mejora en gran medida el diseño y la manipulación por parte del paciente. Permite establecer conexiones permanentes a los medios de control y medida durante la fabricación: conexiones, especialmente si se realizan después de la implantación por parte del paciente, son problemáticas con estructuras miniaturizadas o casi imposibles si es necesaria la conducción de señales eléctricas o de otro tipo muy bajas o de líquido. Una aguja guía de ranura que se usa a menudo para permitir la extracción después de la implantación provoca importantes daños en los tejidos y limita la miniaturización.

Para la construcción de sensores electroquímicos, los sustratos de silicona o flexibles son ideales y están bien establecidos tecnológicamente, pero para ambos se necesita una aguja guía para la implantación. El uso de tecnologías de impresiones flexibles usadas para PCB en electrónica es sencillo al recubrir parte de la superficie activa con un sensor adecuado, por ejemplo, para glucosa y la fabricación de impresiones flexibles se acerca a un nivel de miniaturización que la hace muy adecuada para elementos de diagnóstico. Para la construcción de sensores ópticos, pueden adaptarse de manera óptima una amplia variedad de métodos para la determinación directa del analito o para el seguimiento indirecto usando indicadores adecuados. Tales métodos generales pueden acoplarse a reacciones enzimáticas específicas de analito o a la unión específica a receptores o anticuerpos. La presente invención proporciona una solución fácil para establecer conexiones permanentes con los medios de control y medición durante la fabricación, lo cual es muy importante para el buen rendimiento de tales fibras eléctricas o transmisoras de luz miniaturizadas.

La invención se ha descrito con referencia a algunas modalidades, técnicas y aplicaciones específicas y preferidas. Sin embargo, resultará evidente para un experto en la técnica que pueden realizarse muchas variaciones, modificaciones y adaptaciones a aplicaciones y necesidades especiales sin dejar de estar dentro del alcance de la invención.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Método para exponer una superficie activa (7) en la punta de un elemento de diagnóstico (7, 8, 9) a un fluido corporal para la medición de la concentración de un analito que comprende la inserción subcutánea de una aguja guía hueca (6) a través de la piel (5) de un paciente llevando una superficie flexible que se adhiere a la piel desde una primera posición que oculta la aguja guía a una segunda posición exponiendo la aguja guía hacia la piel, en la que la aguja guía tiene una pared cilíndrica sin ranura y aloja la superficie activa (7) y la parte adyacente de las líneas de conexión rígidamente fijadas (8) a los medios de medición (9) del elemento de diagnóstico, caracterizado porque después de su inserción en la piel la aguja guía hueca (6) se retrae solo parcialmente deslizándose sobre las líneas de conexión rígidamente fijadas en una extensión suficiente para exponer la superficie activa (7) en la punta del elemento de diagnóstico al fluido corporal, sin interferir con las conexiones fijas entre la superficie activa (7), las líneas de conexión (8) y los medios de medición (9) del elemento de diagnóstico.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de diagnóstico (7, 8, 9) es un sistema de microdiálisis que contiene un sistema de bombeo para un dializado y una interfaz semipermeable o membrana de diálisis como superficie activa que está expuesta a fluidos corporales.

3. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la concentración de un analito en el dializado se analiza en línea dentro de los medios de medición (9).

4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dializado se almacena dentro del dispositivo minimizando la mezcla a lo largo del tiempo y luego se retira para el análisis de la concentración de un analito.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie activa (7) está constituida por un sensor (15).

6. Dispositivo para realizar los métodos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5 que contiene un componente con una superficie flexible (2) que asegura la adherencia de esa superficie a la piel mediante una capa adhesiva (4) y una parte rígida (1) que contiene al menos una superficie activa, medios de control y medición (9) y líneas de conexión (8) que forman una conexión rígida entre los medios de control y medición y al menos una superficie activa, la al menos una superficie activa (7) y la parte adyacente de las líneas de conexión (8) contenida dentro de al menos una aguja guía (6) con una pared cilíndrica sin ranura, caracterizada por unos medios (3) configurados para posicionar la superficie flexible con respecto a al menos una aguja guía de tal manera que en una primera posición al menos una aguja guía está oculta por la superficie y en una segunda posición la parte implantable de al menos una aguja guía queda expuesta más allá de la superficie y un mecanismo (11, 12, 21) configurado para llevar la superficie de la primera a la segunda posición y configurado para la retracción parcial posterior de la al menos una aguja guía a lo largo de las líneas de conexión que permiten la exposición de la superficie activa al fluido del tejido.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento de diagnóstico (7, 8, 9) está posicionado de forma fija dentro del dispositivo.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizado porque un mecanismo de cerrojo (11) está configurado de tal manera que el mecanismo de inserción en la piel de las agujas guía y los medios de retracción son activados consecutivamente por un elemento de liberación (12).

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el elemento de liberación que activa el mecanismo de cerrojo es un botón (12) que está configurado de tal manera que al presionar se activa el mecanismo de inserción de las agujas guía en la piel y la liberación consecutiva del botón acciona la retracción de la aguja guía y acciona las mediciones.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la superficie activa (7) y/o las líneas de conexión (8) de los elementos de diagnóstico son flexibles o presentan otras características que impiden una colocación segura en la piel sin aguja guía.

11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la superficie activa (7) del elemento de diagnóstico tiene un diámetro inferior a 250 |_im y una profundidad de implantación de 1 a 5 mm y la aguja guía está retraída de 1 a 3 mm.

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque la superficie activa (7) del elemento de diagnóstico contiene un sensor (15).

13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizado porque el medio para asegurar la adherencia a la piel es una capa adhesiva (4) de uso temporal sobre el cuerpo, y la capa adhesiva está fijada sobre la superficie flexible del dispositivo mediante una superficie reducida en comparación con la superficie adhesiva que se adhiere a la piel.

14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado porque el dispositivo se aplica sobre la piel mediante un paquete funcional que protege los elementos de liberación y accionamiento del dispositivo contra una activación involuntaria y que tiene un borde que presiona la capa adhesiva contra la piel y asegura su adhesión.

15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 14, caracterizado por medios de control y medición (9) para a) vigilar el correcto funcionamiento del dispositivo, b) transformar señales de sensores en mediciones de analitos, c) almacenar, visualizar y transmitir mediciones de analitos en línea o por lotes y d) dar señales de advertencia si las mediciones del analito no están dentro de un rango predefinido.

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo comprende además una unidad para el suministro de fluido de inyección al paciente y las mediciones de analito se utilizan para controlar el suministro de fluido de inyección.

17. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 16, caracterizado porque el dispositivo está compuesto por una parte reutilizable que comprende todos los elementos de control y una parte desechable que comprende al menos los elementos de adhesión a la piel, la aguja guía y la superficie activa y líneas de conexión del elemento de diagnóstico.