NL1028619C2

NL1028619C2 - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de toestand van een entiteit, in het bijzonder de gezondheidstoestand van een mens of een dier.

Info

Publication number: NL1028619C2
Application number: NL1028619A
Authority: NL
Inventors: Albert Van Gool
Original assignee: Alb Van Gool R & D
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-09-27
Also published as: EP1916961A1; US8660624B2; US20090062631A1; EP1916961B1; WO2006101389A1

Description

Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de toestand van een entiteit, in het bijzonder de gezondheidstoestand van een mens of een dier 5 Terrein van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op het bepalen van de toestand van een entiteit, in het bijzonder de gezondheidstoestand van een mens of een dier, meer in het bijzonder de diabetische conditie.

10 Achtergrond van de uitvinding

In US 2003/0008407 wordt een niet-invasief diagnostisch systeem beschreven voor het monitoren van de toestand van een entiteit, bijvoorbeeld de diabetische conditie van een mens of dier. Daarbij wordt een aantal, voor de betrokken toestand of conditie karakteristieke, door de entiteit of het lichaam afgescheiden, vluchtige of gasvormige 15 stoffen bepaald. De verkregen gegevens worden zodanig verwerkt dat conclusies kunnen worden getrokken aangaande de betrokken toestand of conditie.

Een belangrijke toepassing is het monitoren van mensen met suikerziekte of diabetes mellitus, kortweg diabetes, een chronische verstoring van de glucosestofwisseling in het lichaam. Doordat de pancreas, die het hormoon insuline produceert dat de opname van 20 glucose in de cellen regelt, niet meer of onvoldoende werkt wordt de glucose in het bloed niet of onvoldoende opgenomen. Mensen met diabetes hebben een sterk verhoogd risico op onder andere hart- en vaatziekten, hoge bloeddruk, neurologische aandoeningen, huidproblemen, aantasting van het netvlies, nieiproblemen en impotentie, hetgeen tot ernstige gebreken en in het uiterste geval tot een vervroegde dood kan leiden. Het aantal 25 diabeten wereldwijd wordt geschat op 100-150 miljoen, en het aantal gediagnosticeerde diabeten is in de geïndustrialiseerde landen de laatste decennia snel toegenomen van 2-3% tot 5-6%.

Diabetes kan (nog) niet genezen worden, maar genoemde complicaties kunnen voor een groot deel worden voorkomen, althans teruggedrongen of uitgesteld, door een goede 30 beheersing van het glucosegehalte in het bloed. Dat kan door behandeling met medicijnen of toediening van insuline in combinatie met een juist eet- en leefpatroon. Een goede, in het ideale geval continue regeling van het glucosegehalte in het bloed is daarbij van cruciaal 1028619 2 belang. Daarbij dienen de waarden idealiter tussen 4 en 10 mmol/1 (de uiterste waarden bij een niet-diabeet) te worden gehouden.

In US 2003/0008407 wordt slechts summier een beperkt aantal bekende mogelijke sensoren en detectiemogelijkheden genoemd: een oscillator, een sensor gebaseerd op elektrische 5 geleiding en traditionele HPLC, GC of MS technieken.

US 2005/0010090 geeft een meer uitgebreid overzicht van bekende methoden en technieken voor het bepalen van glucose in bloed. Daarin wordt onderscheid gemaakt tussen methoden aangeduid met de termen ‘traditioneel invasief, ‘alternatief invasief, 10 ‘niet-invasief en ‘implanteerbaar’, en technieken als ‘direct’ en ‘indirect’ meten van glucose.

Bij een traditioneel invasieve methode wordt een monster van aderlijk of slagaderlijk bloed genomen middels een naald, of een monster van capillair bloed met behulp van een lancet.

Deze methode wordt echter als ongemakkelijk ervaren en het doorboren van de huid is 15 pijnlijk. Bovendien geeft de analyse van een aldus verkregen bloedmonster slechts een momentopname. Zoals gezegd, dient voor een goede regeling van het glucosegehalte in het bloed echter continu, althans vele malen per dag (en nacht) gemeten te worden. Het zal duidelijk zijn dat dit een onaanvaardbare belasting voor de patiënt met zich meebrengt en praktisch niet uitvoerbaar is.

20 Bij een alternatief invasieve methode kan de term ‘alternatief betrekking hebben op de plaats waar een bloedmonster genomen wordt, maar meestal refereert die term naar de alternatieve manier waarop een monster van interstitiële vloeistof, bloed, of een mengsel van beide genomen wordt. Dat kan bijvoorbeeld door (i) de huid met een laser te doorboren, (ii) elektrisch de permeatie door de huid van interstitiële vloeistof te bevorderen, 25 of (iii) plaatselijk op de huid een onderdruk aan te leggen en aldus de permeatie door de huid van interstitiële vloeistof te bevorderen. Voor de bepaling van glucose in de genomen biologische monsters worden naast elektrochemische, (elektro)enzymatische of colorimetrische, ook spectrofotometrische (Raman, fluorescentie, zichtbaar licht, UV en IR) technieken ingezet. Daarbij kan het glucosegehalte direct bepaald worden of indirect via 30 een of meer voor het glucosegehalte of de diabetische conditie karakteristieke stoffen.

Dergelijke bekende methoden en technieken blijken in de praktijk relatief omslachtig en moeilijk uit te voeren door een leek, onvoldoende snel of nauwkeurig, zijn veelal onvoldoende betrouwbaar, vaak kostbaar en niet geschikt voor het (semi)continu of 1028619 - -—------j 3 i automatisch bepalen van het glucosegehalte van bloed. Genoemde gebreken verhinderen tot op heden de (grootschalige) toepassing van deze technieken.

Bij een niet-invasieve methode wordt geen monster genomen maar een fysiologische parameter bepaald door een gebiedje van het lichaam te bestuderen om daaruit volgens een 5 bepaald algoritme het glucosegehalte van het bloed af te leiden. Veelal wordt daarbij een vorm van spectroscopie toegepast, maar ook thermische of elektrische technieken worden gebruikt. Dergelijke bekende technieken blijken echter weer relatief omslachtig en moeilijk uit te voeren door een leek, en kostbaar. Niet-invasieve methoden op basis van genoemde technieken worden dan ook nog niet (op grote schaal) toegepast 10 Daarnaast is er een aantal typen, kortstondig of langdurig, implanteerbare glucose sensoren in ontwikkeling.

US 5,377,008 en US 6,429,023 beschrijven optische inrichtingen voor het bepalen van de eigenschappen van vloeistoffen op basis van een sensoroppervlak gekoppeld aan een 15 (Mach-Zehnder) interferometer. US 6,618,536 beschrijft een soortgelijke inrichting waarmee in principe allerlei parameters zoals luchtvochtigheid, chemische samenstelling van gassen of vloeistoffen en variaties in optische brekingsindex en temperatuur kunnen worden gemeten. Dergelijke inrichtingen blijken zeer gevoelig met zeer lage detectielimieten. Bovendien kunnen ze selectief gemaakt worden voor een of meer 20 specifieke stoffen.

We kunnen concluderen dat er een zeer grote behoefte bestaat aan een betaalbaar, gebruikersvriendelijk systeem waarmee continu, althans een voldoende groot aantal malen per etmaal, pijnloos althans minimaal belastend, voldoende precies, bij voorkeur 25 automatisch, de gezondheidstoestand, in het bijzonder de diabetische conditie van een mens, kan worden bepaald. In de praktijk blijkt dat geen van de bekende systemen, methoden en technieken voorziet in genoemde behoefte. Doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijk systeem.

30 Samenvatting van de uitvinding

De uitvinding verschaft daartoe een systeem voor het bepalen van de toestand van een entiteit, in het bijzonder de gezondheidstoestand van een mens of een dier, omvattende: 1 0286 1Θ 4 het in contact brengen van uitgescheiden stoffen of daarmee samenhangende reactieproducten met een daartoe voorzien oppervlak welk oppervlak zodanig gekoppeld is met een optische golfgeleider dat het aan het oppervlak binden van stoffen de voortplanting van licht in de golfgeleider kan beïnvloeden; 5 - het bepalen van de optredende beïnvloeding met behulp van een optisch interferometrisch meetprincipe; en - het bepalen van de toestand uit de optredende beïnvloeding.

Met ‘uitscheiden’ wordt in het kader van de onderhavige uitvinding bedoeld ‘afscheiden door de entiteit, in het bijzonder ‘uitscheiden door het lichaam van de mens of het dier 10 zonder een traditioneel invasieve ingreep’. Met ‘bepalen van de (gezondheidstoestand’ wordt in het kader van de onderhavige uitvinding bedoeld ‘ten minste gedeeltelijk bepalen van de (gezondheidstoestand’.

Daarbij kunnen de uitgescheiden stoffen door de huid uitgescheiden zijn, vloeibaar of gasvormig, al dan niet opgelost in bijvoorbeeld zweet of interstitiële vloeistof of 15 bijvoorbeeld gemengd met lucht of als aërosol. Maar bijvoorbeeld ook door de longen, in de vorm van in de uitgeademde lucht aanwezige gassen of vloeistofdruppeltj es. In een voorkeurstoepassing betreft de toestand de diabetische conditie en zijn de uitgescheiden stoffen karakteristiek voor de diabetische conditie.

Uiteraard kunnen meerdere oppervlakken worden toegepast gekoppeld met een of meer 20 optische interferometrische systemen. Elk oppervlak kan dan bijvoorbeeld min of meer selectief zijn voor een of meer specifieke stoffen, of er kunnen bijvoorbeeld een of meer referentiebepalingen worden gedaan.

Een dergelijk systeem kan betaalbaar en gebruikersvriendelijk worden uitgevoerd. Zo kan pijnloos althans minimaal belastend, voldoende precies, eventueel automatisch, eventueel 25 continu althans een voldoende groot aantal malen per tijdseenheid, de toestand van een entiteit, in het bijzonder de gezondheidstoestand, meer in het bijzonder de diabetische conditie, van een mens of een dier, worden bepaald.

Daarbij kan het systeem tevens het stimuleren van de uitscheiding van stoffen omvatten. Zo 30 kan bijvoorbeeld de permeatie van stoffen door de huid worden bevorderd door elektrische of thermische stimulatie of door het aanleggen van een onderdruk.

1028619 j 5

Daarbij kan het systeem tevens het leiden van uitgescheiden stoffen of daarmee samenhangende reactieproducten naar het oppervlak omvatten. Er kunnen dan eventueel ook hulpstoffen of reagentia als zuurstof worden toegevoegd.

Daarbij kan het systeem tevens het selectief doorlaten van uitgescheiden stoffen of daarmee j 5 samenhangende reactieproducten omvatten, bijvoorbeeld middels een of meer geschikte selectief doorlatende membranen of filters. Daarbij kan het systeem tevens het selectief binden van uitgescheiden stoffen of daarmee samenhangende reactieproducten aan het oppervlak omvatten, zodat alleen de gewenste specifieke stof of stoffen aan het oppervlak gebonden worden. Zo kan het systeem meer selectief worden gemaakt, kunnen ongewenste 10 vervuilende of interfererende stoffen worden uitgefilterd, kunnen de gevoeligheid, nauwkeurigheid, en reproduceerbaarheid van het systeem worden verhoogd, en kan de levensduur worden verlengd.

1028619

Claims

1. Werkwijze voor het bepalen van de toestand van een entiteit, in het bijzonder de gezondheidstoestand van een mens of een dier, met het kenmerk, dat de werkwijze 5 omvat: - het in contact brengen van uitgescheiden stoffen of daarmee samenhangende reactieproducten met een daartoe voorzien oppervlak welk oppervlak zodanig gekoppeld is met een optische golfgeleider dat het aan het oppervlak binden van stoffen de voortplanting van licht in de golfgeleider kan beïnvloeden; 10. het bepalen van de optredende beïnvloeding met behulp van een optisch interferometrisch meetprincipe; en - het bepalen van de toestand uit de optredende beïnvloeding.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de uitgescheiden stoffen door j de huid uitgescheiden zijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de toestand de diabetische conditie betreft en de uitgescheiden stoffen karakteristiek zijn voor de diabetische conditie.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de werkwijze tevens het stimuleren van de uitscheiding van stoffen omvat.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de werkwijze tevens het leiden van uitgescheiden stoffen of daarmee samenhangende reactieproducten naar het oppervlak omvat.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de werkwijze tevens het selectief doorlaten van uitgescheiden stoffen of daarmee samenhangende 25 reactieproducten omvat.

7. Inrichting volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de werkwijze tevens het selectief binden van uitgescheiden stoffen of daarmee samenhangende reactieproducten aan het oppervlak omvat.

8. Inrichting voor het bepalen van de toestand van een entiteit, in het bijzonder de gezondheidstoestand van een mens of dier, met het kenmerk, dat de inrichting omvat: 1 0286 19 - een oppervlak en een optische golfgeleider welke zodanig met elkaar gekoppeld zijn dat het aan het oppervlak binden van stoffen de voortplanting van licht in de golfgeleider kan beïnvloeden; - eerste middelen voor het in contact brengen van uitgescheiden stoffen of daarmee 5 samenhangende reactieproducten met het oppervlak; - een optische interferometer voor het bepalen van de optredende beïnvloeding; en - tweede middelen voor het bepalen van de toestand uit de optredende beïnvloeding.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de uitgescheiden stoffen door de huid uitgescheiden stoffen zijn.

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de toestand de diabetische conditie betreft en de uitgescheiden stoffen karakteristiek zijn voor de diabetische conditie.

11. Inrichting volgens een der conclusie 8-10, met het kenmerk, dat de inrichting tevens derde middelen omvat voor het stimuleren van de uitscheiding van stoffen.

12. Inrichting volgens een der conclusie 8-11, met het kenmerk, dat de inrichting tevens vierde middelen omvat voor het leiden van uitgescheiden stoffen of daarmee samenhangende reactieproducten naar het oppervlak.

13. Inrichting volgens een der conclusies 8-12, met het kenmerk, dat de inrichting tevens vijfde middelen omvat voor het selectief doorlaten van uitgescheiden stoffen of 20 daarmee samenhangende reactieproducten.

14. Inrichting volgens een der conclusies 8-13, met het kenmerk, dat het oppervlak uitgescheiden stoffen of daarmee samenhangende reactieproducten selectief kan binden. 1028619