NO312337B1 - Mikrodialyseinnretning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en mikrodialyseinnretning for tilkobling til et langstrakt mikrodialysekateter (A), som har en semipermeabel membran innbefattet i en holder som, sammen med membranen, danner et ytterrør hvori et innerrør er huset, hvilket i kateterets distalende har en åpning hvori en første ledning er tilkoblet til proksimalenden av innerrøret og en andre ledning er tilkoblet til et rom som dannes mellom innerrøret og ytterrøret ved proksimalenden av nevnte rom, en pumpe (A) som er tilkoblet til en av de nevnte, ledningene og som tilfører dialysefluid, og anordning (B) for oppsamling fra den andre ledningens ende av dialysevæske som har strømmet gjennom mikrodialyseinnretningen.

Et mikrodialysekateter av denne typen kan anvendes for å in vivo gjennomføre analyser av de forskjellige molekylene inneholdt i intercellulære kroppsvæsker, som er i stand til å diffundere gjennom den semipermeable membranen. Mikrodialysekateteret kan også anvendes for å avlevere forskjellige molekyler via den tilførte dialysevæsken.

Et mikrodialysekateter av den omtalte typen er kjent fra SE-C-434214. Også små pumper for å drive dialysevæske gjennom et kateter av denne typen er tidligere kjent. Disse pumpene omfatter normalt en sylinder og stempel av typen anvendt med injek-sjonssprøyter, samt en drivanordning med motor for å bevege stempelet fremover i sylinderen. Slike pumpeanordninger arbeider normalt kontinuerlig, selv om insulinpumper spesielt kan arbeide intermitterende, hvorved insulin avleveres periodisk og tilførselen av insulin kontrolleres ved å variere mengden som hver gang avleveres.

Et spesielt trekk med hensyn til mikrodialyser ligger i de ekstremt små mengdene av væske som er påkrevet for å fylle et mikrodialysekateter, nemlig mengder av størrelses-orden mindre enn 1 mikroliter, f. eks. 0,5 mikroliter, når dette ses i forhold til det faktum at en dråpe som faller fritt fra et trangt rør er av størrelsesorden 15 mikroliter.

I tilfelle med stasjonære systemer er det normalt og praktisk å arbeide med kontinuerlig gjennomstrømning av dialysevæske. I tilfelle med transportable systemer, og spesielt systemer som bæres av pasienten, som må være batteridrevne, gjør kravet om lavt strøm-forbruk anvendelsen av pumper som opererer intermitterende foretrukket. Det er imidlertid funnet at kommersielt tilgjengelig apparatur har en tendens til å tilveiebringe for store mengder av prøvefluid, i hvilken de stoffene man vil analysere får for lav konsentrasjon. Kommersielt tilgjengelige insulinpumper er også funnet mindre egnede, idet de er vanskelige og problematiske å håndtere. Et formål ved foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe et bedre system, spesielt med tanke på det aktuelle pumpearrangementet.

Dette og andre formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved mikrodialyseinnretningen ifølge oppfinnelsen som er kjennetegnet ved at pumpen er konstruert for å avlevere en på forhånd bestemt mengde fluid intermitterende hvert intermittenstilfelle, hvor denne mengden er høyst tilnærmet lik volumet som kan opptas i rommet mellom innerrøret (A2) og ytterrøret (Al) over den delen av rommet som tilsvarer utstrekningen av den semipermeable membranen i lengderetningen av mikrodialysekateteret.

Foretrukne trekk ved mikrodialyseinnretningen ifølge oppfinnelsen fremgår fra medfølgende krav 2 - 4 og som beskrevet nedenfor i teksten.

Ved en innretning av den innledningsvis nevnte typen er pumpen anordnet for intermitterende tilførsel ved hvert intermitterende pumpetilfelle av en på forhånd bestemt mengde som høyst er tilnærmet lik volumet som kan tas opp i rommet mellom innerrøret og ytterrøret over en lengde derav som tilsvarer utstrekningen av den semipermeable membranen i lengderetningen av mikrodialysekateteret. Dette væskevolumet vil være av størrelsesorden 0,5 mikroliter i tilfelle med et typisk mikrodialysekateter.

Dette resulterer i forbedret virkningsgrad, idet bare fluid som har vært plassert nær den semipermeable membranen vil transporteres og byttes ut ved hvert intermitterende tilfelle. Dersom en større mengde fluid erstattes ved hvert tilfelle, vil en del av den utstrømmende væsken aldri ha vært i den sonen hvori utbyttingen gjennom den semipermeable membranen finner sted, hvilket betyr at fluidvolumet som er av interesse for et analysesynspunkt vil være unødig fortynnet med fluid som mangler den faktor som skal analyseres. Ved å anvende en analogi fra signalanalyser, betyr dette at signal til støy-forholdet vil bli dårligere.

Pumpen bør videre ha mulighet for å utføre en innledende spylingsprosess, hvori alt fluid i rør og kateter vil bli erstattet, normalt i et omfang på tilnærmet 100 ul. Eventuelt kan dette bevirkes manuelt, før et som en injeksjonssprøyte konstruert pumpekammer og stempel monteres i en motorisert drivanordning, som sammen danner en pumpe for den planlagte gjennompumpingen av dialysevæske i mikrodialyseanordningen. Ifølge en spesielt foretrukket utførelsesform har drivanordningen form av et hus som opptar pumpekammeret og stempelet, og som er koblet til en batteridrevet elektrisk motor ved hjelp av en gjenget skrue, hvor stempelet utenfor pumpekammeret har en forlengelse med en vinkelrett anordnet åpen gaffelform, som kan anordnes ettergivende klemmende omkring skruen, hvor minst den ene gaffelformens innovervendte sider har et mønster av furer eller fordypninger som har en periodisitet i det vesentlige overensstemmende med skruens gjengestigning og en helning i forhold til stempelets bevegelsesretning, som tilsvarer skruens gjengers helninger på en ene siden derav, mot hvilken gaffelformens innovervendte, side med fordypninger er anbrakt på elastisk måte. For å unngå behovet for nøyaktig sentrering oppnås en spesiell fordel når bare en side er utstyrt med en skruegjengning. GafFelformen er fortrinnsvis fremstilt av plast, så som Delrin. Skruen er fortrinnsvis fremstilt av metall, hensiktsmessig av stål.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til en ikke-begrensende utførelsesform derav, og også med henvisning til de vedlagte tegningene. Fig. 1 viser skjematisk en mikrodialyseinnretning med kateter, pumpe og prøveopp-tagende innretning.

Fig. 2 viser en mikrodialyseinnretning montert på en pasient.

Fig. 3 er et blokkskjema som illustrerer en mikrodialysepumpe.

Fig. 4 er en gjennomskjæring av et hus med drivanordning, for innsetting av et pumpekammer av injeksjonssprøytetypen og tilsvarende en utførelse som vist i fig. 3. Fig. 5 viser en løpemutter som er ment å settes på stempelstangen av en injeksjons-sprøyte.

Fig. 6 er et tverrsnitt langs linjen IV-IV i fig. 5.

Fig. 1 er en meget skjematisk illustrasjon av en mikrodialyseinnretning som har et kateter A, som tilføres fluid ved hjelp av en pumpe B og som avleverer fluid til en oppsamlingsinnretning C. En semipermeabel membran Al utgjør en ytteromhylling som omgir et rør A2, og røret A2 og rommet som defineres mellom røret A2 og membranen Al er hver forbundet med sitt tilførsels- hhv. avtappingsrør tilkoblet til hhv. pumpe B og oppsamlingsinnretning C. Kateteret A er normalt innført i vev, som vist i fig. 2, og en pumpe B ifølge oppfinnelsen er festet til pasientens kropp, dette er også en skjematisk antydet oppsamlingsinnretning C.

Prinsipp-skissen i fig. 3 viser de aktive komponentene av en mikrodialysepumpe, og en drivmotor 1 som driver en skrue 3 via en utveksling 2. På grensen er det overskrevs anbrakt en åpen mutter 4, som vil bli beskrevet i større detalj nedenfor, som er festet til (eller gjort i ett stykke med) stempelstangen av en pumpe svarende til en sprøyte eller lignende 6. Drivkilden har form av et batteri som styres ved hjelp av en mikrokontroller 8 til å avlevere elektrisk strøm til motoren 1, via en motordrivenhet 9. Motoren har en gjennomgående aksel, og den fra vekslingen vendte enden har et kodehjul 10 med mørke og lyse striper (ikke vist), som avleses av en optosensor 11 (lyskilde og lyssensor i kombinasjon), som via et optologisk hjelpemiddel signaliserer motorens rotasjon til mikrokontrolleren 8.

Som det fremgår av skissen av det oppskårede eksempelet vist i fig. 4, er motoren 1, kodehjulet 10, vekslingen og skruen 3 og batteriet 7 alle hensiktsmessig montert i et hus 20. Gjenværende komponenter er montert på kretskortet 21, som antydet i fig. 4. Selv om det ikke er vist, er en øvre del svingbart montert ved 22, hvorved en injeksjons-sprøyte av éngangstypen, og utstyrt med en "overskrevsmutter" 4, kan innlegges og klemmes fast under lokket, med den utgående enden 13 av sprøyten liggende i en åpning 23 og stempelstangen koblet til translasjonsbevegelse ved skruens 3 rotasjon.

Denne enkle anordningen muliggjøres ved anvendelse av en mutter 4, vist i større detalj i figurene 5 og 6, som omfatter en U-formet fordypning, hvis ene U-ben har en skrue-gjenging 30 skåret på denne, hvor avstanden mellom bena er tilpasset til gjengingen på skruen 3.

Ved et utførelseseksempel er skrudimensjonen M5 x 0,5 i samsvar med SMS 1701, og avstanden mellom U-benene før gjengeskjæring 4,5 mm. De rettskårne gjengene 30 i U-benet definerer hensiktsmessig en vinkel på 1,95° mot mutterens tverretning. Mutteren kan hensiktsmessig være fremstilt av et plastmateriale, så som Delrin.

Ved utførelseseksempelet er motoren 1 bygget sammen med en konvensjonell girboks 9 (ikke vist) for å oppnå et totalforhold på 108:1 med giringen 2. Når det anvendes en konvensjonell éngangssprøyte (3 ml) vil sprøyten utdele 0,5 ul fluid med hver rotasjon av motoren. Skruen har en stigning på 0,5 mm, og 1/108-dels rotasjon av motoren vil resultere i en translasjon på ca. 4 nm. Siden motoren alltid roterer i én og samme retning vil enhver glipp bare ha en neglisjerbar virkning.

Når det anvendes en motor utformet for nominelt 12 V, kan man med en 4 V batteri oppnå en hensiktsmessig matehastighet, slik at en motoromdreining tar tilnærmet ett sekund. Med intermitterende drift og én motoromdreining utført pr. minutt blir batteri-forbruket så lavt at ett batteri kan holde i femten døgn. Som regel er imidlertid under-søkelsesperioden sjelden lenger enn tre døgn.

Som nevnt tidligere er det ved innsetting av et mikrodialysekateter nødvendig med en innfyllings- og spyleperiode, som f. eks. kan omfatte utmating av 100 (il fluid ved en hastighet på 15 ul pr. minutt og følgelig med én motoromdreining hver andre sekund. Under denne tidsperioden kommer dessuten alle transmisjonsglipp til å utjevnes. I den følgende prøvetagningsperioden utmates fluid ved én omdreining pr. minutt, følgelig i en mengde på 0,5 ul intermitterende.

Dette eksempelet vedrører et mikrodialysekateter som har et effektivt volum på 0,5 ul eller ubetydelig mer. Når det anvendes andre mikrodialysekatetre må pumpen tilpasses tilsvarende, etter som tanken er å erstatte fluidet i den aktive delen av kateteret etter hvert utmatingstilfelle, uten at noe overskuddsvæske blir presset gjennom og dermed fortynner prøveoppløsningen. Selv om dette ikke utgjør noen del av foreliggende oppfinnelse kan det nevnes at individuelle prøvevolumer normalt samles under suksessive tidsperioder, f. eks. tidsperioder på 15 minutter, 30 minutter eller 1 time, avhengig av den forekommende endringshastigheten i eksempelvis metaboliske forløp, så som endringer i sukkerverdiene hos diabetikere eller andre endringer. I andre tilfeller anvendes utstyret for å avgi stoffer til en pasient, og dette eksempelet bør derfor ikke betraktes som uttøm-mende.

Det skal påpekes at den oppskårne anordningen i fig. 3 er tilnærmet i riktig målestokk, og det vil derfor være åpenbart at innretningen kan bæres av en pasient, f eks. som vist i fig. 1, og at pasienten ikke vil oppleve noen betydelig ubehag og at anordningen kan anvendes i enhver situasjon og også når det tas arbeidsprøver. Fagmannen vil innse at innretningen kan festes til pasientens kropp ved hjelp av et belte eller ved hjelp av et limbånd.

Claims (4)

1. Mikrodialyseinnretning for tilkobling til et langstrakt mikrodialysekateter (A), som har en semipermeabel membran innbefattet i en holder som, sammen med membranen, danner et ytterrør hvori et innerrør er huset, hvilket i kateterets distalende har en åpning hvori en første ledning er tilkoblet til proksimalenden av innerrøret og en andre ledning er tilkoblet til et rom som dannes mellom innerrøret og ytterrøret ved proksimalenden av nevnte rom, en pumpe (A) som er tilkoblet til en av de nevnte ledningene og som tilfører dialysefluid, og anordning (B) for oppsamling fra den andre ledningens ende av dialysevæske som har strømmet gjennom mikrodialyseinnretningen, karakterisert ved at pumpen er konstruert for å avlevere en på forhånd bestemt mengde fluid intermitterende hvert intermittenstilfelle, hvor denne mengden er høyst tilnærmet lik volumet som kan opptas i rommet mellom innerrøret (A2) og ytter-røret (Al) over den delen av rommet som tilsvarer utstrekningen av den semipermeable membranen i lengderetningen av mikrodialysekateteret.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at pumpen innbefatter en omhylling (20) som huser et batteri (7), en elektrisk motor (1), utveksling, en skrue (3) som er koblet til skruen via nevnte utveksling, og en utbyttbar injeksjonssprøyte (6) innbefattende en sylinder og et stempel som beveger seg i sylinderen og som har en stempelstang som rager ut fra denne, en skruegjenget, åpen mutteranordning som kan bringes til inngrep med skruen ved den distale enden av nevnte stempel, og en motorstyreanordning som er anordnet for fortrinnsvis intermitterende fremmating av stempelet.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at en utvekslingsanordning er tilveiebrakt mellom motoren (1) og skruen (3), og at motor-styreanordningen innbefatter en sensor (10, 11, 12) som avføler rotasjon av motoren.

4. Innretning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at utvekslingen er slik at én motoromdreining tilsvarer en utmating fra pumpen av størrelsesordning noen tiendedels mikroliter.