PT95332A

PT95332A - Processo e aparelho para a determinacao da concentracao de especies soluveis em agua num fluido biologico

Info

Publication number: PT95332A
Application number: PT95332A
Authority: PT
Inventors: Robert L Coleman; Chung Chang Young
Original assignee: Nova Biomedical Corp
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1991-05-22
Also published as: CA2025327A1; US5001067A; ATE123338T1; EP0419196A3; EP0419196B1; DE69019794T2; IE903362A1; DE69019794D1; JPH03170057A; EP0419196A2

Description

S< NOVA BIOMEDICAL CORPORATION "PROCESSO E APARELHO PARA A DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE ESPÉCIES SOLÚVEIS EM ÂGUA NIJM FLUIDO BIOL0GICO"

ENQUADRAMENTO GERAL DA INVENÇÃO A presente invenção diz respeito à determinação da concentração de espécies solúveis em água num fluido biológico.

As concentrações de iões sódio e potássio em plasma sanguíneo, por exemplo, podem ser medidas directamente (por poten-ciometria directa usando um eléctrodo selectivo do ião) ou indirectamente (por fotometria de chama ou por métodos potencio-métricos indirectos que envolvam a diluição da amostra). No entanto, os processos que compreendem a diluição da amostra tendem a substimar a concentração das espécies solúveis em água porque a fracção de água do plasma da amostra (que inclui a espécie solúvel em água e representa apenas uma parte da amostra completa) ê efectivamente diluída mais do que as soluções de calibração pura-mente aquosas separadas utilizadas na determinação. 0 efeito aumenta com o aumento da concentração de proteínas ou de lípidos, por exemplo, em amostras patológicas [Shyr e col., "Clin. Chem.M, 26, 1517 (1980); Coleman e col., "Clin. Chem.", 27, 1938 - 1939 (1981)]. -2-

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em geral a invenção tem como característica corrigir os valores de determinações iniciais da concentração de uma primeira espécie solúvel em água dissolvida num componente baseado em água de um fluido biológico que também inclui uma segunda espécie solúvel em água e um componente que ocupa volume, tendo a determinação inicial sido realizada usando uma amostra original do fluido que foi diluído a partir de uma quantidade de solução aquosa adicional para formar uma amostra diluída; a concentração da segunda espécie solúvel em água é medida numa amostra não diluída do fluido biológico de maneira a obter-se uma concentração directa e medida utilizando uma amostra diluída do fluido para se obter uma concentração indirecta, e a determinação inicial da primeira espécie é ajustada com base numa combinação das determinações da concentração directas e indirectas da segunda espécie.

Nas formas de realização preferidas, o ajustamento da determinação inicial da primeira espécie inclui obter-se um factor de correcção formando um quociente entre as determinações directa e indirecta da segunda espécie, o fluido biológico é plasma sanguíneo ou soro, a primeira espécie solúvel em água é glicose e a segunda espécie solúvel em água é o ião sódio. 0 plasma sanguíneo contém espécies solúveis em água adicionais (por exemplo, dióxido de carbono e proteína), que complexam a segunda espécie solúvel em água, e ajusta-se o factor de correcção consequente-

mente. 0 cálculo do factor de correcção (f) envolve a medição de uma concentração directa do ião sódio numa amostra de plasma não diluído, a medição de uma concentração indirecta do ião sódio usando uma amostra diluída, a determinação da concentração de dióxido de carbono total presente na amostra, a medição da concentração da proteína total existente na amostra e a substituição dos valores das concentrações medidas na equação : f = [Na]d (1 + [TC021 + [TP]).

[Na]^ mole/1 600g/dl A invenção permite a determinação rápida e rigorosa da concentração, por exemplo, de glicose no plasma sanguíneo com base em determinações indirectas. 0 factor de correcção entra em linha de conta com as flutuações da concentração das espécies que interferem com o cálculo da proporção da diluição da amostra apropriada.

Outras vantagens e propriedades características da presente invenção serão evidentes a partir da descrição seguinte da forma de realização preferida e das reivindicações.

DESCRIÇÃO DA FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA

Em primeiro lugar, descrevem-se resumidamente os desenhos. A fig. 1 é um diagrama esquemático do processo da técnica anterior para o cálculo da proporção da diluição de plasma com agua. -4- A Figura 2 é um diagrama esquemático do aparelho analisador. A figura 3 é um diagrama de fluxo de um processo para calcular a concentração corrigida de glicose.

Para determinar indirectamente a concentração de glicose no sangue, dilui-se uma pequena amostra de plasma sanguíneo com uma quantidade conhecida de água ou de diluente, mede-se a concentração da glicose na amostra diluída e ajusta-se a medição com o factor da diluição (o quociente entre o volume da amostra diluída e o volume em que a glicose estava originalmente dissolvida) para se obter a concentração de glicose na amostra original. A concentração de uma espécie determinada desta maneira é conhecida como "concentração indirecta".

Observando a Figura 1, pode ver-se que, como o plasma sanguínea 10 inclui uma fracçao 12 que contém as espécies que ocupam volume (VO) (por exemplo, lípidos ou as regiões hidrofó-bicas das proteínas) além da fracção 14 que contém as espécies solúveis em água (WS) (por exemplo, electrélitos tais como iões sódio ou potássio e não electrélitos tais como glicose, ureia ou colesterol), a simples razão entre o volume diluído e o volume da amostra original não origina um factor de diluição rigoroso para a fracção da água do plasma. Para um padrão aquoso 10a, a porção solúvel em água 14a é o volume da amostra completa de 100 micro-litros. Para uma amostra de plasma, a fracção 12 que contém a -5-

espécie VO representa cerca de 6% do volume total ou 6 microlitros de uma amostra de 100 microlitros.

Se se diluírem 100 microlitros da solução padrão aquosa na proporção de 1:200, pode calcular-se uma razão de diluição aquosa padrão 18 por meio da seguinte expressão volume final = 20.000 μλ. = 200. volume inicial 100 jj,1

Um quociente de diluição do plasma com água 20 para uma amostra de plasma sanguíneo, calculado da mesma maneira, ê igual a 19.900 /q + 94 M = 212.

ou uma diferença igual a 6%. Este. cálculo do quociente de diluição do plasma com água depende da capacidade para medir o volume VO. Este volume pode variar de indivíduo para indivíduo e pode ser significativamente maior no caso de amostras de plasma sanguíneo patológico.

Desenvolveu-se um processo para determinar um factor de correcção e ajustar a concentração de uma espécie solúvel em água no plasma sanguíneo que elimina a necessidade de medir o volume real da amostra da fracção que ocupa o volume. Em vez disso, calcula-se um factor de correcção com base no quociente entre as -6- /

determinações da concentração directa e indirecta para uma primeira espécie solúvel em água (por exemplo, ião sódio) e esse factor i usado para corrigir a determinação indirecta da concentração de uma espécie solúvel em água diferente (por exemplo, glicose). Podem fazer-se ajustamentos do factor de correcção para entrar em linha de conta com a formação de iões complexos que interferem.

EXEMPLO

Fazendo referência â Figura 2, coloca-se um volume conhecido 30 de plasma sanguíneo de um paciente num copo de amostragem e aspira-se para o analisador 32. Outra amostra 34 de volume conhecido de plasma do mesmo paciente é diluída numa proporção conhecida com uma solução aquosa no diluidor 36 e então aspira-se a amostra diluída 38 para o analisador 32.

Se o ião sõdio é a espécie solúvel em água a partir da qual se determina o factor de correcção, têm de fazer-se ajustamentos do factor para corrigir a ligação do sõdio a diõxido de carbono (bicarbonato) e à proteína. Como mostra a Figura 3, a concentração de sõdio no plasma é medida na amostra não diluída ([Na]^ 40) por potenciometria directa com um eléctrodo selectivo do ião 60. Mede-se a concentração de sõdio usando a amostra diluída ([Na]^) 42 por potenciometria indirecta 62. Mede-se a concentração total de diõxido de carbono [TCC^] 44 por meio de um sensor de gás 64. A -7-

concentração da proteína [TP] 46 é determinada espectrofotometrica mente 66.

Calcula-se um factor de correcção da água do plasma usando a equação 48, de modo a obter-se f = [Na]d (1 + [TCOq] + [TP]).

[Na]^ mole/1 600g/dl

Os valores determinados são substituídos na equação acima referida, com as seguintes modificações : as unidades-padrão para [TCO2] são milimoles/litro, de modo que a concentração recebida tem de ser dividida por 1000 antes de utilizada. As unidades--padrão para [TP] são gramas/decilitro, de modo que a concentração recebida pode ser utilizada directamente. Se o analisador não medir a concentração de proteína, o valor [TP] pode ser considerado como 6 para reflectir a concentração normal média de proteína. A concentração de glicose na amostra de plasma i determinada indirectamente 50 por clorimetria ou por amperometria 68 usando a amostra diluída. Multiplica-se então a concentração de glicose medida 50 pelo factor de correcção calculado para se obter a concentração de glicose corrigida 52. Os cálculos são feitos por um computador 33 existente no analisador 32 (Figura 2). • te

Para verificar o rigor do factor de correcção, mediu-se a concentração de glicose directamente utilizando um electrodo de enzima, na presença de CO2 (bicarbonato) e de diversas concentrações diferentes de albumina de soro bovino, e compararam-se os valores medidos com os obtidos usando o factor de correcção calculado para ajustar a determinação indirecta. Os resultados estão reunidos no Quadro seguinte.

Quadro : Amostra NQ 1 2 3 4 5 6 BSA (g/dl) 0 3 6 9 12 18 bicarbonato (mM) 20 20 20 20 20 20 sódio directo (mM) 137,7 136,1 135,5 135,2 134,8 133,7 sódio indirecto (mM) 140,6 136,9 133,0 129,4 127,1 120,0 (f) 0,999 1,02 1,05 1,08 1,10 1,17 glicose indirecta (mg/dl) glicose 203 195 190 184 178 170 indirecta x (f) (mg/dl) 203 199 200 199 196 199 glicose directa (mg/dl) 202 201 202 201 201 200

Pode concluir-se que, dentro do intervalo de erro experimental, o processo dá o mesmo valor que a determinação directa da concentração de glicose.

Outras formas de realização estão incluídos nas reivindicações seguintes. Por exemplo, o método para calcular um factor de correcção para ajustar as medições indirectas da espécie solúvel em água é aplicável a qualquer espécie para a qual exista um método de medição indirecta (por exemplo, os exemplos adicionais incluem ureia, colesterol ou lactato). Qualquer espécie para a qual existe método de determinação tanto directo como indirecto pode servir como espécie de referência para o cálculo do factor de correcção (por exemplo, os exemplos adicionais incluem cloreto de potássio ou mesmo glicose).

Para cada espécie de referência utilizada, tem de fazer-se os ajustamentos apropriados do factor para reflectir qualquer complexação da espécie com outra espécie solúvel em água.

Claims

REIVINDICAgÕE S 1.- Processo para a determinação da concentração de uma primeira espécie solúvel em água dissolvida num componente à ba se de água de um fluido biológico que também inclui uma segunda espécie solúvel em água e um componente que ocupa volume, carac terizado pelo facto de: se medir a concentração da referida primeira espécie solú vel em água usando uma amostra original do mencionado fluido que foi diluída com uma quantidade de solução aquosa adicional para se formar uma amostra diluída, -11- -11-

se medir uma concentração directa da citada segunda espécie solúvel em água na amostra original não diluída com a referida solução aquosa adicional, se medir uma concentração, indirecta da mencionada segunda espécie solúvel em água usando a amostra diluída e ajustar-se a citada medição da concentração da referida primeira espécie solúvel em agua por uma combinação das medições de concentração directa e indirecta da mencionada segunda espécie solúvel em água.
2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado pelo facto de o ajustamento da citada medição de concentra ção da referida primeira espécie solúvel em água compreender o cálculo de um factor de correcção baseado numa combinação das mencionadas medições da.concentração directa e indirecta da citada segunda espécie solúvel em água.
3. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracteri-zado pelo facto de o factor de correcção compreender o cálculo do quociente entre a referida concentração directa e a mencionada concentração indirecta da citada segunda espécie solúvel em água.
4.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a primeira espécie -12-

x % solúvel em água compreender glucose.
5. - Processo de acordo com.qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o referido fluido biológico compreender plasma sanguíneo.
6. - Processo-de acordo com. qualquer das reivindicações anterioresr caracterizado. pelo facto de a mencionada segunda espécie compreender ião sódio.
7. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o citado fluido orgânico incluir também pelo menos uma espécie adicional solúvel em agua que forma, um complexo com a segunda: espécie solúvel em ãgua e ainda por se medir a concentração da referida espécie adicional no mencionado fluido e se ajustar a citada medição da concentração da referida primeira espécie solúvel em ãgua baseada na mencionada concentra ção medida da citada espécie.adicional.
8. - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracteriza do pelo facto de a referida espécie adicional compreender proteí na. -13- / f .%
9. - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracteri-zado pelo facto de a mencionada espécie adicional compreender diõxido de carbono.
10. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracteri-zado pelo facto de a citada primeira espécie solúvel em água ser glucose dissolvida num componente â base de água de plasma sanguíneo que também inclui ião sódio como uma segunda espécie solúvel em água e ainda inclui proteína como um componente que ocupa volume, se medir uma concentração directa de ião sódio numa amostra do referido plasma que nao foi diluída com a mencionada so lução aquosa para se obter um valor de se medir uma concentração indirecta. de ião sódio numa amos tra do citado plasma usando uma amostra do referido plasma diluí do com solução aquosa para se obter o valor £ Na £^ e se medir a concentração da proteína total numa amostra do mencionado plasma para se obter £^ £ e se determinar o citado factor de correcção (f) por· meio da seguinte expressão f= (Γ-Na Jã/ £ Na JT) (1 + £ TP J/600g/dl)
11. - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracteri zado pelo facto de se medir a concentração de diõxido de carbono total numa amostra do citado plasma para se obter um valor ^tco2 J e se determinar o citado factor de correcção (f) por

meio da expressão f=(Z*Na Já/£^aJ±) (1 + Z* TC02_7/mole/l + £ TPjV600g/dl)
12. - Aparelho para corrigir uma medição inicial da concentração de uma primeira espécie -solúvel em água dissolvida num componente ã base de água de um fluido biológico que também inclui uma segunda espécie e um componente que ocupa volume, tendo a referida medição inicial sido feita numa amostra diluída do mencionado fluido, compreendendo meios para medir a concentração da citada primeira espécie solúvel em água na referida amostra diluída, caracterizado pelo facto de compreender: meios, para medir uma concentração directa da mencionada, segunda espécie solúvel em água numa amostra não diluída do citado fluido e uma concentração indirecta da referida segunda e£ pécie usando, uma amostra diluída, do mencionado fluido e uma unidade de computador que compreende meios para receber a citada concentração e· para ajustar a referida medição da concentração da mencionada primeira espécie solúvel em água por uma combinação das citadas concentrações directa e indirecta da referida segunda espécie para se obter uma medição corrigida da concentração mencionada espécie solúvel em água.
13. - Aparelho de acordo com a reivindicação 12, caracterjL zado pelo facto de compreender ainda meios para ajustar a citada medição inicial da concentração da referida primeira espécie so- 15-

lúvel em água para gerar um factor de.correcção baseado numa combinação de medições directa e indirecta da mencionada segunda espécie solúvel em água* 14*- Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracte-rizado pelo· facto -de os' meios para gerar um factor de correcção compreenderem meios para formar o quociente entre a citada concentração directa e a referida concentração indirecta.
15. - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a mencionada primeira espécie solúvel em água ser a glucose.
16. - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o citado fluido biológico compreender plasma sanguíneo.
17. - Aparelho de acordo.com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a referida segunda espé cie compreender ião sódio.
18. - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o mencionado, flúido biológico - in cluir também uma espécie adicional solúvel em água que forma um complexo com a segunda espécie química solúvel em água e ain da pelo facto de o referido analisador compreender meios para medir a concentração da mencionada.espécie adicional no citado fluido e o referido computador incluir meios para ajustar a meneio nada medição da concentração da citada primeira espécie solúvel em água baseada na referida concentração medida da mencionada espécie adicional.
19.- Aparelho de acordo com a reivindicação 18, caracte-rizado pelo facto de a- citada espécie adicional compreender pro telna.
20. - Aparelho de acordo.com a reivindicação 18, caracte-rizado pelo facto de .a referida espécie adicional compreender dióxidode carbono.
21. - Aparelho de acordo com a reivindicação 13 para corrigir uma medição inicial da concentração de glucose dissolvida num componente à base de ãgua de plasma sanguíneo que também in clui proteína como um componente que ocupa volume, - caracteriza-do pelo facto de compreender um analisador que compreende meios para medir a concentração de glucose como a mencionada, primeira espécie na citada amostra diluída, meios para medir uma concentração directa de ião sódio co -17-

mo a referida segunda espécie numa amostra do mencionado plasma que não foi diluída para se obter um valor de £ Na 3d' meios para medir uma concentração indirecta de ião sódio numa amostra do citado plasma, usando uma amostra do referido plasma que foi diluída para se obter um valor de £Na_7^ e meios para medir a concentração de proteína total numa amostra do mencionado plasma para se obter um valor de £ TPJ7, e uma unidade de computador que compreende meios para receber os citados valores e para determinar um factor de correcção (f) de acordo com a expressão f=(^,Na-7d/Z,Na7i) (1 + £Ύ9 J/600g/dl) e para ajustar a referida medição inicial de concentração de glu cose pelo mencionado factor.
22.- Aparelho de acordo com a reivindicação 21, caracte-rizado pelo facto de o citado analisador incluir também meios para medir a concentração de dióxido de carbono total numa amos tra de plasma para se obter um valor de £TC02 J e o referido computador incluir meios para determinar o men cionado factor de correcção (f) de acordo com a expressão f= (£ Na_7d/£ Na ) (1 + £ TC02 J/mole/1. + £ TP J/600g/dl) Lisboa, 17 de Setembro de 1990 O Agsite Oficial da Prcprsdade Indu&fríal