DK164311B - Dialyseprobe - Google Patents

Description

i

DK 164311B

Biologiske væv består af celler, der lever i et væskemiljø,som fører næring og nedbrydningsprodukter til og fra cellerne og nærliggende blodkar. Gennem dette extracellulære væskerum transporteres alle de byggesten, 5 der er nødvendige for den enkelte celles stofomsætning, men også alle de signalstoffer, der giver cellen meddelelse om de krav kroppen stiller. Eksempler på sådanne signalstoffer er hormoner såsom insulin, østrogen m.fl.

I nervesystemet sker der en særlig vigtig transport-10 form ved at de elektriske nervesignaler fremkalder en frigørelse af signalstoffer (transmittere), der i den såkaldte synaps strømmer fra den ene nervecelles ende til den anden nervecelles modtagermolekyler, de såkaldte receptorer. Hjernens funktion er i sin helhed 15 et resultat af disse signalstoffers frigørelse. Hjernens sygdomme antages derfor at bero på forstyrrelser i frigørelsen af signalstoffer,og de psykofarmaka, hvormed man behandler hjernesyge patienter, påvirker netop disse stoffers omsætning.

20 For at forstå kroppens funktion er det særligt vigtigt at kunne følge "trafikken" af stoffer såvel indbyrdes mellem kroppens celler som mellen cellerne og blodkarrene. Traditionelt er dette sket enten ved at suge blod ud til analyse af dets indhold eller ved 25 perfundering af blodkarrene med en fysiologisk væske, hvis indhold derefter studeres. Udtrykket "perfunderer" anvendes i nærværende beskrivelse og krav som betegnende den handling at foretage en perfusion. Disse metoder giver dog blot en indirekte opfattelse af det mellem cellerne 30 indbyrdes rådende miljø og er desuden vanskelige at anvende på mange organer. Dette gælder især hjernen, hvor det er umuligt at perfundere de blodkar, der går til visse definerede dele. Man har derfor forsøgt at udvikle nye teknikker, f.eks. den såkaldte push-pull 35 teknik, hvor to rør føres ind i hjernen og væske trykkes ind gennem det ene samtidig med at den samme mængde suges ud gennem det andet (GADDUM J.H. (1961). J. Physiol., 155, 1-2). På denne måde gennemskylles et lille hulrum, 2

DK 164311 B

der opstår ved rørenes spids, og kemiske stoffer fra nærliggende celler føres ud med væsken, der senere kan analyseres med henblik på dets indhold. Det problem, at på en reproducerbar måde indsprøjte og udtage væske 5 uden samtidig at risikere beskadigelser på det omgivende væv er åbenlyst. I forskningssammenhæng har denne teknik også været vanskelig at anvende i forbindelse med små forsøgsdyr.

En anden kendt måde at udføre en prøveudtagning 10 af indholdet i det extracellulære rum er at tilpasse dialyseprincippet. Denne vævsdialyse foregår således, at en dialyseprobe omfattende en dialysemembran samt kanaler til strømning af perfusionsvæske henover membranen indføres i vævet, hvorefter membranen gennem-15 skylles med perfusionsvæske, der derefter opsamles og analyseres kemisk. En sådan vævsdialyse kan udføres i stort set alle væv. Dialysen sker i et defineret område, giver kun lidt trauma, er metodologisk enkel at gennemføre samt egner sig specielt til studier af hjer-20 nens funktion. Kendte dialyseprober til dette formål omfatter enten to ved siden af hinanden forløbende kanaler i form af en push-pull kanyse, hvis distale ende slutter i en lille sæk af permeabelt materiale, hvilken sæk da udgør dialysemembranen (DELGADO, J.M.R.

25 m.fl. (1972). Arch, int. de Pharmacod. et de Therapie, 198, 1, 9-21), eller også har kanalerne til perfusionsvæsken form af to efter hinanden liggende kanaldele, der indbyrdes er forenede ved hjælp af en ligeledes slangeformig membran, der altså forbinder de to kanal-30 dannende slangedele og eventuelt kan være udformet hesteskoformet kroget (Ungerstedt, U. m.fl. (1982).

Advances in the Biosciences, 37, 219-231, Oxford og New York: Kohsaka M. m.fl. (Red.)).

Begge disse kendte dialyseprober er imidlertid 35 behæftet med betydelige ulemper. Udover at de er vanskelige at anbringe, har deres membraner nemlig den ulempe, at de er dårligt definerede med hensyn til den virksomme dialyseflades størrelse og beliggenhed. Det er 3

DK 164311 B

også vanskeligt at sikre den korrekte væskeskylning forbi membranen. Med den sækformige membran findes der nemlig en latent risiko for at den ene eller den anden af de i membranen liggende kanalåbninger blokeres 5 af membranens eget fleksible vægmateriale. Ved den rør-formige membran, som kan bestå af en såkaldt hollow fibre, deformeres og tilstoppes den fine gennemstrømningskanal let, såsnart membranen bøjes, hvorfor der bør være et stykke mikrosurtur indlagt i membranen for at holde 10 denne passende åben. Endvidere kræves det, for at en probe med rørformig membran skal kunne anbringes, at der findes en eller anden form for yderligere støtteorgan i denne under selve anbringelsen, hvilket støtteorgan derefter må fjernes, inden proben tages i brug.

15 Under forudsætning at der kan fremstilles en passende dialyseprobe, der er fri for de kendte probers her nævnte ulemper, skulle dialyseteknikken imidlertid som sådan kunne få betydelig klinisk anvendelse. Som eksempel kan nævnes overvågning af hjernens status 20 efter kranietrauma, f.eks. ved bestemmelse af forskellige metabolske produkter eller transmittorer samt ved måling af oxygenspænding og glucoseomsætning. Ved hjælp af passende isotoper kan endog forskellige aspekter af hjernefunktionen følges. I forbindelse med tumorsyg-25 domme i hjernen kan der gennemføres metabole studier af tumorerne som grundlag for diagnose. Ved cellegiftbehandling kan dialyse også anvendes til overvågning af den cellegiftmængde, der når tumoren, henholdsvis den mangde normalt væv udsættes for. Ligeledes bør celle-30 gifte kunne administreres lokalt ved omvendt dialyse, hvor cellegiftene forlader dialysevæsken og trænger ud i det til behandling beregnede væv. I kliniske såvel som i forskningsmæssige sammenhæng bør lægemidlers indtrængning ind i hjernen eller andre væv kunne stude-35 res med dialysemetodik. Givetvis kan dialysen også udnyttes i andre organer end hjernen, f.eks. ved leverfunktionsstudier ved studier af muskelmetabolisme, hjernemetabolisme, f.eks. under og efter operation, 4

DK 164311 B

samt ved punktering af tumorer til diagnose og behandling, samt i et antal intensivpiejesituationer, hvor væskestatus og metabolisme kan følges subkutant eller i kroppens organer eller hulrum. En passende dialyse-5 probe bør også kunne indføres i blodkarrene til kontinuerlig overvågning af blodstatus uden behov for stadig blodudtagning eller stikning af patienter. Endvidere bør proben også kunne anvendes i forskellige in vitro situationer såsom ved prøveudtagning af meta-10 bolske produkter i forskellige cellekulturer, gæringskar og lignende. Dialysatet kan da enten overføres til et kemisk laboratorium til dialyse eller i passende tilfælde direkte sluttes til hertil indrettet måleapparatur .

15 Den foreliggende opfindelse angår en dialysepro- be af den kendte art, som er beskrevet her, og som omfatter en dialysemembran samt kanaler til strømning af perfusionsvæske henover membranen.

Opfindelsens hensigt er med udgangspunkt i en 20 sådan probe at foreslå en ny og forbedret sådan, der først og fremmest er beregnet til indføring i biologiske væv og som ikke er behæftet med de i det foregående berørte ulemper. Endvidere skal den nye og forbedrede probe uden anvendelsesmæssigt at være begrænset 25 til kun biologiske væv være indrettet således, at den muliggør en rutinemæssig anvendelse af vævsdialyseteknik indenfor såvel klinisk som preklinisk forskning. Forskellige former for proben skal være anvendelige på mennesker eller større forsøgsdyr og på små for-30 søgsdyr indenfor forskellige former for forskningsvirksomhed .

En ifølge opfindelsen udformet dialyseprobe, der ved undersøgelser udført i væv hos mindre forsøgsdyr, har vist sig at opfylde den angivne hensigt, er først 35 og fremmest ejendommelig ved, at dens dialysemembran er anbragt omsluttet af en indfatning, der støtter og delvis frilægger membranen, og som er stivere end membranen.

Som følge af, at indfatningen af membranen ved 5

DK 164311 B

en ifølge opfindelsen udført dialyseprobe er stivere end selve membranen og derved støtter og beskytter denne, og desuden blot delvis fritlægger membranen, således at størrelsen og udformningen af den - eller de - dialyse-5 aktive dele af membranen kan tilpasses efter størrelsen og formen af det til undersøgelser beregnede væv,bliver en probe ifølge opfindelsen både robust og særlig håndterbar samt desuden også let anbringelig på sit anvendelsessted, hvor den som følge af den dialyseaktive mem-10 brandel veldefinerede form 6§ størrelse kan benyttes med målrettet virkning.

Prober fremstillet efter opfindelsen kan have meget varierende former og være alt fra mere eller mindre sfæriske til langstrakte. Ved en til dialyse 15 af hjernevæv særlig anvendelig udførelsesform, der desuden kan varieres på flere måder og samtidig endog er forholdsvis enkel og billig at fremstille er såvel dialysemembranen som indfatningen i det væsentlige rørfor-mige med membranen i det mindste delvis indskudt i fat-20 ningen. Denne opbygning, der giver proben en langstrakt og på anvendelsesstedet forholdsvis let anbringelig ydre form, medfører, at dialysemembranen enten kan have sin distale ende frit eksponeret udskudt fra indfatningen eller også i sin helhed kan være indskudt i denne. I 25 det første tilfælde bliver membranens frilagte dialyseaktive del således forlagt til probens distale ende, medens den modsvarende membran i det andet tilfælde eksponeres gennem en eller flere gennemgående udtagninger i indfatningens væg. I begge tilfælde er de distale 30 ender af såvel dialysemembranen som indfatningen lukkede. i det sidste tilfælde kan lukningen af disse ender være fælles for dialysemembranen og indfatningen.

For at være vævsvenlig kan probens distale ende passende være afrundet. I en del tilfælde kan det imid-35 lertid være fordelagtigt, at probens distale ende er spids for at lette anbringelsen på anvendelsesstedet.

Af samme årsag kan den pågældende ende også forsynes med en eventuelt tilspidset skærende æq. Med en sådan 6

DK 164311 B

udformning kan en probe ifølge opfindelsen nemlig indføres i et blodkar eller en vævsmasse på samme måde som en kanyle.

Ved en særlig fordelagtig udførelsesfonn for 5 en dialysebrobe ifølge opfindelsen er kanalerne til perfusionsvæskens strømning henover membranen tilgængelige udefra ved probens proximale ende. De kan der være anbragt udragende fra denne ende og eventuelt være omgivet af en ekstra beskyttelseskappe. Betydelige for-10 dele opnås, såfremt de ved den pågældende probeende tilgængelige kanaler har organer til tilslutning til det til dialysemetoden nødvendige apparatur, der kan være af de mest skiftende arter,og som ikke omhandles af den foreliggende opfindelse. Forbindelsen mellem 15 dette apparatur og en probe ifølge opfindelsen består fortrinsvis af enkelt- eller flerkanalede slanger af passende dimensioner. De ved probens proximale ende eventuelt værende tilslutningsorganer kan enten strække sig ud fra proben i dens aksiale eller også kan i det 20 mindste et af disse tilslutningsorganer strække sig i mere eller mindre radial retning ud fra proben. Det sidstnævnte er særligt fordelagtigt i forbindelse med prober, der er beregnet til anvendelse i forbindelse med mindre forsøgsdyr.

25 For at sikre den bedst mulige perfusionsvæske- strømning henover den dialyseaktive del af membranen ved en ifølge opfindelsen udført probe, har en af væskekanalerne sin inden i proben liggende åbning beliggende i nærheden af den distale ende af membranens af ind-30 fatningen fritlagte del, mens den anden kanal har sin inden i proben anbragte åbning beliggende i nærheden af denne membrandels proximale ende. En særlig enkel udførelsesform opnås, såfremt den med sin åbning i nærheden af den frilagte membrandels proximale ende belig-35 gende kanael består af et åbent rum inden i proben, i hvilket rum den med sin åbning i nærheden af den nævnte membrandels distale ende beliggende kanal forløber.

Herved er det nemlig blot nødvendigt, at et kanalelement

DK 164311B

7 kommer til anvendelse, medens den anden kanal udgøres af et inden i proben værende åbent rum omgivet af membranens indfatning. Det er passende, at dette kanaldannende åbne rum inden i proben, da står i forbindelse med 5 et ud til siden fra proben ragende tilslutningsorgan i form af en rørstuds eller lignende.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til to på den vedhæftede tegning viste udffrelsesformer for dialyseprober ifølge opfindelsen, 10 hvor fig. 1 viser et aksialt snit gennem en først og fremmest til human anvendelse beregnet probe, idet fig. 2 og 3 viser et tværsnit gennem denne skåret langs linierne, henholdsvis II-II, III-III i fig. 1, 15 fig. 4 viser et til fig. 1 svarende aksialt snit gennem en probevariant ifølge opfindelsen, der først og fremmest er beregnet til forsøgsdyr, idet fig. 5 og 6 endeligt viser tværsnit skåret gennem denne variant langs linierne, henholdsvis V-V, VI-VI.

20 For tydeligheds skyld er samtlige tegningsfigu rer udført i overdreven skala. En ifølge opfindelsen udført dialyseprobe kan nemlig have meget små dimensioner, der f.eks. blot går op til brøkdele af millimeter, når der er tale om hjernevævsdialyse.

25 Som angivet i det foregående og vist i tegninger ne omfatter en ifølge opfindelsen udført dialyseprobe en dialysemembran med tilhørende kanaler til frembringelse af en perfusionsvæskestrøm henover membranen. Denne kan i princippet være udformet på vilkårlig passende 30 vis, og ligeledes kan kanalernes udformning og endog antal variere. Det afgørende er blot, at den nødvendige perfusionsvæskestrøm opretholdes henover membranens dialyseaktive del eller dele.

Ved begge de her viste udførelsesformer for en 35 8

DK 164311 B

probe ifølge opfindelsen er en dialysemembran 1 i det væsentlige rørformet, hvilket har vist sig såvel funktionsmæssigt som tilvirkningsmæssigt at være fordelagtigt. Ifølge opfindelsen er membranen anbragt om-5 givet af en indfatning 2, ' der giver membranen støtte og delvis frilægger den, og som er stivere end membranen 1. Udover at give membranen 1 støtte, giver indfatningen herved også denne en beskyttelse, hvorved en probe ifølge opfindelsen får en særlig høj grad af 10 håndterbarhed, hvilket givetvis er til fordel såvel ved fremstillingen som ved opbevaringen og anvendelsen af proben. Ved begge de viste udførelsesformer er også indfatningen 2 i det væsentlige rørformig og består af et tyndvægget metalhylster med en sådan form og 15 indre diameter, at den rørformige dialysemembran 1 kan indføres deri. For at have de nødvendige dialyseegenskaber består selve membranen 1 af et tyndvægget passende permeabelt slangemateriale. Med fordel kan en såkaldt hollow fibre membran anvendes, hvilke mem-20 braner kan fås i forskellige størrelser og med forskellige dialytiske egenskaber for at passe til det aktuelle behov. Sådanne membraner er også let anbringelige i den i det væsentlige rørformige indfatning.

Ved den figurerne 1-3 viste probeudformning som 25 nærmest er beregnet til human brug er dialysemembranen L i sin helhed skudt ind i den af et metalhylster dannede indfatning 2, hvis væg har en gennemgående udskæring 3, hvori en del af membranens overflade eksponeres. Størrelsen og udformningen af udskæringen 3 kan 30 varieres afhængigt af ønsket størrelse og form af membranens dialyserende overflade. Membranen 1 er ført ind i indfatningen med så tæt tilslutning til dennes væg som muligt. De distale ender af såvel dialysemembranen som indfatningen er fælles lukkede ved hjælp af 35 f .eks. epoxyharpiks 4 på en sådan måde,at den rørformige membran også tætnes mod indfatningen. Lukningen af probens distale ende tilpasses efter indfatningens form og kan gives varierende udformning fra afskåret på 9

DK 164311 B

tværs til slebet som en injektionskanyle. Ved den i fig. 1 viste probevariant er tilslutningen derimod givet en afrundet form for at være "vævsvenlig".

Ved den i fig. 4-6 viste probeudformning, der 5 nærmest er beregnet til forsøgsdyrbrug, er den rørfor-mige dialysemembran 1 kun delvis indskudt i den ligeledes af et rørformigt metalhylster bestående indfatning 2, således at membranens distale ende rager frit ud fra indfatningen. For at være fast fikseret og 10 nøjagtigt aftætnet i forhold til indfatningen er membranens proximale ende limet fast med f.eks. epoxyharpiks 5 i indfatningen. Membranens distale ende er skåret over på tværs og tillukket med en prop 6, der f.eks. også er af epoxyharpiks.

15 Ved flertallet af udførelsesformer for en dif- fusionsprobe ifølge opfindelsen bør kanalerne til per-fuionsvæskens strømning henover membranen 1 være tilgængelige udefra ved probens proximale ende. Ved begge de her viste udførelsesformer findes der derfor organer 20 til perfusionsvæskekanalernes tilslutning til det øvrige dialyseapparatur, der er anbragt ved proximalenderne.

Disse organer består af udragende rørformige tilslutningsstudser 7, 8, henholdsvis 9, 10. Ved den i fig. 1 viste udførelsesform løber disse studser, som 25 udgør direkte fortsættelser af de inden i membranen forløbende kanaler ud fra proben i dennes aksiale retning. I den i fig. 4 viste udførelsesform løber blot den ene tilslutningsstuds 9 ud aksialt fra proben, mens den anden 10 derimod løber ud i radial retning. Dette 30 arrangement med perfusionsvæskekanalernes tilslutningsstudser pegende i forskellig retninger har betydelige praktiske fordele i forbindelse med forsøgsdyr.

Som det er fremgået af det netop nævnte er de fra en ifølge opfindelsen udført probe udløbende tilslut-35 ningsstudser 7-10 at betragte som fra proben udgående dele af de til frembringelsen af perfusionsvæskestrøm-ningen forbi membranen 1 dialyserende overflade nødvendige kanaler. Ved den i fig. 1 viste udførelsesform 10

DK 164311 B

forekommer der to kanaler 11, 12 til perfusionsvæske- strømningen. De har begge form af tyndvæggede metalrør, der rager ud gennem en f.eks. ved hjælp af epoxyharpiks fremkommet aftætning 13 af de proximale ender 5 af såvel membranen 1 som indfatningen 2. Det er de udragende ender af disse to metalrør, der udgør til-slutningsstuderne 7, 8, hvorpå f.eks. et kateter 14 med to lysninger anbringes til probens tilslutning til det øvrige dialyseapparatur. Begge metalrørene eller 10 kanalerne 11, 12 har en sådan diameter, at de pas ser ind i proben, hvor den ene kanal 11 har sin åbning anbragt i nærheden af den distale ende af membranen l's af indfatningen 2 frilagte del, mens den anden kanal 12 har sin inden i proben anbragt åbning belig-15 gende i nærheden af den nævnte membrandels proximale ende. Den længste af de to kanaler 11, 12 er bereg net til tilføring af perfusionsvæske, mens den korteste er beregnet til udtagning af væske.

En probe af den i fig. 1 viste art kan indføres 20 i et biologisk væv ved hjælp af et indføringsrør af venekanyletypen, hvor inderkanylen er fjernet og erstattet med proben, som da passende bør være sluttet til en bøjelig slange 14 for at tilpasse sig det aktuelle vævs bevægelser.

25 Ved den i fig. 4 viste udførelsesform forekommer der også to kanaler 15, 16 til perfusionsvæskecirku- lationen gennem proben. Her udgøres den med sin åbning i nærheden af den frilagte membrandels proximale ende anbragte kanal 16 af et åbent ringformigt rum inden 30 i proben. Dette rum omslutter den med sin åbning i nærheden af membranens distale ende beliggende kanal og står i åben forbindelse med den til siden ud fra proben ragende rørstuds 10, mens den anden kanal 15, som passende består af et metalrør, rager ud fra proben 35 med en ende som danner probens aksiale tilslutningsstuds 9. Probens proximale ende er passende tætnet med f.eks. en epoxyharpiksprop 17, hvori den af et metalrør bestående væskekanal 15 er fastgjort.

Claims (17)

1. Dialyseprobe egnet til indføring i biologi-20 ske væv, for eksempel hjernevæv og omfattende en dialysemembran (1) samt kanaler (11, 12; 15, 16) til strømning af en perfusionsvæske hen over membranen, kendetegnet ved, at dialysemembranen (1) er anbragt omsluttet af en indfatning (2), der støtter og delvis frilægger 25 membranen (1), og som er stivere end membranen.

2. Dialyseprobe ifølge krav 1, kendetegnet ved, at såvel dialysemembranen (1) som indfatningen (2) i det væsentlige er rørformige med membranen i det mindste delvis indskudt i indfatningen.

3. Dialyseprobe ifølge krav 3, kendeteg net ved, at dialysemembranens(1) distale ende er eksponeret frit ragende ud fra indfatningen (2) (fig. 4).

4. Dialyseprobe ifølge krav 2, kendetegnet ved, at dialysemembranen (1) i sin helhed er ind- 35 skudt i indfatningen (2), hvis væg har en gennemgående udskæring (3), hvori en del af membranens overflade eksponeres (fig. 1).

5. Dialyseprobe ifølge krav 3 eller 4, k e n - DK 164311 B detegnet ved, at de distale ender på såvel dialysemembranen (1) som indfatningen (2) er lukkede.

6. Dialyseprobe ifølge krav 4 og 5, kendetegnet ved, at lukningen (4) af de distale ender 5 på såvel dialysemembranen som indfatningen er fælles (fig. 1) .

7. Dialyseprobe ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at dens distale ende er afrundet (fig. 1).

8. Dialyseprobe ifølge et eller flere af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at dens distale ende er spids.

9. Dialyseprobe ifølge et eller flere af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at den distale 15 ende er forsynet med en eventuelt tilspidset, skærende æg.

10. Dialyseprobe ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at kanalerne (11, 12; 15, 16) til perfusionsvæskens strømning 20 henover membranen (1) er tilgængelige udefra ved probens proximale ende (fig. 1 og 4) .

11. Dialyseprobe ifølge krav 10, kendetegnet ved, at kanalerne rager ud fra probens proximale ende (fig. 1 og 9).

12. Dialyseprobe ifølge krav 10, kendeteg net ved, at probens proximale ende har organer (7, 8; 9,10) til kanalernes (11, 12; 15, 16) tilslutning til øvrigt dialyseapparatur (fig. 1 og 4).

13. Dialyseprobe ifølge krav 12, kendeteg- 30. e t ved, at dens tilslutningsorganer (7, 8) strækker sig ud fra proben i dens aksiale retning (fig. 1).

14. Dialyseprobe ifølge krav 12, kendetegnet ved, at i det mindste et (10) af tilslutningsorganerne (9, 10) strækker sig ud fra proben i mere 35 eller mindre radial retning fra denne (fig. 4).

15. Dialyseprobe ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at en til perfusionsvæskens strømning henover membranen beregnet DK 164311 B kanal (11) har sin inden i proben anbragte åbning beliggende i nærheden af den distale ende af membranens (1) af indfatningen (2) frilagte del, mens den anden kanal (12) har sin inden i proben anbragte åbning be-5 liggende i nærheden af den nævnte membrandels proximale ende (fig. 1 til 3).

16. Dialyseprobe ifølge krav 15, kendetegnet ved, at den med sin åbning i nærheden af den frilagte membrandels proximale ende beliggende kanal (16) 10 består af et åbent rum inden i proben, i hvilket rum den med sin åbning i nærheden af den nævnte membrandels distale ende beliggende kanal (15) forløber (fig.'4-og 5) .

17. Dialyseprobe ifølge krav 16, kendeteg-15 net ved, at det kanaldannende åbne rum (16) inden i proben står i forbindelse med et til siden ud fra proben ragende tilslutningsorgan i form af en rørstuds eller lignende (10) (fig. 4).