ES2230215T3 - Dispositivo de microdialisis. - Google Patents
Dispositivo de microdialisis.Info
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Abstract
Dispositivo de microdiálisis que comprende una sonda de microdiálisis (12) insertable en un tejido orgánico (10), la cual presenta una membrana de diálisis (28) que sirve de separación del canal de la sonda (18) alimentado con el líquido de perfusión frente al tejido (10), una célula sensora (14) para de preferencia la detección electroquímica de las substancias del contenido, en particular la glucosa, en el líquido de perfusión evacuado de la sonda de microdiálisis (12), y un dispositivo de alimentación (16) que presenta una unidad de la bomba de succión (31) unida por el lado de la succión con la salida (24) del canal de la sonda (18), para la alimentación del líquido de perfusión a través del canal de la sonda (18) de la sonda de microdiálisis (12) a la célula sensora (14) caracterizado porque el dispositivo de alimentación (16) presenta además una unidad de la bomba de compresión por el lado de la compresión unida con la entrada (20) del canal de la sonda (18) y accionado simultáneamente con la unidad de la bomba de succión (31).
Description
Dispositivo de microdiálisis.
La invención se refiere a un dispositivo de
micro-diálisis que comprende una membrana de
diálisis insertable en un tejido orgánico, la cual sirve de
separación entre el canal de la sonda alimentado con el líquido de
perfusión y la sonda de microdiálisis enfrente del tejido, una
célula sensora para la detección de preferencia electroquímica de
substancias del contenido, en particular glucosa, del líquido de
perfusión que sale de la sonda de microdiálisis y un dispositivo de
alimentación para la alimentación del líquido de perfusión a través
del canal de la sonda de microdiálisis a la célula sensora.
En un dispositivo de medición de esta clase, dado
a conocer mediante la patente WO 97/42868, el dispositivo de
alimentación presenta una bomba de diálisis coordinada con una sonda
de microdiálisis insertada en el tejido corporal, mediante la cual
el líquido de perfusión es absorbido de un depósito a través de la
sonda y después de la formación del producto dializado es conducido
a la célula sensora colocada extracorporalmente. En esta
alimentación por absorción, la presión de trabajo de la bomba está
regulada en correspondencia con la corriente de alimentación deseada
para vencer el obstáculo de la corriente de la ramificación que
succiona. Debido al estrecho paso de la sección transversal
atravesada por el flujo se genera un valor nominal diferencial
negativo de la presión (descompresión) del líquido de perfusión en
el canal de la sonda respecto al líquido intersticial. Esto tiene
por consecuencia que el líquido del tejido es succionado en cierto
modo por ultrafiltración mediante la membrana de diálisis de la
sonda. En los ensayos in vitro puede incluso observarse que
el total de la solución a la salida de la sonda, procede de la
ultrafiltración. En el movimiento de absorción la velocidad real del
flujo corresponde a la solución del producto dializado que abandona
la sonda de microdiálisis, es decir al valor ajustado, pero el
origen del líquido (producto ultrafiltrado del tejido corporal o
producto prefundido) es inseguro. Como otro inconveniente hay que
añadir que la función de la membrana de diálisis puede verse
perjudicada por una caída negativa de la compresión. En particular,
esto puede conducir a que la superficie de intercambio activa se
reduzca a causa de la acumulación por el lado del tejido de
macromoléculas o eventualidades debidas al tipo de construcción y
por ello disminuya también la producción de dializado.
Inversamente, mediante una alimentación por
compresión del líquido de perfusión mediante una bomba del producto
perfundido en la ramificación de la entrada de la sonda de
microdiálisis, se genera el problema de que debido a la
sobrecompresión necesaria, el líquido de perfusión es decir,
esencialmente agua, entra en el tejido a través de la membrana de
diálisis. Es desventajoso que el líquido del tejido alrededor de la
sonda se diluya, que la difusión de la glucosa del tejido dentro de
los canales de la sonda deba efectuarse a contracorriente contra las
moléculas de agua, y que la velocidad de salida del flujo del
líquido de perfusión por el lado de la salida no pueda determinarse
debido a la pérdida de líquido. Otra desventaja consiste en que, en
una caída de presión de la bomba existe el peligro de que en la
ramificación de salida, la solución dosificada de reactivos alcance
eventualmente el tejido corporal a través de la sonda de
microdiálisis.
A partir de lo dicho, la invención toma como
base, solventar las desventajas citadas y perfeccionar el
dispositivo de microdiálisis de la clase citada al principio, que ha
dado una segura y definida función de diálisis.
Para la solución de este objetivo se ha propuesto
la combinación de características citadas en la reivindicación 1 de
la patente. Versiones ventajosas y otras figuras de la invención se
describen en las reivindicaciones secundarias.
El meollo de la invención consiste en prever para
la optimización de los pasos de difusión mediante la membrana de
diálisis, una alimentación por succión-compresión
del líquido de perfusión. De acuerdo con ello se propone según la
invención, que el dispositivo de alimentación presente una unidad de
la bomba de compresión unida por el lado de la compresión con la
entrada del canal de la sonda, así como una unidad de la bomba de
succión unida por el lado de la succión con la salida del canal de
la sonda, y accionada simultáneamente con la unidad de la bomba de
compresión. Con ello se puede ajustar un deseado nivel de compresión
entre la compresión positiva de salida de la unidad de la bomba de
compresión y la compresión de entrada negativa de la unidad de la
bomba de aspiración, dirigido a la zona de la membrana de diálisis.
Con ello, la unidad de la bomba de compresión por el lado de la
compresión está unida de forma ventajosa exclusivamente con la
entrada del canal de la sonda y la unidad de la bomba de succión por
el lado de la succión está unida exclusivamente con la salida del
canal de la sonda. Esto hace posible que la unidad de la bomba de
compresión y la unidad de la bomba de succión estén unidas mediante
un conducto libre de ramificación formado por un tubo flexible con
el canal de la sonda de microdiálisis. De esta manera se garantizan
unas definidas condiciones de la corriente y se asegura que el
caudal que pasa a través de cada sección transversal del flujo del
correspondiente conducto en la misma unidad de tiempo es igual de
grande.
Una versión preferida prevé que las cantidades
alimentadas por la unidad de la bomba de compresión y la unidad de
la bomba de succión para disminuir la presión diferencial que actúa
sobre la membrana de diálisis entre el líquido de perfusión y el
líquido del tejido, concuerden entre sí y de preferencia sean
esencialmente iguales. Con ello se alcanza un equilibrio en un nivel
de baja presión entre el líquido de perfusión y el líquido del
tejido a través de la membrana de diálisis, de manera que no tiene
lugar ninguna ultrafiltración y tanto la procedencia de la solución
que abandona el canal de la sonda, como el caudal o respectivamente
la velocidad de flujo es conocida y definida. Por ello se garantiza
también que la glucosa entra solamente por difusión a través de la
membrana de diálisis. Simultáneamente, se impide una succión de la
membrana en la luz de la sonda y por ello la superficie activa de la
membrana se mantiene rígida.
Debido a la acción de
impulsión-succión es posible conseguir que el
proceso de diálisis se efectúe con pequeñas velocidades de
perfusión. Ventajosamente, el caudal de la unidad de compresión y el
de la unidad de succión, comprende menos de 1 \mul, de preferencia
menos de 0,1 \mul en un minuto.
En un funcionamiento a largo plazo, es ventajoso
que la unidad de la bomba de compresión esté unida por el lado de la
succión con un depósito para el líquido de perfusión, mientras que
la unidad de la bomba de succión esté unida por el lado de la
compresión con una cámara de circulación que desemboca de
preferencia en un recipiente de recogida, la cual cámara está unida
a una célula sensora. La célula sensora o respectivamente unidad de
sensores tiene por ello un dispositivo de electrodos que trabaja
electroquímicamente incorporado en la cámara de circulación, con el
cual, de manera ya conocida, se registra una señal de medición
correlativa con el contenido de glucosa del producto dializado.
Fundamentalmente es también posible que la unidad de la bomba de
compresión esté colocada después de la célula sensora, de manera que
la cámara de circulación esté intercalada en el tramo de
aspiración.
Para la preparación química del producto
dializado puede estar prevista una unidad de una bomba de reactivos,
mediante la cual se puede dosificar la solución de un reactivo, en
particular una solución enzimática corriente arriba de la célula
sensora en el líquido de perfusión. Otro perfeccionamiento en vistas
también a la disminución del riesgo de contaminación, se logra
cuando la unidad de la bomba de reactivos y la unidad de la bomba de
succión por el lado de la compresión están conectados de preferencia
mediante una pieza de unión en Y, a un conducto de unión que conduce
a la célula sensora.
Una ejecución técnica ventajosa de los aparatos
prevé que la unidad de la bomba de compresión, la unidad de la bomba
de succión y eventualmente la unidad de la bomba de reactivos, estén
formadas cada una de ellas por un tubo flexible de bomba, accionable
con un pistón rotativo común de una bomba peristáltica de varios
canales.
Ventajosamente, la sonda de microdiálisis está
formada por un catéter de doble luz, el cual tiene en la zona del
extremo distal una membrana de diálisis de microporos insertada por
el lado de fuera en el tejido y formada de preferencia por fibras
huecas y alimentada con líquido de perfusión por el lado de
dentro.
A continuación, se aclara la invención con más
detalle mediante un ejemplo de ejecución representado en el dibujo
en forma esquemática. La figura única, muestra un diagrama de
bloques con un dispositivo de microdiálisis para la determinación de
la concentración de glucosa del tejido.
El dispositivo de microdiálisis representado en
el dibujo consiste en un sistema de medición portátil por el
paciente, esencialmente en una sonda de microdiálisis 12 insertadas
en el tejido corporal 10, en una célula sensora 14 colocada a
continuación de la sonda de microdiálisis y en un dispositivo de
alimentación 16 para el transporte del líquido de perfusión a través
de la sonda de microdiálisis 12, a la célula sensora 14.
La sonda de microdiálisis 12 forma como un
catéter de luz doble, el canal de la sonda 18, el cual es
atravesable mediante la entrada 20 a través de la cánula interior 22
y mediante la salida 24 a través de la cánula exterior 26
concéntrica a la anterior, en donde la cánula interior 22 en su
extremo distal se comunica con la cánula exterior 26. En esta zona
está dispuesta una membrana de diálisis 28 formada por fibras
huecas, la cual separa el canal de la sonda 18, del tejido
circundante 10 y debido a su microscópica porosidad hace posible un
intercambio de difusión de la glucosa entre el líquido del tejido y
el líquido de perfusión conducido a través del canal de la sonda 18,
obteniéndose un producto dializado. Sondas de microdiálisis
apropiadas de esta clase, son conocidas en particular a partir de
las patentes DE-A 33 42 170 o respectivamente
US-PS 4.694.832 y pueden adquirirse en la firma
CMA/Microdialysis AB con sede en Solna, Suecia, con el nombre de
"CMA 60 Microdialysis Catheter" ("Catéter para
microdiálisis") o respectivamente "CMA 70 Brain Microdialysis
Catheter" ("Catéter para microdiálisis cerebral").
Para la alimentación combinada por compresión o
por succión del líquido de perfusión, el dispositivo de alimentación
16 presenta una unidad de la bomba de compresión 30 y una unidad de
la bomba de succión 31. La unidad de la bomba de compresión 30 está
unida por el lado de la succión mediante la conducción 32, con el
líquido de perfusión, por ejemplo, un depósito 34 conteniendo una
solución Rinder, y por el lado de la compresión mediante una
conducción de compresión 36, con la entrada 20 del canal de la sonda
18. La unidad de la bomba de succión 31 está unida por el lado de la
succión mediante una conducción de succión 38 con la salida 24 del
canal de la sonda 18 y alimenta el líquido de perfusión aspirado por
el lado de la compresión mediante una pieza de unión en Y, 40, a una
conducción de unión 42 que conduce a la célula sensora 14. La pieza
de unión 40 hace posible la mezcla de la solución del reactivo, en
particular una solución enzimática, para la oxidación
enzimaticamente catalizada de la glucosa del tejido contenida en el
producto dializado. Para este fin, el dispositivo de alimentación 16
tiene la unidad de la bomba del reactivo 44, unida por el lado de la
succión con un depósito de solución del reactivo 46 y por el lado de
la compresión, con la segunda conexión de la pieza de unión 40.
Convenientemente, la unidad de la bomba de compresión 30, la unidad
de la bomba de succión 31 y la unidad de la bomba del reactivo 44
están formadas cada una de ellas por un tubo flexible de bomba, de
una bomba peristáltica única, de manera que los tubos flexibles de
bomba se accionan conjuntamente mediante un pistón rotativo 50
accionado por un motor 48. De un modo general es posible también
utilizar sensores impregnados con enzimas inmovilizadas (ver
DE-A-41 30 742) con lo cual se puede
evitar la mezcla de una solución de reactivo, aunque pueden aparecer
problemas de corrientes.
La conducción de unión 42, desemboca en una
cámara de circulación 52 de la célula sensora 14, la cual está unida
del lado de la salida con un recipiente de recogida 54 para el
líquido de perfusión que pasa a través. La célula sensora 14 que
trabaja electroquímicamente, presenta un dispositivo de electrodos
56 encajado en la cámara de circulación 52, cuyas señales de salida
se transmiten como medida del contenido de glucosa del producto
dializado a un dispositivo de evaluación no mostrado. Detalles de la
técnica de medida y evaluación están descritos por ejemplo en la
patente DE 44 01 400 A1. En lugar de una célula electroquímica de
medida puede pensarse también en unidades de detección o
eventualmente unidades colectoras con sensores descentralizados, que
se basan en otra técnica de medida, por ejemplo una técnica óptica
de detección.
Las unidades de la bomba 30, 31 están unidas
directamente mediante los tubos flexibles 36, 38, es decir, sin
ninguna derivación, con la sonda de microdiálisis 12. Por este
motivo es posible una posible acción simultánea de
compresión-aspiración, por la cual el líquido de
perfusión es alimentado según el sobreesfuerzo separado, o
respectivamente por comparación específica de las resistencias de la
corriente de la conducción de compresión 36 y la conducción de
succión 38, en donde generalmente las longitudes de las conducciones
de la zona son de unos 10 cm, y el diámetro interior es de 0,1 mm.
El líquido de perfusión puede circular por ello sin pérdida de
compresión frente al líquido del tejido por así decir sin compresión
a la membrana de diálisis 28. Para ello se ajustan las cantidades
alimentadas por las unidades de la bomba 30, 31, y con ello las
velocidades de flujo del lado de entrada y de salida del líquido de
perfusión, al mismo valor, por ejemplo 0,3 \mul/minuto. De esta
forma se garantiza que no tiene lugar ninguna circulación de líquido
indeseable a través de la membrana de diálisis 28, y que una
cantidad de líquido definida, ajustable, atraviesa en la unidad de
tiempo la sonda de microdiálisis 12. Se limita de esta manera un
intercambio de substancias entre el líquido de perfusión y el tejido
10 que circunda la sonda de microdiálisis 12, esencialmente los
procesos de difusión y se evitan en gran parte las corrientes de
líquido entre el espacio interior y el espacio exterior. Cuando en
una construcción sencilla, las diferencias de alimentación entre la
bomba de compresión y la bomba de succión no se pueden evitar
completamente, puede ser ventajoso que la velocidad de alimentación
de la bomba de compresión sea un poco superior a la velocidad de
alimentación de la bomba de aspiración, de manera que se impida la
ultrafiltración no deseada.
Claims (13)
1. Dispositivo de microdiálisis que comprende una
sonda de microdiálisis (12) insertable en un tejido orgánico (10),
la cual presenta una membrana de diálisis (28) que sirve de
separación del canal de la sonda (18) alimentado con el líquido de
perfusión frente al tejido (10), una célula sensora (14) para de
preferencia la detección electroquímica de las substancias del
contenido, en particular la glucosa, en el líquido de perfusión
evacuado de la sonda de microdiálisis (12), y un dispositivo de
alimentación (16) que presenta una unidad de la bomba de succión
(31) unida por el lado de la succión con la salida (24) del canal de
la sonda (18), para la alimentación del líquido de perfusión a
través del canal de la sonda (18) de la sonda de microdiálisis (12)
a la célula sensora (14) caracterizado porque el dispositivo
de alimentación (16) presenta además una unidad de la bomba de
compresión por el lado de la compresión unida con la entrada (20)
del canal de la sonda (18) y accionado simultáneamente con la unidad
de la bomba de succión (31).
2. Dispositivo de microdiálisis según la
reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de la bomba
de compresión (30) está unida por el lado de la compresión
exclusivamente con la entrada (20), y la unidad de la bomba de
succión (31) está unida por el lado de la succión exclusivamente con
la salida (24) del canal de la sonda (18).
3. Dispositivo de microdiálisis según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la unidad de la
bomba de compresión (30) y la unidad de la bomba de succión (31)
están unidas cada una de ellas con el canal de la sonda (18) de la
sonda de microdiálisis mediante una conducción de preferencia exenta
de derivación (36, 38) formada por un tubo flexible.
4. Dispositivo de microdiálisis según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se coordinan
entre sí el caudal de la unidad de la bomba de compresión y el de la
bomba de succión (30, 31) para reducir la presión diferencial que
actúa sobre la membrana de diálisis (28) entre el líquido de
perfusión y el líquido del tejido.
5. Dispositivo de microdiálisis según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el caudal de la
unidad de la bomba de compresión y el de la bomba de succión (30,
31) son esencialmente iguales.
6. Dispositivo de microdiálisis según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el caudal de la
unidad de la bomba de compresión (30) tiene un valor predeterminado
mayor que el caudal de la unidad de la bomba de succión (31).
7. Dispositivo de microdiálisis según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el caudal de la
unidad de la bomba de compresión y el de la bomba de succión (30,
31) es menor de 1 \mul, de preferencia menor de 0,1 \mul por
minuto.
8. Dispositivo de microdiálisis según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la unidad de la
bomba de compresión (30) está unida por el lado de la succión con un
depósito (34) para el líquido de perfusión.
9. Dispositivo de microdiálisis según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la unidad de la
bomba de succión (31) está unida por el lado de la compresión con
una cámara de circulación (52) que desemboca de preferencia en un
recipiente colector (54) de la célula sensora (14).
10. Dispositivo de microdiálisis según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por la unidad de la
bomba de reactivo (44) para la dosificación de una solución de
reactivo, en particular una solución enzimática, en el líquido de
perfusión corriente arriba de la célula sensora (14).
11. Dispositivo de microdiálisis según la
reivindicación 10, caracterizado porque la unidad de la bomba
de reactivo (44) y la unidad de la bomba de succión (31) están
conectadas por el lado de la compresión de preferencia mediante una
pieza de unión en Y (40) a una conducción de unión (42) que conduce
a la célula sensora (14).
12. Dispositivo de microdiálisis según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la unidad de
la bomba de compresión (30), la unidad de la bomba de succión (31) y
eventualmente la unidad de la bomba del reactivo (44), están
formadas cada una de ellas por un tubo de bomba flexible accionable
mediante un pistón rotativo común (50) de una bomba peristáltica de
varios canales.
13. Dispositivo de microdiálisis según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la sonda de
microdiálisis (12) está formada por un catéter de luz doble (22,
26), el cual presenta en la zona de su extremo distal una membrana
de diálisis (28) de poros microscópicos constituida de preferencia
por fibras huecas, insertada por el lado exterior en el tejido (10)
y alimentada por el lado interior con el líquido de perfusión.
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