ES2236960T3 - Aparato para obtener muestras de fluido intersticial para fines de diagnostico. - Google Patents
Aparato para obtener muestras de fluido intersticial para fines de diagnostico.Info
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Abstract
Un aparato adecuado para obtener una muestra de fluido intersticial para análisis en un ensayo de diagnóstico, comprendiendo dicho aparato: (a) un dispositivo retráctil (16, 50) para formar un orificio no obstruido en un área de la piel a partir de la cual debe extraerse dicha muestra; y (b) una bomba de vacío (14) adaptada para incrementar la disponibilidad de fluido intersticial en el área de la piel a partir de la cual debe extraerse la muestra antes de formar el orificio no obstruido en la piel, estando adaptada, además, dicha bomba de vacío (14) para extraer la muestra después de que se ha formado dicho orificio no obstruido en una cantidad de al menos 0, 25 microlitos de fluido intersticial dentro de un periodo de cinco minutos, en el que dicho dispositivo (16, 50) para formar dicho orificio no obstruido comprende un conjunto de lanceta (16), y en el que dicho conjunto de lanceta (16) comprende una lanceta (36) apta para ser girada o en el que dicho conjunto de lanceta (16) comprendeuna broca apta para ser girada.
Description
Aparato para obtener muestras de fluido
intersticial para fines de diagnóstico.
Esta invención se refiere a un aparato para
obtener muestras de fluido intersticial para fines de
diagnóstico.
La prevalencia de diabetes se ha incrementado
considerablemente en el mundo. Al mismo tiempo, los diabéticos
diagnosticados representan aproximadamente el 3% de la población de
los Estados Unidos. Se cree que el número real total de diabéticos
en los Estados Unidos supera los 16.000.000. La diabetes puede
conducir a numerosas complicaciones, tales como, por ejemplo,
retinopatía, nefropatía y neuropatía.
El factor más importante para reducir las
complicaciones asociadas con la diabetes es el mantenimiento de un
nivel adecuado de glucosa en la corriente sanguínea. El
mantenimiento del nivel adecuado de glucosa en la corriente
sanguínea puede prevenir e incluso revertir muchos de los efectos de
la diabetes.
Los dispositivos de supervisión de la glucosa de
la técnica anterior han funcionado sobre el principio de la
extracción de sangre de un individuo por una variedad de métodos,
tales como por aguja o lanceta. Un individuo cubre con la sangre una
tira de papel que lleva un producto químico y finalmente inserta la
tira recubierta con sangre en un medidor de glucosa en sangre para
la medición de la concentración de la glucosa determinando el cambio
de reflectancia.
Existen numerosos dispositivos actualmente
disponibles para que los diabéticos supervisen el nivel de glucosa
en sangre. Los mejores de estos dispositivos requieren que el
diabético se pinche un dedo y tome una gota de sangre para colocarla
sobre una tira, que es insertada en un monitor que determina el
nivel de glucosa en la sangre. El pinchazo en el dedo tiene a ser
doloroso. Además, se produce una herida relativamente gran de por
el dispositivo de perforación, típicamente una lanceta o una aguja.
Se conoce que el dolor que se produce por el pinchado en el dedo
retrae a los diabéticos del cumplimiento del régimen de supervisión.
El incumplimiento incrementa el riesgo de complicaciones debidas a
diabetes. Por lo tanto, existe una necesidad de un medio más
inofensivo y menos traumático para recoger muestras biológicas para
la supervisión del nivel de glucosa en un fluido biológico.
El documento EP 0 797 951 describe un dispositivo
para la extracción de sangre de una manera menos dolorosa.
El documento EP 0 449 525 describe un instrumento
portátil para la medición cuantitativa de glucosa, que comprende,
entre otras cosas, un conjunto de lanceta y un detector.
El documento
WO-A-98/24366, que es un documento
de la técnica anterior según el Artículo 5(3) de la EPC
describe un aparato adecuado para obtener una muestra de sangre para
análisis en un ensayo de diagnóstico, comprendiendo el aparato
conocido; un dispositivo retráctil para formar un orificio no
obstruido en un área de la piel a partir de la cual debe extraerse
la muestra; y una bomba de vacío adaptada para incrementar la
disponibilidad de sangre en el área de la piel a partir de la cual
debe extraerse la muestra antes de formar el orificio no obstruido
en la piel. Además, se puede prever un elemento calefactor para
incrementar la disponibilidad de la sangre en el área de la piel a
partir de la cual debe extraerse la muestra.
Esta invención proporciona un aparato adecuado
para obtener una muestra de fluido intersticial a partir de un
paciente para diagnóstico posterior, como se define en las
reivindicaciones 1 y 2. Se cree que la concentración de glucosa en
el fluido intersticial está correlacionada con la concentración de
glucosa en sangre.
En una forma de realización, se incrementa la
disponibilidad de fluidos biológicos en el área de la piel a partir
de la cual debe extraerse la muestra, de una manera preferida por
medio de un vacío, que se aplica a la superficie de la piel en la
proximidad del orificio antes de la formación del orificio en la
piel. El vacío provoca que se acumulen fluidos biológicos en la
porción de la piel en la proximidad del sitio de extracción de
fluido intersticial, es decir, sangre y fluido intersticial. El
vacío provoca también que se estire la porción de la piel en la
proximidad del sitio de extracción de fluido intersticial.
De acuerdo con la invención, se forma un orificio
en esta porción estirada de la piel con un dispositivo de corte, por
ejemplo una lanceta giratoria o una fresa giratoria. Si se utiliza
el dispositivo de corte para formar el orificio, entonces debe
retirarse del orificio antes de la etapa de extracción de la muestra
de fluido intersticial desde el orificio. Esta retracción permitirá
el flujo no obstruido de fluido intersticial a través del orificio.
Después de que se ha formado el orificio, se utiliza con preferencia
un vacío para ayudar en la extracción de la muestra de fluido
intersticial desde el orificio en la piel.
La muestra puede ser analizada a partir de las
gotas de fluido intersticial que se acumulan sobre la superficie de
la piel en el sitio del orificio aplicando el fluido intersticial
directamente a un detector de glucosa. De una manera alternativa, la
muestra puede ser recogida, por ejemplo a través de un tubo capilar,
de tal manera que puede ser analizada por dispositivos de
diagnóstico convencionales, tales como, por ejemplo, un biosensor.
En otra forma de realización preferida, la muestra puede ser
recogida en una zona de recogida que está integrada con un
dispositivo de diagnóstico convencional, por ejemplo un
biosensor.
En otra forma de realización de la invención, se
puede incrementar la disponibilidad de fluido intersticial en el
área de la piel a partir de la cual debe extraerse la muestra por
medio de la aplicación de energía térmica a esa área de la piel. La
energía térmica provoca que los fluidos intersticiales en esa área
de la piel fluyan más rápidamente, permitiendo de esta manera que se
pueda recoger más fluido intersticial por unidad dada de tiempo. En
esta forma de realización alternativa, las etapas (b) y (c) se
pueden realizar de la misma manera que se han realizado en la forma
de realización, en la que se utiliza un vacío para tratar la piel
antes de formar el orificio.
En otro aspecto de la invención, se proporciona
un aparato para recoger una muestra de fluido intersticial para
análisis en un ensayo de diagnóstico. En una forma de realización
preferida, el aparato comprende:
- (a)
- una carcasa;
- (b)
- un dispositivo para formar un orificio no obstruido en un área de la piel a partir de la cual debe extraerse dicha muestra, por medio de una broca giratoria o una lanceta giratoria; y
- (c)
- una bomba de vacío.
También es posible prescindir de la carcasa. No
obstante, la carcasa es preferida por la conveniencia del paciente y
para la protección de los componentes.
La bomba de vacío y el dispositivo de formación
del orificio, por ejemplo una broca giratoria o una lanceta
giratoria, requieren una fuente de potencia. Si el aparato incluso
una carcasa, la fuente de potencia se puede disponer dentro de la
carcasa. De una manera alternativa, la fuente de potencia puede
estar externa a la carcasa.
El dispositivo para la formación de un orificio
no obstruido en el área de la piel a partir de la cual debe
extraerse la muestra de fluido intersticial es un conjunto de
lanceta, que comprende una broca giratoria o una lanceta giratoria,
para formar un orificio en la piel.
La bomba de vacío puede servir para la doble
finalidad de (1) estirar la piel y (2) mejorar la extracción de la
muestra de fluido intersticial desde el orificio no obstruido en la
piel. De una manera preferida, la bomba de vacío puede servir para
las finalidades de (1) estirar la piel, (2) incrementar la
disponibilidad de fluidos biológicos en el área de la piel a partir
de la cual debe extraerse la muestra, (3) mantener la piel en
posición precisa para cortar con exactitud por medio de una
herramienta de corte, y (4) mejorar la extracción del fluido
intersticial desde el orificio no obstruido en la piel. Con
preferencia, la carcasa contiene adicionalmente una electrónica que
tiene instrucciones programadas para conectar y desconectar la bomba
de vacío para mantener el nivel deseado de vacío.
El aparato contiene de una manera preferida un
motor para accionar la broca giratoria o la lanceta giratoria,
válvulas, tales como por ejemplo válvulas de solenoide, para liberar
el vacío a la conclusión del procedimiento de extracción del fluido
intersticial. El aparato puede contener opcionalmente un elemento
calefactor para incrementar la disponibilidad de fluidos biológicos
en el área de la piel a partir de la cual debe extraerse la muestra.
El aparato puede contener también un detector de glucosa integrado
con el aparato, por ejemplo, un biosensor, para analizar la muestra
de fluido intersticial recogida por el aparato.
El aparato de esta invención proporciona varias
ventajas sobre los métodos y aparatos de la técnica anterior. En
primer lugar, se puede extraer una cantidad suficiente de fluido
intersticial para realizar los ensayos de supervisión de la glucosa
a partir de partes del cuerpo. Por lo tanto, haciendo que las partes
del cuerpo sean adecuadas para la extracción de fluido intersticial,
se puede evitar el uso de una lanceta de dedo dolorosa para la
extracción de la sangre. En segundo lugar, incrementando la
disponibilidad de fluidos biológicos en el sitio en el que debe
extraerse el fluido intersticial, se puede reducir el periodo de
tiempo requerido para la extracción de la muestra. Debido a estas
ventajas, es más probable que el paciente diabético supervise los
niveles de glucosa en un fluido biológico a los intervalos
prescritos por su doctor.
La figura 1A es una vista en planta de un
orificio, muy ampliado, en el stratum corneum formado por una
broca giratoria.
La figura 1B es una vista en planta de un
orificio, muy ampliado, en el stratum corneum formado por una
lanceta giratoria.
\newpage
La figura 2 es una vista en planta de los
componentes de una forma de realización preferida del aparato de
esta invención. En esta figura, la tapa de la carcasa está
retirada.
La figura 3 es un diagrama esquemático que
ilustra cómo un vacío provoca que una porción de la piel sea
estirada antes de la formación de un orificio en la piel a partir de
la cual se extrae la muestra de fluido intersticial. La figura 3
ilustra también la relación espacial entre el saliente del conjunto
de lanceta y un detector de glucosa, por ejemplo un biosensor.
La figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra
la electrónica de la forma de realización preferida.
La figura 5 es una vista de la sección
transversal de un conjunto de lanceta adecuado para uso en esta
invención.
Las figuras 6A, 6B y 6C son diagramas
esquemáticos que ilustran la posición de la lanceta con respecto a
la superficie de la piel antes, durante y después de la etapa de la
lanceta del método de esta invención.
Como se utiliza aquí, la expresión "fluido
intersticial" significa el fluido substancialmente claro,
substancialmente incoloro encontrado en el cuerpo humano, que ocupa
el espacio entre las células del cuerpo humano. El término
"broca" significa un instrumento con bordes de corte o con un
extremo puntiagudo para perforar agujeros en la piel, usualmente por
abrasión giratoria. El término "lanceta" significa un
instrumento médico que tiene una cuchilla de facetas múltiples.
Las formas de realización de esta invención
requieren las siguientes etapas para realizar la función de obtener
una muestra de fluido intersticial para realizar un ensayo de
diagnóstico, por ejemplo una supervisión de glucosa;
- (a)
- tratar un área de la piel con vacío o calor o con ambos vacío y calor para incrementar la disponibilidad de fluido intersticial en esa área de la piel;
- (b)
- formar un orificio en el área tratada de la piel; y
- (c)
- extraer la muestra de fluido intersticial desde el orificio en la piel, con la ayuda de vacío y estiramiento de la piel.
En la forma de realización preferida de esta
invención, la etapa (b), la etapa de formación del orificio no
obstruido, es precedida por la etapa de incrementar la
disponibilidad de flujo intersticial en el área de la piel desde la
que debe extraerse la muestra. La disponibilidad de fluidos
intersticiales en un área dada de la piel se puede incrementar por
al menos dos métodos. En un método, se puede utilizar un vacío para
provocar que el fluido intersticial se acumule en el área de la piel
donde se aplica el vacío. En otro método, se puede utilizar calor
para provocar que el fluido intersticial fluya más rápidamente al
área de la piel en la que se aplica calor, permitiendo de esta
manera que una cantidad mayor de fluido intersticial sea extraído
desde el sitio de extracción de fluido intersticial por unidad de
tiempo. También se puede utilizar la combinación de vacío y
calor.
Los elementos para incrementar la disponibilidad
de fluido intersticial en un sitio de extracción de fluido
intersticial, que se utilizan para uso en esta invención, incluyen,
pero no están limitados a una bomba de vacío, un elemento
calefactor localizado, un elemento de estiramiento de la piel, y
productos químicos. Como se ha indicado anteriormente, la aplicación
de un vacío al área de la piel a partir de la cual debe extraerse
el fluido intersticial puede incrementar la disponibilidad de fluido
intersticial debajo y dentro de la piel en el sitio de aplicación.
El vacío se puede utilizar también para estirar la piel hacia arriba
en una cámara, incrementando de esta manera la acumulación de fluido
intersticial debajo de la piel. Esta combinación de vacío y de
estiramiento de la piel se puede utilizar también para extraer
fluido intersticial desde el orificio en la piel. Es bien conocido
que el calor puede incrementar la perfusión a una gran escala en un
miembro. Se pueden utilizar productos químicos, tales como
histamina, para provocar una respuesta fisiológica para incrementar
la perfusión debajo y dentro de la piel.
La etapa de formación de un orificio no obstruido
en el área de la piel a partir de la cual debe extraerse la muestra
de fluido intersticial se realiza por medio de un dispositivo de
corte o algún otro tipo de dispositivo capaz de formar un orificio
no obstruido en la piel. Los dispositivos de corte adecuados para
esta invención incluyen, pero no están limitados a conjuntos de
lancetas mecánicas. Los conjuntos de lancetas mecánicas adecuados
para uso en esta invención incluyen brocas giratorias y lancetas
giratorias. Los dispositivos giratorios son particularmente
preferidos debido a que la profundidad de corte obtenida a partir de
estos dispositivos se puede controlar mejor que la profundidad de
corte que se puede obtener de las lancetas convencionales. La piel
es muy elástica y se deformará cuando sea cortada por la lanceta. La
lanceta penetrará a través de la piel, pero la profundidad de
penetración no se puede controlar fácilmente debido a que esta
deformación de la piel no es reproducible. Los dispositivos de
lancetas convencionales están diseñados para penetrar más
profundamente que lo necesario debido a la variabilidad en la
deformación de la piel durante el corte con lanceta. Una lanceta
sólo necesita penetrar desde 0,2 hasta 0,5 mm en la piel para
alcanzar los circuitos capilares de la capa dérmica de la piel. La
profundidad estándar de la penetración de la lanceta es 1,6 mm. Con
el fin de asegurar que se alcanzan los capilares, la lanceta debe
penetrar más profundamente que lo teóricamente necesario. El ajuste
de la profundidad de la penetración de la lanceta puede ser más
profundo que la preferida entre 0,2 mm y 0,5 mm, debido a que la
piel se deforma cuando entra en contacto con la broca o lanceta
giratoria. El ajuste de la profundidad no indica la profundidad real
de penetración en la piel. El ajuste de la profundidad tiene en
cuenta una combinación de factores, que incluyen la deformación y la
profundidad de penetración en la piel, Por lo tanto, no se puede
utilizar un dispositivo de lanceta convencional para realizar de una
manera fiable los orificios someros en la piel que serían necesarios
para obtener fluido intersticial sin penetrar en la capa dérmica y
obtener sangre. La rotación de la lanceta o la utilización de una
broca de perforación para formar el orificio en el stratum
corneum proporcionar un medio de formación de un orificio
somero. Se conoce que el acto de rotación con una herramienta de
corte para formar orificios en materiales erosionando la superficie
del material. Utilizando la rotación con una lanceta o broca se
puede formar un orificio somero de una manera reproducible en la
piel, permitiendo de esta manera la obtención de fluido intersticial
sin contaminación por sangre. La formación de un orificio en el
stratum corneum, que no alcanza la dermis, tiene la ventaja
añadida de no provocar dolor. Las terminaciones nerviosas están
localizadas en la capa dérmica y, por consiguiente, no se produce
ninguna respuesta dolorosa si no se erosiona la capa dérmica. Los
dispositivos giratorios pueden ser estrechamente controlados
especificando los siguientes parámetros:
(1) ajuste de la profundidad:
(2) ajuste de las revoluciones por minuto;
(3) ajuste del diámetro de la broca de
perforación;
(4) duración de la perforación.
La profundidad de corte debe ser suficientemente
grande para penetrar el stratum corneum, pero debe ser
también suficientemente pequeña para evitar que se perforen los
capilares. Con respecto a las revoluciones por minuto, este ajuste
debe ser suficientemente alto para evitar la inducción de dolor en
el paciente, pero debe ser también suficientemente bajo para evitar
la combustión del tejido muscular del paciente. El diámetro de la
broca de perforación debe ser suficientemente grande para perforar
un orificio u orificios de diámetro suficiente para permitir la
extracción de al menos aproximadamente 0,25 microlitos de fluido
intersticial dentro de aproximadamente cinco minutos o menos, pero
debe ser suficientemente pequeño para que el orificio u orificios
perforados tengan un diámetro suficientemente pequeño para que se
cure dentro de aproximadamente siete días, de una manera preferida
dentro de aproximadamente cuatro días, más preferentemente en
aproximadamente dos días. La aplicación del ajuste de tiempo debe
ser suficientemente alta para asegurarse de que se ha alcanzado la
profundidad adecuada, pero debe ser suficientemente pequeña para que
solamente sea perforado el stratum corneum y se perforen a lo
sumo una cantidad insignificante de capilares. Ejemplos
representativos de ajustes adecuado para uso con una broca giratoria
son las siguientes:
Las brocas giratorias son preferidas a veces
sobre las lancetas giratorias debido a que las brocas giratorias
forman un orificio del tipo mostrado en la figura 1A, mientras que
las lancetas giratorias forman un orificio del tipo mostrado en la
figura 1B. En ambas figuras 1A y 1B, la letra "S" representa la
piel y la letra "O" representa el orificio en la piel.
Otros tipos de dispositivos capaces de formar un
orificio no obstruido en la piel incluyen láseres, pero no forman
parte de la invención. Los láseres adecuados para la formación de un
orificio no obstruido en la piel para extraer sangre son también
bien conocidos en la técnica. Ver, por ejemplo, las patentes de los
estados Unidos Nº 4.775.361, 5.165.418, 5.374.556, la Publicación
Internacional Número WO 94/09714, a nombre de Lane y col. (1984) IMB
Research Report - "Ultraviolet-Laser Ablation of
Skin", y la PCT/US96/13865. Los láseres que son adecuados para la
formación de un orificio no obstruido en la piel incluyen Er:YAG,
Nd:YAG, y láseres semiconductores.
Independientemente del tipo de dispositivo que se
utilice para formar un orificio no obstruido en la piel, el orificio
formado por el dispositivo no debe estar obstruido. Cuando se
utiliza aquí, el término "no obstruido" significa que está
libre de obstrucción, impedimento, bloqueo o cierre por un
obstáculo. Más específicamente, las expresiones "orificio no
obstruido en el área de la piel a partir de la cual debe extraerse
la muestra", "orificio no obstruido en la piel" y similares
están destinadas para significar que la porción del orificio por
debajo de la superficie de la piel está libre de cualquier objeto
extraño que obstruiría, impediría, bloquearía o cerraría el
orificio, tal como por ejemplo una broca de una broca giratoria o
una lanceta de una lanceta giratoria. Por ejemplo, si se utiliza una
broca giratoria para formar el orificio, la broca debe ser retirada
desde el orificio antes de que comience la extracción de fluido
intersticial. Debido a que los láseres no requieren el contacto con
la piel para formar los orificios en la piel, este tipo de
dispositivo proporciona típicamente orificios no obstruidos. Sin
embargo, estas expresiones no están destinadas a incluir objetos
extraños en la superficie de la piel o por encima de la superficie
de la piel, tales como, por ejemplo, un monitor de glucosa, por
ejemplo una tira biosensor. Además, el requerimiento de un orificio
no obstruido no expone al cuerpo en ningún momento a un objeto
extraño o solamente durante un periodo de tiempo muy corto, lo que
es agradecido por el paciente.
La etapa de extracción de muestra de fluido
intersticial desde el orificio en la piel se realiza de una manera
preferida por una combinación de elementos que mejoran la
extracción. Los elementos que mejoran la extracción para uso en esta
invención incluyen, pero no están limitados a vacío, elementos de
estiramiento de la piel, y elementos calefactores. Se ha descubierto
que cuando se utilizan estos elementos en combinación, se incrementa
en gran medida el volumen de fluido intersticial extraído,
particularmente cuando se aplica un vacío en combinación con el
estiramiento de la piel. En esta combinación, el vacío no sólo
provoca que el fluido intersticial sea retirado rápidamente desde
el orificio no obstruido por aspiración, sino que provoca también
que se estire una porción de la piel en la proximidad del orificio.
El estiramiento de la piel se puede realizar por otros medios, tales
como medios mecánicos o adhesivos. Los medios mecánicos incluyen
dispositivos para pinchar o estirar la piel; los adhesivos llevan a
cabo el estiramiento de la piel por medio de tracción. Se prefiere
utilizar un vacío para efectuar el estiramiento de la piel. De la
misma manera que un vacío, un elemento calefactor funciona de una
manera más efectiva en combinación con otras técnicas, por ejemplo
estiramiento de la piel. También es posible combinar vacío con
calentamiento o combinar vacío con calentamiento y estiramiento de
la piel.
En las formas de realización preferidas de la
invención, se recoge también el fluido intersticial extraído. La
etapa de recolección de la muestra de fluido intersticial se puede
realizar en una variedad de maneras. Por ejemplo, el fluido
intersticial se puede recoger en tubos capilares o en papel
absorbente. De una manera alternativa, se puede permitir que el
fluido intersticial permanezca en la cámara de recolección de fluido
intersticial, a partir de la cual se puede utilizar directamente en
un ensayo de diagnóstico. Más preferentemente, la muestra de fluido
intersticial es recogida en la zona de aplicación de un detector de
glucosa, a partir del cual se puede utilizar para proporcionar una
indicación de la concentración de glucosa en la sangre. Como se ha
indicado anteriormente, se cree que la concentración de glucosa en
el fluido intersticial está correlacionada con la concentración de
glucosa en sangre. Independientemente de la manera en la que sea
recogida la muestra de fluido intersticial, la muestra puede ser
analizada en un tiempo posterior que el tiempo de la recolección, o
en un lugar remoto del lugar de la colección o ambas cosas.
A continuación se describirá en detalle una forma
de realización preferida de la invención. Con referencia a la figura
2, el dispositivo de extracción de fluido intersticial 10 comprende
una carcasa 12. Dentro de la carcasa 12 están dispuestos una bomba
de vacío 14, un conjunto de lanceta 16 que contiene una broca
giratoria (no se muestra), una batería 18 y una instalación
electrónica 20. Un conmutador 22 está previsto para la activación de
la instalación electrónica 20. Está previsto un motor (no se
muestra) para accionar la broca giratoria del conjunto de lanceta
16.
La carcasa 12 está hecha con preferencia de un
material plástico. Con preferencia, tiene un tamaño suficiente para
contener todos los componentes que se requieren para la formación de
un orificio no obstruido en el área de la piel a partir de la cual
debe extraerse la muestra de fluido intersticial, para la extracción
de la muestra de fluido intersticial desde el orificio no obstruido
en la piel, con preferencia con la ayuda de un vacío y de un
estiramiento de la piel, y para la recogida de la muestra extraída
en una cantidad suficiente para realizar un ensayo de diagnóstico.
Los métodos de preparación de la carcasa 12 son bien conocidos por
un técnico ordinario en la materia. Como se ha indicado
anteriormente, no se requiere la carcasa 12, pero se prefiere por
conveniencia del paciente y para la protección de los
componentes.
La bomba de vacío 14 debe ser capaz de
proporcionar un vacío que proporcione aspiración suficiente para
estirar la porción de la piel en la región a partir de la cual debe
extraerse la muestra de fluido intersticial. Típicamente, la porción
de piel estirada se eleva una distancia entre 1 y 10 mm, de una
manera preferida entre 3 y 5 mm, desde el plano de la parte del cual
de la que forma una porción. A medida que la aspiración
proporcionada por la bomba de vacío 14 está estirando la porción
adecuada de la piel, la aspiración proporcionada por la bomba de
vacío 14 provoca también que la porción estirada sea provista con
fluido intersticial. El nivel de aspiración proporcionada debe ser
suficiente para provocar que se acumule un volumen relativamente
grande de fluido intersticial en la porción en la que se aplica el
vacío. La bomba de vacío 14 debe ser capaz, además, de proporcionar
una aspiración suficiente para extraer fluido intersticial desde el
orificio en la piel a una velocidad suficiente para extraer al menos
0,25 \muL de fluido intersticial dentro de un periodo de cinco
minutos, con preferencia dentro de un periodo de dos minutos. Una
bomba de vacío 14, que es adecuada para el dispositivo de esta
invención, puede ser una bomba de diafragma, una bomba de pistón,
una bomba de palas giratorias o cualquier otra bomba que lleve a
cabo las funciones requeridas establecidas anteriormente.
Típicamente, la bomba de vacío 14 emplea un motor DC de imán
permanente integrado. Las bombas de vacío que son adecuadas para
esta invención son bien conocidas por los técnicos ordinarios en la
materia y están disponibles en el comercio. Una bomba de vacío
adecuada para uso en la presente invención está disponible a partir
de T-Squared Manufacturing Company, Nutley, NJ, y
tiene el número de pieza T2-03.08.004.
La bomba de vacío 14 es capaz de una manera
preferida de proporcionar una presión de hasta -1,014 bares (-14
psig)y es accionada de una manera preferida desde
aproximadamente -0,206 bates (-3,0 psig) hasta aproximadamente
-0,689 bares (-10,0 psig). El área de la piel sujeta a vacío se
extiende de una manera preferida hasta aproximadamente 50 cm^{2},
más preferentemente desde aproximadamente 0,1 hasta aproximadamente
5,0 cm^{2}. El periodo de aplicación de vacío antes de la
formación del orificio en la piel, es decir, para incrementar la
disponibilidad de fluido intersticial en el sitio de aplicación, se
extiende con preferencia hasta aproximadamente 5 minutos, con
preferencia desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 60
segundos. El periodo de aplicación de vacío a continuación de la
formación del orificio en la pie, es decir, para ayudar a la
extracción de fluido intersticial desde el orificio no obstruido se
extiende de una manera preferida hasta aproximadamente 5 minutos,
con preferencia desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 120
segundos. El vacío proporcionado por la bomba de vacío 14 puede ser
continuo o por impulsos. Se prefiere un vacío continuo por la razón
de que se requieren menos componentes que para un vacío por
impulsos. Se prefiere que el vacío aplicado no provoque ningún daño
irreversible en la piel. Se prefiere que el vacío aplicado no
produzca contusiones o de coloraciones de la piel que persistan en
el transcurso de varios días. Se prefiere, además, que el nivel de
vacío aplicado y la duración de la aplicación del vacío sean tan
excesivos que provoquen la separación de la dermis de la epidermis,
que resulta en la formación de una ampolla llena con fluido.
El conjunto de lanceta 16 comprende, de acuerdo
con la invención, un elemento de corte giratorio, con preferencia
una broca giratoria o una lanceta giratoria. Ver la figura 5. En el
caso de una broca, se prefieren las brocas de perforación de galga
estrecha (galga 28 a 30). Las brocas de perforación y las agujas de
lanceta adecuadas para este invención se pueden fabricar de metal o
de plástico. La profundidad de penetración del elemento de corte
giratorio oscila de una manera preferida desde aproximadamente 0,1
mm hasta aproximadamente 1,5 mm, más preferentemente desde
aproximadamente 0,1 mm hasta aproximadamente 1,0 mm.
Los conjuntos de lanceta que utilizan un elemento
de corte giratorio que se describen aquí no han sido utilizados
nunca en la técnica. Cualquier conjunto de lanceta seleccionado
debería funcionar en combinación con otras características del
aparato de esta invención. Por ejemplo, si se emplea un vacío, el
conjunto de lanceta debe diseñarse de tal manera que se pueda formar
un vacío y pueda ser extraído a través del conjunto.
La bomba de vacío 14 está conectada al conjunto
de lanceta 16 por un tubo de evacuación 24. El aire que es evacuado
desde el conjunto de lanceta 16 por la bomba de vacío 14 es
eliminado a través del tubo d evacuación 24. El tubo de evacuación
24 está hecho típicamente de un material polimérico. Una válvula de
control 26 está colocada entre la bomba de vacío 14 y el conjunto de
lanceta 16 en un punto en el tubo de evacuación 24 para prevenir que
el aire retirado desde el conjunto de lanceta 16 por la bomba de
vacío 14 fluya de retorno al conjunto de lanceta 16 y afecte de una
manera adversa al vacío.
Una fuente de potencia ara la bomba de vacío 14 y
el motor que hace funcionar el elemento de corte giratorio puede
estar alojada dentro de la carcasa 12. Una fuente de potencia
adecuada para el dispositivo de esta invención es una batería 18. De
una manera alternativa, se puede utilizar una fuente de potencia
externa para accionar la bomba de vacío 14 y el motor que hace
funcionar el elemento de corte giratorio. La fuente de potencia es
activada por la instalación electrónica 20 que, a su vez, es
accionada por el conmutador 22.
La instalación electrónica 20 puede incorporar un
microprocesador o un microcontrolador. La función de la instalación
electrónica 20 consiste en conectar y desconectar la potencia para
accionar los varios componentes del aparato. Estos componentes
incluyen, pero no están limitados a la bomba de vacío 14. La
instalación electrónica 20 se puede utilizar también para conectar y
desconectar la potencia para accionar los componentes en las formas
de realización alternativas, por ejemplo, los elementos
calefactores, los conjuntos de lanceta, los dispositivos de
representación, los motores y las válvulas. La instalación
electrónica adecuada para esta invención es el
controlador/recopilador de datos "TATTLETALE MODEL 5F", que
está disponible en el comercio a partir de Onset Computer
Corporation, 536 MacArthur Blvd.. P. O. Box 3450, Pocasset,
Massachussets 02559-3450. Se pueden requerir también
dispositivos electrónicos auxiliares, tales como transistores de
potencia, monitores de presión y OP-Amps
(amplificadores de operación), con el fin de proporcionar una
interfaz entre el controlador y los componentes de funcionamiento.
Toda la electrónica requerida para esta invención es bien conocidos
por un técnico ordinario en la materia y está disponible en el
comercio. Los dispositivos electrónicos auxiliares adecuados para
uso en esta invención incluyen los componentes indicados en la Tabla
1.
La figura 4 ilustra, a modo de un diagrama de
bloques, cómo se pueden disponer los componentes electrónicos
anteriores para realizar el método de la presente invención.
A continuación se describirá el funcionamiento
del dispositivo de extracción de fluido intersticial 10. Con
referencia ahora a las figuras 2, 3, 4, 5, 6A, 6B y 6C, la pieza
saliente 30 del conjunto de lanceta 16 se aplica a la superficie de
la piel, designada aquí por la letra "S". El extremo de la
pieza saliente 30 que contacta con la piel está equipado con una
junta de obturación 32. La finalidad de la junta de obturación 32
consiste en prevenir que se escape el aire al interior de la cámara
de extracción de fluido intersticial 34, para que la bomba de vacío
14 pueda proporcionar acción de aspiración suficiente para
incrementar la disponibilidad del fluido intersticial en el área de
la piel a partir de la cual debe extraerse la muestra, para estirar
la piel, y para extraer la muestra de fluido intersticial desde el
orificio no obstruido de la piel. La junta de obturación 32 rodea un
orificio 33 en la pieza saliente 30. El orificio 33 en la pieza
saliente permite la comunicación entre la superficie de la piel y
una cámara de extracción de fluido intersticial 34 en la pieza
saliente 30. La junta de obturación 32 está hecha con preferencia de
un caucho o de un material de elastómero.
El conmutador 22 es activado típicamente pulsado
sobre el mismo, activando de esta manera la instalación electrónica
20, que pone en marcha la bomba de vacío 14. La bomba de vacío 14
proporciona entonces una acción de aspiración. La acción de
aspiración de la bomba de vacío 14 provoca que la piel rodeada por
la junta de obturación sea provista con fluido intersticial. La
provisión de la piel con fluido intersticial se realiza por medio de
un estiramiento y una elevación de la piel hasta el orificio 33.
Después de un periodo de tiempo adecuado, que
está preajustado típicamente por el programador de la instalación
electrónica, se activa el conjunto de lanceta 16, provocando de esta
manera que el elemento de corte giratorio 36 gire en primer lugar a
la velocidad de rotación adecuada y luego erosione la piel que ha
elevado hasta el orificio 33. El elemento de corte giratorio 36 es
inducido a girar a la velocidad de rotación adecuada antes de
permitir que erosione la piel. L elemento de corte giratorio 36 es
retraído entonces, con preferencia de una manera automática. Después
de ello, el fluido intersticial fluye fuera del orificio no
obstruido que resulta a partir del elemento de corte giratorio 36, y
es recogido con la ayuda del vacío generado por la bomba de vacío
14. Cuando se ha recogido una cantidad suficiente de fluido
intersticial o cuando ha transcurrido un intervalo de tiempo
pre-ajustado, la instalación electrónica 20 provoca
que se detenga la bomba de vacío 14. El dispositivo 10 se puede
retirar entonces desde la superficie de la piel después de lo cual
se abre otra válvula de solenoide (no se muestra, debido a que está
oculta debajo de la válvula de solenoide 38) para ventilar el vacío
para permitir la retirada fácil del dispositivo desde la superficie
de la piel. Las válvulas de solenoide adecuadas para uso con el
aparato descrito aquí están disponibles en el comercio a partir de
The Lee Company, Essex, CT y tienen el número de pieza
LHDA0511111H.
Con referencia ahora a la figura 5, en las formas
de realización que utilizan una lanceta giratoria, el conjunto de
lanceta 16 tiene de una manera preferida un sistema de accionamiento
40 para realizar la rotación de la lanceta 36, un muelle 42 para
accionar la lanceta 36, y un botón de liberación 44 para permitir la
liberación de la lanceta giratoria 36, de tal manera que la lanceta
giratoria 36 pueda penetrar la piel. El sistema de accionamiento 40
incluye un embrague 46 de desacoplamiento cuan do la lanceta
giratoria 36 se proyecta después e la actuación del botón de
liberación 44. En las formas de realización que utilizan una broca
de perforación giratoria, no se necesitan el muelle 42 no el botón
de liberación 44.
Las figuras 6A, 6B y 6C ilustran de forma
esquemática la posición del conjunto de lanceta 50 del aparato de
esta invención antes, durante y después de la formación de un
orificio no obstruido en la piel para la finalidad de obtener fluido
intersticial. La figura 6A muestra la posición del conjunto de
lanceta 50 antes de la formación del orificio; la figura 6B muestra
la posición del conjunto de lanceta 50 durante la formación del
orificio; la figura 6C muestra la posición del conjunto de lanceta
después de la formación del orificio. En las figuras 6A, 6B y 6C, la
lanceta del conjunto de lanceta 50 está designada por el número de
referencia 52 y el soporte de la lanceta del conjunto de lanceta 50
está designado por el número de referencia 54. En las figuras 6A y
6B, el sentido de rotación de la lanceta giratoria está indicado por
la flecha "Z".
El fluido intersticial es recogido de una manera
preferida directamente sobre la zona de aplicación de un detector de
glucosa, por ejemplo una tira reflectante o un biosensor. El fluido
intersticial se puede utilizar entonces como la muestra para una
determinación de concentración de glucosa en sangre. Se cree que la
concentración de glucosa en sangre está correlacionada con la
concentración de glucosa en fluido intersticial. De una manera
alternativa, el fluido intersticial puede ser recogido por otros
dispositivos de recogida, tales como, por ejemplo, un tubo capilar o
papel absorbente.
El aparato de la presente invención puede incluir
un detector de glucosa para analizar la muestra de fluido obtenida
por el aparato. Los detectores de glucosa son bien conocidos en la
técnica. Con respecto a la supervisión de la glucosa, existen dos
categorías principales de detectores de glucosa - detectores
ópticos, por ejemplo reflectómetros, y detectores electroquímicos,
por ejemplo biosensores. Los ejemplos representativos de
reflectómetros adecuados para esta invención se describen en la
atente de los Estados Unidos Nº 4.627.445. Los ejemplos
representativos de biosensores adecuados para esta invención se
describen en la patente de los Estados Unidos Nº 5.509.410.
El detector de glucosa está dispuesto con
preferencia en o en la proximidad de la pieza saliente 30 del
conjunto de lanceta 16. El detector de glucosa debe estar localizado
en una posición suficientemente próxima al sitio de extracción de
fluido para que la cantidad de fluido extraído recogido sea
suficiente para llevar a cabo una determinación de glucosa estándar.
Finalmente, la distancia no será con preferencia mayor que 5 mm
desde el sitio de la extracción de fluido, más preferentemente no
mayor que 3 mm desde el sitio de extracción de fluido, más
preferentemente no mayor que 1 mm desde el sitio de extracción de
fluido. Debe prestarse atención en la colocación del detector de
glucosa para que el detector no afecte de una manera adversa el
vacío, cuando se emplea vacío para ayudar a la extracción de fluido.
Además, el detector de glucosa 40 se puede modificar, si es
necesario, para que el fluido intersticial recogido en la zona de
recogida del detector de glucosa sea apto para ser utilizado para
activar el detector de glucosa.
La figura 3 ilustra también una manera para
disponer el detector de glucosa 60 en la pieza saliente 30 del
conjunto de lanceta 16.
Esta invención proporciona numerosas ventajas
sobre los dispositivos de extracción de fluido de la técnica
anterior. Entre estas ventajas están las siguientes:
- 1.
- Capacidad para usar numerosas partes del cuerpo como un sitio para la extracción de fluido intersticial;
- 2.
- Reducción del dolor eliminando la necesidad de perforar el dedo;
- 3.
- Incremento de la velocidad de recogida de muestras de fluido por medio de tratamiento previo, que comprende una combinación de estiramiento de la piel en combinación con calor o vacío o cambios calor y vacío;
- 4.
- Incorporación de detector de glucosa en aparatos para la extracción de muestra de fluido.
Los ejemplos siguientes ilustran varias
características de la presente invención, pero no están destinados
para limitar de ninguna manera el alcance de la invención, como se
establece es las reivindicaciones siguientes.
Este ejemplo ilustra que la aplicación de vacío
antes de la formación del orificio así como después de la formación
del orificio da lugar a la obtención de un volumen de fluido
intersticial mayor que el obtenido durante la aplicación de vacío
solamente después de la formación del orificio.
El aparato incluye una presa de perforación
pequeña (Electro-Mechanico, Modelo 106 W) con una
plataforma estacionaria para la estabilización y el centrado del
brazo debajo de la cabeza de la broca. A través de la parte superior
de la plataforma existía un orificio de 3,175 cm (1,25 pulgadas) de
diámetro con un accesorio de plástico claro que se monta a nivel con
la parte inferior de la plataforma. En el accesorio de plástico
claro, un orificio pequeño, que era justamente mayor que la broca de
perforación que se utiliza, estaba centrado con respecto a la cabeza
de la broca. El accesorio claro permitía el centrado visual del área
en la que debía abrirse el stratum corneum. La profundidad de
la penetración de la broca estaba ajustada a 1,08 mm por debajo de
la plataforma inferior (el ajuste de la profundidad se determina
experimentalmente para obtener buenos resultados) y la velocidad de
la perforación se ajustó a 1691 rpm. La broca de perforación
seleccionada era una broca helicoidal de acero inoxidable de 0,74
mm.
Los sitios sobre el antebrazo superior, que
debían tener formados los orificios, no fueron pretratados
inicialmente con ninguna forma de vacío o calor. Estos sitios fueron
comparados directamente con sitios que fuero pretratados con calor
(45ºC) y con vacío -0,689 bares (-10 psig) durante 60 segundos sobre
un área de 100 milímetros cuadrados. El área fue presionada a
continuación estrechamente y fue centrada debajo del accesorio de
plástico claro, fueron bajadas la cabeza de perforación y la broca,
y la capa superior de la piel fue abierta con una aplicación en el
transcurso de 3 segundos de la broca de perforación giratoria. (Se
aplicó de nuevo vacío -0,689 bares (-10 psig) al área vacía durante
60 segundos utilizando un accesorio de plástico que tenía un
orificio de 14,29 mm de diámetro. La inspección visual del sitio
perforado fue realizada utilizando un telescopio binocular 20X con
recuperación, y la cuantificación del fluido intersticial se realizó
utilizando una pipeta capilar de 1 \mul. La pipeta microcapilar
fue puesta en contacto con el área en la que se veía el fluido
intersticial, y fluido intersticial fue movido en la pipeta por
acción capilar. La medición de la longitud del fluido intersticial
en la pipeta permitió el cálculo de los volúmenes (en microlitos) de
fluido intersticial recuperado. Los resultados de este ejemplo se
muestran en la tabla 2.
Este ejemplo ilustra que la aplicación de vacío
con estiramiento de la piel da lugar a la obtención de un volumen
mayor de fluido intersticial después de la formación del orificio.
Reduciendo el tamaño de la zona en la que se aplica vacío para la
recogida de fluido intersticial da lugar a una reducción de la
recuperación de fluido intersticial.
El aparato, el tratamiento previo, y la formación
del orificio en la piel fueron realizados como se describe en el
Ejemplo 1. Se utilizaron accesorios de plástico de recogida a vacío.
Un accesorio tenía un orificio de 7,5 mm de diámetro sin malla y dos
accesorios tenían orificios de 14,29 mm de diámetro, uno sin malla y
otro con una malla de 2 mm x 2 mm a través del orificio. El efecto
del estiramiento de la piel y el efecto del área de aplicación de
vacío se pueden evaluar por los volúmenes de fluido intersticial
recuperado. Los resultados de la recuperación de fluido intersticial
se indican en la Tabla 3.
Los datos de la Tabla 2 muestran que el uso de
vacío y del estiramiento de la piel son necesarios para obtener una
cantidad suficiente de fluido intersticial desde un paciente.
Varias modificaciones y alteraciones de esta
invención serán evidentes para los técnicos en la materia sin
apartarse del alcance de la invención, como se define en las
reivindicaciones anexas, y debería entenderse que esta invención no
debe limitarse indebidamente a las formas de realización mostradas
aquí.
Claims (10)
1. Un aparato adecuado para obtener una muestra
de fluido intersticial para análisis en un ensayo de diagnóstico,
comprendiendo dicho aparato:
(a) un dispositivo retráctil (16, 50) para formar
un orificio no obstruido en un área de la piel a partir de la cual
debe extraerse dicha muestra; y
(b) una bomba de vacío (14) adaptada para
incrementar la disponibilidad de fluido intersticial en el área de
la piel a partir de la cual debe extraerse la muestra antes de
formar el orificio no obstruido en la piel,
estando adaptada, además, dicha bomba de vacío
(14) para extraer la muestra después de que se ha formado dicho
orificio no obstruido en una cantidad de al menos 0,25 microlitos de
fluido intersticial dentro de un periodo de cinco minutos,
en el que dicho dispositivo (16, 50) para formar
dicho orificio no obstruido comprende un conjunto de lanceta (16),
y
en el que dicho conjunto de lanceta (16)
comprende una lanceta (36) apta para ser girada o en el que dicho
conjunto de lanceta (16) comprende una broca apta para ser
girada.
2. Un aparato adecuado para obtener una muestra
de fluido intersticial para análisis en un ensayo de diagnóstico,
comprendiendo dicho aparato:
(a) un elemento calefactor (38) para incrementar
la disponibilidad de fluido intersticial en el área de la piel desde
la que debe extraerse la muestra;
(b) un dispositivo retráctil (16, 50) para formar
un orificio no obstruido en dicha área de la piel; y
(c) una bomba de vacío (14) adaptada para extraer
la muestra después de que se ha formado dicho orificio no obstruido
en una cantidad de al menos 0,25 microlitos de fluido intersticial
dentro de un periodo de cinco minutos,
en el que dicho dispositivo (16, 50) para formar
dicho orificio no obstruido comprende un conjunto de lanceta (16),
y
en el que dicho conjunto de lanceta (16)
comprende una lanceta (36) apta para ser girada o en el que dicho
conjunto de lanceta (16) comprende una broca apta para ser
girada.
3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2,
en el que dicha bomba de vacío (14) está adaptada para incrementar
adicionalmente la disponibilidad de fluido intersticial en el área
de la piel a partir de la cual debe extraerse la muestra antes de la
formación del orificio no obstruido en la piel.
4. El aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que incluye, además, una carcasa (12).
5. El aparato de la reivindicación 4, en el que
dicho conjunto de lanceta (16) comprende una pieza saliente (30) que
tiene una junta de obturación (32), en el que se puede formar un
vacío a través del conjunto de lanceta (16) por dicha bomba de vacío
(14).
6. El aparato de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, que comprende adicionalmente un detector
de glucosa.
7. El aparato de la reivindicación 6, en el que
dicho detector de glucosa es un medidor electroquímico.
8. El aparato de la reivindicación 6, en el que
dicho detector de glucosa es un medidor óptico.
9. El aparato de la reivindicación 5, en el que
dicho vacío es aplicado por un accesorio que tiene un área de hasta
4 cm^{2} aproximadamente.
10. El aparato de una o más de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dicha bomba de vacío (14) está
adaptada para extraer la muestra después de que se ha formado dicho
orificio no obstruido en una cantidad de 0,25 microlitos de fluido
intersticial dentro de un periodo de dos minutos.
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