ES2227880T3 - Dispositivo de analisis para realizar analisis in vivo en el cuerpo de un paciente. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de análisis para la determinación de un analito in vivo en el cuerpo de un paciente utilizando un sensor con una cánula (18) que puede insertarse en la piel. Una fibra óptica (22) dentro de la cánula (18) guía la luz en el interior de la cánula (18), y así en el interior de cuerpo. La luz transportada en la fibra óptica (22) experimenta un cambio en el sensor (3) que es característico de la presencia del analito. Este cambio se mide por una unidad de evaluación (4), con el fin de obtener información sobre la presencia de un analito en el cuerpo. La cánula (18) puede penetrar al menos a lo largo de una sección de su longitud que puede insertarse en la piel, y sirve como sección de medida (30). Como resultado, el líquido intersticial fluye a través de la pared de la cánula hasta la sección de medida de la fibra óptica (18) que discurre dentro de la cánula (18). El cambio de luz que es característico de la presencia del analito resulta de una interacción con el líquido intersticial en la sección de medida.

Description

Dispositivo de análisis para realizar análisis in vivo en el cuerpo de un paciente.

La invención concierne a un dispositivo de análisis para determinar un analito en el cuerpo de un paciente (humano y, en ciertas circunstancias, también animal) con una sonda de medida que presenta una cánula que puede clavarse en la piel.

La concentración de los componentes de fluidos corporales (analitos) se determina para fines médicos de forma prácticamente exclusiva por medio de reactivos. Se toma una muestra del fluido corporal (especialmente sangre) y se analiza ésta in vitro en el laboratorio. Aunque estos procedimientos se han mejorado continuamente y, mientras tanto, están disponibles pequeños sistemas de análisis manejables para analitos importantes, como especialmente la glucosa en sangre, es desventajoso el hecho de que es necesaria una extracción de sangre para cada estudio individual y no es posible una medición continua.

Para la medición continua por inmersión en un líquido de muestra se conocen sensores químicos de fibra óptica (Fibre Optic Chemical Sensors; FOCS) que se basan en que se observa a través de una fibra óptica la absorción o luminiscencia de una molécula indicadora que está localizada en la punta de la fibra óptica o en una envoltura que rodea a ésta. Entre otros documentos, se han propuesto también FOCS para la medición continua de analitos en la sangre del paciente, por ejemplo por medio de un catéter introducido en la vena. Tales dispositivos se describen en los documentos siguientes:

a) Patente US 5,127,077

b) EP 0 589 862 A2

c) Patente US 4,846,548

Por este motivo, se vienen haciendo ya desde hace mucho tiempo esfuerzos para desarrollar procedimientos de análisis exentos de reactivos que se basen predominantemente sobre los principios de la espectroscopia. No obstante, la espectroscopia de absorción convencional por medio de una medición de transmisión no es posible en sangre en amplias partes del espectro, puesto que ésta contiene sustancias muy fuertemente absorbentes (especialmente hemoglobina) que se superponen a las bandas espectrales características de los analitos buscados. Aun cuando se retire la hemoglobina por centrifugación, permanece una absorción óptica perturbadora muy fuerte en los dominios especialmente interesantes del espectro de infrarrojos.

Por este motivo, para estudiar fluidos biológicos acuosos, especialmente sangre, se han investigado las posibilidades de la espectroscopia ATR (Attenuated Total Reflection = reflexión total atenuada). Se hace referencia especialmente a las publicaciones siguientes:

1)

Y. Mendelson: "Blood Glucose Measurement by Multiple Attenuated Total Reflection and Infrared Absorption Spectroscopy", IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 1990, 458-465

2)

H. M. Heise et al.: "Multicomponent Assay for Blood Substrates in Human Plasma by Mid-Infrared Spectroscopy and its Evaluation for Clinical Analysis", Applied Spectroscopy, 1994, 85-95

3)

R. Simhi et al.: "Multicomponent Analysis of Human Blood using Fiberoptic Evanescent Wave Spectroscopy", SPIE Proc. Vol. 2331: Medical Sensors II and Fiber Optic Sensors, 09/06-09/10/94, Lille, Francia, A. V. Scheggi el al. (Eds.), ISBN 0-8194-1664-9, publicado en 1995, págs. 166-172

Estos documentos muestran que es básicamente posible con la espectroscopia ATR determinar por vía espectroscópica y sin reactivos analitos importantes en la sangre, especialmente glucosa. La espectroscopia ATR se basa en que se transporta luz en un conductor óptico cuya superficie exterior está en contacto con la muestra. El índice de refracción en el conductor óptico (con relación al índice de refracción en la muestra) y el ángulo de reflexión de la luz en la superficie límite han de elegirse en este caso de modo que tenga lugar una reflexión total de la luz. En la reflexión total penetra una onda evanescente en el medio contiguo (la muestra). Una absorción que se produzca aquí conduce a un debilitamiento de la intensidad de la luz transportada en el conductor óptico. Este debilitamiento de la luz puede evaluarse en función de la longitud de onda para obtener a partir del espectro informaciones sobre la presencia del analito en la muestra. Más detalles pueden tomarse de la bibliografía pertinente, especialmente de las citas 1) a 3) anteriores.

Para mediciones ATR se utilizan rutinariamente células de medida ATR especiales en las que el conductor óptico tiene una forma prismática. Como alternativa se han propuesto ya en múltiples ocasiones conductores ópticos en forma de fibras. Un ejemplo que se refiere a la analítica médica de componentes de la sangre es la cita 3).

En el documento

4)

Patente US 5,436,454

se ha descrito un dispositivo con el que deberá ser posible la espectrografía ATR in vivo en la sangre de un paciente. A este fin, se emplea una cánula delgada semejante a una aguja de jeringuilla que, para mediciones in vivo, puede introducirse en un vaso sanguíneo a través de la piel del paciente. En la cánula discurre una fibra óptica delgada hasta la punta de la misma, y esta fibra se dobla allí en un bucle estrecho en la dirección contraria y discurre hacia atrás en la cánula. A través de una rama del conductor óptico que discurre en la cánula se transporta luz de medida hasta el bucle. A través de la segunda rama se reconduce dicha luz hasta un detector. La cánula tiene un diámetro de aproximadamente 3 mm y un ánima interior de aproximadamente 2 mm para recibir fibras ópticas de aproximadamente 0,7 mm a 1 mm de diámetro. En el documento se explica que en la zona del bucle tienen lugar muchísimas más reflexiones de la luz transportada en el conductor óptico que en sus segmentos rectos. De este modo, en la zona del bucle se consigue una sensibilidad sensiblemente incrementada. En la punta de la cánula, de la cual sobresale ligeramente el bucle en estado de medida, se impide por medio de una junta de sellado la penetración de la muestra en la cánula. De este modo, la medición se concentra exclusivamente sobre la zona del bucle. Las mediciones deberán realizarse en el dominio espectral entre aproximadamente 7000 y 700 números de ondas (correspondiente a 1,5 a 15 \mum). Como material para las fibras ópticas se propone vidrio de calcogenuro.

Otro ejemplo de una publicación que se ocupa de la espectroscopia ATR para el análisis in vivo de componentes corporales, especialmente glucosa, es

5)

WO 91/18548.

En este documento se presentan varias formas de ejecución de una llamada aguja ATR. Con este término se designan conductores ópticos que son rígidos y están construidos en punta en su extremo inferior de tal manera que puedan ser clavados en la piel humana. En una forma de ejecución se prevé que el conductor óptico ATR se introduzca en la piel junto con la cánula metálica que discurre al lado del mismo y que sirve para la infusión de líquidos. En otro perfeccionamiento la aguja ATR está revestida con una membrana en su punta.

Otro principio de medida, concretamente la medición del índice de refracción, se recomienda, para medir glucosa en sangre, en

6) WO 90/01697.

Sobre la base de este estado de la técnica, la invención se basa en el problema de proporcionar un dispositivo de análisis mejorado para determinar un analito in vivo en el cuerpo de un paciente.

El problema se resuelve con un dispositivo de análisis según la reivindicación 1.

En el marco de la invención se ha comprobado que, en contraposición a la recomendación que se da en la publicación 4), es ventajoso que la medición no se concentre sobre un bucle en la punta de la cánula, sino que esté disponible un segmento de medida más largo de, preferiblemente, al menos 2 mm, en particular preferiblemente entre 3 mm y 10 mm de longitud, dentro de una cánula que puede hacerse penetrar a través de la longitud de este segmento de medida. El medio de medida no es aquí la sangre en una vena, sino el líquido intersticial en el tejido cutáneo, preferiblemente en el tejido subcutáneo. Se consigue aquí una exactitud y sensibilidad mejoradas, entre otras razones porque se ha comprobado en el marco de la invención que, en el caso de una medición estrechamente localizada, existe un elevado riesgo de errores de medida debido a perturbaciones locales tanto respecto de la sonda de medida como respecto del tejido cutáneo circundante. En contraposición a los FOCS, el análisis se basa sobre una interacción directa sin reactivo de la luz transportada en la fibra óptica a lo largo del segmento de medida con el líquido de la muestra.

La cánula puede hacerse penetrar en el segmento de medida para el líquido intersticial al menos hasta que el analito contenido en el segmento de medida establezca la interacción necesaria para el análisis con la luz transportada en la fibra óptica. En el marco de la invención se ha comprobado que, en el caso de las pequeñísimas dimensiones discutidas de la cánula, el intercambio por difusión del analito entre el liquido intersticial que rodea la cánula y la superficie de la fibra óptica en el segmento de medida se efectúa tan rápidamente que se puede seguir con gran exactitud la variación fisiológica de analitos importantes, especialmente la glucosa. La penetrabilidad de la cánula tiene que estar ajustada a esto. En el caso preferido de una cánula metálica, esta penetrabilidad queda garantizada por una perforación correspondiente.

En principio, como material para la cánula es adecuado también, aparte de metal, un plástico suficientemente rígido. La penetrabilidad necesaria puede resultar aquí de la estructura del propio material plástico, es decir que se puede emplear un material que incluso sin agujeros posteriormente practicados sea penetrable para las moléculas de analito debido tan sólo a su material y al proceso de fabricación.

Los objetivos de la invención, sobre todo una buena exactitud de medida y una buena compatibilidad para el paciente en una medición continua a lo largo de un prolongado período de tiempo (al menos un día, preferiblemente al menos tres días), se pueden conseguir aún mejor cuando se aplican las medidas preferidas siguientes en forma individualizada o bien en combinación de unas con otras.

Como principio de medida sirve preferiblemente un procedimiento en el que la interacción entre la luz y el analito en el segmento de medida se basa sobre la penetración de un campo evanescente en el líquido, especialmente la espectroscopia ATR. La variación de la luz transportada en la fibra óptica, característica de la presencia del analito, es entonces su debilitamiento dependiente de las ondas en el segmento de medida. Respecto del procedimiento de medida y evaluación usual en este caso, puede remitirse al lector a todo el contenido de la bibliografía pertinente, especialmente de las publicaciones anteriormente citadas.

La longitud de onda de la luz de medida está preferiblemente en el dominio del infrarrojo central (MIR), especialmente entre alrededor de 7 \mum y 13 \mum. Este dominio de longitud de onda es especialmente adecuado para el análisis de glucosa como analito.

El material de la fibra óptica deberá ser lo más transparente posible en el dominio espectral de la luz de medida. Para los fines de la invención es adecuado especialmente un compuesto de halogenuro de plata, especialmente AgCl, AgBr o mezclas de éstos. Se prefieren especialmente mezclas con una proporción predominante de AgBr. Estos materiales tienen una absorción muy pequeña en el dominio espectral comentado y pueden fabricarse en forma de fibras elásticas muy delgadas. Un problema potencial en su empleo en contacto con fluidos corporales consiste en que éstos contienen siempre considerables concentraciones de iones y, por tal motivo, actúan de forma corrosiva sobre compuestos de halogenuro de plata. Sin embargo, se ha comprobado en el ámbito de la invención que se pueden utilizar fibras de halogenuro de plata, especialmente en el dominio mencionado de longitudes de ondas de luz, sin medidas de protección adicionales, en contacto directo con el líquido intersticial durante un espacio de tiempo de varios días, sin un grado de corrosión que ponga en peligro su funcionamiento.

El empleo de fibras de halogenuro de plata para análisis no médicos es conocido, por ejemplo, por los documentos siguientes:

7)

R. Göbel et al.: "Enhancing the Sensivity of Chemical Sensors for Chlorinated Hydrocarbons in Water by the Use of Tapered Silver Halide Fibers and Tunable Diode Lasers", Applied Spectroscopy, 1995, 1174 a 1177

8)

J. F. Kastner et al.: "Optimizing the Optics for Evanescent Wave Analysis with Laser Diodes (EWALD) for Monitoring Chlorinated Hydrocarbons in Water", SPIE Vol. 2783 (1996), 294 a 306

9)

DE 40 38 354 C2

Como otro material para la fibra óptica, aunque menos preferido, entra en consideración el vidrio de calcogenuro.

Según los más recientes conocimientos, se puede fabricar también diamante sintético en forma de una fibra adecuada. Para los fines de la presente invención es suficiente un tramo relativamente corto y muy delgado del material de fibra óptica. En el caso del diamante, la fibra tiene preferiblemente, por motivos de fabricación, una sección transversal cuadrada o rectangular. El material del diamante sintético se fabrica preferiblemente por deposición formadora de capa desde la fase gaseosa, especialmente por "deposición química de vapor" (CVD). En la capa formada se puede producir entonces una delgada "aguja", tal como se explicará seguidamente con mayor detalle. Las propiedades ópticas del diamante en el dominio de longitudes de onda de la luz infrarroja que se está discutiendo aquí son ciertamente menos buenas que las de los materiales fibrosos anteriormente citados. Sin embargo, la transmisión es suficiente para la medición. Sobre todo, es ventajosa la alta resistencia a la corrosión del material de diamante incluso en soluciones salinas. Más detalles pueden tomarse de la solicitud de patente alemana 19734617.0 presentada el 9 de Agosto de 1997 "Dispositivos para estudiar una sustancia de muestra por medio de una reflexión total atenuada", cuyo contenido pasa, por referencia, a formar parte integrante de la presente solicitud.

Asimismo, el germanio y el silicio son adecuados como material para el conductor óptico. Estos materiales tienen, con alta pureza, buenas propiedades de transmisión para luz IR (por ejemplo se emplean objetivos de Ge para cámaras de IR). Dado que la micromecánica para la elaboración de estos materiales está altamente desarrollada, se pueden fabricar bien las delgadas agujas necesarias en el marco de la invención. Su alto índice de refracción origina ciertamente problemas en el acoplamiento de la luz. Sin embargo, la pérdida de intensidad ligada a ello es tolerable.

En el marco de la invención la fibra óptica no ha de tener en general una sección transversal redonda. El término "fibra" ha de entenderse en el sentido de que se trata de un tramo de material conductor de la luz con una longitud que corresponde a la longitud de la cánula necesaria para penetrar en la piel (al menos aproximadamente 3 mm) y cuya sección transversal en relación a la longitud es muy pequeña. Preferiblemente, la cánula deberá tener un diámetro exterior de un máximo de 0,8 mm, en particular preferiblemente a lo sumo 0,5 mm o incluso solamente 0,3 mm. Para un espesor de pared de 0,05 mm, resulta de esto una sección transversal interior con un diámetro de 0,7 mm o, respectivamente, de 0,5 mm y 0,2 mm. La sección transversal de la fibra ha de ser tal que encaje ajustadamente en este pequeño lumen de la cánula, teniendo preferiblemente también la cánula, en el caso de una fibra no redonda, una configuración no redonda correspondiente de la sección transversal.

Otras formas de ejecución preferidas, que se explicarán con más detalle haciendo referencia a los ejemplos de ejecución representados en las figuras, prevén las características siguientes:

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La sección transversal de la fibra óptica en el segmento de medida no es continuamente idéntica, sino que varía. Por tanto, tiene lugar una o varias veces una transición de una sección transversal mayor de la fibra óptica a una sección transversal menor de esta fibra. Con esta medida ya descrita en otro contexto en las publicaciones anteriormente citadas se aumenta el número de reflexiones en la fibra óptica y, como consecuencia, se incrementa la sensibilidad de la medición.

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La fibra óptica está envuelta por una membrana semipermeable de tal manera que el líquido intersticial en el sector de medida puede llegar a la superficie de la fibra óptica solamente a través de la membrana. La membrana semipermeable tiene aquí un límite de exclusión para moléculas grandes con un tamaño molecular de más de 5000 Da, preferiblemente para moléculas con un tamaño molecular de más de 1000 Da. El límite de paso deberá ser lo más preciso posible y la tasa de paso para moléculas más pequeñas deberá ser lo más alta posible. A través de la membrana se incrementa la exactitud para un coste técnico de medida dado o bien es posible conseguir una exactitud de medida deseada con un coste reducido. Se evitan deposiciones de proteínas sobre la superficie del conductor óptico y otras influencias perturbadoras de las moléculas de mayor tamaño. Por ejemplo, es posible reducir el número de longitudes de onda necesarias para la evaluación. Además, la membrana semipermeable reduce la reacción de rechazo del cuerpo contra la sonda clavada en la piel. Resulta de esto una prolongación de la duración de estancia obtenible en el cuerpo. Como material de la membrana entran en consideración especialmente polisulfona-poliamida, polietileno, policarbonato y celulosa.

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La fibra óptica está provista, en la zona de medida, de un revestimiento que puede realizar varias tareas. En primer lugar, puede servir como protección contra corrosión de la fibra. En segundo lugar, puede formar un distanciador para impedir un contacto directo entre la fibra óptica y una membrana semipermeable que la envuelva. En tercer lugar, puede elegirse para el revestimiento un material que conduzca a una acumulación del analito en la superficie de la fibra óptica.

Se explica seguidamente la invención con más detalle haciendo referencia a ejemplos de ejecución representados esquemáticamente en las figuras; muestran:

la figura 1, un dispositivo de análisis según la invención en representación es perspectiva,

la figura 2, una representación en perspectiva de la unidad electrónica del dispositivo de la figura 1,

la figura 3, una representación en sección transversal de la cabeza de sonda del dispositivo de la figura 1,

la figura 4, una representación de principio de los medios de irradiación y detección en una primera forma de ejecución de la invención,

la figura 5, una forma de ejecución alternativa de una sonda de medida clavable,

la figura 6, otra forma de ejecución alternativa de la sonda de medida clavable,

la figura 7, una representación de principio de medios de irradiación y detección de luz adecuados para la sonda de medida según la figura 6,

la figura 8, una sección transversal a través de una sonda de medida semejante a la de la figura 6,

la figura 9, una sección a través de la parte superior (proximal) de una sonda de medida semejante a la de la figura 6,

la figura 10, una representación de principio en perspectiva de una parte de otra forma de ejecución modificada de una sonda de medida,

la figura 11, una sección transversal de una primera variante semejante a la forma de ejecución según la figura 10,

la figura 12, una sección transversal de una segunda variante semejante a la forma de ejecución según la figura 10,

la figura 13, una vista parcial en perspectiva de una primera forma de ejecución de una disposición para acoplar o desacoplar luz en una fibra óptica situada sobre un substrato,

la figura 14, un alzado lateral de una forma de ejecución modificada frente a la figura 13,

la figura 15, un alzado frontal correspondiente a la figura 14,

la figura 16, una vista parcial en perspectiva de una tercera forma de ejecución modificada frente a la figura 13,

la figura 17, una vista en planta de una cuarta forma de ejecución modificada frente a la figura 13 y

la figura 18, un alzado lateral correspondiente a la figura 17.

El dispositivo de análisis 1 representado en la figura 1 consiste sustancialmente en una cabeza de sonda 2 con una sonda de medida (sonda de punción) 3 clavable en la piel y una unidad de medida y evaluación 4. La unidad de medida y evaluación 4 tiene en el caso preferido representado dos partes espacialmente separadas, a saber, una unidad electrónica 5 que puede ser llevada junto con la cabeza de sonda 3 en el cuerpo del paciente y que contiene preferiblemente tan sólo aquellos elementos electrónicos que son necesarios para alimentar la luz de medida a la sonda 3 y medir en la luz de medida que retorna desde la sonda 3 una variación característica de la concentración del analito. Las señales de medida que entonces resultan se almacenan en la unidad electrónica 5 y se transmiten para su evaluación - preferiblemente por vía inalámbrica - a una electrónica de evaluación central 6 que es el segundo componente de la unidad de medida y evaluación 4 y que presenta medios electrónicos para recibir las señales de medida y para procesarlas adicionalmente de la manera necesaria en cada caso.

Los detalles del funcionamiento de la unidad de medida y evaluación y de la distribución de esta función sobre los dos componentes representados 5 y 6 dependen del respectivo caso particular. Por ejemplo, puede ser conveniente que la unidad electrónica 5 contenga una cantidad suficiente de inteligencia para establecer valores de concentración de los analitos a determinar y visualizar éstos por medio de una pantalla de presentación. La electrónica de evaluación 5 realiza tareas a largo plazo, especialmente el almacenamiento a plazo bastante largo de los datos de medida, la presentación de curvas, etc. Cuando el dispositivo de análisis está construido para determinar la glucosa en sangre de diabéticos, puede ser conveniente, por ejemplo, visualizar continuamente los valores de glucosa en sangre en la unidad electrónica y disparar una señal de alarma al sobrepasar o no alcanzar valores límite determinados. La electrónica de evaluación sirve entonces para almacenar datos destinados a ser empleados por el médico y a calcular posiblemente dosificaciones de insulina para la terapia del paciente.

Más detalles de la unidad electrónica 5 y de la sonda de medida 2 pueden apreciarse en la figuras 2 y 3. En la unidad electrónica 5, que está representada en la figura 2 con la tapa quitada, se encuentra al menos una fuente de luz 8 para generar la luz de medida. En el caso representado, están previstas cinco fuentes de luz de semiconductores 9 (diodos luminiscentes o diodos láser) cuya luz es agrupada por una unidad de agrupación de haz (combinador de haz). El haz de luz resultante es alimentado a un cable 11 de fibra óptica mediante el cual la unidad electrónica 5 está unida con la sonda 3.

En la cabeza 2 de la sonda está alojada la sonda de punción 3 con ayuda de dos discos de retención 14 y 15 (figura 3). El disco de retención superior 15 sirve al mismo tiempo como alivio de tracción y guía para el cable 11 de fibra óptica. Para la fijación en la piel está previsto un disco 16 de contacto con la piel que puede tener, por ejemplo, un lado inferior adhesivo 17 para fijar la sonda 3 a la superficie de la piel. En lugar de la orientación vertical representada entre la sonda de punción 2 y el disco 16 de contacto con la piel, puede estar prevista también una disposición en la que la sonda de punción penetre en la piel bajo una ángulo de menos de 90º, prefiriéndose ángulos entre 30º y 60º con la superficie de la piel. De este modo, se puede emplear una sonda de punción relativamente larga y, no obstante se puede mantener la profundidad de penetración por debajo de un límite superior deseado por motivos fisiológicos.

La sonda de punción 3 consiste sustancialmente en una cánula 18 de un material fisiológicamente inocuo (por ejemplo, acero fino) que está perforada con agujeros 19 y en la que discurren en paralelo dos trayectos 20 y 21 de una fibra óptica 22, así como un reflector prismático 24 dispuesto en la zona del extremo distal 23 de la cánula 18. El reflector 24 está acoplado a los extremos distales de los trayectos de fibra 20 y 21 de modo que la luz acoplada a través de una de las fibras (trayecto de fibra de entrada 20) es reflejada hacia la otra fibra (trayecto de fibra de retorno 21).

En la forma de ejecución representada dos trayectos de fibra óptica discurren en el cable 11 de fibra óptica por dentro de una envoltura flexible 12. La luz de medida es acoplada por la unidad de agrupación de haz 10 con el primer trayecto de fibra óptica (de entrada) 25 del cable 11 y es conducida adicionalmente hasta el trayecto de fibra de entrada 20 de la sonda de medida 3. Después de reflexión en el reflector 24, dicha luz es hecha retornar, a través del trayecto de fibra de retorno 21 de la sonda de medida 3 y un trayecto de fibra de retorno correspondiente 26 del cable 11 de fibra óptica, hasta la unidad electrónica 5, en donde la luz de medida es detectada por un detector 27.

En la forma de ejecución preferida representada los trayectos de fibra de entrada 25 y 20 y los trayectos de fibra de retorno 26 y 21 de la sonda 3 y del cable 11 de fibra óptica están construidos cada uno de ellos en una sola pieza, es decir que consisten cada uno de ellos en una fibra continua de un material de fibra uniforme. Esto es preferible en atención a una fácil fabricación y unas pequeñas pérdidas de intensidad.

Sin embargo, existe también la posibilidad de fabricar los trayectos de fibra que discurren en la sonda de medida 3 a base de un material distinto del de los trayectos de fibra que discurren por fuera de la sonda de medida (en el cable 11 de fibra óptica) y acoplar la luz en la zona del extremo proximal 28 de la cánula 18 con el respectivo trayecto de fibra adyacente. Esto es conveniente especialmente cuando existen dificultades tecnológicas para producir un tramo del material de fibra suficientemente largo para el trayecto total 25, 21 ó 26, 21, que se emplee para los trayectos 20, 21 de la fibra óptica 22 que discurren en la sonda.

Los agujeros de perforación 19 se extienden en un segmento parcial de la cánula 18. La longitud parcial correspondiente de la fibra óptica 22 que discurre en la cánula 18 (en el caso representado, ambos trayectos de fibra 21 y 22) se denomina segmento de medida 30. En el segmento de medida 30 el lado exterior de la fibra óptica 22 está en contacto en el tejido cutáneo, a través de los agujeros de perforación 19, con el líquido intersticial que rodea a la cánula 18. Para hacer posible un intenso intercambio, la cánula 18 está perforada en la mayor medida posible. El diámetro de los agujeros depende sustancialmente del procedimiento de producción de los agujeros y puede variar dentro de amplios límites, debiendo estar preferiblemente entre alrededor de 1 \mum y alrededor de 100 \mum. Los agujeros pueden producirse especialmente mediante procedimientos de perforación con láser. La proporción de la superficie de los agujeros de perforación en la superficie de la cánula en el segmento de medida 30 deberá ser suficientemente grande. Actualmente, se aspira a una proporción de poros de al menos 20%, preferiblemente al menos 50%.

La cánula 18, aparte de servir para el diagnóstico del analito, puede servir al mismo tiempo para aplicar subcutáneamente un medicamento (en particular, insulina). En este caso, la carcasa de la unidad electrónica 5 contiene una bomba de insulina no representada y el cable 11 de fibra óptica contiene un tubo flexible no representado para el transporte del medicamento hasta la cánula 18. El medicamento pasa por delante de la fibra óptica 22 en la cánula 18 y llega al tejido a través de los agujeros de perforación 19. De este modo, se interrumpe el contacto entre el líquido intersticial y la superficie de la fibra óptica. Esto puede aprovecharse ventajosamente para la calibración cero de la medición óptica. Por el mismo camino se puede alimentar también una solución de lavado o una solución estándar de calibración. En esta forma de ejecución es ventajoso que la cánula esté abierta en su extremo distal de modo que pueda salir aquí el líquido alimentado. Sin embargo, en otras formas de ejecución se prefiere una cánula cerrada en el extremo distal, tal como la que se ha representado en las figuras 5 y 6. En cualquier caso, el segmento de la fibra óptica 22 que sobresale en la máxima medida en dirección distal deberá quedar retranqueado con respecto al extremo distal 23 de la cánula 18, de modo que la fibra óptica sensible 22 esté rodeada completamente por la cánula 18 y protegida por ésta.

Como fuente de luz para la luz de medida se prefiere una fuente de luz láser, especialmente porque hace posible una buena densidad de luminiscencia espectral y se puede enfocar bien sobre las superficies frontales de fibras ópticas muy delgadas. Las fuentes de luz láser son monocromáticas y tienen en general una longitud de onda fija invariable. En la figura 4 se ha representado la manera en que es posible en la invención una medición espectroscópica con varias fuentes de luz láser de diferentes longitudes de onda.

En la forma de ejecución representada se han previsto tres láseres 31 a 33 para tres longitudes de onda diferentes. La salida del primer láser 31 está dirigida directamente hacia el eje óptico de la disposición. La luz de los otros dos láseres 32 y 33 es desviada hacia el mismo eje óptico por medio de espejos semipermeables 34 y 35. Para el acoplamiento con el trayecto de fibra de entrada 25, 20 está prevista una óptica de acoplamiento 36. Una segunda óptica de acoplamiento 37 sirve para desacoplar del detector 27 la luz de medida alimentada a través de los trayectos de fibra de salida 21, 26. La sensibilidad espectral del detector 27 es de ancho de banda suficiente para que pueda detectar todas las longitudes de onda de los láseres 31 a 33.

Por supuesto, para la medición con más de tres longitudes de onda se puede emplear un número correspondientemente mayor de láseres. Para la medición en el infrarrojo central se utilizan preferiblemente láseres cuánticos en cascada.

Otra peculiaridad de la forma de ejecución representada en la figura 4 frente a la figura 3 consiste en que antes de la entrada de la fibra óptica 22 en la cánula 18 tiene lugar una transición de un trayecto de fibra más grueso 25 que discurre en el cable 11 a un trayecto de fibra 20 de sección transversal más fina en la cánula 18. De manera correspondiente, en el lado de salida tiene lugar una transición de un trayecto de fibra más delgado 21 en la cánula 18 a un trayecto de fibra más grueso 26 en el cable 11. En la figura 4 se representa exclusivamente por motivos de claridad que los trayectos de fibra 25 y 26 discurren en dirección contraria. En general, será conveniente conducirlos a través de un único cable 11.

El estrechamiento 38 de la fibra óptica 22 antes de la entrada en la cánula 18, representado en la figura 4, tiene la ventaja de que en el cable de fibra óptica se puede emplear una fibra óptica relativamente gruesa que se caracterice por una mejor estabilidad mecánica y unas menores pérdidas ópticas. Además, se ha visto que es ventajoso no sólo a causa del menor dolor producido con una cánula delgada 18, sino también por motivos de sensibilidad de medida, que la fibra óptica en la cánula 18 tenga una sección transversal muy pequeña (correspondiente a un diámetro de menos 0,2 mm).

En la forma de ejecución representada en la figura 4 con el estrechamiento 38 es ventajoso que - como ya se ha explicado anteriormente - los trayectos de fibra 20, 21 se produzcan por separado de los trayectos de fibra 25, 26 y consistan posiblemente en un material diferente. Los sitios de acoplamiento en la zona del extremo proximal 28 se han designado con 55 en la figura 4. Los trayectos de fibra 20, 21 en la cánula 18 están separados por una tira metálica 56 especulizada en ambos lados. Se impide así una diafonía óptica. Además, los trayectos de fibra 20, 21 construidos preferiblemente para este fin con forma de semicírculo en sección transversal pueden fijarse primero a la tira de separación 56 durante el montaje del sensor y luego pueden introducirse conjuntamente en la cánula.

En la figura 5 se representa una sonda de punción 3 en la que, al igual que en la figura 3, discurren en paralelo en la cánula 18 dos trayectos de fibra óptica 20, 21, siendo transportada la luz a través de un trayecto de fibra de entrada 20 en dirección al extremo distal 23 de la cánula 18. Al igual que en la figura 3, en la zona del extremo distal 33 de la cánula 18 tiene lugar una desviación en la dirección contraria y la luz es conducida fuera de la cánula 18 a través del trayecto de fibra de salida 21. La forma de ejecución representada en la figura 5 se diferencia de la forma de ejecución de la figura 3 en cuanto a las características siguientes.

La desviación de la luz en la zona del extremo distal 23 de la cánula 18 se consigue aquí por medio de un estrecho bucle de desviación 39 de una fibra óptica continua 22. En contraste con la cita 4), no se utiliza para la medición la zona del bucle de desviación 39. Por el contrario, se garantiza con un casquete especulizado 40 que la luz sea desviada con las menores pérdidas de reflexión posibles y sin desacoplamiento.

Los trayectos de fibra óptica 20 y 21 presentan cada uno de ellos un sitio de estrechamiento 13 en el que la sección transversal de la fibra óptica hace transición de un valor mayor a un valor menor, para aumentar así, como se ha descrito, el número de reflexiones y la sensibilidad de la medición. En lugar de las transiciones relativamente rápidas representadas, puede ser ventajoso también un estrechamiento lento en todo el segmento de medida 30. Es posible también prever en cada trayecto de fibra óptica que discurre en el segmento de medida 30 varias zonas en las que varíe la sección transversal de la fibra óptica.

La fibra óptica 22 en la figura 5 está provista de un revestimiento 41 que, por un lado, no deberá perturbar la medición y, por otro lado, realiza una o varias de las tareas anteriormente mencionadas. Entran en consideración especialmente los tipos siguientes de materiales de revestimiento.

El revestimiento puede consistir en una capa metálica muy delgada (por ejemplo, aplicada al vapor). El metal (preferiblemente metal noble, sobre todo plata) forma una protección de la fibra óptica 22 contra corrosión. Además, es adecuado como distanciador para una membrana 42 que rodea a la fibra óptica 22. Dado que la salida de ondas evanescentes es perjudicada ya considerablemente por un revestimiento metálico muy delgado, éste deberá estar interrumpido en el caso de mediciones ATR, de modo que sobre una parte considerable de la superficie sea posible un contacto directo entre el líquido intersticial y la superficie de la fibra óptica. Sin embargo, en combinación con un revestimiento metálico delgado es posible también otro mecanismo de interacción entre la luz transportada en la fibra óptica 22 y el líquido intersticial, concretamente por medio de plasmones superficiales.

Alternativamente, puede ser ventajoso que la fibra óptica 22 sea provista (al menos en el segmento de medida 30) de un revestimiento a base de un material polímero. El polímero empleado deberá tener solamente una pequeña absorción en el dominio espectral de la luz de medida. El revestimiento polímero sirve también para proteger la fibra contra la corrosión e impide como distanciador un contacto directo entre la envoltura de membrana 42 y la fibra óptica 22. Según el estado de conocimiento actual, entran en consideración como polímeros adecuados en particular los materiales siguientes: politetrafluoretileno, poliisobutileno, policarbonato.

Se prefiere especialmente un revestimiento polímero que tenga propiedades de acumulación de analitos. Para procedimientos de medida ATR no médicos esto se ha descrito en las citas 8) y 9). Un revestimiento que tenga estas propiedades ha de ser encontrado experimentalmente en cada caso para el analito deseado.

Otra peculiaridad de la forma de ejecución representada en la figura 5 consiste en que está prevista una membrana 42 que envuelve a la fibra óptica 22 en el segmento de medida 30. Como ya se ha mencionado, la membrana impide el acceso de sustancias de alto peso molecular a la superficie de la fibra óptica 22, con lo que se puede conseguir una exactitud de medida mejorada con un coste técnico de medida relativamente pequeño. Por supuesto, se tiene que conseguir aquí con medidas de sellado adecuadas que el líquido intersticial no pueda llegar a través de rendijas remanentes a la fibra óptica 22 en un volumen que resulte perturbador en la práctica. En el caso representado, la cánula 18 está cerrada, por ejemplo, por una gota 44 de resina epoxídica que asegura al mismo tiempo el sellado inferior de la membrana 42.

Materiales de membrana adecuados que tienen las propiedades mecánicas, químicas y dialíticas para la presente aplicación son conocidos por los llamados procedimientos de microdiálisis. A este respecto, puede remitirse al lector especialmente a:

10)

Patente norteamericana 4,694,832 y la bibliografía citada en ella

Se han mencionado ya más arriba materiales de membrana especialmente adecuados.

En el marco de la invención se ha comprobado que la acción ventajosa de una membrana 42 que envuelve a la fibra óptica 22 puede ser influenciada negativamente haciendo que la membrana establezca contacto directo con la fibra óptica 22. El transporte de la luz de medida en la fibra óptica 22 puede ser perjudicado así de una manera muy desfavorable para la exactitud de medida. Por este motivo, se prefiere especialmente en el ámbito de la presente invención que la membrana esté sustancialmente distanciada de la superficie exterior de la fibra óptica 22. "Sustancialmente distanciada" ha de entenderse aquí en el sentido de que las superficies de contacto eventualmente remanentes entre la membrana y la superficie exterior de la fibra óptica 22 son tan pequeñas que la exactitud de medida no resulta perjudicada por ellas en un grado perturbador. La superficie de contacto deberá ser en cualquier caso de menos del 50%, preferiblemente menos del 20% y en particular preferiblemente menos del 10% de la superficie de la fibra óptica 22 en el segmento de medida 30. La magnitud de la distancia entre la fibra óptica 22 y la membrana (allí donde éstas estén distanciadas) es importante también para la exactitud de medida. Esta distancia deberá corresponder al menos al doble y preferiblemente a al menos el triple de la longitud de onda de la luz de medida. La distancia máxima resulta de las dimensiones de los componentes y de la necesidad de un intercambio por difusión suficientemente rápido. En la práctica, esta distancia es inferior a 100 \mum. Como distanciador puede servir - como se representa en la figura 5 - un revestimiento 41 de la fibra óptica 22. La distancia entre la membrana 42 y la fibra óptica 22 no es necesaria cuando la membrana no tenga ninguna absorción óptica perturbadora en el dominio espectral de la luz de medida.

En la figura 6 se representa una posibilidad alternativa para generar una distancia entre la fibra óptica 22 y la membrana 42. La membrana 42 está aplicada como revestimiento aquí sobre la superficie interior de la cánula 18. La fibra óptica 22 está fijada en la cánula 18 con anillos distanciadores 43 que consisten preferiblemente en un material no absorbente o sólo débilmente absorbente en el dominio de los infrarrojos. Alternativamente - aun cuando es menos preferido según el estado de conocimiento actual -, existe la posibilidad de aplicar la membrana sobre la superficie exterior de la cánula 18, quedando entonces, por supuesto, garantizada la distancia a la superficie de la fibra óptica 22 por la pared de la cánula 18.

Otra peculiaridad de la forma de ejecución representada en la figura 6 consiste en que dentro de la cánula 18 cerrada abajo en este caso discurre en el segmento de medida 30 solamente un trayecto de fibra óptica 45 en cuyo extremo distal 46 está previsto un revestimiento especular 47, por ejemplo de oro, por medio del cual la luz es reflejada hacia el mismo trayecto de fibra óptica 45. En la forma de ejecución representada en la figura 6 es necesario acoplar la luz de medida de manera adecuada con el único trayecto de fibra óptica 45 y desacoplarla nuevamente de éste. En la figura 6 se representa esquemáticamente una posibilidad para esto. En la luz de una fuente de luz 50 que emite con banda ancha se selecciona el dominio de longitud de onda deseado por medio de un filtro espectral pasabanda 51. La luz resultante incide en la fibra óptica 22 a través de un divisor de haz 52 y una óptica de acoplamiento 53. Después de reflexión en el reflector 47, la luz vuelve a incidir sobre el divisor de haz 52 a través de la óptica de acoplamiento 53 y es reflejada por éste hacia el detector 27. En lugar de la fuente de luz 50 de banda ancha, se puede utilizar en este caso también una disposición de varios láseres (como en la figura 4).

La figura 8 muestra una sección transversal a través de una sonda de punción 3 que está estructurada de manera semejante a la de la figura 6, pero la fibra óptica 22 presenta un revestimiento 60 que consiste en diamante o carbono semejante a diamante (diamond like carbon, DLC). El revestimiento rodea a la fibra óptica en toda la longitud del segmento de medida 30, preferiblemente en forma completa. Este revestimiento de diamante representa una protección eficaz del material de la fibra óptica 22 contra corrosión. Además, es ventajoso en cuanto a la biocompatibilidad. Hace posible incluso el empleo de sustancias tóxicas, como, por ejemplo, una mezcla de TlJ-TlBr para la fibra óptica.

Preferiblemente, el revestimiento de diamante 60 se produce por deposición a partir de la fase gaseosa, prefiriéndose especialmente un proceso CVD a baja temperatura.

El revestimiento de un conductor óptico con una capa de diamante es conocido por el documento WO 97/06426. Según este documento, la capa de diamante deberá tener siempre un índice de refracción más pequeño que el del conductor óptico. Se pretende asegurar así que - al igual que en el "cladding" ampliamente usual en general en fibras ópticas - no se ponga en peligro la reflexión total necesaria para el transporte de la luz en la fibra óptica. En contraposición a este estado de la técnica, se utiliza preferiblemente en la presente invención un revestimiento - en particular, pero no exclusivamente de diamante - cuyo índice de refracción es mayor o al menos igual que el de la fibra óptica. Cuando esta capa es muy delgada, no se pierde la reflexión total. Por el contrario, se obtiene una interacción efectiva de la luz transportada en el conductor de fibra óptica a través del campo evanescente circundante con el líquido que rodea al revestimiento. Este comportamiento se aplica especialmente en una forma de ejecución con un conductor óptico a base de un halogenuro de plata que está revestido con una capa de diamante.

En la figura 8 se representa otra posibilidad de materializar una distancia entre la fibra óptica 22 y la membrana 42, concretamente por medio de alambres metálicos (preferiblemente de oro) que discurren en la dirección longitudinal de la cánula.

La figura 9 muestra una configuración ventajosa del extremo proximal 62 de una sonda de medida 3. En el caso representado, está prevista una unión separable (enchufable) entre el cable 11 de fibra óptica que sirve para la alimentación de la luz y el trayecto de la fibra óptica 22 que discurre en la cánula. Una pieza de cierre designada en conjunto con 64 puede ser enchufada sobre el extremo proximal 66 de la cánula 18, el cual puede denominarse también extremo de acoplamiento. Presenta un collar de sujeción 65 que abraza a la fibra óptica 22 sin holgura y con efecto de sellado. Por este motivo, la pieza de cierre 64 se fabrica convenientemente a base de un material suficientemente elástico. La fibra óptica 22 penetra con su extremo proximal y engrosado 66 en una cavidad de acoplamiento 67 formada en la pieza de cierre 64, cuya cavidad se ha hecho tan grande que esté presente un espacio libre entre sus paredes de limitación y el segmento de la fibra óptica situado en el mismo. En la parte de la fibra óptica 22 que penetra en la cavidad de acoplamiento 67 está prevista una película de calentamiento 68, por ejemplo a base de una aleación de níquel-cromo, que está unida, a través de líneas de calentamiento 69, con terminales calientes a través de los cuales puede alimentarse potencia eléctrica.

Asimismo, en la parte de la fibra óptica 22 que penetra en la cavidad de acoplamiento 67 está aplicada una película 71 de medida de la temperatura, por ejemplo en forma de una resistencia de medida de capa de Pt 100, la cual está unida con terminales de medida 73 a través de líneas de medida 72. En la superficie de remate superior de la pieza de cierre 64 está formado un collar de fijación 74 en el que está incorporada una lente de acoplamiento 75 para acoplar y desacoplar la luz con la superficie frontal proximal 76 de la fibra óptica 22.

Esta forma de ejecución es especialmente ventajosa cuando la fibra óptica 22 es de diamante. Debido a la conductividad calorífica muy alta del diamante se puede producir por medio de la película de calentamiento 68 y la película 71 de medida de la temperatura, a pesar de la sección transversal muy pequeña de la fibra óptica 22, un atemperado eficaz del segmento de medida de la fibra óptica 22, aun cuando éstas estén dispuestas relativamente lejos del segmento de medida 30 en el extremo proximal de la fibra óptica 22 dentro de la pieza de cierre 64. La medición exacta de la temperatura por medio de la película 71 de medida de la temperatura o de otro elemento de medida de la temperatura puede emplearse ventajosamente en la evaluación de las mediciones espectrales para compensar las influencias de la temperatura.

Una fibra óptica 22 de las pequeñas dimensiones deseadas se puede producir preferiblemente por elaboración a partir de una delgada capa de diamante obtenida por deposición a partir de la fase gaseosa. La producción de capas de diamante con ayuda del procedimiento CVD es conocida y se describe, por ejemplo en relación con un sensor de enzima-glucosa, en la publicación

C. E. Troupe et al.: "Diamond-based glucose sensors" en Diamond and Related Materials, 1968, 575 a 580

Para elaborar en una capa producida sobre un substrato según el procedimiento CVD una delgada fibra óptica autoportante en forma de aguja, como la que se representa en la figura 9, se pule y alisa convenientemente primero su superficie. Seguidamente, se corta el perfil lateral deseado por medio de un láser. Por último, se elimina por ataque químico el substrato sobre el cual ha tenido lugar el proceso CVD. Se deberán emplear aquí procedimientos que produzcan superficies lo más lisas posible.

Empleando un material de fibra óptica que se obtenga como una delgada capa sobre un substrato, tal como especialmente diamante, silicio y germanio, puede ser ventajoso integrar la fibra óptica junto con el substrato en la cánula. Esta disposición se representa de manera fuertemente esquematizada en la figura 10. Sobre un substrato 80 de sección transversal rectangular se encuentra la fibra óptica 22, también de sección transversal rectangular. Para el acoplamiento de la luz en el lado frontal por medio de un cable 11 de fibra óptica se ha previsto una óptica de acoplamiento 81 de haz libre. Esta puede estar constituida, por ejemplo como en la figura 9, por una pieza de cierre 64 con lente de acoplamiento 75.

La cánula 18 sea representada a tamaño exagerado en la figura 10. En atención a las dimensiones extremadamente pequeñas de la cánula 18, deseadas en el marco de la invención, parece ser primeramente problemático el integrar en su pequeño lumen con un diámetro de, por ejemplo, menos de 0,5 mm no sólo una fibra óptica, sino, además, una capa de substrato. Sin embargo, la combinación de capa de fibra óptica CVD con substrato es especialmente ventajosa por cuanto que se puede emplear un material de substrato estable y resistente a la rotura que, con una pequeña sección transversal de la capa de fibra óptica 22, confiera una elevada resistencia. Están disponibles por la tecnología de los semiconductores unos procedimientos ya acreditados para la mecanización micromecánica de capas correspondientes, de modo que es enteramente posible producir un paquete de capas 22, 80 con las dimensiones extremadamente pequeñas deseadas y con buena resistencia.

Entre los materiales usuales para el revestimiento con diamante CVD es especialmente adecuado el molibdeno en el marco de la presente invención cuando su superficie está mecanizada de modo que brille especularmente. Por el contrario, el material de substrato silicio usual también para otros fines es inadecuado para una fibra óptica de diamante, ya que el índice de refracción de un material de substrato transparente ha de ser más bajo que el del material de la fibra óptica. En general, entran en consideración para el substrato materiales que presentan un índice de refracción más pequeño en comparación con el material de la fibra óptica y una atenuación lo más pequeña posible, tal como, por ejemplo, metal, cuarzo, zafiro o cerámica.

Las figuras 11 y 12 muestran en sección transversal diferentes disposiciones de la fibra óptica respecto del substrato 80. En la disposición representada en la figura 11 el substrato 80 está provisto, en ambos lados, de fibras ópticas 22 de sección transversal rectangular, formando éstas - análogamente a como ocurre en la forma de ejecución según la figura 1 – un trayecto de fibra de entrada 22 y un trayecto de fibra de retorno 21. La desviación en el extremo distal puede efectuarse, por ejemplo, por medio de un reflector prismático, análogamente a como ocurre en las figuras 3 y 4.

En la variante representada en la figura 12 se encuentran a un lado del substrato tanto el trayecto de fibra de entrada 20 como el trayecto de fibra de salida 21. En este caso, la desviación en el extremo distal se produce convenientemente por medio de una conformación en U de la fibra óptica 22, análogamente a como ocurre en la figura 5. Tanto en la figura 11 como en la figura 12 está prevista una membrana en el lado interior de la cánula 18, tal como ocurre en las figuras 5 y 6. La comparación de las figuras 11 y 12 muestra que los agujeros de perforación 19 de la cánula 18 pueden tener tamaños enteramente diferentes. Su forma puede ser también diferente. Aparte de una configuración redonda, entra en consideración también una conformación alargada a manera de hendidura de los agujeros de perforación 19.

Como puede apreciarse en la figura 11, la distancia deseada entre la fibra óptica 22 y la membrana 42 puede asegurarse en esta forma de ejecución por medio de una conformación adecuada de la sección transversal del substrato 80.

El empleo de un material en capa delgada situado sobre un substrato plantea problemas especiales respecto del acoplamiento de la luz alimentada por una unidad electrónica (como en las figuras 1 y 2) a través de un cable de fibra óptica. En las figuras 13 a 18 se han representado diferentes formas de ejecución de este acoplamiento, habiéndose designado con 25 el trayecto de fibra de entrada de un cable de fibra óptica que sirve para la alimentación de la luz (como en la figura 3) y con 20 el trayecto de fibra de entrada subsiguiente de la sonda de medida. Por supuesto, se pueden emplear también los mismos principios para el acoplamiento de la luz entre los trayectos de fibra de retorno correspondientes 26, 21 o una fibra óptica 22 que sirva simultáneamente, como en la figura 10, para la entrada y el retorno de la luz.

En la forma de ejecución representada en la figura 13 el trayecto de fibra 25 del cable de fibra óptica empleado para la alimentación está acoplado al trayecto de fibra 20 de sección transversal rectangular de la fibra óptica 22 debido a que ésta está aplicada a presión por el lado del borde. Este procedimiento es adecuado en casos en los que una de las fibras ópticas a acoplar entre sí (aquí el trayecto de fibra 25) tiene una dureza menor en comparación con la otra fibra (aquí 20). Esto se aplica especialmente cuando la fibra óptica 20 está fabricada en diamante y la otra fibra óptica 25 está fabricada en un material relativamente blando, tal como especialmente un halogenuro de plata. Especialmente adecuado es AgBr_{x}Cl_{1-x}con x = 0,75. La fibra 25 aplicada a presión presenta en su extremo un bisel 82 mediante el cual se consigue una transferencia ampliamente continua de la radiación entre las fibras 25 y 26. La forma de ejecución permite una realización sencilla y sin ajuste del acoplamiento óptico.

La forma de ejecución representada en la figura 14 en alzado lateral y en la figura 15 en alzado frontal coincide ampliamente con la correspondiente a la figura 13, pero aquí la fibra óptica 25 está aplicada a presión sobre la fibra óptica 25 con contactado del substrato 80, de modo que la fibra 25 abraza al extremo de la fibra 20 en forma completa. Esto facilita la fabricación en grandes números de unidades.

El acoplamiento por prensado representado en las figuras 13 a 15 para unir los conductores ópticos puede emplearse también, en principio, en casos en los que el trayecto de fibra que discurre en la cánula no se encuentre sobre un substrato, sino que discurra en forma autoportante en la cánula 18. Por ejemplo, un conductor óptico en forma de una aguja de diamante puede ser introducido a presión en una fibra de halogenuro de plata.

En la forma de ejecución representada en la figura 16 el acoplamiento óptico se ha realizado sin contacto directo entre las fibras 25 y 20. El extremo representado de la fibra 25 está colocado dentro de una ranura prevista en el substrato 80, la cual se denomina foso de posicionamiento 83. Sirve para posicionar la fibra 25 exactamente delante del lado frontal opuesto de la fibra 20 que está fijado sobre el substrato 80. Entre los lados frontales opuestos de las fibras 20 y 25 está previsto un espacio libre con propagación libre de la radiación, estando redondeado el extremo de la fibra 25 vuelto hacia la fibra 20 para producir un efecto de lente de enfoque.

Las figuras 17 y 18 muestran en vista en planta y en alzado lateral, respectivamente, una forma de ejecución en la que el trayecto de fibra 20 que discurre en la sonda presenta segmentos extremos 84 ensanchados en dirección transversal a los cuales está añadido por el lado frontal, con adaptación de la superficie transversal, el trayecto de fibra 25 de un cable de fibra óptica que sirve para la alimentación de la luz y que lleva una transición 85 que se va estrechando progresivamente. Gracias a esta configuración, se produce una transición lo más efectiva posible de la radiación en el sitio de transición formado sin saltos en su sección transversal.

Claims (25)

1. Dispositivo de análisis para determinar un analito in vivo en el cuerpo de un paciente, que comprende

una sonda de medida con una cánula (18) que puede clavarse en la piel y una fibra óptica (22) que discurre en la cánula (18), a través de la cual luz que sale de una fuente de luz (8) y que se acopla con la fibra óptica (22) es conducida a la cánula (18) y, por tanto, estando clavada la sonda de medida en la piel, al interior del cuerpo, experimentando en la sonda de medida (3) la luz transportada en la fibra óptica (22), por interacción directa sin reactivos con líquido que rodea a la fibra óptica en el interior del cuerpo, una variación característica de la presencia del analito, y

una unidad de medida y evaluación (4) para medir la variación y obtener a partir de la variación una información sobre la presencia del analito en el cuerpo,

estando perforada la pared de la cánula (18) con agujeros al menos en un segmento parcial de su longitud clavable en la piel y pudiendo ser penetrada a través de ellos por líquido intersticial, e

incluyendo la fibra óptica (22) un segmento de medida (30) que está formado por una longitud parcial de la fibra óptica (22) dentro del segmento parcial penetrable de la cánula,

de modo que llega líquido intersticial, a través de la pared de la cánula, al segmento de medida (30) de la fibra óptica que discurre en la cánula (18).

2. Dispositivo de análisis según la reivindicación 1, caracterizado porque la sección transversal de la fibra óptica (22) varía en el segmento de medida (30).

3. Dispositivo de análisis según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la cánula (18) discurre en el segmento de medida (30) solamente un trayecto de fibra óptica (45) en cuyo extremo distal está previsto un revestimiento especular (47), mediante el cual la luz es reflejada volviendo al mismo trayecto (45) de la fibra óptica.

4. Dispositivo de análisis según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la cánula (18) discurren en paralelo en el segmento de medida (30) dos trayectos de fibra óptica (20, 21), en donde la luz en transportada a través de un trayecto (20) de la fibra óptica en dirección al extremo distal (23) de la cánula (18), es desviada en la zona del extremo distal (23) de la cánula (18) y es hecha salir por el otro trayecto (21) de la fibra óptica.

5. Dispositivo de análisis según la reivindicación 4, caracterizado porque en la zona del extremo distal (23) de la cánula (18) está dispuesto un reflector prismático (24) para desviar la luz.

6. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la fibra óptica (22) está rodeada por un revestimiento al menos en el segmento de medida.

7. Dispositivo de análisis según la reivindicación 6, caracterizado porque el revestimiento (41) es metálico.

8. Dispositivo de análisis según la reivindicación 6, caracterizado porque el revestimiento (41) es polímero.

9. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el revestimiento (41) tiene propiedades de acumulación de analito.

10. Dispositivo de análisis según la reivindicación 6, caracterizado porque el revestimiento (60) consiste en diamante sintético, incluyendo carbono semejante a diamante (diamond like carbon, DLC).

11. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque el revestimiento (60) tiene un índice de refracción al menos igual que el del conductor óptico.

12. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segmento de medida (30) de la fibra óptica (22) está envuelto por una membrana semipermeable (42) de tal manera que el líquido intersticial en el segmento de medida llega a la superficie de la fibra óptica (22) solamente a través de la membrana (42).

13. Dispositivo de análisis según la reivindicación 12, caracterizado porque la membrana (42) está dispuesta dentro de la cánula (18).

14. Dispositivo de análisis según la reivindicación 12, caracterizado porque la membrana (42) está sustancialmente distanciada de la superficie exterior de la fibra óptica.

15. Dispositivo de análisis según la reivindicación 14, caracterizado porque el distanciamiento es producido por medio de un revestimiento de la fibra óptica (22), por medio de un alambre metálico (61) que discurre en dirección longitudinal en la cánula (18) entre la fibra óptica (22) y la membrana (42), o por medio de un substrato (80) que se proyecta en sus dimensiones en sección transversal más allá de las dimensiones de la fibra óptica (22).

16. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque la membrana (42) se basa en policarbonato.

17. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la interacción de la luz transportada en la fibra óptica (22) con el líquido intersticial se basa en la penetración de un campo evanescente en el líquido intersticial.

18. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la longitud de onda de la luz que sale de la fuente de luz (8) está situada entre 7 \mum y 13 \mum.

19. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la fuente de luz (8) presenta al menos un láser cuántico en cascada (31-33).

20. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones 1 a 9 y 11 a 19, caracterizado porque el material de la fibra óptica (22) se elige del grupo constituido por halogenuro de plata, vidrio de calcogenuro, diamante sintético, incluido carbono similar a diamante (diamond like carbon, DLC), silicio y germanio.

21. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la fibra óptica (22) se ha elaborado en una capa generada por deposición desde la fase gaseosa sobre un substrato.

22. Dispositivo de análisis según la reivindicación 21, caracterizado porque la fibra óptica está integrada en la cánula (18) juntamente con el substrato (80).

23. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la fibra óptica (22) está dispuesto, en la zona del extremo proximal de la cánula (18), un elemento de calentamiento (68) y/o un elemento (71) de medida de la temperatura.

24. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se ha añadido por prensado a la fibra óptica (22, 20) una fibra óptica (25) con una dureza menor en comparación con el material de la fibra óptica (22, 20).

25. Dispositivo de análisis según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los agujeros de la perforación de la cánula tienen un diámetro comprendido entre aproximadamente 1 \mum y aproximadamente 100 \mum.