DETERMINACIÓN DE ESTADOS BIOLÓGICOS USANDO MEDICIONES DE IMPEDANCIA.

Determinación de estados biológicos usando mediciones de impedancia 5 Campo de la invención Esta invención se sitúa en el campo del diagnóstico de estados biológicos. En un aspecto, la invención implica la evaluación in vivo del nivel de una sustancia en la sangre de un sujeto, particularmente los niveles de glucosa en sangre. En otro aspecto, la invención implica diagnosticar un estado patológico de la piel de un sujeto, 10 particularmente la presencia de un cáncer de piel, por ejemplo carcinoma de células basales o melanoma maligno, un carcinoma de células escamosas o precursores de los mismos. En ambos casos, la determinación se basa en mediciones de la impedancia de la piel. Antecedentes de la invención Los métodos no invasivos para realizar determinaciones biológicas son generalmente deseables frente a técnicas invasivas que implican la toma de muestras. Las técnicas no invasivas pueden ser más convenientes, por ejemplo, menos dolorosas, implicar menos riesgo de infección, etc. Las técnicas no invasivas para evaluar los niveles de glucosa en sangre se han descrito en la bibliografía de patentes: Nº de Solicitud Nº de Publicación Fecha de Publicación Nombre US 5.036.861 6 de agosto de 1991 Sembrowich et al. US 5.115.133 19 de mayo de 1992 Knudson US 5.146.091 8 de septiembre de 1992 Knudson US 5.197.951 19 de enero de 1993 Knudson US 5.222.496 29 de junio de 1993 Clarke et al. PCT/US 94/08816 WO 95/04496 16 de febrero de 1995 Solid State Farms, Inc. US 5.433.197 18 de julio de 1995 Stark PCT/US 97/13267 WO 98/04190 5 de febrero de 1998 Dermal Therapy (Barbados) Inc. PCT/US 98/02037 WO 99/39627 12 de agosto de 1999 Dermal Therapy (Barbados) Inc. PCT/IB 00/01464 WO 01/26538 13 de octubre de 2000 Ssstrunk, et al. Resumen de la invención ES 2 367 479 T3 Un resumen de la invención en sus diversos aspectos se proporciona en las reivindicaciones adjuntas, teniendo en 25 cuenta que los especialistas en la técnica entenderán que existen diversas posibles combinaciones y subcombinaciones de los diversos elementos descritos en las reivindicaciones y en toda esta memoria descriptiva, y debe considerarse que todas estas combinaciones y sub-combinaciones están contempladas por los inventores aunque no se enumeren explícitamente en este documento. Esto es cierto también para los diversos aspectos de los procesos y las combinaciones y sub-combinaciones de elementos de los mismos. Descripción de los dibujos La invención se describe con más detalle a continuación, en referencia a las figuras adjuntas, en las que: 35 La figura 1(a) muestra un electrodo de aguja de la presente invención; La figura 1 (b) muestra detalles de la matriz de agujas, proporcionados en forma de una micrografía de barrido electrónico; La figura 2 muestra diagramas de Bode representativos de impedancia (eje de la izquierda, kOhmios) y fase (eje de la derecha; grados) en función del número de frecuencia (31 frecuencias con distribución logarítmica 40 de 1 kHz a 1 MHz) para el sujeto B. Los resultados mostrados en la figura 2(a) se obtuvieron usando una sonda convencional y los mostrados en la figura 2(b) se obtuvieron usando un electrodo de aguja. En la figura 2(a), el conjunto inferior de curvas muestra la magnitud de la impedancia (a diversas profundidades) y la fase correspondiente se muestra mediante el conjunto superior de curvas. En la figura 2(b), los diagramas de fase muestran un máximo local alrededor del número de frecuencia 21; 45 La figura 3 muestra el nivel de glucosa en sangre según se determina directamente durante el curso de los ensayos para cada sujeto. Sujeto A (), sujeto B (); La figura 4(a) muestra un diagrama de dispersión de ACP (análisis de componentes principales) para cada sujeto (t1 frente a t2) obtenidos con el electrodo de aguja. La figura 4(b) es un diagrama correspondiente para cada sujeto obtenido con la sonda convencional. En ambos diagramas, el sujeto A está a la derecha y el 50 sujeto B está a la izquierda de la figura; La figura 5(a) muestra un diagrama de dispersión de la glucosa en sangre medida e índice con valores atípicos del sujeto A obtenidos con el electrodo de aguja. La figura 5(b) muestra el mismo diagrama sin valores atípicos, lecturas número 7, 8 y 13; La figura 6(a) muestra un diagrama de dispersión de la glucosa en sangre del sujeto B frente a la magnitud de 55 la impedancia a 1 MHz y el número 5 de ajuste de profundidad, medido con el electrodo de aguja con el 2 número 10 de lectura de valor atípico (izquierdo). La figura 6(b) es el mismo diagrama sin el valor atípico; La figura 7 muestra un diagrama de dispersión de la magnitud del sujeto B a 1 kHz y el número 5 de ajuste de profundidad, frente a glucosa en sangre; La figura 8 muestra diagramas de Bode representativos de impedancia (eje de la izquierda; kOhmios) y ángulo de fase (eje de la derecha; grados) en función de la frecuencia (kHz), representada de forma logarítmica, obtenida a cinco ajustes de profundidad usando un electrodo de aguja. En la figura 8(a), los resultados se obtuvieron para un sitio de piel normal de un sujeto. En la figura 8(b), los resultados se obtuvieron del mismo sujeto pero en un carcinoma de células basales ubicado cerca del sitio normal de la figura 8(a). En la figura 8(c), los resultados se obtuvieron de un sitio de piel normal de otro sujeto. En la figura 8(d), los resultados se obtuvieron de este otro sujeto pero con un melanoma maligno ubicado cerca del sitio normal de la figura 8(c). Cada conjunto de curvas representa cinco profundidades medidas. La figura 9 muestra una correlación entre la glucosa en sangre y valores obtenidos de mediciones de impedancia tomados usando un método de inundación de múltiples pasos y un electrodo convencional. Descripción de realizaciones preferidas Un aparato para su uso de acuerdo con la presente invención puede considerarse generalmente como una combinación del dispositivo descrito en la solicitud de patente internacional Nº PCT/SE 91/00703, publicada como WO 92/06634 el 30 de abril de 1992 y el electrodo de aguja descrito en la solicitud de patente internacional Nº PCT/IB 01/00059, publicada como WO 01/52731 el 26 de julio de 2001 o en un artículo titulado Micromachined Electrodes for Biopotential Measurements publicado en el Journal of Microelectromechanical Systems 10(1), págs. 10-16, en marzo de 2001 por Griss et al. El electrodo usado en los ensayos descritos a continuación, sin embargo, es una variación del descrito por Griss et al., y se muestra en las figuras 1(a) y 1(b). La sonda incluye una serie de electrodos, al menos tres de acuerdo con la Nº PCT/SE 91/00703, y en la presente invención cada electrodo de la sonda tiene una superficie con agujas, lo que permite realizar las mediciones a diversas profundidades en la piel. La sonda se ilustra en la figura 1(b), viéndose la sonda orientada hacia abajo sobre sus agujas (una vista en planta desde abajo). La sonda incluye tres áreas rectangulares de barras, conteniendo cada barra una matriz de 35 (7 x 5) agujas. Cada barra tiene 1 mm de ancho y 5 mm de largo. La distancia entre las barras más cercanas es de 0,2 mm, y la más ancha entre la segunda y la tercera barras es de 1,8 mm. La parte activa de la sonda es, por lo tanto, de aproximadamente 5 x 5 mm. Cada aguja tiene una longitud de aproximadamente 150 micrómetros, según lo medido desde su base, y un grosor de aproximadamente 25 micrómetros. Las agujas son cilindros terminados en punta, es decir similares a una aguja de costura, y separados aproximadamente 200 micrómetros entre sí, de centro a centro. Las agujas eran de silicio y cubiertas con un baño de oro de aproximadamente 2 micrómetros de grosor. Cualquier material que comprenda una superficie conductora con dimensiones similares funcionaría, pero debe seleccionarse para que sea biocompatible. El aparato, sin la sonda de aguja conocida como el espectrómetro selectivo de profundidad SciBase II, puede obtenerse de SciBase AB de Huddinge, Suecia. La asignación de terminales para el conector de la sonda era la siguiente: 1. botón de encendido 2. detección (primer electrodo ilustrado en la figura 1(b); usar pantalla coaxial 3 (sonda convencional). 3. toma a tierra (para la detección) 4. excitador cercano (segundo electrodo (medio) ilustrado en la figura 1(b); usar pantalla coaxial 5 (sonda convencional). 5. toma a tierra (para inyección cercana). 6. toma a tierra. 7. excitador lejano (tercer electrodo (el más a la derecha) ilustrado en la figura 1(b); usar pantalla coaxial 8 (sonda convencional). 8. toma a tierra (para inyección lejana). 9. bastidor. 10. reservado. 11. reservado. 12. toma a tierra. 13. toma a tierra. 14. 15. cargador. Niveles de glucosa en sangre ES 2 367 479 T3 Se realizaron ensayos usando el aparato anterior para determinar la viabilidad del uso de dicho aparato en la determinación de los niveles de glucosa en sangre... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para el diagnóstico de un estado patológico de la piel de un sujeto, que comprende: una sonda conductora de la electricidad que incluye una pluralidad de electrodos, comprendiendo cada electrodo al menos una aguja, agujas que están separadas lateralmente entre sí y que tienen una longitud que es suficiente para penetrar en el estrato córneo, en el que dicho aparato está adaptado para, cuando se coloca contra una superficie de la piel del sujeto de modo que dichas agujas penetren en el estrato córneo, hacer pasar una corriente eléctrica a través de los electrodos para obtener valores de impedancia de la piel y usar datos de referencia para determinar si los valores de impedancia obtenidos indican el estado patológico, y en el que dicha sonda comprende tres de dichos electrodos provistos de agujas, estando las agujas de un primer electrodo y un segundo electrodo separadas lateralmente una primera distancia entre sí y estando las agujas del primer y el tercer electrodo separadas lateralmente una segunda distancia entre sí, estando dicho aparato adaptado para hacer pasar por separado una corriente eléctrica entre el primer y el segundo electrodo y el primer y el tercer electrodo para obtener primer y segundo valores de impedancia de la piel. 2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha primera distancia y dicha segunda distancia son diferentes entre sí. 3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha primera distancia está entre aproximadamente 0,1 mm y aproximadamente 40 mm; o entre aproximadamente 0,1 mm y 30 mm; o entre 0,1 mm y 25 mm; o entre aproximadamente 0,1 mm y 20 mm; o entre aproximadamente 0,1 mm y 15 mm, o entre aproximadamente 0,2 mm y 10 mm; o entre aproximadamente 0,2 mm y 8 mm; o entre aproximadamente 0,2 mm y 5 mm; o entre aproximadamente 0,2 mm y 3 mm; o entre aproximadamente 0,2 mm y 2 mm; o entre 0,2 mm y 1,5 mm; o entre aproximadamente 0,2 mm y 1 mm; o entre aproximadamente 0,2 mm y 0,5 mm. 4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicha segunda distancia está entre aproximadamente 1 mm y aproximadamente 50 mm; o entre aproximadamente 1 mm y 40 mm; o entre aproximadamente 1 mm y 30 mm; o entre aproximadamente 1 mm y 25 mm; o entre aproximadamente 1 mm y 20 mm; o entre aproximadamente 1 mm y 15 mm; o entre aproximadamente 1 mm y 10 mm; o entre aproximadamente 1 mm y 9 mm; o entre aproximadamente 1 mm y 8 mm; o entre aproximadamente 1 mm y 7 mm; o entre aproximadamente 2 mm y 8 mm; o entre aproximadamente 3 mm y 7 mm; o entre aproximadamente 4 mm y 7 mm; o entre 4 mm y 6 mm; o es aproximadamente 5 mm. 5. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el estado patológico es cáncer, preferiblemente cáncer de piel. 6. El aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el cáncer de piel es un melanoma maligno o precursores de dicha lesión. 7. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha corriente eléctrica tiene una frecuencia entre 1 kHz y 1 MHz. 8. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato está adaptado para hacer pasar la corriente eléctrica a una pluralidad de frecuencias con distribución logarítmica en el intervalo de 1 kHz a 1 MHz. 9. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de dichas agujas tiene una longitud que es suficiente para penetrar debajo de la superficie de la piel hasta el estrato germinativo o a través del estrato córneo en la epidermis viva pero no en la dermis. 10. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho aparato está adaptado para usar electrodos de superficie no invasivos (sondas convencionales) junto con dichos electrodos de aguja para obtener más aspectos de las propiedades de la piel para mejorar el poder de discriminación. 11. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada aguja tiene una longitud de al menos aproximadamente 10 m 12. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada electrodo comprende al menos dos de dichas agujas; o al menos tres de dichas agujas; o al menos cuatro de dichas agujas; o al menos cinco de dichas agujas: o al menos seis de dichas agujas; o al menos siete de dichas agujas; o al menos ocho de dichas agujas; o al menos nueve de dichas agujas; o al menos diez de dichas agujas; o al menos doce de dichas agujas; o al menos quince de dichas agujas; o al menos dieciocho de dichas agujas; o al menos veinte de dichas agujas; o al menos veinticinco de dichas agujas; o al menos treinta de dichas agujas; o al menos treinta y cinco de dichas agujas; o al menos cincuenta de dichas agujas. 7 ES 2 367 479 T3 13. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de dichas agujas tiene una longitud de hasta aproximadamente 250 m, o hasta 240 m, o hasta 230 m, o hasta 220 m, o hasta 210 m, o hasta 200 m, o hasta 190 m, o hasta 180 m, o hasta 170 m, o hasta 160 m, o hasta 150 m, o hasta 140 m o hasta 130 m, o hasta 120 m, o hasta 110 m, o hasta 100 m. 14. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada aguja tiene al menos 20; o al menos 30; o al menos 40; o al menos 50; o al menos 60; o al menos 70; o al menos 80, o al menos 90 m de longitud. 15. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un diámetro externo de cada una de dichas agujas está entre aproximadamente 20 m y aproximadamente 50 m. 16. Un método para diagnosticar un estado patológico de la piel de un sujeto, que comprende los pasos de: colocar una sonda conductora de la electricidad contra una superficie de la piel del sujeto, comprendiendo dicha sonda tres electrodos provistos de agujas, agujas que estás separadas lateralmente entre sí y que tienen una longitud que es suficiente para penetrar en el estrato córneo, estando las agujas de un primer electrodo y un segundo electrodo separadas lateralmente una primera distancia entre sí y estando las agujas del primer y el tercer electrodo separadas lateralmente una segunda distancia entre sí; hacer pasar una corriente eléctrica a través de los electrodos para obtener valores de impedancia de la piel, en el que la corriente eléctrica se hace pasar por separado entre el primer y el segundo electrodo y el primer y el tercer electrodo para obtener primer y segundo valores de impedancia de la piel; y usar, por medio de un aparato, datos de referencia para determinar si los valores de impedancia obtenidos indican el estado patológico. 17. El método de la reivindicación 16, en el que el estado patológico es un melanoma maligno o precursores de dicha lesión. 8 ES 2 367 479 T3 9 ES 2 367 479 T3 ES 2 367 479 T3 11 ES 2 367 479 T3 12 ES 2 367 479 T3 13 ES 2 367 479 T3 14 ES 2 367 479 T3 ES 2 367 479 T3 16 ES 2 367 479 T3 17 ES 2 367 479 T3 18 ES 2 367 479 T3 19 ES 2 367 479 T3 ES 2 367 479 T3 21