UN SISTEMA Y MÉTODO MÍNIMAMENTE INVASIVOS PARA MONITORIZAR NIVELES DE ANALITO.

Un sistema y método mínimamente invasivos para monitorizar niveles de analito. Campo de la invención: La presente invención se refiere a un sistema y método mínimamente invasivos para monitorizar o controlar los niveles de analito en un paciente. Más en particular, la presente invención se refiere a un sistema y método que utilizan un dispositivo que incluye una microsonda que funciona como un electrodo activo y un electrodo auxiliar que rodea al menos una porción del electrodo activo, dispuesto para ser aplicado contra la piel de un paciente con el fin de detectar niveles de analito en el paciente con mínimos dolor y lesión para la piel del paciente. Descripción de la técnica relacionada: Las personas que padecen diabetes deben monitorizar o controlar de manera regular su nivel sanguíneo de glucosa con el fin de asegurar que su nivel sanguíneo de glucosa permanezca dentro de los límites normales necesarios para mantener una condición de vida saludable. Niveles bajos de glucosa, lo que se conoce como hipoglucemia, pueden producir confusión mental y, en casos más extremos, coma y por último la muerte. Por el contrario, altos niveles sanguíneos de glucosa, lo que se conoce como hiperglucemia, pueden producir síntomas crónicos tales como micción frecuente y sed, y si se mantienen durante períodos largos de tiempo, pueden producir daños en los vasos sanguíneos, los ojos, los riñones y otros órganos del cuerpo. Algunas personas que padecen diabetes leve pueden regular sus niveles sanguíneos de glucosa mediante la dieta. Sin embargo, las personas que padecen formas moderadas o graves de diabetes deben tomar insulina para mantener niveles sanguíneos de glucosa aceptables. Los métodos convencionales de monitorización o control de los niveles sanguíneos de glucosa determinan directamente la concentración de glucosa en una pequeña muestra de sangre tomada del sujeto. En consecuencia, si una persona desea medir su nivel sanguíneo de glucosa, dicha persona puede utilizar una pequeña aguja o lanceta para pinchar la punta de su dedo, por ejemplo, y extraer una gotita de sangre hacia el dispositivo de muestreo. Sin embargo, este método invasivo resulta doloroso para el sujeto. Además, se deben tomar precauciones para esterilizar la zona en la cual se realiza la punción y también el instrumento punzante, para no introducir patógenos en la corriente sanguínea del paciente. Estos métodos pueden ser algo complicados y antihigiénicos, y requieren en cierto modo un tiempo excesivo. Como alternativa a las técnicas invasivas convencionales, se han desarrollado a lo largo de los últimos años agujas sensoras de glucosa miniaturizadas. Estos tipos de dispositivo incluyen típicamente como electrodo activo un sustrato metálico que tiene una enzima, y un sustrato metálico adyacente que sirve como electrodo de retorno y electrodo de referencia. La enzima, típicamente glucosa-oxidasa, cataliza la oxidación de la glucosa, y los subproductos de la reacción son medidos electroquímicamente en el electrodo activo. La medición electroquímica se lleva a cabo aplicando un potencial eléctrico entre el electrodo activo y el contraelectrodo o electrodo de referencia (electrodo auxiliar). A un determinado potencial, comienza a fluir corriente eléctrica como consecuencia de la reacción química en los electrodos. La intensidad de corriente depende de la concentración de las especies electro- -activas, que a su vez está gobernada por la cantidad de glucosa en el medio de ensayo. En el caso de las tiras para glucosa convencionales, el medio de ensayo es sangre capilar; en el caso de electrodos implantables, el medio es tejido. Estos dispositivos son típicamente macroscópicos o, dicho de otra manera, tienen más de 200 micrómetros de diámetro y a menudo un centímetro o más de longitud. En consecuencia, estos dispositivos son invasivos, ya que pueden penetrar en la piel hasta la profundidad de un centímetro. Además, estos dispositivos utilizan típicamente agujas convencionales, cables y sustratos plásticos de varias capas que requieren complicados procedimientos de fabricación en varios pasos, que consumen mucho tiempo y a la vez son caros. Se describen ejemplos de dispositivos sensores de glucosa conocidos en las patentes de EE.UU. números 4,953,552, 5,680,858 y 5,820,570, y en la publicación PCT WO 98/46124. La maximización del área del electrodo activo incrementa la respuesta de corriente del sistema. Especialmente en el caso del sistema implantable, el área del electrodo activo es pequeña - a menudo diez veces más pequeña que la de los electrodos basados en tiras. Además, el electrodo activo y los electrodos de retorno/referencia comparten a menudo el mismo sustrato - lo que limita aún más la superficie activa disponible. Una ventaja de la invención que se describe en la presente memoria consiste en que el electrodo de retorno está separado del sustrato del electrodo activo y puede ser colocado sobre la superficie cutánea, rodeando al menos parcialmente el electrodo de trabajo mínimamente invasivo. Esta configuración permite un aprovechamiento máximo del electrodo activo, y permite el empleo de un electrodo de retorno externo de gran tamaño. Ambos aspectos mejoran la señal y las prestaciones del sistema, al tiempo que conservan el pequeño formato mínimamente invasivo e indoloro del diseño. En consecuencia, existe la necesidad de un sistema mínimamente invasivo, mejorado, para monitorizar o controlar niveles de analito en pacientes. 2   El documento WO 96/14026, al cual hacen referencia los preámbulos de cada una de las reivindicaciones independientes 1 y 19, describe un dispositivo de suministro de líquido que comprende una carcasa que tiene una superficie inferior para aplicar a la piel de un sujeto y que tiene un depósito y una cámara de generación de gas en la misma separadas por una membrana desplazable. El gas generado por una celda electrolítica bajo el control de un microprocesador hace que la cámara de generación de gas se expanda y el depósito se contraiga, descargando de este modo un fármaco líquido, tal como insulina, desde el depósito a través de una aguja de suministro hueca que se extiende desde la superficie inferior. La aguja de suministro y una aguja sensora se extienden ambas desde la superficie inferior una distancia suficiente para penetrar a través de la epidermis y en la dermis cuando se oprime la carcasa contra la piel. La aguja sensora tiene un revestimiento enzimático para detectar un analito, tal como glucosa en el plasma del sujeto. La aguja de suministro está fabricada de platino-iridio, y circula una corriente entre las agujas y un circuito potenciostático en función de la cantidad de glucosa detectada. Un electrodo de referencia que se apoya sobre la superficie de la piel del sujeto aumenta la precisión de la medida de la glucosa. La corriente que atraviesa el circuito potenciostático se mide por medio de un voltámetro, y la señal del voltámetro es amplificada y comunicada al microprocesador que determina el ritmo correcto de suministro del fármaco en función del nivel de analito detectado en el plasma del sujeto. El documento EP 0 964 060 A2 describe un dispositivo de medida que facilita la cuantificación precisa de un sustrato a partir de una cantidad traza de muestra. El método utiliza un elemento de análisis que comprende un par de electrodos para cuantificar electroquímicamente la reacción entre un sustrato de la muestra y una oxidorreductasa. Uno de los electrodos del elemento de análisis es una membrana formada sobre una pared interna de un espacio hueco cilíndrico que tiene una abertura, y el otro es una aguja. El electrodo de aguja es proyectado temporalmente al exterior del espacio hueco con el fin de pinchar al sujeto, y se toma del sujeto la muestra resultante. SUMARIO DE LA INVENCION El dispositivo de la invención está definido por las características de la reivindicación independiente 1 y el método de la invención está definido por las características de la reivindicación independiente 19. La presente invención se refiere a un sistema y método para detectar un componente analito, tal como glucosa, en un paciente. El sistema y método emplean un dispositivo que comprende un electrodo activo opcionalmente revestido con una sustancia, tal como glucosa-oxidasa, y un contra-electrodo que está configurado para rodear al menos una porción del electrodo activo. La configuración del contra-electrodo y del electrodo activo mejora el flujo de corriente a través del dispositivo y aumenta la sensibilidad del dispositivo. Cuando el dispositivo y el método se emplean para detectar el analito de un paciente, el electrodo activo puede tener una porción del mismo adyacente a una sustancia, por ejemplo glucosa-oxidasa, y una longitud tal que, cuando se aplica el dispositivo contra la piel de un paciente,... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (100) para detectar al menos un analito en un paciente, que comprende: al menos un electrodo activo (104), teniendo dicho electrodo activo una longitud en el intervalo de 100 - 2000 µm para atravesar el estrato córneo con el fin de acceder a dicho analito para permitir la detección electroquímica de dicho analito; un electrodo auxiliar (106) configurado para rodear al menos parcialmente dicho electrodo activo, y adaptado para entrar en contacto con la piel de un paciente cuando se aplica el dispositivo contra dicho paciente, en donde dicho dispositivo incluye además una porción de base (102) integrada con dicho electrodo auxiliar; caracterizado porque dicho electrodo activo se puede retraer al interior de dicha porción de base y se puede extender más allá de dicha porción de base para acceder a dicho analito, y dicho electrodo auxiliar (106) tiene una superficie abrasiva que está adaptada para entrar en contacto y erosionar la piel del paciente. 2. Un dispositivo (100) según la reivindicación 1, en donde: dicho electrodo auxiliar (106) está adaptado para introducirse en el estrato córneo cuando entra en contacto con dicha piel del paciente. 3. Un dispositivo (100) según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además: un almacenamiento de datos, adaptado para almacenar información concerniente a dicho al menos un analito o a dicho paciente. 4. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-3, que comprende además: un dispositivo de comunicación, adaptado para comunicar información entre dicho dispositivo y un dispositivo externo. 5. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-4, en donde: dicho dispositivo está adaptado para ser llevado por dicho paciente durante un período de tiempo. 6. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-5, en donde: dicho dispositivo está adaptado adicionalmente para detectar al menos un parámetro de dicho paciente, de manera tal que dicha longitud de dicho electrodo activo (104) permite a dicho electrodo activo atravesar el estrato córneo hasta dicha profundidad suficiente para acceder a un componente con el fin de permitir la detección electroquímica de dicho parámetro; y dicho al menos un analito y dicho al menos un parámetro incluyen al menos uno de los siguientes: electrólitos, oxígeno, óxido nítrico, lactato, insulina, neurotransmisores, al menos un fármaco, el nivel de pH de la sangre del paciente, la temperatura del paciente, la resistencia de la piel del paciente, glucosa-oxidasa, glucosa--deshidrogenasa y lactato-deshidrogenasa. 7. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-6, que comprende además una pluralidad de dichos electrodos activos. 8. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-7, en donde: dicho electrodo auxiliar (106) está configurado para rodear por completo dicho electrodo activo (104). 9. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-8, en donde: dicho electrodo auxiliar (106) está conectado a al menos una porción de la superficie de dicha porción de base (102) próxima a aquella desde la cual se extiende dicho electrodo activo (104). 10. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-9, en donde: dicho analito es electroquímicamente activo. 11. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-10, en donde: dicho analito está seleccionado de óxido nítrico, neurotransmisores, insulina y oxígeno. 9   12. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-11, en donde: dicho electrodo activo (104) está seleccionado de antimonio, rutenio, rodio, platino, paladio, grafito, oro, y sus óxidos. 13. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-12, que comprende además: al menos un electrodo de referencia (132), dispuesto a una distancia de dicho electrodo activo (104) igual o menor que la distancia entre dicho electrodo activo y cualquier porción de dicho electrodo auxiliar (106), estando adaptado dicho electrodo de referencia para proporcionar un potencial de referencia para dicho potencial eléctrico aplicado a dicho electrodo activo. 14. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-13, que comprende además: una pluralidad de electrodos activos adaptados para ser situados para el uso de una manera secuencial. 15. Un dispositivo (100) según una de las reivindicaciones 1-14, que comprende además: un dispositivo de suministro de sustancia integrado con el mismo. 16. Un dispositivo (100) según la reivindicación 15, en donde: dicho dispositivo y dicho dispositivo de suministro están adaptados para comunicarse entre sí a fin de controlar la administración de la sustancia que dicho dispositivo de suministro suministra a dicho paciente. 17. Un dispositivo (100) según la reivindicación 15, en donde: dicho electrodo activo (104) está adaptado adicionalmente para tener un potencial eléctrico aplicado al mismo con el fin de permitir la reacción entre dicho analito de dicho paciente y dicha sustancia (126) para producir al menos un producto electroquímicamente activo. 18. Un dispositivo (100) según la reivindicación 15, en donde: dicha sustancia (126) está seleccionada de glucosa-oxidasas, glucosa-deshidrogenasas y receptores electroquímicamente respondedores. 19. Un método para detectar al menos un analito en un paciente, que comprende: aplicar un dispositivo (100) contra la piel de dicho paciente, teniendo dicho dispositivo al menos un electrodo activo (104), teniendo dicho electrodo activo una longitud en el intervalo de 100-2000 µm para atravesar el estrato córneo de dicho paciente con el fin de acceder a dicho analito, teniendo dicho dispositivo un electrodo auxiliar (106) configurado para rodear al menos parcialmente dicho electrodo activo, estando dicho electrodo auxiliar adaptado para entrar en contacto con dicha piel del paciente cuando se aplica dicho dispositivo contra dicho paciente; aplicando un potencial a dicho electrodo activo; y midiendo corriente o carga de la reacción electroquímica de dicho analito y dicho electrodo activo, o bien midiendo corriente basada en dicha reacción de dicho analito de dicho paciente y dicha sustancia, en donde dicho dispositivo (100) incluye además una porción de base (102) integrada con dicho electrodo auxiliar (106); caracterizado porque dicho método incluye adicionalmente retraer dicho electrodo activo al interior de dicha porción de base y extender dicho electrodo activo (104) más allá de dicha porción de base para acceder a dicho componente, y dicho electrodo auxiliar tiene una superficie abrasiva que está adaptada para contactar y erosionar la piel del paciente. 20. Un método según la reivindicación 19, en donde: dicha medición está seleccionada de corriente integrada, derivada de corriente y derivada de carga. 21. Un método según la reivindicación 19 ó 20, en donde: dicha aplicación de un potencial eléctrico a dicho electrodo activo (104) está seleccionada de en rampa, en escalones, en pulsos, en pulso programado, y sus combinaciones. 22. Un método según una de las reivindicaciones 19-21, en donde dicho paso de aplicación comprende:   ajustar la cantidad de dicho potencial eléctrico aplicado a dicho electrodo activo (104) con referencia a un electrodo de referencia (132) de dicho dispositivo en donde dicho electrodo de referencia (132) está dispuesto a una distancia igual o inferior a la que existe entre dicho electrodo activo y cualquier porción de dicho electrodo auxiliar (106). 23. Un método según una de las reivindicaciones 19-22, en donde: dicho electrodo auxiliar está adaptado para introducirse en el estrato córneo cuando entra en contacto con dicha piel del paciente. 24. Un método según una de las reivindicaciones 19-23, que comprende además: almacenar información concerniente a dicho componente. 25. Un método según una de las reivindicaciones 19-24, que comprende además: comunicar información entre dicho dispositivo y un dispositivo externo. 26. Un método según una de las reivindicaciones 19-25, que comprende además: llevar puesto dicho dispositivo sobre dicho paciente durante un período de tiempo. 27. Un método según una de las reivindicaciones 19-26, en donde: dicho dispositivo incluye una pluralidad de dichos electrodos activos; y dicho método incluye realizar dichos pasos de colocación, aplicación y medida utilizando dicha pluralidad de electrodos activos. 28. Un método según una de las reivindicaciones 19-27, que comprende además: permitir que dicho dispositivo y un dispositivo de suministro se comuniquen entre sí a fin de controlar la administración de una sustancia que dicho dispositivo de suministro suministra a dicho paciente. 29. Un método según una de las reivindicaciones 19-28, en donde dicho analito incluye uno de los siguientes: un electrólito, oxígeno, óxido nítrico, lactato, insulina, neurotransmisores, un fármaco, el nivel de pH de la sangre del paciente, un componente indicador de la temperatura del paciente, un componente indicador de la resistencia de la piel del paciente, glucosa-oxidasa, glucosa-deshidrogenasa y lactato-deshidrogenasa. 11   12   13   14     16   17