Sensor de CO2.

Un sensor de dióxido de carbono que comprende una cámara cerrada que tiene,

como una porción de pared de lamisma, una membrana (19; 24; 30; 37; 49) permeable al dióxido de carbono, hermética al agua, y que contiene doselectrodos (13,14; 20,21; 28,29; 32; 38; 46), conteniendo dicha cámara un líquido (17) capaz de ponerse en contactosimultáneamente con dicha membrana y con ambos de dichos electrodos, en el que dicho líquido (17) es capaz decambiar su conductividad tras la reacción con dióxido de carbono y está exento de electrolito, caracterizado porquedicha cámara comprende un sustrato (11) de material no conductor formado para proporcionar una superficie de unazona (12) que encierra un líquido sobre la cual, o en sus alrededores, se extienden o depositan dichos electrodos(13,14; 20,21; 28,29; 32; 38; 46), incluyendo dicha zona que encierra un líquido rebajes (43) en los que se colocanlos electrodos (13,14; 20,21; 28,29; 32; 38; 46), de manera que se garantiza que la profundidad del líquido es mayoren los electrodos (13,14; 20,21; 28,29; 32; 38; 46) que en el área intermedia (44) en la que el líquido se pone encontacto con la membrana (19; 24; 30; 37; 49).

Sensor de CO2

La invención se refiere a un sensor de la presión parcial de dióxido de carbono (pCO2) en particular in vivo o ex vivo, por ejemplo, dentro de los tejidos u órganos corporales o sobre su superficie, en la sangre o en la corriente de aire de los pulmones, y a un método para medir pCO2.

La isquemia, disminución localizada del flujo sanguíneo, es la causa de muerte más prevalente en el mundo occidental. Así, por ejemplo, el infarto de miocardio, el infarto cerebral y otras dolencias caracterizadas por hipoperfusión en uno o más órganos son los factores principales de mortalidad.

La reperfusión, inversión de la isquemia, es posible frecuentemente si la isquemia se detecta a tiempo. Así, la detección temprana de la isquemia seguida por un tratamiento químico apropiado (por ejemplo con un agente tal

como estreptoquinasa, uroquinasa o t-PA que sirve para lisar trombos o émbolos) o una intervención quirúrgica pueden salvar el órgano afectado así como la vida del paciente.

Aún cuando el corazón se puede monitorizar continuamente respecto a isquemias usando un electrocardiógrafo (ECG) , otros órganos puede llegar a estar gravemente isquémicos y sufrir un daño irreversible antes de que se detecte cualquier síntoma. Ciertamente, muchos órganos están "silenciosos" cuando se llega a la isquemia. El fenómeno del infarto de miocardio silencioso está muy admitido ahora. Adicionalmente, el hígado y el riñón pueden estar gravemente isquémicos sin síntomas que alerten antes de que el daño al órgano sea irreversible.

Se sabe que hay una correlación clara entre pCO2 dentro de un órgano o sobre su superficie y la presencia de

isquemia en ese órgano. Durante la acidosis metabólica tisular, por ejemplo, durante el metabolismo anaeróbico que se produce en la isquemia en cualquier órgano o tejido, se forman grandes cantidades de dióxido de carbono. En términos prácticos, el CO2 es permeable libremente por la membrana celular y como en la isquemia el flujo sanguíneo para transportar fuera el CO2 está ausente o restringido, se producirá acumulación de CO2 en el tejido isquémico y aumentará la pCO2 dentro o sobre el tejido isquémico. Generalmente, en el cuerpo sano, la pCO2 máxima en la sangre (sangre venosa) es 7-10 kPa y la pCO2 máxima en tejido sano (aeróbico) es hacia 1-6 kPa o superior, aunque los máximos pueden variar de órgano a órgano, por ejemplo 8-12 kPa para riñón, 7-11 kPa para hígado, 8-12 kPa para serosa intestinal, y 12-19 kPa para mucosa intestinal. Cuando el suministro de oxígeno cae por debajo del nivel crítico de aportación de oxígeno, los valores de pCO2 que se miden en el tejido puede aumentar entre 3 y 10 veces y los elevados niveles de pCO2 dan una indicación clara de metabolismo anaeróbico y por lo

tanto, si corresponde, de isquemia.

Hay disponibles sensores de pCO2; sin embargo, son generalmente voluminosos, a menudo implican electrodos de vidrio relativamente complejos, en el uso rutinario no dan lecturas estables reproducibles (es decir, tienen problemas de deriva) y son suficientemente costosos para obligar a su reutilización y con ello a la necesidad de que se tengan que esterilizar repetidamente.

Los documentos DE-A-2911343 y US 4.324.256 describen un dispositivo de electrodo para medición transcutánea de pCO2 con un electrodo medidor sensible al pH en contacto con un electrolito de bicarbonato.

45 Los documentos GB 1314877 y GB 1368870 describen sensores de dióxido de carbono en conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1.

Así pues, hay necesidad de sensores sencillos, pequeños y preferiblemente desechables que se puedan usar generalmente para determinar pCO2, por ejemplo con el fin de detectar isquemias.

Los autores de la presente han desarrollado ahora un sensor sencillo particularmente adecuado para medición de pCO2, especialmente como parte de una técnica para monitorización para isquemias.

Vista desde uno de sus aspectos, la invención proporciona por lo tanto un sensor de dióxido de carbono que

55 comprende una cámara cerrada que tiene como una porción de pared de la misma una membrana hermética al agua, permeable al dióxido de carbono y que contiene dos electrodos, conteniendo dicha cámara un líquido capaz de ponerse en contacto simultáneamente con dicha membrana y con ambos de dichos electrodos, en el que dicho líquido es capaz de cambiar su conductividad tras la reacción con dióxido de carbono y está exento de electrolito, caracterizado porque dicha cámara comprende un sustrato de un material no conductor que se forma para proporcionar una superficie de una zona que encierra un líquido sobre la cual, o en sus alrededores, se extienden o se depositan dichos electrodos, incluyendo dicha zona que encierra un líquido rebajes en los que se colocan los electrodos, de manera que se garantiza que la profundidad del líquido es mayor en los electrodos que en el área intermedia en la que el líquido se pone en contacto con la membrana.

65 Se puede conseguir que se aumente la resistencia eléctrica con relación a la resistencia de los electrodos restringiendo el área de la sección trasversal del camino eléctrico a través del líquido entre los electrodos en la zona en la que el líquido está en contacto con la membrana, por ejemplo disminuyendo la profundidad del líquido durante una parte del camino entre los electrodos, y/o garantizando una área de contacto relativamente grande entre cada electrodo y el líquido.

El líquido puede tener una osmolalidad no mayor que la de una disolución acuosa de cloruro de sodio 5mM a 37ºC, preferiblemente no mayor que la de una disolución de cloruro de sodio 500 μM, más especialmente no más que la de una disolución de HCl 10-5 a 10-6 M.

Una realización preferida de la invención comprende medios para aplicar un potencial eléctrico alterno a dichos electrodos de modo que se produzca una corriente alterna en dicho líquido, y medios para generar una señal indicadora de la conductancia de dicho líquido, en los que dicho líquido es reactivo al dióxido de carbono para alterar su conductancia y en los que dicho potencial eléctrico tiene una frecuencia de 20 a 10000 Hz, preferiblemente 100 a 4000 Hz.

Preferiblemente, el líquido en contacto con los electrodos es acuoso y con especial preferencia es agua, sustancialmente exenta de electrolito como se ha definido anteriormente. Otros disolventes que reaccionan con CO2 para aumentar o disminuir su conductancia, por ejemplo, mediante la producción o neutralización de iones, se pueden usar de modo similar. Sin embargo, en la práctica se ha encontrado que funciona particularmente bien el agua desionizada o destilada con o sin adición de un ácido fuerte (por ejemplo, HCl) a una concentración de 0, 1 a 100 μM, preferiblemente 0, 5 a 50 μM, más especialmente aproximadamente 1 μM. La función de esta pequeña adición de ácido es generalmente para mantener el pH del líquido en 6 o por debajo para evitar contribuciones significativas a la conductancia por iones hidroxilo y para mantener la linealidad de las mediciones de pCO2.

Los sensores de la invención están provistos, o son conectables a una fuente de energía eléctrica dispuesta para aplicar un potencial eléctrico alterno a través de los electrodos con una frecuencia de 20 a 10000 Hz, preferiblemente 50 a 4000 Hz, más especialmente 100 a 1200 Hz. A frecuencias por debajo de 20 Hz, la sensibilidad de la determinación de pCO2 es inferior debido a la electropolarización y más aún al tiempo de respuesta del instrumento que llega a ser excesivamente lento, mientras a frecuencias por encima de 10 kHz la sensibilidad es otra vez menor debido a efectos de capacitancia parásita.

Para una precisión particularmente alta, el potencial o la corriente a través de los electrodos (y por tanto la resistencia o conductancia del líquido entre los electrodos) se determina usando un conjunto amplificador sensible a fase a la misma frecuencia que la del generador de voltaje.

Adicionalmente se prefiere incorporar en el sensor, o en el sistema sensor más detector, un filtro pasivo pasa alto (por ejemplo un capacitor o un resistor) para excluir la corriente con una frecuencia de menos de 20 Hz, preferiblemente menos de 150 Hz.

La fuente de energía puede ser una fuente de energía AC (corriente alterna) o como alternativa una fuente DC (corriente... [Seguir leyendo]

1. Un sensor de dióxido de carbono que comprende una cámara cerrada que tiene, como una porción de pared de la misma, una membrana (19; 24; 30; 37; 49) permeable al dióxido de carbono, hermética al agua, y que contiene dos 5 electrodos (13, 14; 20, 21; 28, 29; 32; 38; 46) , conteniendo dicha cámara un líquido (17) capaz de ponerse en contacto simultáneamente con dicha membrana y con ambos de dichos electrodos, en el que dicho líquido (17) es capaz de cambiar su conductividad tras la reacción con dióxido de carbono y está exento de electrolito, caracterizado porque dicha cámara comprende un sustrato (11) de material no conductor formado para proporcionar una superficie de una zona (12) que encierra un líquido sobre la cual, o en sus alrededores, se extienden o depositan dichos electrodos

(13, 14; 20, 21; 28, 29; 32; 38; 46) , incluyendo dicha zona que encierra un líquido rebajes (43) en los que se colocan los electrodos (13, 14; 20, 21; 28, 29; 32; 38; 46) , de manera que se garantiza que la profundidad del líquido es mayor en los electrodos (13, 14; 20, 21; 28, 29; 32; 38; 46) que en el área intermedia (44) en la que el líquido se pone en contacto con la membrana (19; 24; 30; 37; 49) .

2. Un método para determinar pCO2 en un cuerpo humano o de animal no humano vascularizado, comprendiendo dicho método determinar una presión parcial de dióxido de carbono en un sitio de dicho cuerpo usando un sensor (1) de acuerdo con la reivindicación 1.

3. Un método para determinar pCO2 o presión in vitro caracterizado porque se usa un sensor de acuerdo con la 20 reivindicación 1.