ES2642541T3

ES2642541T3 - Estructuras sensoras electroquímicas y luminiscentes integradas en substrato común

Info

Publication number: ES2642541T3
Application number: ES15152270.3T
Authority: ES
Inventors: Martin Hajnsek
Original assignee: Joanneum Research Forschungs GmbH
Current assignee: Joanneum Research Forschungs GmbH
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: EP2898827A1; US9993187B2; GB201401107D0; GB2522426A; EP2898827B1; US20150223742A1

Description

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DESCRIPCION

Estructuras sensoras electroqmmicas y luminiscentes integradas en substrato comun

La invencion se refiere a un mecanismo sensor para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal.

Ademas, la invencion se refiere a un sistema de supervision para supervisar una sustancia fisiologica en un sujeto fisiologico.

Ademas de esto, la invencion se refiere a un metodo para detectar de una sustancia fisiologica en un material corporal.

Ademas, la invencion se refiere a un metodo para fabricar un mecanismo sensor para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal.

Para pacientes que tienen que supervisar permanentemente la concentracion de un analito espedfico en el cuerpo y proporcionar al cuerpo medicamentos para adaptar esta concentracion de analito a valores fisiologicos, se presenta un esfuerzo considerable. Por lo tanto, por ejemplo, los pacientes con diabetes tienen que medir varias veces al dfa los valores de glucosa en sangre que se usan como la base de una decision terapeutica. Al hacerlo, perforan la piel por ejemplo con una lanceta y la sangre que se extrae de este modo se aplica a una tira de medicion como parte de un sistema de medicion. Despues de la disponibilidad del valor de medicion se calcula la dosis de insulina a la que se inyecta la insulina en el tejido subcutaneo por medio de una aguja. Este ciclo de medicion/inyeccion se asocia con dos penetraciones cutaneas que provocan dolor. Ademas, la insulina se administra en una dosificacion “no fisiologica”. Para optimizar la dosificacion uniforme, se han desarrollado bombas de insulina que suministran continuamente la insulina a traves de un cateter implantable. Ademas de la ventaja del suministro continuo de la insulina, el cateter de bomba puede residir en el tejido durante mas tiempo, por lo que se omiten las perforaciones multiples y pueden evitarse las inconveniencias asociadas con las mismas.

El documento WO 2010/142590 desvela un dispositivo para la medicion transcutanea, in vivo, de la concentracion de al menos un analito en un organismo vivo, que comprende un vehnculo que puede introducirse en el organismo, y un indicador de luminiscencia, que se inmoviliza en el vetnculo y que reacciona a un cambio en la concentracion del analito para medir con un cambio en al menos una propiedad optica, en el que el indicador de luminiscencia se conecta de forma transcutanea con una fuente para proporcionar la radiacion de excitacion y un detector para detectar la radiacion de medicion. El indicador de luminiscencia se inmoviliza en la circunferencia externa de un cateter, que se usa para distribuir un medio de fluido, por ejemplo una medicacion, en el organismo o para drenar un fluido corporal.

Por lo tanto, el sistema de acuerdo con el documento WO 2010/142590 proporciona un dispositivo compacto para medir el nivel de glucosa. Sin embargo, en el caso poco probable de un fallo del indicador de luminiscencia, ya no es posible de forma fiable una medicion del nivel de glucosa.

El documento US 2013/0060105 desvela un sistema de monitorizacion de glucosa continuo que puede incluir monitor portatil, un transmisor, una bomba de insulina y un sensor de glucosa redundante ortogonalmente, que puede comprender un sensor de glucosa optico y un sensor de glucosa no optico. El primero puede ser un sensor de fibra optica, que incluye un ensayo de afinidad de union a glucosa competitivo con un analogo de glucosa y un receptor de glucosa marcado con luminoforo, que se explora por un sistema de exploracion optica, por ejemplo un sistema optico integrado plano apilado. El sensor no optico puede ser un sensor electroqmmico que tiene una pluralidad de electrodos distribuidos a lo largo de su longitud. Pueden alojarse partes proximas de los sensores optico y electroqmmico dentro del transmisor y acoplarse operativamente con instrumentacion para, por ejemplo, recibir senales de los sensores, convertir a valores de glucosa respectivos y comunicar los valores de glucosa. Las partes proximas de los sensores pueden insertarse en el cuerpo de un usuario mediante una aguja de un unico suministro y pueden colocalizarse dentro del cuerpo del usuario.

El sistema de acuerdo con el documento US 2013/0060105 tiene la ventaja de que la medicion del nivel de glucosa aun es posible cuando uno de los dos sensores de glucosa redundantes ortogonales falla. Es sin embargo un defecto de dicho sistema que los dispositivos resultantes requieren mucho espacio.

Es un objeto de la invencion proporcionar un mecanismo sensor a prueba de fallos y preciso para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal que puede fabricarse de una forma compacta.

Para conseguir el objeto definido anteriormente, se proporcionan un mecanismo sensor para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal, un sistema de monitorizacion para monitorizar una sustancia fisiologica en un sujeto fisiologico, un metodo para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal y un metodo para fabricar un mecanismo sensor para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

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De acuerdo con una realizacion ejemplar de la invencion, se proporciona un mecanismo sensor para detectar informacion indicativa de una sustancia fisiologica (por ejemplo para detectar una concentracion de la sustancia fisiologica) en un material corporal (tal como el subcutaneo tejido, Kquido intersticial y/o sangre) de un sujeto fisiologico, en el que el mecanismo sensor comprende un sustrato, una primera estructura sensora conectada con (por ejemplo formada integralmente con o formada sobre y/o en y/o encima de) el sustrato y que se configura para detectar (cualitativa o cuantitativamente) la sustancia fisiologica de forma electroqmmica (en la que la electroqmmica puede indicar cualquier interaccion o interconversion de fenomenos electricos y qmmicos) y una segunda estructura sensora conectada al sustrato (por ejemplo formada de forma integral con o formada sobre y/o o en y/o por encima del sustrato y/o la primera estructura sensora) y que se configura para detectar la sustancia fisiologica (cualitativa o cuantitativamente) por una deteccion de luminiscencia (en la que la luminiscencia abarca particularmente fluorescencia y fosforescencia; la luminiscencia puede indicarse como la emision de radiacion electromagnetica por una sustancia resultante de radiacion de cuerpo fno, en lugar de por calor, y puede provocarse por reacciones qmmicas).

De acuerdo con otra realizacion ejemplar de la invencion, se proporciona un sistema de monitorizacion para monitorizar una sustancia fisiologica en un material corporal de un sujeto fisiologico, en el que el sistema de monitorizacion comprende un cateter (que puede comprender el sustrato anteriormente mencionado como parte integral del cateter, o como alternativa el sustrato puede proporcionarse como un miembro separado unido al cateter) que es implantable (parcial o completamente) en el sujeto fisiologico, un mecanismo sensor que tiene los elementos anteriormente mencionados y que se integra con el cateter de modo que la primera estructura sensora y la segunda estructura sensora se ponen en interaccion con el material corporal que comprende la sustancia fisiologica en el sujeto fisiologico cuando el cateter se implanta en el sujeto fisiologico, una unidad de evaluacion configurada para evaluar una primera senal sensora y una segunda senal sensora del mecanismo sensor en comun (es decir usando tanto la primera senal sensora como la segunda senal sensora para derivar la informacion indicativa de la sustancia fisiologica y que se produce como resultado general de la medicion), en el que la primera senal sensora se detecta como una respuesta electroqmmica de la primera estructura sensora tras interaccion de la sustancia fisiologica con la primera estructura sensora, y la segunda senal sensora se detecta como una respuesta (tal como un cambio) de propiedades de luminiscencia de la segunda estructura sensora tras interaccion con la sustancia fisiologica.

De acuerdo con otra realizacion ejemplar mas de la invencion, se proporciona un metodo para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal de un sujeto fisiologico, en el que el metodo comprende poner un mecanismo sensor en interaccion con el material corporal que comprende la sustancia fisiologica, en el que el mecanismo sensor tiene un sustrato conectado con una primera estructura sensora configurada para detectar la sustancia fisiologica electroqmmicamente y conectada con una segunda estructura sensora configurada para detectar la sustancia fisiologica por una deteccion de luminiscencia, detectar una primera senal sensora indicativa de la sustancia fisiologica basandose en una respuesta electroqmmica de la primera estructura sensora tras interaccion con la sustancia fisiologica, detectar una segunda senal sensora indicativa de la sustancia fisiologica basandose en propiedades de luminiscencia de la segunda estructura sensora tras interaccion con la sustancia fisiologica y evaluar la primera senal sensora y la segunda senal sensora en comun.

De acuerdo con otra realizacion ejemplar mas de la invencion, se proporciona un metodo para fabricar un mecanismo sensor para detectar informacion indicativa de una sustancia fisiologica en un material corporal, en el que el metodo comprende conectar una primera estructura sensora con (particularmente directamente sobre) un sustrato y configurar la primera estructura sensora para detectar la sustancia fisiologica electroqmmicamente y conectar una segunda estructura sensora con el sustrato (particularmente conectar la segunda estructura sensora directamente sobre la primera estructura sensora que puede, a su vez, conectarse directamente con el sustrato) y configurar la segunda estructura sensora para detectar la sustancia fisiologica por una deteccion basada en luminiscencia.

El termino “cateter” puede indicar particularmente un tubo (o cualquier estructura geometrica de forma diferente) que puede insertarse en un cuerpo fisiologico, en el que tras insertar el cateter en el cuerpo fisiologico, el cateter puede generar en sf mismo una cavidad en la que se acopla el cateter. El cateter puede ser un tubo flexible. En otras realizaciones, un cateter puede ser un tubo ngido. Su diametro puede variar particularmente entre 0,2 mm y 10 mm.

La expresion “sujeto fisiologico” u objeto biologico puede indicar particularmente cualquier ser humano, cualquier animal y cualquier planta (cualquier organismo).

La expresion “sustancia fisiologica” puede indicar particularmente cualquier sustancia que aparezca de forma natural dentro de un sujeto fisiologico y esta relacionada por lo tanto con la fisiologfa de un organismo vivo, por ejemplo el metabolismo, etc. Dicha sustancia fisiologica puede incluir una molecula bioqmmicamente activa (tal como glucosa), una hormona, una protema, etc.

La expresion “sustancia fisiologicamente activa” puede indicar particularmente cualquier sustancia que pueda tener un efecto sobre la fisiologfa del organismo vivo, por ejemplo una medicacion, un farmaco, etc.

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Una clave de una realizacion ejemplar es que se proporciona un sistema de deteccion ortogonalmente redundante para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal en el que un sensor basado en electroqmmica y un sensor basado en luminiscencia se integran juntos dentro de un unico sustrato comun (por ejemplo una pila de capas integral en la que se incluye tanto una estructura sensora electroqmmica como una estructura sensora luminiscente) para obtener una alta compacidad asf como una alta fiabilidad de la medicion al mismo tiempo. Las capas de dicha pila de capas pueden tener un grosor en una dimension que es significativamente menor, particularmente al menos cinco veces menor, que extensiones de la capa en otras dimensiones. Cuando un sensor falla en un caso excepcional, el otro aun es capaz de proporcionar la informacion deseada. Cuando ambos sensores actuan, la redundancia ortogonal proporciona una alta precision mejorada del resultado de medicion. La formacion integral de ambas estructuras sensoras sobre y/o en y/o por encima del mismo sustrato da como resultado un mecanismo sensor de pequenas dimensiones y en el caso de los acontecimientos sensores relacionados tanto con la medicion basada en electroqmmica como con la medicion basada en luminiscencia basicamente en la misma localizacion y por lo tanto basados en la misma muestra fisiologica de sustancia fisiologica. En otras palabras, la primera estructura sensora y la segunda estructura sensora pueden disponerse en una relacion espacial cercana tal que los mismos eductos y/o productos de la misma reaccion bioqmmica tienen simultaneamente una influencia tanto en la medicion basada en luminiscencia como en la medicion electroqmmica. Por lo tanto, las realizaciones ejemplares permiten suprimir eficazmente artefactos que resultan convencionalmente del uso de diferentes volumenes de material de muestras para diferentes mediciones de la sustancia fisiologica en diferentes localizaciones. Por lo tanto, la comparabilidad de las mediciones asf como el resultado de la evaluacion comun pueden mejorarse significativamente.

Mas espedficamente una realizacion ejemplar de la invencion permite la fabricacion de un mecanismo sensor que proporciona redundancia ortogonal por la combinacion de dos tecnologfas sensoras en el mismo mecanismo sensor: un sensor electroqmmico para detectar una sustancia fisiologica tal como glucosa, aprovechando dicho sensor electroqmmico una capa de cobertura que puede formarse como una barrera de difusion para la sustancia fisiologica y detecta electricamente el nivel de glucosa por un electrodo introducido entre la capa de cobertura; y un sensor basado en luminiscencia, tal como un sensor de glucosa basado en fluorescencia, que puede realizarse implementando una sustancia de luminiscencia, tal como un colorante fluorescente, en la capa de cobertura. En consecuencia, la conversion de la misma sustancia fisiologica (tal como glucosa) puede leerse electroqmmicamente en el electrodo asf como opticamente por inspeccion de la sustancia de luminiscencia de la capa de cobertura. Por dichas realizaciones, es posible leer el mismo sensor opticamente asf como electroqmmicamente. El consumo de area de dicho mecanismo sensor es muy pequeno (por ejemplo puede reducirse en comparacion con dos sensores separados en un factor de dos), aprovechando al mismo tiempo las ventajas de una medicion redundante ortogonalmente.

A continuacion, se explicaran realizaciones ejemplares adicionales del mecanismo sensor, el sistema de monitorizacion, el metodo para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal y el metodo para fabricar un mecanismo sensor.

En una realizacion, tanto la primera estructura sensora como la segunda estructura sensora se configuran para detectar glucosa como la sustancia fisiologica. Dicha monitorizacion de glucosa puede realizarse en un fluido corporal (tal como sangre o lfquido intersticial), en material corporal solido (tal como tejido adiposo subcutaneo), etc., como el material corporal. Por ejemplo, una reaccion qmmica usada como base para la deteccion basada en electroqmmica y luminiscencia es:

glucosa + ox^geno ^ (catalizado por glucosa oxidasa) ^ gluconolactona + peroxido de hidrogeno

La enzima glucosa oxidasa (GOx) es por lo tanto una oxidorreductasa que cataliza la oxidacion de glucosa a peroxido de hidrogeno y D-glucono-5-lactona.

La deteccion electroqmmica de glucosa como sustancia fisiologica puede realizarse midiendo un cambio de las propiedades electricas (tal como un cambio en la intensidad de corriente o una tension) de un electrodo de la primera estructura sensora como resultado de la oxidacion del peroxido de hidrogeno generado por la reaccion anterior. Por ejemplo, la intensidad de corriente en los electrodos se considera dependiente de la concentracion de peroxido de hidrogeno producida por la reaccion anterior.

La deteccion basada en luminiscencia de glucosa como sustancia fisiologica puede realizarse por medicion del cambio de la presion de oxfgeno parcial en la segunda estructura sensora, ya que la presion de oxfgeno en la segunda estructura sensora influye en las propiedades de luminiscencia de una sustancia luminiscente en la segunda estructura sensora. Por ejemplo, un colorante fluorescente como sustancia luminiscente puede tener propiedades opticas (con respecto a absorcion de radiacion electromagnetica y reemision de otra radiacion electromagnetica despues de la absorcion) que dependen de la concentracion de oxfgeno circundante. El oxfgeno, a su vez, es consumido por la reaccion qmmica anterior en una cantidad que corresponde a la concentracion de glucosa. Por lo tanto, un cambio de las propiedades opticas en la segunda estructura sensora es una identificacion del nivel de glucosa presente en el material corporal.

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Con respecto a la monitorizacion de glucosa, la biocompatibilidad del mecanismo sensor en la ruta de mediciones opticas puede aumentarse adicionalmente, ya que el sensor electroqmmico promueve provechosamente una descomposicion del peroxido de hidrogeno generado tras una reaccion de oxidacion de la glucosa.

Aunque la monitorizacion de glucosa es una aplicacion importante de un mecanismo sensor de acuerdo con una realizacion ejemplar, debena mencionarse que la deteccion de otras sustancias biologicas tambien es posible de acuerdo con otras realizaciones. Por ejemplo, el nivel de lactato en un material corporal puede medirse, en el que puede usarse una enzima adecuada para catalizar una reaccion correspondiente, como conocen los expertos en la materia.

En una realizacion, el sustrato comprende un papel metalico (tal como una lamina) y/o un tubo (tal como una estructura cilmdrica hueca). Ya que la primera estructura sensora y la segunda estructura sensora pueden formarse aplicando (por ejemplo depositando) capas de material apropiado sobre el sustrato, basicamente puede usarse cualquier sustrato como soporte para dichas estructuras sensoras basadas en capas. Cuando se aplican dichas capas de estructuras sensoras directamente en un tubo, el tubo en sf mismo puede a su vez configurarse como un cateter para insercion en el objeto fisiologico. Cuando se forma la estructura sensora en una lamina, esta lamina puede a su vez unirse a un soporte (tal como un tubo) para realizar la medicion doble en el soporte. Por ejemplo, dicho soporte puede ser de nuevo un cateter.

En una realizacion, al menos una de la primera estructura sensora y la segunda estructura sensora se configura como al menos una capa formada en y/o sobre y/o por encima del sustrato. Configurando el mecanismo sensor como una capa o una secuencia de capas sobre el sustrato de soporte, se obtiene una estructura altamente compacta que es adecuada para implantacion en el sujeto fisiologico. Seleccionando el orden de la aplicacion de las capas, es posible adaptar el mecanismo sensor para que sea particularmente sensible en combinacion con componentes externos adicionales opcionalmente usados, tales como un emisor optico y un detector optico y/o un emisor electrico y un detector electrico.

En una realizacion, la primera estructura sensora comprende un electrodo (por ejemplo hecho de uno o mas metales tales como oro o platino, u oxidos metalicos tales como oxidos de hierro, oxidos de rutenio y oxidos de manganeso) y una enzima (que puede catalizar una reaccion qrnmica que implica detectar la sustancia fisiologica, por ejemplo glucosa oxidasa cuando se detecta glucosa como sustancia fisiologica) incluida en una estructura que comprende enzima (que puede, a su vez, comprender una matriz en la que se incluye la enzima). En una realizacion, el electrodo puede configurarse para detectar un producto (tal como peroxido de hidrogeno en caso de monitorizacion de glucosa) de una reaccion qrnmica catalizada por enzima entre la sustancia fisiologica y una sustancia de educto adicional (que tambien puede indicarse como un reactivo o una sustancia de partida, tal como oxfgeno en el caso de monitorizacion de glucosa). Mediante dicho electrodo, una senal electrica tal como una corriente electrica puede medirse cuando el producto de reaccion se oxida en el electrodo.

En una realizacion, la segunda estructura sensora comprende una sustancia luminiscente (por ejemplo una sustancia fluorescente tal como una porfirina) que tiene propiedades luminiscentes que cambian tras el cambio de una cantidad de un educto (tal como oxfgeno en el caso de monitorizacion de glucosa) de una reaccion qrnmica entre la sustancia fisiologica (tal como glucosa) y el educto. Por ejemplo, cuando una reaccion de glucosa-oxfgeno consume oxfgeno, la reduccion de la presion parcial de oxfgeno puede detectarse, ya que esta tambien cambiara las propiedades fluorescentes de un agente fluorescente que interaccione con el oxfgeno. La reduccion de la presion de oxfgeno debida al consumo por una reaccion de glucosa-oxfgeno permite obtener informacion con respecto a la concentracion de glucosa. Por lo tanto la segunda estructura sensora puede configurarse para detectar la sustancia fisiologica por una deteccion fluorescente como la deteccion de luminiscencia. De acuerdo con la invencion, el electrodo se dispone directamente sobre el sustrato, la sustancia luminiscente se dispone en una parte superficial del mecanismo sensor en contacto directo con el material corporal y la enzima se dispone en una seccion enzimatica (tal como una capa enzimatica) entre el electrodo y la sustancia luminiscente. En dicha realizacion, la sustancia fisiologica puede ser capaz de pasar la capa que aloja la sustancia luminiscente en la que tambien esta presente un educto adicional (tal como oxfgeno en el caso de monitorizacion de glucosa) para una reaccion de sustancia fisiologica-educto. En la capa superficial, se produce interaccion entre la sustancia luminiscente y un educto. Esta puede detectarse opticamente dirigiendo la radiacion electromagnetica a la capa superficial y detectando la respuesta luminiscente. La disposicion de la sustancia luminiscente en la capa superficial del mecanismo sensor es por lo tanto ventajosa para realizar la medicion optica con alta precision. La sustancia fisiologica que ha pasado por la capa superficial entra en interaccion con la capa enzimatica por debajo donde se produce la reaccion de educto- sustancia fisiologica catalizada real. El producto de esta reaccion ya esta por tanto en una relacion espacial estrecha con el electrodo por debajo de la capa enzimatica de modo que se permite una deteccion electroqmmica altamente sensible del producto realizando una medicion electrica. La reaccion en la capa enzimatica consume un educto (oxfgeno en el caso de monitorizacion de glucosa). El cambio en la concentracion de educto conduce a un cambio en las propiedades opticas de la sustancia luminiscente en la capa superficial que puede detectarse opticamente dirigiendo la radiacion electromagnetica a la capa superficial y detectando la respuesta luminiscente. Por lo tanto, el mecanismo descrito de los componentes individuales de las estructuras sensoras posibilita una medicion ortogonalmente redundante extremadamente compacta y precisa del nivel de la sustancia fisiologica, o de otras propiedades de la misma.

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En una realizacion, la parte superficial es permeable (totalmente o en un grado limitado) a la sustancia fisiologica.

Por ejemplo, la parte superficial puede formarse como una membrana permeable en la que se incluye la sustancia luminiscente (tal como partfculas luminiscentes).

En una realizacion, la estructura que comprende enzimas (tal como una capa enzimatica por debajo de la capa con la sustancia luminiscente) es permeable para el producto. Cuando la seccion enzimatica es permeable para el producto, el producto puede difundirse hacia el electrodo, por ejemplo directamente debajo de la estructura que comprende enzimas, para realizar la deteccion electroqmmica.

En una realizacion, la parte superficial es impermeable para la enzima. Tomando esta medida, se evita que la enzima se difunda fuera de la capa enzimatica al material corporal. Al mismo tiempo, la parte superficial puede ser permeable para la sustancia fisiologica para poner esta ultima en interaccion con la enzima.

En una realizacion al menos una parte de la primera estructura sensora y al menos una parte de la segunda estructura sensora se integran en un cuerpo ffsico comun (tal como una capa o secuencia de capas comun) de modo que se produzcan tanto un acontecimiento sensor detectable por la primera estructura sensora como un acontecimiento sensor detectable por la segunda estructura sensora dentro del cuerpo ffsico comun. Por un lado, se obtiene la ventaja de que el volumen requerido para o el consumo de espacio del mecanismo sensor es extremadamente pequeno, de modo que puede implantarse convenientemente en un sujeto fisiologico tal como un paciente humano. Por otro lado, sin embargo esto tiene la ventaja adicional de que el volumen espacial en el que tiene lugar la deteccion electroqmmica y el volumen espacial en el que tiene lugar la deteccion optica, solapan en gran medida o pueden incluso ser identicos, de modo que los resultados de sensor de ambas mediciones complementarias son directamente comparables y por lo tanto proporcionan resultados significativos. Por lo tanto, pueden suprimirse eficazmente artefactos resultantes del hecho de que se realizan mediciones en diferentes partes del material corporal.

En una realizacion, la primera estructura sensora, la segunda estructura sensora y el sustrato se forman como una estructura inseparable integral. Por lo tanto, es facil para un usuario operar el mecanismo sensor, ya que solamente debe manipularse una unica pieza, tal como un cateter con el mecanismo sensor en la misma.

En una realizacion, la segunda estructura sensora se forma en la primera estructura sensora de modo que esta ultima separa el sustrato con respecto a la segunda estructura sensora. En otras palabras, la primera estructura sensora (tal como una o mas primeras capas sensoras) puede intercalarse entre el sustrato y la segunda estructura sensora (tal como una o mas segundas capas sensoras). Por esta configuracion espacial, la medicion optica puede realizarse en una parte superficial del mecanismo sensor que simplifica la excitacion optica y hace la deteccion optica mas precisa. Por otro lado, la deteccion electroqmmica puede realizarse por debajo de la superficie del mecanismo sensor de modo que no se vea influida negativamente por una interaccion directa entre el material corporal y un electrodo de deteccion.

En una realizacion, el cateter puede estar hecho de un material plastico que puede ser permeable o impermeable.

En una realizacion, el cateter es un tubo de cateter, en el que el mecanismo sensor se dispone circunferencialmente en una posicion proxima (es decir en o cerca de un extremo del tubo del cateter enfrente de o dirigido hacia el sujeto fisiologico) del tubo de cateter. Particularmente, el mecanismo sensor puede proporcionarse como una estructura anular que se extiende alrededor de un penmetro en o cerca de un extremo proximo del tubo de cateter. Como alternativa es posible tambien que el mecanismo sensor se proporcione como una lamina (tal como una tira) adherida a o depositada en el cateter. Localizando el mecanismo sensor en una posicion proxima del tubo de cateter, este esta en una posicion en la que la interaccion con el material corporal no se ve influida negativamente por efectos que pueden producirse cerca de una superficie del sujeto fisiologico.

En una realizacion, el sistema de monitorizacion comprende una unidad de alimentacion configurada para suministrar una sustancia fisiologicamente activa (por ejemplo en forma de un fluido), particularmente una medicacion tal como insulina, al sujeto fisiologico (tal como un ser humano o un animal) en una cantidad que depende de un resultado de la unidad de evaluacion. A la vista de la alta precision de la medicion doble redundante del nivel de la sustancia fisiologica por el mecanismo sensor de acuerdo con una realizacion ejemplar, el resultado de la medicion es suficientemente preciso para basar un aporte cuantitativo de una sustancia fisiologicamente activa (para influir en un estado fisiologico del sujeto fisiologico) al sujeto fisiologico (particularmente al material corporal) de acuerdo con los resultados de medicion. Por ejemplo, cuando el nivel de glucosa se ha determinado electroqmmicamente y opticamente, puede calcularse una cantidad de insulina para proporcionar al sujeto fisiologico para compensar un cambio no deseado del nivel de glucosa o desviacion del nivel de glucosa de un valor diana basandose en los resultados de medicion y puede suministrarse al sujeto fisiologico por la unidad de alimentacion.

La unidad de alimentacion puede comprender una bomba que esta controlada por la unidad de evaluacion. La bomba puede administrar, bajo el control de la unidad de evaluacion, una cantidad de sustancia fisiologicamente activa que puede ajustarse ajustando el rendimiento de la bomba.

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En una realizacion, la unidad de alimentacion se configura para proporcionar la sustancia fisiologicamente activa al sujeto fisiologico mediante una seccion permeable del cateter. En una realizacion, se forma un agujero pasante en el cateter, por ejemplo en un extremo proximo de un cateter tubular (por ejemplo en una cara de brida del mismo). En otra realizacion, el material de la pared del cateter puede configurarse, parcialmente o completamente, como una membrana permeable o como una malla de filamentos a traves de los que puede difundirse o empujarse la sustancia fisiologicamente activa. Tambien es posible que la pared del cateter este al menos parcialmente ranurada de modo que la sustancia fisiologicamente activa puede aplicarse a la materia corporal a traves de una o mas ranuras. Por lo tanto, puede proporcionarse un sistema compacto de monitorizacion del nivel de la sustancia fisiologica y de suministro de una sustancia fisiologicamente activa en una cantidad correspondiente al resultado de la monitorizacion.

En una realizacion, el sistema de monitorizacion comprende una estructura de alimentacion de senal electricamente conductora (tal como un primer cable) configurada para transmitir una senal de estimulo electrico a la primera estructura sensora, y una estructura de deteccion electricamente conductora (tal como un segundo cable) configurada para transmitir una senal de deteccion electrica a la unidad de evaluacion. La senal de deteccion electrica puede generarse o modificarse en la primera estructura sensora en respuesta a la senal de estfmulo electrico tras la interaccion del mecanismo sensor con la sustancia fisiologica. Por ejemplo, puede aplicarse una tension electrica a la estructura de alimentacion de senal electricamente conductora y posteriormente a un electrodo de medicion de la primera estructura sensora (particularmente puede aplicarse entre la estructura de alimentacion de senal electricamente conductora y la estructura de deteccion electricamente conductora), y puede detectarse una intensidad de corriente resultante mediante la estructura de deteccion electricamente conductora. Dicha corriente esta influida caractensticamente por el nivel presente de la sustancia fisiologicamente activa cuando un producto de una reaccion qmmica que consume la sustancia fisiologica se oxida en el electrodo que induce una corriente electrica al electrodo.

En una realizacion, al menos una de la estructura de alimentacion de senal electricamente conductora y la estructura de deteccion electricamente conductora se acopla al menos parcialmente en y/o se integra dentro de una pared del cateter. Por ejemplo, puede guiarse una estructura de cable correspondiente a lo largo de una superficie interna y/o a lo largo de una superficie externa del tubo de cateter (por ejemplo a lo largo de una direccion axial del mismo) y/o puede integrarse dentro de la pared de dicho tubo de cateter. Dicha estructura de cable puede adherirse a la pared del cateter o puede metalizarse por bombardeo en una superficie del tubo de cateter (por ejemplo con un grosor de 10 nm a 100 nm). Opcionalmente, la estructura de cable puede estar electricamente aislada.

En una realizacion, el sistema de monitorizacion comprende una fuente de radiacion electromagnetica (tal como una fuente de luz) configurada para transmitir radiacion electromagnetica primaria a la segunda estructura sensora, y un detector de radiacion electromagnetica (tal como un detector de luz) configurado para detectar radiacion electromagnetica secundaria generada en la segunda estructura sensora (por ejemplo por fluorescencia) en respuesta a la radiacion electromagnetica primaria tras interaccion con la sustancia fisiologica y configurado para transmitir una senal de deteccion correspondiente a la unidad de evaluacion (que tambien puede estar configurada como una unidad de control para controlar la operacion del sistema de monitorizacion completo). Dicha fuente de radiacion electromagnetica puede ser una radiacion electromagnetica irradiante de fotodiodos/diodo emisor de luz (LED) en un intervalo de longitud de onda apropiado para excitar material fluorescente del agente luminiscente en la segunda estructura sensora. Por ejemplo, dicho LED puede emitir radiacion electromagnetica en un intervalo entre 600 nm y 800 nm. En respuesta a la absorcion de esta radiacion electromagnetica, el agente luminiscente emitira una radiacion electromagnetica secundaria que tiene una longitud de onda mas larga, por ejemplo en un intervalo entre mas de 600 nm y 900 nm. El detector de radiacion electromagnetica puede configurarse para detectar radiacion electromagnetica en este intervalo de longitud de onda y puede por ejemplo configurarse como un fotodetector/fotodiodo.

En una realizacion, el sistema de monitorizacion comprende un cuerpo de soporte (tal como una placa de plastico) para localizar fuera del sujeto fisiologico y acoplar la fuente de radiacion electromagnetica y el detector de radiacion electromagnetica. Dicho cuerpo de soporte puede unirse a una superficie tal como la piel del material corporal/sujeto fisiologico, es decir, en relacion espacial estrecha con el cateter insertado en el sujeto fisiologico. Por lo tanto, se permite una interaccion entre la optica dentro del cuerpo de soporte por un lado y la segunda estructura sensora implantada en el sujeto fisiologico. Por ejemplo, el cuerpo de soporte puede ser una estructura de plastico ligera. En el cuerpo de soporte, tambien pueden estar integrados componentes adicionales tales como la unidad de evaluacion.

En una realizacion, el cateter (que puede implantarse al menos parcialmente en el objeto fisiologico) con el mecanismo sensor por un lado y el cuerpo de soporte (que puede unirse con una superficie externa del objeto fisiologico) con la fuente de radiacion electromagnetica y el detector de radiacion electromagnetica por otro lado pueden alinearse entre sf de tal manera que la radiacion electromagnetica primaria se propague desde el cuerpo de soporte a traves del material corporal hacia la segunda estructura sensora para generar la radiacion electromagnetica secundaria que, a su vez, se propaga de vuelta a la segunda estructura sensora a traves del material corporal hacia el cuerpo de soporte.

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En una realizacion, el sistema de monitorizacion comprende una aguja de insercion configurada para ser insertable selectivamente en el cateter para insertar, a su vez, el cateter en el sujeto fisiologico, o ser retrafole fuera del cateter y fuera del sujeto fisiologico despues de la insercion del cateter en el sujeto fisiologico. Para implementar el cateter en el sujeto fisiologico, la aguja dentro del lumen del cateter y el cateter en sf mismo pueden ambos insertarse en el sujeto fisiologico, en el que una punta afilada o lanceta de la aguja puede simplificar la insercion. Despues de la insercion, la aguja puede retraerse del cateter de modo que el cateter solo puede permanecer dentro del sujeto fisiologico de modo que el lumen puede usarse despues para otros fines, por ejemplo para conducir una sustancia fisiologicamente activa al material corporal.

En una realizacion alternativa, el sistema de monitorizacion comprende una aguja de insercion hueca configurada de modo que el cateter se pueda insertar selectivamente en la aguja de insercion para insertar el cateter en el sujeto fisiologico y que la aguja de insercion sea retrafble en relacion con el cateter despues de la insercion de cateter en el sujeto fisiologico. De acuerdo con esta realizacion, el cateter se recibe en un lumen interior de la aguja (que puede por lo tanto moldearse como un cuerpo hueco, por ejemplo tubular) para implantar en el cuerpo fisiologico. Despues de la implantacion, la aguja puede despues retirarse retrayendola en relacion con el cateter, de modo que solo el cateter permanezca en el cuerpo fisiologico. Esto tiene la ventaja de que la aguja actua como una proteccion circunferencial del cateter durante la implantacion.

De acuerdo con una realizacion ejemplar en la invencion, se usa un mecanismo sensor, un cateter o un sistema de monitorizacion que tiene los elementos anteriormente mencionados para medir al menos un parametro fisiologico (tal como una concentracion) de la sustancia fisiologica en el sujeto fisiologico (o como alternativa puede usarse para aplicaciones in vitro). La expresion “parametro fisiologico” puede indicar particularmente cualquier parametro que este relacionado con la fisiologfa de un organismo vivo, por ejemplo el metabolismo, etc. Dicho parametro fisiologico puede ser el valor de la concentracion de la sustancia fisiologica.

Los aspectos definidos anteriormente y aspectos adicionales de la invencion resultan evidentes a partir de los ejemplos de la realizacion para describir en lo sucesivo en el presente documento y se explican en referencia a estos ejemplos de realizacion.

La invencion se describira en mas detalle en lo sucesivo en el presente documento en referencia a ejemplos de realizacion pero a los que no se limita la invencion.

La Figura 1 muestra un sistema de monitorizacion para monitorizar una sustancia fisiologica

fisiologico de acuerdo con una realizacion ejemplar de la invencion.

De la Figura 2 a la Figura 7 se muestran vistas en seccion transversal de mecanismos sensores

una sustancia fisiologica en un material corporal.

La Figura 8 muestra un sistema de monitorizacion para monitorizar una sustancia fisiologica

fisiologico de acuerdo con otra realizacion ejemplar de la invencion.

La ilustracion en el dibujo es esquematica. En diferentes dibujos, se proporcionan elementos similares o identicos con las mismas senales de referencia.

La Figura 1 muestra un sistema de monitorizacion 150 para monitorizar la glucosa como una sustancia fisiologica en un ser humano como un sujeto fisiologico 106 de acuerdo con una realizacion ejemplar de la invencion.

El sistema de monitorizacion 150 comprende un cateter de plastico tubular 108 con una pared lateral impermeable que encierra un lumen 114 para proporcionar un fluido (vease flechas 172) bombeado a traves del lumen 114 al material corporal 102 mediante una apertura del cateter 108 en una cara de brida proxima. Un extremo proximo del cateter 108 tiene una cara de brida abierta por la cual puede transferirse un fluido guiado a traves del lumen 114 del cateter 108 al tejido adiposo subcutaneo como el material corporal 102. Por lo tanto, el cateter 108 se implanta por la presente en el material corporal 102. El material corporal 102 tambien comprende una cierta concentracion de glucosa como sustancia fisiologica. A traves del extremo abierto del cateter 108, puede suministrarse una medicacion tal como insulina, como el fluido mencionado anteriormente, al material corporal 102 en una cantidad definida.

Se forma un mecanismo sensor 100 de acuerdo con una realizacion ejemplar, que se explicara posteriormente en mas detalle, como una parte integral del cateter 108 y se moldea como un anillo que rodea una circunferencia externa que rodea al cateter 108 cerca del extremo proximo del mismo. Una superficie externa del mecanismo sensor 100 esta por lo tanto en contacto directo y en intercambio fluido con el material corporal 102. Mediante el mecanismo sensor 100, el presente nivel de glucosa en el material corporal 102 puede detectarse con precision mediante una medicion doble ortogonalmente redundante. En la presente realizacion, la pared del cateter 108 actua como un sustrato 104 del mecanismo sensor 100, de modo que una primera estructura sensora (comparese el numero de referencia 202 en la Figura 2) y una segunda estructura sensora (comparese el numero de referencia 204 en la Figura 2) puede formarse o aplicarse en el sustrato 104.

en un sujeto para detectar en un sujeto

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Una unidad de evaluacion 110, que tambien puede indicarse como una unidad de control y que puede realizarse como un microprocesador o una unidad de control central, CPU, se configura para evaluar en sensor comun senales de una medicion electroqmmica y de una medicion de fluorescencia realizada por el mecanismo sensor 100. Por lo tanto, se considera que las diferentes mediciones individuales de una arquitectura de medicion doble ortogonalmente redundante (por ejemplo se promedian, se comparan, etc.) aumentan la precision de un resultado sensor general del sistema de monitorizacion 150. La unidad de evaluacion 110 usa el resultado de la determinacion del nivel de glucosa en el material corporal 102 para determinar que cantidad de insulina debena administrarse al material corporal 102 para ajustar el nivel de glucosa para asumir un valor diana. La unidad de evaluacion 110 envfa despues una senal de control a una bomba de fluido 112 para suministrar una cantidad predefinida de insulina de un deposito de insulina 160 al lumen 114 del cateter 108 y de ah al material corporal 102. En vista de la alta precision de la medicion redundante complementaria del nivel de glucosa por el mecanismo sensor 100, el resultado de la determinacion del nivel de glucosa puede tomarse como la base del calculo de un nivel de aporte de insulina apropiado.

La Figura 2 muestra una vista en seccion transversal ampliada del mecanismo sensor 100 del sistema de monitorizacion 150 de acuerdo con la Figura 1. El mecanismo sensor 100 para detectar el nivel de glucosa en el material corporal 102 comprende, como sustrato 104 para las estructuras sensoras descritas posteriormente, una seccion anular del cateter 108. Como alternativa, es posible proporcionar un sustrato 104 de tipo lamina o tubular separado para conectar con el cateter 108 deslizando, adhiriendo, etc., como base para la deposicion o formacion de las estructuras sensoras, como se describe posteriormente.

Como puede tomarse a partir de la Figura 2, se forma una primera estructura sensora 202 que se configura para detectar la sustancia fisiologica electroqmmicamente y se localiza directamente sobre el sustrato 104. Sobre la primera estructura sensora 202, conectada por lo tanto indirectamente pero tambien formada integralmente con el sustrato 104, se proporciona una segunda estructura sensora 204 que se configura para detectar la sustancia fisiologica por una deteccion basada en fluorescencia. En la realizacion mostrada, tanto la primera estructura sensora 202 como la segunda estructura sensora 204 se proporcionan como capa o capas o secuencia de capas en el sustrato (104), formando de este modo una pila de capas integral. En consecuencia, el mecanismo sensor 100 puede formarse de una manera compacta.

La primera estructura sensora 202 comprende un electrodo 206 que puede estar hecho de oro y que se deposita directamente en el sustrato 104. El electrodo 206 puede formarse sobre el sustrato plastico 104 por metalizado por bombardeo. Puede tener un grosor de, por ejemplo, 50 nm. Se deposita una capa enzimatica 216 que comprende una enzima 208, que en la presente realizacion comprende o consiste en glucosa oxidasa, en el electrodo 206. El electrodo 206 en combinacion con la capa enzimatica 216 forma la primera estructura sensora 202.

Un colorante fluorescente 212, por ejemplo benzoporfirina, se incluye en una membrana permeable 222 para formar de este modo la segunda estructura sensora 204. La membrana permeable 222 tiene la funcion de proteger las partfculas enzimaticas 208 en la capa enzimatica 216 y limitar o controlar el acceso de glucosa al mecanismo sensor 100. Una superficie superior de la segunda estructura sensora 204 forma una superficie externa 210 del mecanismo sensor 100, es decir que se expone al material corporal 102. En una realizacion, el colorante fluorescente 212 puede disolverse en material (tal como un precursor) que forma posteriormente la membrana permeable 222 curando o endureciendo. Como alternativa, es posible dispersar partfculas del colorante fluorescente 212 en un precursor de la membrana permeable 222. Esta mezcla puede despues aplicarse a la primera estructura sensora 202 por recubrimiento por pulverizacion, recubrimiento por inmersion, dosificacion, etc. El material de la membrana permeable 222 puede ser un hidrogel y/o un polfmero, ambos disueltos en un disolvente apropiado. El disolvente puede despues evaporarse de modo que la membrana permeable 222 con el colorante fluorescente incluido 212 permanezca sobre la primera estructura sensora 202 para constituir de este modo la segunda estructura sensora 204.

Por medio de la configuracion descrita del mecanismo sensor 100 es posible realizar dos mediciones del nivel de glucosa dentro del material corporal 102, basandose dichas mediciones en diferentes principios de deteccion y que proporcionan por lo tanto informacion independiente pero se realizan no obstante en la misma muestra fluida, es decir una parte del material corporal 102 que se difunde a y a traves de la membrana permeable 222, para interaccionar de este modo con la primera estructura sensora 202 y la segunda estructura sensora 204.

Como se indica visualmente en la Figura 2, la primera estructura sensora electroqmmica 202 se constituye por el electrodo 206 y la estructura que comprende enzimas 216. Como se indica visualmente en la Figura 2 tambien, la segunda estructura sensora optoqmmica 204 esta constituida por la estructura que comprende el agente luminiscente 212 y la estructura que comprende enzimas 216.

La reaccion enzimatica usada como base de la deteccion electroqmmica y para la deteccion basada en fluorescencia es:

glucosa + ox^geno ^ (catalizada por glucosa oxidasa) ^ glucosa oxidada + peroxido de hidrogeno

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Como se indica esquematicamente en la Figura 2, la glucosa (“G”) como la sustancia fisiologica para detectar se difunde desde el material corporal 102 a traves de la membrana permeable 222 del mecanismo sensor 100 a la capa superior de la primera estructura sensora 202, es decir, la capa enzimatica 216. En la capa enzimatica 216, la reaccion qmmica mencionada tiene lugar en una cantidad considerable gracias al efecto catalizador de la glucosa oxidasa como enzima 208 que esta presente en la capa enzimatica 216. Como resultado o producto de esta reaccion qmmica, se genera peroxido de hidrogeno (H2O2) que tiene el efecto de desencadenar una oxidacion pronunciada de una parte superficial del electrodo 206. Por lo tanto, el valor de la resistencia ohmica/impedancia del electrodo 206 se modifica caractensticamente de acuerdo con el nivel de glucosa en el material corporal 102, ya que el nivel de glucosa tiene una fuerte influencia en la cantidad de peroxido de hidrogeno producida. El cambio correspondiente en las propiedades electricas del electrodo 206 puede detectarse basandose en la deteccion electroqmmica anteriormente mencionada.

Como puede observarse a partir de la ecuacion anterior, la reaccion qmmica mencionada tambien consume oxfgeno (“O2”) y produce glucosa oxidada (“GO”). La reduccion del nivel de oxfgeno en la capa enzimatica 206 y en su entorno, por lo tanto tambien en la capa que forma la segunda estructura sensora 204, tiene una influencia en todos los procesos dependientes de la presion de oxfgeno parcial local. En consecuencia, tambien las propiedades fluorescentes del colorante fluorescente 212 en la segunda estructura sensora 204 estan influidas por este consumo de oxfgeno relacionado con el nivel de glucosa. Esto puede detectarse opticamente, como se describe posteriormente.

Ya que la primera estructura sensora 202 y la segunda estructura sensora 204 estan integradas en el mismo cuerpo ffsico, es decir, un anillo que rodea al cateter 108, un acontecimiento sensor detectado por la primera estructura sensora 202 y un acontecimiento sensor detectado en la segunda estructura sensora 204 aparecen ambos dentro de un cuerpo ffsico e inseparable, comun, y en el contexto de la misma reaccion qmmica. Por lo tanto, los resultados de medicion de la primera estructura sensora 202 y de la segunda estructura sensora 204 son directamente comparables, pero se basan no obstante en diferentes principios y efectos ffsicos, proporcionando de este modo informacion complementaria u ortogonal.

De vuelta a la Figura 1, el sistema de monitorizacion 150 comprende ademas una estructura de alimentacion de senal electricamente conductora 120 en forma de un cable electricamente conductor que esta conectado entre el electrodo 206 y la unidad de evaluacion 110 para transmitir una senal electrica primaria como un estfmulo al electrodo 206 de la primera estructura sensora 202. Una estructura de deteccion electricamente conductora 122, realizada en el presente documento tambien como un cable electricamente conductor, se conecta para conducir corriente desde el electrodo 206 a la unidad de evaluacion 110. Por lo tanto, puede aportarse a la unidad de evaluacion 110 una senal electrica secundaria que se genera en el electrodo 206 en respuesta a la aplicacion de la senal electrica primaria despues de la interaccion entre la sustancia fisiologica y el mecanismo sensor 100. Por lo tanto, el cambio de la resistencia ohmica/impedancia del electrodo 206 que se oxida por el producto de reaccion peroxido de hidrogeno puede detectarse midiendo una intensidad de corriente a traves del electrodo 206 en respuesta a la aplicacion de un estfmulo electrico. La estructura de aporte de senal electricamente conductora 120 y la estructura de deteccion electricamente conductora 122 se realizan en la Figura 1 como estructuras de cables alineadas en paralelo entre sf y con respecto a un eje longitudinal del cateter 108.

En lo que respecta a la medicion optica, se proporciona una fuente de radiacion electromagnetica 124 realizada como un fotodiodo o diodo emisor de luz (LED) para transmitir radiacion electromagnetica primaria 126 a la segunda estructura sensora 204. Cuando la radiacion electromagnetica esta en el intervalo de longitud de onda entre 600 nm y 800 nm, excita el colorante fluorescente 212 de la segunda estructura sensora 204. En respuesta a esta excitacion, el colorante fluorescente 212 vuelve a admitir radiacion electromagnetica secundaria que tiene una longitud de onda mayor en comparacion con la radiacion electromagnetica primaria, por ejemplo en un intervalo entre mas de 600 nm y 900 nm. Un detector de radiacion electromagnetica 128, que puede realizarse como un fotodiodo, se dispone para medir la radiacion electromagnetica secundaria. Ya que el educto de la reduccion qmmica anteriormente mencionada, es decir oxfgeno, se consume en una cantidad que depende del nivel de glucosa en el material corporal 102, y ya que la presencia de oxfgeno tiene una influencia en las caractensticas del colorante fluorescente 212, el cambio en la radiacion electromagnetica secundaria detectada por el detector electromagnetico 128 es una identificacion del nivel de glucosa. La senal se suministra a la unidad de evaluacion 110 que puede producir en consecuencia un resultado de la medicion optica/de luminiscencia.

Tanto la fuente de radiacion electromagnetica 124 como el detector de radiacion electromagnetica 128 se localizan dentro de un cuerpo de soporte 132 de plastico que se localiza fuera del cuerpo fisiologico 106, particularmente en una piel del material corporal 102. El cuerpo de soporte 132 tambien puede comprender elementos de agarre 152 para simplificar la manipulacion del cuerpo de soporte 132 por un usuario.

La unidad de evaluacion 110 puede despues determinar un valor real del nivel de glucosa en el material corporal 102 combinando los resultados de medicion de la deteccion electroqmmica asf como de la deteccion optica. Por ejemplo, puede calcularse un promedio aritmetico. Si la desviacion del promedio aritmetico de los resultados de medicion individuales se hace mayor que un valor umbral predefinido, la unidad de evaluacion 110 puede determinar que el

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resultado de medicion es dudoso. Si uno de los dos valores de medicion es excesivamente pequeno o grande, la unidad de evaluacion 110 puede usar solamente el otro valor razonable y puede indicar este a un usuario.

Un acontecimiento desencadenado por la unidad de evaluacion 110 despues de haber realizado la medicion puede ser presentar el resultado en una unidad de visualizacion (no mostrada) del sistema de monitorizacion 150. Otro resultado puede ser la produccion de una senal de advertencia (por ejemplo una senal de advertencia optica y/o una acustica) que indica que el resultado de la medicion no es fiable. Ademas, la cantidad de insulina para administrar al material corporal 102 puede calcularse dependiendo del nivel de glucosa determinado, y la unidad de alimentacion 112 puede controlarse en consecuencia.

Puede enviarse una senal de control correspondiente desde la unidad de evaluacion 110 a la bomba 112. La bomba 112 puede conectarse de forma fluida con el cateter 108 mediante un tubo o una manguera 174 (que puede tener por ejemplo una longitud de entre 60 cm y 120 cm). La bomba 112 puede portarse en un bolsillo de los pantalones que viste el usuario. Como alternativa, la bomba 112 puede tambien integrarse en el cuerpo de soporte 102 (no mostrado). Es posible que la bomba 112 sea una bomba de parche para adherir a la piel 158 del sujeto fisiologico 106.

La Figura 1 muestra ademas una aguja de insercion 132, hecha de un material metalico y que tiene una punta afilada 156. La aguja de insercion 132 puede insertarse en el lumen 114 del cateter tubular 108 cuando este ultimo debe implantarse o insertarse en el objeto fisiologico 106. Despues de la insercion, la aguja de insercion 132 ya no es necesaria y puede retraerse del cateter 108. De acuerdo con la Figura 1, un diametro externo d de la aguja 132 es ligeramente mas pequeno que un diametro externo D del cateter 100.

Debena mencionarse que la orientacion inclinada del cateter 108 con respecto a una superficie o piel 158 del sujeto fisiologico 102 es solamente ejemplar, y que tambien son posibles otras orientaciones.

La Figura 3 muestra un mecanismo sensor 100 para detectar glucosa como una sustancia fisiologica en tejido adiposo subcutaneo como un material corporal que no forma parte de la invencion. La realizacion de la Figura 3 difiere de la realizacion de la Figura 2 en que la capa enzimatica 216 y la capa de membrana permeable/colorante fluorescente 212 se combinan en una unica capa comun 300.

La Figura 4 muestra un mecanismo sensor 100 para detectar glucosa como una sustancia fisiologica en tejido adiposo subcutaneo como material corporal que no forma parte de la invencion. La realizacion de la Figura 4 difiere de la realizacion de la Figura 3 porque la capa de membrana 222 se proporciona por separado de y por encima de la segunda estructura sensora 204 que tiene tanto las partfculas de enzima 208 como el colorante fluorescente 212.

La Figura 5 muestra un mecanismo sensor 100 para detectar glucosa como una sustancia fisiologica en tejido adiposo subcutaneo como un material corporal de acuerdo con una realizacion ejemplar de la invencion. La realizacion de la Figura 5 difiere de la realizacion de la Figura 4 en que las partfculas de colorante fluorescente 212 se proporcionan en una capa superficial separada 500 por encima de la capa de membrana 222 que, a su vez, se localiza por encima de la capa enzimatica 216.

La Figura 6 muestra un mecanismo sensor 100 para detectar glucosa como una sustancia fisiologica en tejido adiposo subcutaneo como un material corporal que no forma parte de la invencion. La realizacion de la Figura 6 difiere de la realizacion de la Figura 5 en que las dos capas superiores se intercambian.

La Figura 7 muestra un mecanismo sensor 100 para detectar glucosa como una sustancia fisiologica en tejido adiposo subcutaneo como un material corporal que no forma parte de la invencion. La realizacion de la Figura 7 difiere de la realizacion de la Figura 6 en que las dos capas entre el electrodo 206 y la capa de membrana 222 se intercambian.

La Figura 8 muestra un sistema de monitorizacion 150 para monitorizar glucosa como una sustancia fisiologica en un ser humano como sujeto fisiologico 106 de acuerdo con otra realizacion ejemplar de la invencion.

La realizacion de la Figura 8 difiere de la realizacion en la Figura 1 sustancialmente en que el sistema de monitorizacion 150 comprende una aguja de insercion hueca 132 configurada de modo que el cateter 100 se pueda insertar selectivamente en la aguja de insercion 132 para insertar el cateter 100 en el sujeto fisiologico 106 y que la aguja de insercion 132 es retrafble en relacion con el cateter 100 despues de la insercion del cateter 100 en el sujeto fisiologico 106. De acuerdo con la Figura 8, el cateter 100 se recibe en un lumen interno 800 de la aguja 132 durante el procedimiento de implantacion. Despues de la implantacion, la aguja 132 puede despues retirarse retrayendola en relacion con el cateter 100 que permanece en el cuerpo fisiologico 102. En otras palabras, un diametro externo L de la aguja 132 es aqrn ligeramente mayor que un diametro externo D del cateter 100.

Debena observarse que la expresion “que comprende” no excluye otros elementos o etapas y que “un” o “una” no excluye una pluralidad. Ademas los elementos descritos en asociacion con diferentes realizaciones pueden combinarse.

Debena observarse tambien que las senales de referencia en las reivindicaciones no debenan interpretarse como limitantes del alcance de las reivindicaciones.

La implementacion de la invencion no se limita a las realizaciones preferidas mostradas en las figuras y descritas 5 anteriormente. En su lugar, son posibles multiples variantes que usan las soluciones mostradas y el principio de acuerdo con la invencion incluso en el caso de realizaciones fundamentalmente diferentes.

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REIVINDICACIONES

1. Un mecanismo sensor (100) para detectar informacion indicativa de una sustancia fisiologica en un material corporal (102) de un sujeto fisiologico (106), comprendiendo el mecanismo sensor (100):

un sustrato (104);

una primera estructura sensora (202) conectada con el sustrato (104) y que se configura para detectar la sustancia fisiologica electroqmmicamente;

una segunda estructura sensora (204) conectada con el sustrato (104) y que se configura para detectar la sustancia fisiologica por una deteccion de luminiscencia,

en el que la primera estructura sensora (202) comprende un electrodo (206) y una estructura (216) que

comprende una enzima (208), estando el electrodo (206) configurado para detectar electricamente un producto

de una reaccion qmmica catalizada por enzima entre la sustancia fisiologica y una sustancia educto,

en el que la segunda estructura sensora (204) comprende una sustancia luminiscente (212) que tiene

propiedades luminiscentes que cambian tras el cambio de una cantidad de un educto de una reaccion qmmica

entre la sustancia fisiologica y el educto,

caracterizado por que

el electrodo (206) se dispone directamente sobre el sustrato (104), la sustancia luminiscente (212) se dispone en una parte superficial (210) del mecanismo sensor (100) en contacto directo con el material corporal (102) y la estructura (216) que comprende enzima (208) se dispone entre el electrodo (206) y la sustancia luminiscente (212).
2. El mecanismo sensor (100) de la reivindicacion 1,

en el que el sustrato (104) comprende al menos uno de un papel metalico y un tubo; y/o

en el que al menos una de la primera estructura sensora (202) y la segunda estructura sensora (204) se configura

como al menos una capa formada en y/o sobre y/o por encima del sustrato (104), en el que particularmente la primera estructura sensora (202) y la segunda estructura sensora (204) juntas constituyen una secuencia de capas en el sustrato (104).
3. El mecanismo sensor (100) de la reivindicacion 1 o 2,

en el que la parte superficial (210) es permeable para la sustancia fisiologica; y/o

en el que la estructura (216) que comprende enzima (208) es permeable para el producto; y/o

en el que la parte superficial (210) es impermeable para la enzima (208).
4. El mecanismo sensor (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la segunda estructura sensora (204) comprende una membrana permeable en la que se incluye la sustancia luminiscente (212).
5. El mecanismo sensor (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

en el que la segunda estructura sensora (204) se configura para detectar la sustancia fisiologica por una deteccion de fosforescencia y/o por una deteccion fluorescente, como la deteccion de luminiscencia; y/o en el que al menos una parte de la primera estructura sensora (202) y al menos una parte de la segunda estructura sensora (204) estan integradas en un cuerpo ffsico comun de modo que un acontecimiento sensor detectable por la primera estructura sensora (202) y un segundo acontecimiento detectable por la segunda estructura sensora (204) suceden ambos dentro del cuerpo ffsico comun; y/o

en el que la primera estructura sensora (202), la segunda estructura sensora (204) y el sustrato (102) se forman como una estructura inseparable integral, particularmente como una pila de capas; y/o

en el que la segunda estructura sensora (204) se forma directamente sobre la primera estructura sensora (202) y la primera estructura sensora (202) se forma directamente sobre el sustrato (204) para separar de este modo el sustrato (104) con respecto a la segunda estructura sensora (204); y/o

en el que tanto la primera estructura sensora (202) como la segunda estructura sensora (204) se configuran para detectar glucosa como la sustancia fisiologica.
6. Un sistema de monitorizacion (150) para monitorizar una sustancia fisiologica en un material corporal (102) de un sujeto fisiologico (106), comprendiendo el sistema de monitorizacion (150):

un cateter (108) que es implantable en el sujeto fisiologico (106);

un mecanismo sensor (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 integrado con el cateter (108) de modo que la primera estructura sensora (202) y la segunda estructura sensora (204) se ponen en interaccion con el material corporal (102) que comprende la sustancia fisiologica en el sujeto fisiologico (106) cuando el cateter (108) se implanta en el sujeto fisiologico (106);

una unidad de evaluacion (110) configurada para evaluar una primera senal sensora y una segunda senal sensora del mecanismo sensor (100) en comun, en la que la primera senal sensora se detecta como una respuesta electroqmmica de la primera estructura sensora (202) tras interaccion de la sustancia fisiologica con la primera estructura sensora (202) y la segunda senal sensora se detecta como una respuesta de propiedades de luminiscencia de la segunda estructura sensora (204) tras interaccion con la sustancia fisiologica.

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7. El sistema de monitorizacion (150) de la reivindicacion 6,

en el que el cateter (108) es un tubo de cateter, en el que el mecanismo sensor (100) se dispone circunferencialmente en el tubo de cateter, particularmente en una posicion proxima del tubo de cateter; y/o en el que el sistema de monitorizacion (150) comprende una unidad de alimentacion (112) configurada para suministrar una sustancia fisiologicamente activa, particularmente una medicacion tal como insulina, al sujeto fisiologico (106) en una cantidad que depende de un resultado de la evaluacion de la unidad de evaluacion (110), en particular en el que la unidad de alimentacion (112) se configura para suministrar la sustancia fisiologicamente activa al sujeto fisiologico (106) mediante una seccion permeable (114) del cateter (108).
8. El sistema de monitorizacion (150) de la reivindicacion 6 o 7, que comprende:

una estructura de alimentacion (120) de senal electricamente conductora configurada para transmitir una senal de estfmulo electrico a la primera estructura sensora (202); y

una estructura de deteccion (122) electricamente conductora configurada para transmitir una senal de deteccion electrica a la unidad de evaluacion (110), generandose la senal de deteccion electrica en la primera estructura sensora (202) en respuesta a la senal de estfmulo electrico tras interaccion del mecanismo sensor (100) con la sustancia fisiologica, en particular en el que al menos una de la estructura de alimentacion (120) de senal electricamente conductora y la estructura de deteccion (122) electricamente conductora se acopla al menos parcialmente en una pared del cateter (108) y/o se integra dentro de una pared del cateter (108).
9. El sistema de monitorizacion (150) de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que comprende:

una fuente de radiacion electromagnetica (124) configurada para transmitir radiacion electromagnetica primaria (126) a la segunda estructura sensora (204); y

un detector de radiacion electromagnetica (128) configurado para detectar radiacion electromagnetica secundaria (113) generada en la segunda estructura sensora (204) en respuesta a la radiacion electromagnetica primaria (126) tras interaccion del mecanismo sensor (100) con la sustancia fisiologica, y configurad para transmitir una senal de deteccion correspondiente a la unidad de evaluacion (110); y

opcionalmente un cuerpo de soporte (132) para localizar fuera del sujeto fisiologico (106) y acomodar la fuente de radiacion electromagnetica (124) y el detector de radiacion electromagnetica (128).
10. El sistema de monitorizacion (150) de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9,

en el que el sistema de monitorizacion (150) comprende una aguja de insercion (132) configurada para poder insertarse selectivamente en el cateter (108) para insertar el cateter (108) en el sujeto fisiologico (106) o que puede retraerse fuera del cateter (108) despues de la insercion del cateter (108) en el sujeto fisiologico (106) o en el que el sistema de monitorizacion (150) comprende una aguja de insercion hueca (132) configurada de modo que el cateter (108) se puede insertar de forma selectiva en la aguja de insercion (132) para insertar el cateter (108) en el sujeto fisiologico (106) y que la aguja de insercion (132) pueda retraerse en relacion con el cateter (108) despues de la insercion del cateter (108) en el sujeto fisiologico (106).
11. El sistema de monitorizacion (150) de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10,

en el que el sustrato (104) del mecanismo sensor (100) se forma como parte del cateter (108).
12. Un metodo para detectar una sustancia fisiologica en un material corporal (102) de un sujeto fisiologico (106), comprendiendo el metodo:

desencadenar una interaccion entre un mecanismo sensor (100) como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 y el material corporal (102) que comprende la sustancia fisiologica;

detectar una primera senal sensora indicativa de la sustancia fisiologica basandose en una respuesta

electroqmmica de la primera estructura sensora (202) tras interaccion con la sustancia fisiologica;

detectar una segunda senal sensora indicativa de la sustancia fisiologica basandose en propiedades de

luminiscencia de la segunda estructura sensora (204) tras interaccion con la sustancia fisiologica;

evaluar la primera senal sensora y la segunda senal sensora en comun.
13. Un metodo para fabricar un mecanismo sensor (100) para detectar informacion indicativa de una sustancia fisiologica en un material corporal (102) como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, comprendiendo el metodo:

conectar, particularmente conectar de forma integral, una primera estructura sensora (202) con un sustrato (104) y configurar la primera estructura sensora (202) para detectar la sustancia fisiologica electroqmmicamente; conectar, particularmente conectar de forma integral, una segunda estructura sensora (204) con el sustrato (104) y configurar la segunda estructura sensora (204) para detectar la sustancia fisiologica por una deteccion de luminiscencia.