DE10009482C1

DE10009482C1 - Vorrichtung zur Gewinnung wenigstens eines Inhaltsstoffs einer Körperflüssigkeit

Info

Publication number: DE10009482C1
Application number: DE10009482A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Haueter; Ulrich Diermann
Original assignee: Disetronic Licensing AG; Tecpharma Licensing AG
Current assignee: Tecpharma Licensing AG
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: US20030050575A1; AU2995201A; WO2001064104A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung wenigstens eines Inhaltsstoffs einer Körperflüssigkeit durch eine Kanüle, die von einer Unterseite der Vorrichtung abragt und in einem Körpergewebe plazierbar ist, wobei die Vorrichtung eine Kapillarschicht mit einer freien Oberfläche zur Verdunstung von Flüssigkeit aufweist und die Kanüle mit der Kapillarschicht verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung wenigstens eines Inhaltstoffs einer Körperflüssigkeit durch eine in einem Körpergewebe plazierbare bzw. plazierte Kanüle. Die Vorrichtung ist insbesondere eine Mikroperfusionsvorrichtung oder eine Mikrofiltrationsvorrichtung.

Bei bekannten Vorrichtungen zur Gewinnung wenigstens eines Inhaltsstoffs einer Körperflüssigkeit wird der zu gewinnende Inhaltsstoff mittels motorisch betriebener Pumpen aus dem Körper gefördert. Die Pumpen brauchen Energie und meist auch Steuerungen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Gewinnung wenigstens eines Inhaltsstoffs einer Körperflüssigkeit durch eine in einem Körpergewebe plazierte Kanüle zu schaffen, die ein einfaches Fördersystem für eine Förderung des Inhaltsstoffs aus dem Körpergewebe aufweist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Kapillarschicht mit einer freien Oberfläche aufweist und die Kanüle mit der Kapillarschicht verbunden ist.

In der Kanüle befindliche Flüssigkeit wird durch kapillaren Hub an die freie Oberfläche der Kapillarschicht gefördert und verdunstet dort. Die Verdunstung erhält die Förderung der Flüssigkeit aufrecht. Die freie Oberfläche der Kapillarschicht wird ihrer Funktion wegen im folgenden als Verdunstungsfläche bezeichnet.

Eine Kapillarität der Kapillarschicht kann darauf beruhen, dass in die Verdunstungsfläche zur Oberfläche hin offene Kapillarkanäle eingearbeitet sind, die den kapillaren Hub erzeugen. Bevorzugt weist die Kapillarschicht jedoch Kapillaren auf, die sich durch die Kapillarschicht erstrecken und durch die hindurch die Flüssigkeit von der Kanüle zu der Verdunstungsfläche transportiert wird. Die Kapillaren münden in diesem Fall an der Verdunstungsfläche.

Die Kapillarität kann durch Einarbeitung von Mikrokanälen in ein geeignetes Trägermaterial, beispielsweise Silizium oder Kunststoffmaterial, in Mikrosystemtechnik erhalten werden. Die Kapillarität kann auch unmittelbar bei der Herstellung des Trägers, beispielsweise durch einen feinschichtigen Aufbau in Mikrosystemtechnik erhalten werden. In ebenfalls bevorzugter Ausführung ist die Kapillarschicht ein Vlies oder ein Gewebe, insbesondere ein textiles Gewebe, oder enthält zumindest ein Vlies und/oder ein Gewebe. Ein Material mit einer statistischen Porosität ist für die Zwecke der Erfindung vollkommen ausreichend.

Die Kapillarschicht ist bevorzugt in unmittelbarer Nähe zu der Kanüle angeordnet. Die Kanüle kann unmittelbar mit der Kapillarschicht verbunden sein, beispielsweise in der Kapillarschicht verankert sein. Sie ragt dann unmittelbar von einer Unterseite der Kapillarschicht ab. Die Kapillarschicht kann stattdessen auch an einer Oberseite eines Gehäuses angeordnet sein, das gleichzeitig auch als Träger der Kanüle dient. Die Kanüle ragt in diesem Fall von einer Unterseite des Gehäuses ab. Das Gehäuse kann als einfaches Trägersubstrat ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Flüssigkeit von der Kanüle unmittelbar in die Kapillarschicht transportiert. In dem Gehäuse kann jedoch auch eine Fluidverbindung von der Kanüle zu der Kapillarschicht ausgebildet sein. In dem Gehäuse kann vorteilhafterweise bereits eine Verteilung der Flüssigkeit vor Eintritt in die Kapillarschicht stattfinden.

Die Kanüle kann einen dichten Mantel aufweisen, der an einer Kanülenspitze offen ist. In diesem Fall dringt die Körperflüssigkeit lediglich an der Spitze in der Kanüle ein. Bevorzugt ist der Mantel der Kanüle jedoch für die Körperflüssigkeit oder zumindest für den zu gewinnenden Inhaltsstoff durchlässig. Eine Kanüle mit einem durchlässigen Mantel kann aus einem porösen Material hergestellt sein. Die Durchlässigkeit kann auch durch eine Perforation erzielt werden, die unmittelbar bei der Herstellung der Kanüle gebildet oder nachträglich eingearbeitet wird, beispielsweise mittels Lasern.

Bei perforierter Kanüle sind die seitlichen Perforationsöffnungen der Perfusionskanüle in Katheterlängsrichtung vorzugsweise langgestreckt, um eine möglichst hohe Stabilität gegen Stauchung zu erhalten. Ein Stauchen des Katheters beim Einführen in das Gewebe, auch bekannt als Peal Back Effekt, wird dadurch verhindert oder zumindest gering gehalten. Bevorzugt sind die Perforationsöffnungen nicht entlang einer sich in Längsrichtung der Kanüle erstreckenden Linie, sondern in Umfangsrichtung der Kanüle zueinander versetzt bzw. auf Lücke angeordnet.

Die Kanüle kann durch eine Einstechnadel gebildet werden, die bevorzugt einen im vorgenannten Sinne durchlässigen Mantel aufweist. Allein mit einer derart ausgebildeten Kanüle und der damit verbundenen Kapillarschicht kann bereits eine Filtrationsvorrichtung zur Gewinnung der Körperflüssigkeit oder zumindest des gewünschten Inhaltsstoffs gebildet werden.

Ist die Kanüle flexibel, so wird sie mit einer Einstechnadel in das Körpergewebe eingeführt und derart im Gewebe plaziert. Handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Filtrationsvorrichtung, so wird nach der Plazierung lediglich die Einstechnadel entfernt, und die kapillare Förderung kann beginnen.

In ebenfalls bevorzugter Ausführung wird die Vorrichtung zur Gewinnung des wenigstens einen Inhaltsstoffs der Körperflüssigkeit durch eine Mikroperfusionsvorrichtung gebildet. Eine Spülflüssigkeit, im folgenden Perfusat genannt, wird der Kanüle zugeführt und über die Verdunstungsfläche der Kapillarschicht abgeführt. In der Ausbildung als Perfusionsvorrichtung weist die Vorrichtung ein Gehäuse mit einer Perfusatzuführung und vorzugsweise auch einer Fluidverbindung von der Kanüle zu dem Kapillarsystem auf. Bei einer Perfusion bildet die Kanüle eine äußere Kanüle, die eine andere, innere Kanüle umgibt.

Die innere Kanüle weist zwei Kanülenöffnungen auf. Die im implantierten Zustand, d. h. im plazierten Zustand, distale Kanülenöffnung wird im folgenden als vordere Kanülenöffnung und die demgegenüber dem Gehäuse nähere andere Kanülenöffnung wird im folgenden als hintere Kanülenöffnung bezeichnet. Die innere Kanüle umschließt zwischen ihrer vorderen Kanülenöffnung und ihrer hinteren Kanülenöffnung ein inneres Lumen. Durch die innere Kanüle und die umgebende äußere Kanüle wird ein koaxiales Strömungssystem mit dem inneren Lumen und einem zwischen der inneren Kanüle und der äußeren Kanüle gelegenen äußeren Lumen gebildet. Das Perfusat wird durch die Perfusatzuführung durch die hintere Kanülenöffnung in das innere Lumen eingeleitet, durchströmt das innere Lumen, verlässt das innere Lumen durch die vordere Kanülenöffnung hindurch in das umgebende äußere Lumen und strömt in dem äußeren Lumen zurück auf das Gehäuse zu, tritt in eine Abführung in das Gehäuse ein und gelangt durch die Abführung in die Kapillarschicht. Anstatt durch eine Abführung im Gehäuse kann das äußere Lumen auch unmittelbar in die Kapillarschicht münden.

Die Perfusionsvorrichtung kann zu einem autonomen Perfusionssystem weitergebildet werden, indem die Perfusatzuführung an ein flexibles Perfusatvorratsbehältnis angeschlossen ist. Solch ein flexibles Vorratsbehältnis kann vorteilhafterweise an oder in dem Gehäuse angeordnet sein. Bei der Verdunstungsförderung zieht sich das Vorratsbehältnis zusammen und setzt seiner Entleerung dadurch keinen oder zumindest keinen praktisch nennenswerten Widerstand entgegen. Das Vorratsbehältnis ist fluiddicht und vorzugsweise auch luftdicht.

In einer bevorzugten Verwendung dient die erfindungsgemäße Vorrichtung der Messung bzw. Ermittlung der Glukosekonzentration. Der wenigstens eine Inhaltsstoff der Körperflüssigkeit wird in diesem Fall durch Glukose gebildet.

Besonders bevorzugt ist die innere Kanüle eine Einstechnadel, beispielsweise eine Stahlnadel, die zum Plazieren der äußeren Kanüle in dem Körpergewebe dient. Grundsätzlich kann die innere Kanüle aber auch wie bei herkömmlichen Perfusions- oder Dialysevorrichtungen durch eine erst nach der Plazierung eingeführte Kanüle gebildet werden.

Um eine äußere Kanüle zu erhalten, die möglichst schlank ist, weisen der Außenquerschnitt der inneren Kanüle und der Innenquerschnitt der äußeren Kanüle bevorzugt eine unterschiedliche Form auf, vorzugsweise derart, dass die äußere Kanüle nur in Längsstreifen an der inneren Kanüle anliegt und zwischen zwei benachbarten Längsstreifen ein Längsspalt verbleibt. Die äußere Kanüle kann in dieser Ausbildung die innere Kanüle über deren gesamte, im Gewebe befindliche Länge eng umschmiegen. Es verbleibt zwischen der äußeren Mantelfläche der inneren Kanüle und der inneren Mantelfläche der äußeren Kanüle dennoch ein Strömungsquerschnitt für das zurückströmende Perfusat. In bevorzugten Ausführungsbeispielen weist entweder die innere Kanüle oder die äußere Kanüle einen Querschnitt auf, der von der kreisrunden Form abweicht. Weist beispielsweise die innere Kanüle über ihre implantierte Länge einen von der Kreisform abweichenden Außenquerschnitt auf, so kann die äußere Kanüle einen kreisförmigen Innenquerschnitt aufweisen, der um die Nadel gespannt ist. Ebenso können die äußere Kanüle einen nicht kreisrunden Innenquerschnitt und die innere Kanüle einen kreisrunden Außenquerschnitt aufweisen. Es können auch der Außenquerschnitt der inneren Kanüle und der Innenquerschnitt der äußeren Kanüle von der kreisrunden Form abweichen, solange gewährleistet ist, dass zwischen der Nadel und der äußeren Kanüle ein zum Zwecke des Spülens ausreichender Strömungsquerschnitt verbleibt und die äußere Kanüle die innere Kanüle zum Zwecke des sicheren Implantierens vorzugsweise eng angeschmiegt umgibt.

Vorzugsweise ist die innere Kanüle in ihrer hinteren Verschiebeposition an dem Gehäuse derart festgelegt, dass es für einen Verwender der Mikroperfusionsvorrichtung taktil spürbar ist, wenn sich die innere Kanüle in ihrer hinteren Verschiebeposition befindet. Beispielsweise kann die innere Kanüle in die hintere Verschiebeposition einfach gegen einen Anschlag bewegt werden. Die Festlegung der inneren Kanüle erfolgt bevorzugt nicht nur gegen ein weiteres Verschieben über die hintere Verschiebeposition hinaus, sondern auch in Bezug auf ein Vorschieben der inneren Kanüle. Vorzugsweise wird die innere Kanüle in ihrer hinteren Verschiebeposition an dem Gehäuse mittels einer Rastverbindung, vorzugsweise einer lösbaren Rastverbindung, festgelegt. Für die Festlegung ist an der inneren Kanüle vorteilhafterweise ein Vorsprung, eine Delle, ein Schlitz oder dergleichen ausgebildet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die hintere Kanülenöffnung für die Zwecke der Rastverbindung genutzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung nicht nur zur Gewinnung des wenigstens einen Inhaltsstoffs der Körperflüssigkeit verwendet, sondern dient gleichzeitig als Miniaturmesseinrichtung oder zumindest als Elektrodenplattform für eine Messeinrichtung. Die Messeinrichtung dient vorzugsweise der Messung bzw. Ermittlung der Konzentration des wenigstens einen Inhaltsstoffs in der Körperflüssigkeit. In der Verwendung als Elektrodenplattform, mit oder ohne integrierte Messeinrichtung, ist eine Elektrode der Messeinrichtung an der Unterseite der Kapillarschicht oder des Gehäuses, mit der die Vorrichtung auf dem Gewebe aufliegt, ausgebildet. Eine Arbeitselektrode der Messeinrichtung steht mit der abgeführten Flüssigkeit in elektrischem Kontakt. Die Arbeitselektrode ist vorzugsweise in einer Abführung eines Gehäuses oder in der Kanüle, aber im plazierten Zustand außerhalb des Körpergewebes angeordnet. Die an der Unterseite des Gehäuses oder der Kapillarschicht ausgebildete Elektrode bildet die Gegenelektrode zu dieser Arbeitselektrode und dient der Messung eines elektrischen Stroms und/oder eines elektrischen Potentials. Vorzugsweise wird an der Unterseite eine so große Auflagefläche gebildet, dass die Gegenelektrode eine ausreichend große Kontaktfläche zum Gewebe ausbildet und gleichzeitig als Referenzelektrode verwendet werden kann. Ferner kann sie eine Klebefunktion zum Aufkleben auf die Haut erfüllen.

In der Ausbildung als Miniaturmesseinrichtung ist in der Kapillarschicht oder in der mit der Kapillarschicht verbundenen Kanüle oder in einem Gehäuse der Vorrichtung ein Sensor angeordnet, mit dem vorzugsweise die Konzentration des wenigstens einen Inhaltsstoffs in der Körperflüssigkeit gemessen wird. Genauer gesagt, es wird die Konzentration in der durch die Kapillarschicht geförderten Flüssigkeit gemessen und daraus die Konzentration in der Körperflüssigkeit ermittelt. Der Sensor ist möglichst nahe an der Probenentnahmestelle, aber im plazierten Zustand außerhalb des Körpers angeordnet.

Obgleich die Ausbildung mit integriertem Sensor, die Ausbildung als Elektrodenplattform und die Ausbildung als Elektrodenplattform mit integriertem Sensor besonders vorteilhaft sind in Kombination mit der erfindungsgemäßen Mikroperfusionsvorrichtung, kann jede dieser Ausbildungen, insbesondere die Ausbildung einer Elektrode an der Unterseite eines Gehäuses, auch bei allen Vorrichtungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 verwirklicht werden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Die dabei offenbarten Merkmale bilden die Erfindung in den offenbarten Kombinationen und auch je einzeln weiter. Es zeigen:

Fig. 1 eine Mikroperfusionsvorrichtung mit Verdunstungsförderung,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer angeschlossenen Ansaugeinrichtung,

Fig. 3 Innere Kanülen mit nicht kreisrunden Außenquerschnitten,

Fig. 4 Äußere Kanülen mit nicht kreisrunden Innenquerschnitten,

Fig. 5 eine Mikrofiltrationsvorrichtung mit Verdunstungsförderung und

Fig. 6 die Vorrichtung nach Fig. 5 mit einer angeschlossenen Ansaugeinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine implantierte Mikroperfusionsvorrichtung in einem Längsschnitt. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 mit einem Auflageteller 2 auf, an dessen Unterseite ein Klebepatch 15 befestigt ist. Von der Unterseite des Auflagetellers 2 ragt eine flexible, perforierte Kanüle 5 senkrecht ab. Die Kanüle 5 umgibt eine in sie hineinragende innere Kanüle 4 konzentrisch. Die Kanüle 5 wird im folgenden als äußere Kanüle bezeichnet. Die innere Kanüle 4 ist als Einstechnadel ausgebildet. Sie ist in der Art von Einstechnadeln ausgebildet, wie sie von Katheterköpfen für die Insulininfusion bekannt sind. Die innere Kanüle 4 wird durch einen schlanken, geraden Hohlzylinder gebildet mit einer vorderen Kanülenöffnung 9 am vorderen, distalen Stirnende und einer hinteren Kanülenöffnung 10 im Mantel der inneren Kanüle 4. Weitere Öffnungen weist die innere Kanüle 4 nicht auf. Zwischen ihren beiden Öffnungen 9 und 10 umschließt die innere Kanüle 4 ein inneres Lumen L1. Zwischen der inneren Kanüle 4 und der äußeren Kanüle 5 ist ein äußeres Lumen L2 in Form eines Ringspalts gebildet. Die äußere Kanüle 5 ist mit dem Gehäuse 1 fluiddicht verbunden.

In dem Gehäuse 1 sind in dem Auflageteller 2 eine Fluidabführung in Form eines Abführkanals 8 und eine Perfusatzuführung in Form eines Zuführkanals 7 ausgebildet. Die innere Kanüle 4 ist in dem Gehäuse 1 geradgeführt in Längsrichtung verschiebbar aufgenommen. Die Geradführung wird von einer Durchgangsbohrung gebildet, die das Gehäuse 1 von einer Oberseite bis zu der gegenüberliegenden Unterseite durchragt. Auf diese Weise durchragt die Innere Kanüle 4 sowohl den Zuführkanal 7 als auch den Abführkanal 8. In dem Zuführkanal 7 sind in zwei Ausnehmungen, die je in der Innenwandung des Zuführkanals 7 um die Durchgangsbohrung umlaufen, zwei Dichtungsringe 11 eingesetzt, die die innere Kanüle 4 unter Pressdruck dichtend umgeben. In einer dargestellten, hinteren Verschiebeposition der inneren Kanüle 4 kommt die hintere Kanülenöffnung 10 zwischen den beiden Dichtungsringen 11 zu liegen. Auf diese Weise wird in der hinteren Verschiebeposition der inneren Kanüle 4 eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Zuführkanal 7 und dem inneren Lumen L1 und ständig eine fluiddichte Trennung zwischen dem Zuführkanal 7 und dem Abführkanal 8 geschaffen.

Gleichzeitig wird mittels der Dichtungsringe 11 in der hinteren Verschiebeposition der inneren Kanüle 4 eine Rastverbindung zwischen der inneren Kanüle 4 und dem Gehäuse 1 hergestellt. In der Raststellung, d. h. in der hinteren Verschiebeposition, sind die beiden Dichtungsringe 11 in die hintere Kanülenöffnung 10 hineingedrückt. Auf diese Weise wird eine Rast- bzw. Schnappwirkung erzielt. Die hintere Kanülenöffnung 10 erstreckt sich in Längsrichtung der inneren Kanüle 4 über solch eine Länge, dass beide Dichtungsringe 11 in der hinteren Kanülenöffnung 10 zu liegen kommen und je einer der beiden Dichtungsringe 11 an einen hinteren und einen vorderen Öffnungsrand drückt. Für die Bereitstellung der Rastverbindung würde es grundsätzlich genügen, wenn in der hinteren Verschiebeposition nur einer der Dichtungsringe 11 hinter dem hinteren oder den vorderen Rand der hinteren Kanülenöffnung 10 zu liegen käme. Das Andrücken sowohl gegen den hinteren als auch gegen den gegenüberliegenden vorderen Öffnungsrand der hinteren Kanülenöffnung 10 schafft jedoch eine Rastverbindung, die ein unbeabsichtigtes Verschieben der inneren Kanüle 4 in beide Verschieberichtungen verhindert. Die Fluidverbindung zwischen dem Zuführkanal 7 und der inneren Kanüle 4 sowie die Rastverbindung zwischen dem Gehäuse 1 und der inneren Kanüle 4 sind in Fig. 1 als Detail herausgelöst nochmals vergrößert dargestellt.

Zur Erleichterung des manuellen Verschiebens der inneren Kanüle 4 ist die innere Kanüle 4 an ihrem hinteren, aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende mit einem Kanülengriffstück 12 versehen.

Fig. 1 zeigt die Mikroperfusionsvorrichtung in ihrem Betriebszustand während einer Mikroperfusion, in dem die innere Kanüle 4 sich in dem Gehäuse 1 in ihrer hinteren Verschiebeposition befindet. Vor der Implantation bzw. dem Plazieren der äußeren Kanüle 5 in dem Gewebe 3 durchragt die innere Kanüle 4 in einer vorderen Verschiebeposition die äußeren Kanüle 5. In diesem Ausgangszustand steht die Spitze der inneren Kanüle 4 mit der vorderen Kanülenöffnung 9 über das vordere Ende der äußeren Kanüle 5 hinaus. Das Kanülengriffstück 12 ist in diesem Ausgangszustand bis gegen die Oberfläche des Gehäuses 1 gedrückt. Zur Plazierung der äußeren Kanüle 5 werden die inneren Kanüle 4 und die zumindest an ihrem vorderen Ende die inneren Kanüle 4 umschmiegende äußere Kanüle 5 durch die Haut hindurch gestochen und in das Gewebe 3 bis in die in Fig. 1 gezeigte Stellung eingeführt. In dieser Stellung liegt der Auflageteller 2 des Gehäuses 1 mit seiner Unterseite flächig auf der Haut auf. Das an der Unterseite des Auflagetellers 2 befestigte Klebepatch 15 bildet eine Klebefläche zur Haut. Durch Andrücken des Gehäuses 1 gegen die Haut wird eine Klebeverbindung hergestellt. Zur Durchführung der Mikroperfusion wird die innere Kanüle 4 nach dem Plazieren und Befestigen des Gehäuses 1 in die in Fig. 1 gezeigte hintere Verschiebeposition zurückgezogen. Die Mikroperfusionsvorrichtung ist nun bereit für eine anschließende Mikroperfusion zur Gewinnung des wenigstens einen Inhaltsstoffs der Körperflüssigkeit.

Die äußere Kanüle 5 ist in einem Mantelbereich zwischen ihrem distalen, vorderen Ende und ihrem an das Gehäuse 1 angrenzenden, proximalen, hinteren Ende perforiert mit Perforationsöffnungen 6. Nach vorn ist die äußere Kanüle 4 stirnseitig offen. Bei einem Spülen der äußeren Kanüle 5 entsteht eine sogenannte Open-Flow- Microperfusion. Ein Perfusat wird durch einen angeschlossenen Zuführkatheter in den Zuführkanal 7 des Gehäuses 1 geführt, tritt durch die hintere Kanülenöffnung 10 in die hohle innere Kanüle 4 ein, durchströmt die innere Kanüle 4 und tritt durch die distale, vordere Kanülenöffnung 9 an der Kanülenspitze in die äußere Kanüle 5 aus. Nach dem Austritt strömt das Perfusat in dem äußeren Lumen L2 zwischen dem Außenmantel der inneren Kanüle 4 und der äußeren Kanüle 5 zurück in Richtung auf das Gehäuse 1. Bei dem Zurückströmen werden aufgrund einer sich im äußeren Lumen L2 ergebenden Düsenwirkung Körperflüssigkeit F und aufgrund eines Konzentrationsgefälles zwischen der Körperflüssigkeit F und dem Perfusat selektiv der zu gewinnende Inhaltsstoff der Körperflüssigkeit oder selektiv mehrere Inhaltsstoffe der Körperflüssigkeit durch die Perforationsöffnungen 6 eingesogen und im Rückstrom des Perfusats mitgenommen. Die zurückströmende Flüssigkeit tritt durch eine in dem Gehäuse 1 ausgebildete Fluidverbindung aus dem äußeren Lumen L2 in den Abführkanal 8 und tritt anschließend in eine Kapillarschicht 16 ein.

Die Kapillarschicht 16 ist als Vlies ausgebildet. Aufgrund eines kapillaren Hubs saugt sich die Kapillarschicht 16 mit der eintretenden bzw. einsickernden Flüssigkeit voll. Die Kapillarschicht 16 weist eine zur Umgebung hin freie Oberfläche 17 auf, an die Flüssigkeit mit der Umgebung in direkten Kontakt kommt und verdunstet. Die freie Oberfläche 17 wird im folgenden daher als Verdunstungsfläche bezeichnet. Um den Strömungsweg für die zurückströmende Flüssigkeit so kurz wie möglich zu gestalten, ist die Kapillarschicht 16 unmittelbar auf der Oberseite des Gehäuses 1 angebracht, beispielsweise aufgeklebt.

Grundsätzlich sollte die Kapillarschicht 16 und insbesondere die Verdunstungsfläche 17 so nahe als möglich an der Hautoberfläche angeordnet sein, um neben den genannten kurzen Transportwegen auch möglichst gleichbleibende Verdunstungsbedingungen, insbesondere möglichst gleichmäßige Temperaturen, zu haben.

Voraussetzung für die erfindungsgemäße Verdunstungsförderung ist, dass sich in dem Strömungsstromsystem, d. h. von der Zuführung 7 bis zur Kapillarschicht 16, eine durchgehende Flüssigkeitssäule bildet. Die durchgehende Flüssigkeitssäule muss grundsätzlich nur bis zum Eintritt der zu fördernden Flüssigkeit in die Kapillarschicht 16 vorhanden sein, da mit dem Eintritt in die Kapillarschicht 16 der kapillare Hub für die weitere Förderung sorgt. Nicht zuletzt zum Zweck der leichteren Funktionskontrolle wird die Flüssigkeitssäule vorzugsweise bis zur Verdunstungsfläche gebildet. Die durchgehende Flüssigkeitssäule kann im Zuge eines anfänglichen Primens aktiv oder passiv aufgebaut werden. Alternativ kann die gesamte Vorrichtung von dem Zuführkanal 7 bis zur Verdunstungsfläche 17 bereits herstellerseitig mit einer sterilen, biokompatiblen Flüssigkeit gefüllt sein, so dass unmittelbar nach der subkutanen Plazierung bereits die Verdunstungsförderung einsetzt.

Bei einem passiven Primen wird die durchgehende Flüssigkeitssäule automatisch aufgebaut, indem die fluidführenden Vorrichtungskomponenten so gestaltet sind, dass Körperflüssigkeit durch Adhäsionskräfte automatisch angesaugt wird und sich die ununterbrochene Flüssigkeitssäule selbständig einstellt.

Bei einem aktiven Primen wird eine durchgehende Flüssigkeitssäule durch Ansaugen von Körperflüssigkeit bzw. Gewebsflüssigkeit aufgebaut. Das Ansaugen kann beispielsweise durch Aufweiten eines an die Kapillarschicht 16 angeschlossenen, flexiblen Behältnisses erfolgen. Im Falle einer Mikroperfusionsvorrichtung kann das Perfusat zur Ausbildung einer durchgehenden, anfänglichen Flüssigkeitssäule auch bis zur Kapillarschicht 16 gedrückt werden.

Fig. 2 zeigt die Mikroperfusionsvorrichtung der Fig. 1 bei einem aktiven Primen. Hierfür ist das Gehäuse 1 mit einer Ansaugeinrichtung 21 verbunden. Mit der Ansaugeinrichtung 21 wird ein Raum evakuiert, zumindest teilweise evakuiert, der als eine Begrenzungsfläche die Verdunstungsfläche 17 aufweist. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und der Ansaugeinrichtung 21 wird durch einen als Gefäß ausgebildeten Adapter 20 gebildet, der wie eine Glocke vorzugsweise luftdicht über die Verdunstungsfläche 17 gestülpt ist. Im Ausführungsbeispiel wird der Adapter 20 so auf das Gehäuse 1 aufgeschraubt, dass der Adapter 20 die gesamte Kapillarschicht 16 luftdicht umschließt. Für die Verbindung mit dem Adapter 20 ist das Gehäuse 1 mit einem Gewinde 18 versehen, das die Kapillarschicht 16 umgibt.

Der Adapter 20 steht mit der Ansaugeinrichtung 21 in Fluidverbindung. Die Ansaugeinrichtung 21 kann beispielsweise durch eine handelsübliche, Spritze gebildet werden. Grundsätzlich kann jedoch jede Art von Pumpe zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem durch den Adapter 20 und die Verdunstungsfläche 17 umschlossenen Raum verwendet werden.

In dem Gehäuse 1 ist in einem Strömungsquerschnitt des zurückströmenden Perfusats ein Miniatursensor 13 angeordnet. Der Sensor 13 ist in dem Abführkanal 8 im Gehäuse 1 in einem Strömungsquerschnitt unmittelbar stromabwärts von der äußeren Kanüle 5 angeordnet. Der Sensor 13 wird jedoch nicht implantiert. Er befindet sich in einem Strömungsquerschnitt möglichst nahe am Körper, d. h. möglichst nahe am Ort der Probenentnahme, aber außerhalb des Gewebes 3. Vorzugsweise kann er auch noch nachträglich, d. h. nach dem Plazieren der Mikroperfusionsvorrichtung in das Gehäuse 1 eingesetzt, beispielsweise eingeklippt werden.

Die Mikroperfusionsvorrichtung dient nicht nur als Sensorplattform, sondern gleichzeitig auch als Elektrodenplattform für eine Messeinrichtung. Eine Arbeitselektrode 14 ist in dem Gehäuse 1 an einer Innenwandung des Abführkanals 8 ausgebildet oder bildet einen Bereich der Innenwandung. Das Klebepatch 15 ist selbst elektrisch leitend und ist elektrisch leitend mit der Haut verbunden. Es dient der Messeinrichtung als Gegenelektrode zur Arbeitselektrode 14. Vorzugsweise ist die Auflagefläche des Klebepatch 15 so groß, dass es gleichzeitig auch noch eine Referenzelektrode bildet.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Kombinationen von inneren Kanülen, nämlich Einstechnadeln 4 und äußeren Kanülen S. deren Querschnittsformen jeweils derart aufeinander angepasst sind, dass in dem äußeren Lumen L2 über die gesamte Strömungslänge des zurückströmenden Fluids stets ein ausreichender Strömungsquerschnitt verbleibt und dennoch die äußere Kanüle 5 die Einstechnadel 4 eng anliegend umgibt bzw. umschmiegt. In den Querschnittskombinationen der Fig. 4 ist jeweils der Innenquerschnitt der äußeren Kanüle 5 im neutralen, ungespannten Zustand kreisrund, während der Außenquerschnitt der Einstechnadel 4 von der kreisrunden Querschnittsform abweicht. In den Querschnittskombinationen der Fig. 5 ist der Außenquerschnitt der Einstechnadel 4 hingegen kreisrund, und es weicht der Innenquerschnitt der äußeren Kanüle 5 von der kreisrunden Form ab. Im Einbauzustand ist die äußere Kanüle 5 auch im neutralen Zustand um die Einstechnadel herum gespannt. Zwischen den Andruckstellen der äußeren Kanüle 5 an die Einstechnadel 4 werden auf diese Weise längs der Einstechnadel 4 und um die Einstechnadel 4 herum verteilt Teillumen L2i gebildet, durch die hindurch das Perfusat zurückströmt. Indem der Außenquerschnitt der Einstechnadel 4 und der Innenquerschnitt der äußeren Kanüle 5 so ausgebildet sind, dass die äußere Kanüle 5 lediglich in Längsstreifen an die Einstechnadel 4 drückt und zwischen den Andruckstreifen Teillumen L2i verbleiben, kann die äußere Kanüle 5 über ihre gesamte implantierte Länge oder zumindest über eine vordere Teillänge um die Einstechnadel 4 herum gespannt sein. Die Einstechnadel 4 stützt somit die äußere Kanüle 5, was bei dem Durchstechen der Haut und dem weiteren Einführen in das Gewebe von Vorteil ist.

Fig. 5 zeigt in einem Längsschnitt eine Mikrofiltrationsvorrichtung mit einer subkutan in einem Gewebe 3 plazierten Kanüle 5. Die Kanüle 5 wird durch eine Einstechnadel gebildet. Die Kanüle 5 weist einen perforierten Kanülenmantel mit Perforationsöffnungen 6 auf, wie die äußere Kanüle 5 der Mikroperfusionseinrichtung der Fig. 1 und 2.

Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, das im wesentlichen nur durch einen Auflageteller 2 gebildet wird. An der Unterseite des Auflagetellers 2 ist wieder ein Klebepatch 15 befestigt, das der Fixierung der Vorrichtung auf der Hautoberfläche dient. In einer zentralen Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsbohrung in dem Auflageteller 2 ist die Kanüle 5 gehalten. Die Kanüle 5 durchragt den Auflageteller 2 auch an dessen Oberseite. An dem Auflageteller 2 ist ferner ein Gewinde 18 für die Befestigung eines Adapters für eine Ansaugeinrichtung ausgebildet.

Wie bereits im Ausführungsbeispiel der Mikroperfusionsvorrichtung ist an der Oberseite des Auflagetellers 2 eine Kapillarschicht 16, beispielsweise ein Vlies oder ein textiles Gewebe, angeordnet, beispielsweise flächig aufgeklebt. Die Kapillarschicht 16 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Oberseite des Auflagetellers 2, wie bereits im Ausführungsbeispiel der Mikroperfusionsvorrichtung.

Die Kanüle 5 ragt in die Kapillarschicht 16 hinein. Das innere Lumen der Kanüle 5 steht in Fluidverbindung mit der Kapillarschicht 16. Im Ausführungsbeispiel ist der Mantel der Kanüle 5 in dem Abschnitt durchlässig, in dem Kontakt zur umgebenden Kapillarschicht 16 besteht.

Das Gehäuse 1 der Mikrofiltrationsvorrichtung weist keine Zu- oder Abführkanäle auf. Ein Flüssigkeitstransport findet ausschließlich durch die Kanüle 5 hindurch unmittelbar in die Kapillarschicht 16 statt. In einem Abschnitt der Kanüle 5 außerhalb des Gewebes 3 und im Strömungsweg der angesaugten Flüssigkeit vor der Kapillarschicht 16 ist ein Ventil 22 angeordnet, das einen Rückfluss der angesaugten Flüssigkeit in Richtung Gewebe 3 verhindert. Ein Vorteil mit solcher Funktion ist vorzugsweise bei jeder erfindungsgemäßen Vorrichtung im Strömungsweg außerhalb des Körpergewebes angeordnet.

In der Kanüle 5 ist außerhalb des Gewebes 3 ferner ein Sensor 13 angeordnet, der dem Sensor 13 der Mikroperfusionsvorrichtung der Fig. 1 und 2 entspricht. Ferner ist in der Kanüle 5 eine Arbeitselektrode 14 angeordnet, die der Arbeitselektrode 14 der Mikroperfusionsvorrichtung der Fig. 1 und 2 entspricht. Die Arbeitsweise der Mikrofiltrationseinrichtung in Bezug auf den Sensor 13 und die Elektroden 14 und 15 ist zu den gleichen Komponenten der Mikroperfusionsvorrichtung der Fig. 1 und 2 identisch. Der Sensor 13 und die Arbeitselektrode 14 sind stromabwärts von dem Ventil 22 angeordnet.

Bei einem in Fig. 6 beispielhaft dargestellten aktiven Primen wird wieder über der Verdunstungsfläche 17 ein Vakuum oder Teilvakuum mittels einer Ansaugeinrichtung 21 erzeugt. Die Ansaugeinrichtung 21 wird bereits wie im Falle der Mikroperfusionsvorrichtung der Fig. 1 und 2 mittels eines als Gefäß ausgebildeten bzw. glockenartigen Adapters 20 mit dem Gehäuse 1 durch Verschraubung verbunden. In Bezug auf das aktive Primen gilt das bereits zur Mikroperfusionsvorrichtung Gesagte, wobei allerdings eine durchgehende Flüssigkeitssäule nur in der Kanüle 5 bis zum Eintritt von Flüssigkeit in die Kapillarschicht 16 aufgebaut werden muss.

Sobald in der Kanüle 5 bis in die Kapillarschicht 16 hinein eine durchgehende Flüssigkeitssäule aufgebaut worden ist, können die Ansaugeinrichtung 21 und der Adapter 20 entfernt werden, da bereits dann der kapillare Hub einsetzt. Vorzugsweise wird die Flüssigkeitssäule bis zur Verdunstungsfläche 17 aufgebaut. Die auf der Verdunstung der angesaugten Flüssigkeit beruhende Förderung durch kapillaren Hub in der Kapillarschicht 16 wird durch andauernde Verdunstung an der Verdunstungsfläche 17 in Gang gehalten.

Grundsätzlich kann die Verdunstung mittels der Ansaugeinrichtung 21 bzw. durch Erzeugung eines permanenten Unterdrucks innerhalb des abgeschlossenen Raums über der Verdunstungsfläche 17 gegenüber einem einfachen Kontakt mit der Umgebung noch gesteigert werden. Dies gilt für die Mikroperfusion und die Mikrofiltration. Allerdings genügt die freie, natürliche Verdunstung vollkommen und ist für den Verwender insbesondere wesentlich bequemer.

Bezugszeichen

1

Gehäuse

2

Auflageteller

3

Gewebe

4

innere Kanüle

5

Kanüle, äußere Kanüle

6

Perforationsöffnungen

7

Zuführung, Zuführkanal

8

Abführung, Abführkanal

9

vordere Kanülenöffnung

10

hintere Kanülenöffnung

11

Dichtungsring

12

Kanülengriffstück

13

Sensor

14

Arbeitselektrode

15

Klebepatch, Gegenelektrode, Referenzelektrode

16

Kapillarschicht

17

freie Oberfläche, Verdunstungsfläche

18

Gewinde

19

-

20

Gefäß, Adapter

21

Ansaugeinrichtung

22

Ventil

Claims

1. Vorrichtung zur Gewinnung wenigstens eines Inhaltsstoffs einer Körperflüssigkeit durch eine Kanüle (5), die von einer Unterseite der Vorrichtung abragt und in einem Körpergewebe (3) plazierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Vorrichtung eine Kapillarschicht (16) mit einer freien Oberfläche (17) zur Verdunstung von Flüssigkeit aufweist
b) und die Kanüle (5) mit der Kapillarschicht (16) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarschicht (16) Kapillaren für einen Flüssigkeitstransport zu der freien Oberfläche (17) aufweist, wobei die Kapillaren sich quer zu der freien Oberfläche (17) durch die Kapillarschicht (16) erstrecken.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarschicht (16) an der freien Oberfläche (17) sich erstreckende Kapillarkanäle aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarschicht (16) ein Vlies oder ein Gewebe ist oder enthält.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bereits vor einer subkutanen Plazierung mit einer sterilen, biokompatiblen Flüssigkeit gefüllt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Vorrichtung ein Gehäuse (1) aufweist,
- die Kanüle (5) von einer Unterseite des Gehäuses (1) abragt und
- die Kapillarschicht (16) an einer Oberseite des Gehäuses (1) angebracht ist oder an einer Oberseite des Gehäuses (1) durch das Gehäuse (1) selbst gebildet wird.

7. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) für einen Anschluss an ein evakuierbares Gefäß (20) vorbereitet ist, derart, dass das Gefäß (20) die freie Oberfläche (17) der Kapillarschicht (16) umschließt und ein durch die freie Oberfläche (17) und das Gefäß (20) umschlossener Raum evakuierbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Vorrichtung eine Mikroperfusionsvorrichtung ist,
- ein Gehäuse (1) der Vorrichtung eine Zuführung (7) für ein flüssiges Perfusat aufweist,
- die Kanüle (5) von einer Unterseite des Gehäuses (1) abragt und im plazierten Zustand für eine Mikroperfusion eine äußere Kanüle bildet, die eine innere Kanüle (4) umgibt,
- die innere Kanüle (4) zwischen einer in Bezug auf das Gehäuse (1) distalen, vorderen Kanülenöffnung (9) und einer hinteren Kanülenöffnung (10) ein inneres Lumen (L1) bildet, das durch die hintere Kanülenöffnung (10) mit der Zuführung (7) verbunden oder verbindbar ist,
- zwischen der inneren Kanüle (4) und der äußeren Kanüle (5) ein äußeres Lumen (L2) verbleibt, das mit der vorderen Kanülenöffnung (9) und der Kapillarschicht (16) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass

- die innere Kanüle (4) von dem Gehäuse (1) aus einer vorderen Verschiebeposition in eine hintere Verschiebeposition in Längsrichtung verschiebbar aufgenommen ist
- und dass die innere Kanüle (4) eine Einstechnadel ist und in ihrer vorderen Verschiebeposition aus der äußeren Kanüle (5) hervorragt und in ihrer hinteren Verschiebeposition von der äußeren Kanüle (5) überragt wird.

10. Vorrichtung nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (7) mit einem volumenveränderlichen, insbesondere flexiblen Vorratsbehältnis für ein Perfusat verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Mikrofiltrationsvorrichtung ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (13) einer Messeinrichtung zur Messung der Konzentration des wenigstens einen Inhaltsstoffs der Körperflüssigkeit in einem von der Körperflüssigkeit durchströmten Abschnitt der Vorrichtung angeordnet ist, wobei dieser Abschnitt nach einer Plazierung sich außerhalb des Körpergewebes (3) von der Kanüle (5) einschließlich bis zu der freien Oberfläche (17) der Kapillarschicht (16) erstreckt.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Messeinrichtung zur Messung der Konzentration des wenigstens einen Inhaltsstoffs der Körperflüssigkeit eine Arbeitselektrode (14) und eine Gegenelektrode (15) aufweist
- und die Gegenelektrode (15) an der Unterseite der Vorrichtung (1), die nach der Plazierung der inneren Kanüle (4) und der Perfusionskanüle (5) mit der Haut in Kontakt steht, ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Messeinrichtung zur Messung der Konzentration des wenigstens einen Inhaltsstoffs der Körperflüssigkeit eine Arbeitselektrode (14) und eine Gegenelektrode (15) aufweist
- und die Arbeitselektrode (14) in einem von der Körperflüssigkeit durchströmten Abschnitt der Vorrichtung angeordnet ist, wobei dieser Abschnitt nach einer Plazierung sich außerhalb des Körpergewebes (3) von der Kanüle (5) einschließlich bis zu der freien Oberfläche (17) der Kapillarschicht (16) erstreckt.