ES2282898T3 - Tira de ensayo electroquimica para reducir el efecto de la corriente de interferencia directa. - Google Patents
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Abstract
Un detector electroquímico que comprende: un sustrato (50); un primer electrodo de trabajo (10) dispuesto sobre dicho sustrato; un segundo electrodo de trabajo (12) dispuesto sobre dicho sustrato; un electrodo de referencia (14); y una capa de reactivo (22) dispuesta sobre dicho primer electrodo de trabajo (10), donde dicha capa de reactivo cubre completamente dicho primer electrodo de trabajo; caracterizado porque dicho segundo electrodo de trabajo (12) incluye una parte recubierta (12c) y una parte no recubierta (12u) donde dicha parte recubierta (12c) de dicho segundo electrodo de trabajo está cubierta por dicha capa de reactivo (22).
Description
Tira de ensayo electroquímica para reducir el
efecto de la corriente de interferencia directa.
La presente invención se refiere en general a
tiras electroquímicas y sistemas que están diseñados para reducir
el efecto de compuestos interferentes sobre las medidas tomadas
mediante sistemas de medida de analito y más en particular a una
tira electroquímica mejorada para reducir los efectos de las
corrientes de interferencia directa en un sistema de control de
glucosa en el que la tira electroquímica tiene electrodos con
regiones no recubiertas.
En muchos casos, un sistema de medida de glucosa
electroquímico puede tener una elevada corriente de oxidación
debido a la oxidación de compuestos interferentes encontrados
habitualmente en fluidos fisiológicos tales como por ejemplo
acetaminofeno, ácido ascórbico, bilirrubina, dopamina, ácido
gentísico, glutatión, levodopa, metildopa, tolazimida, tolbutamida,
y ácido úrico. La precisión de los medidores de glucosa puede
mejorarse por lo tanto reduciendo o eliminando la parte de la
corriente de oxidación generada por los compuestos interferentes.
Idealmente, no habría corriente de oxidación generada a partir de
cualquiera de los compuestos interferentes de manera que toda la
corriente de oxidación dependería únicamente de la concentración de
glucosa.
Por lo tanto, es deseable mejorar la precisión
de los detectores electroquímicos en presencia de compuestos
potencialmente interferentes tales como por ejemplo ascorbato, urato
y acetaminofeno encontrados habitualmente en fluidos fisiológicos.
Los ejemplos de analitos para dichos detectores electroquímicos
pueden incluir glucosa, lactato y fructosamina. Aunque la glucosa
será el analito principal analizado, será obvio para un especialista
en la técnica que la invención mostrada en este documento puede
usarse también para otros analitos.
La corriente de oxidación puede generarse de
diversas maneras, en particular, la corriente de oxidación deseable
resulta de la interacción del mediador rédox con el analito de
interés (por ejemplo glucosa) mientras que la corriente de
oxidación indeseable generalmente está compuesta por compuestos
interferentes que se oxidan en la superficie del electrodo y por la
interacción con el mediador rédox. Por ejemplo, algunos compuestos
interferentes (por ejemplo, acetaminofeno) se oxidan en las
superficies del electrodo. Otros compuestos interferentes (por
ejemplo, ácido ascórbico) se oxidan por reacción química con el
mediador rédox. Esta oxidación del compuesto interferente en un
sistema de medida de glucosa provoca que la corriente de oxidación
medida dependa de la concentración de glucosa y de cualquier
compuesto interferente. Por lo tanto, en la situación en la que la
concentración de compuesto interferente se oxida tan eficazmente
como la glucosa y la concentración de interferente es relativamente
alta respecto a la concentración de glucosa, la medida de la
concentración de glucosa mejoraría reduciendo o eliminando la
contribución de los compuestos interferentes a la corriente de
oxidación total.
Una estrategia conocida que puede usarse para
disminuir los efectos de los compuestos interferentes es usar una
membrana cargada negativamente para cubrir el electrodo de trabajo.
Como ejemplo, puede usarse un fluoropolímero sulfatado tal como
NAFION^{TM} para repeler todos los compuestos químicos cargados
negativamente. En general, la mayor parte de compuestos
interferentes tales como ascorbato y urato tienen una carga
negativa, es decir, la membrana cargada negativamente evita que los
compuestos interferentes cargados negativamente alcance la
superficie el electrodo y se oxiden en su superficie. Sin embargo,
está técnica no siempre es exitosa ya que algunos compuestos
interferentes tales como acetaminofeno no tienen una carga negativa
neta y por lo tanto pueden pasar a través de una membrana cargada
negativamente. Esta técnica no reduciría la corriente de oxidación
resultante de la interacción de los compuestos interferentes con
algunos mediadores rédox. El uso de una membrana cargada
negativamente sobre el electrodo de trabajo podría evitar también
que algunos mediadores rédox usados habitualmente tales como
ferricianuro, pasen a través de la membrana cargada negativamente
para intercambiar electrones con el electrodo.
Otra estrategia conocida que puede usarse para
disminuir los efectos de los compuestos interferentes es usar una
membrana de tamaño selectivo encima del electrodo de trabajo. Como
ejemplo, una membrana de exclusión de 100 Daltons tal como acetato
de celulosa puede usarse para cubrir el electrodo de trabajo para
excluir todos los compuestos químicos con un peso molecular mayor
de 100 Daltons. En general, la mayor parte de compuestos
interferentes tienen un peso molecular mayor de 100 Daltons y de
esta manera se excluyen de ser oxidados en la superficie del
electrodo. Sin embargo, dichas membranas selectivas típicamente
hacen a la tira de ensayo más complicada de fabricar y aumentan el
tiempo de ensayo porque la glucosa oxidada debe difundirse a través
de la membrana selectiva para alcanzar el electrodo.
Otra estrategia que puede usarse para disminuir
los efectos de los compuestos interferentes es usar un mediador
rédox con un bajo potencial rédox, por ejemplo entre aproximadamente
-300 mV y +100 mV (cuando se mide con respecto a un electrodo de
calomelano saturado). Como el mediador rédox tiene un bajo potencial
rédox, la tensión aplicada al electrodo de trabajo puede ser
relativamente baja también, lo que a su vez hace disminuir la
velocidad a la que los compuestos interferentes se oxidan en el
electrodo de trabajo. Los ejemplos de mediadores rédox que tienen
un potencial rédox relativamente bajo incluyen complejos de
bipiridil osmio, derivados de ferroceno y derivados de quinona. Una
desventaja de esta estrategia es que los mediadores rédox que tienen
un potencial relativamente bajo a menudo son difíciles de
sintetizar, inestables y tienen una baja solubilidad en agua.
Otra estrategia conocida que puede usarse para
disminuir los efectos de los compuestos interferentes es usar un
electrodo de simulación que está recubierto con un mediador rédox.
En algunos casos el electrodo de simulación puede estar recubierto
también con una proteína inerte o enzima rédox desactivada. El
propósito del electrodo de simulación es oxidar el compuesto
interferente en la superficie del electrodo y/o oxidar el mediador
rédox reducido por el compuesto interferente. En esta estrategia,
la corriente medida en el electrodo de simulación se resta de la
corriente oxidante total medida en el electrodo de trabajo para
eliminar el efecto de la interferencia. Una desventaja de esta
estrategia es que requiere que la tira de ensayo incluya un
electrodo adicional y una conexión eléctrica (es decir, el
electrodo de simulación) que no puede usarse para medir glucosa. La
inclusión del electrodo de simulación es un uso ineficaz de un
electrodo en un sistema de medida de glucosa. Véase por ejemplo, el
documento US 6540891. Otros ejemplos de tiras de ensayo con dos
electrodos de trabajo diferentes pueden encontrarse en los
documentos US 6258229 y US 6287451.
La invención descrita en este documento se
refiere a un detector electroquímico que reduce los efectos de las
interferencias. Un detector electroquímico de acuerdo con la
presente invención incluye un sustrato, al menos un primer y
segundo electrodo de trabajo y un electrodo de referencia. En una
realización del detector electroquímico de acuerdo con la presente
invención, una capa de reactivo se dispone sobre los electrodos de
manera que cubre completamente todo el primer electrodo de trabajo y
sólo cubre parcialmente el segundo electrodo de trabajo. En un
método de acuerdo con la presente invención, la corriente de
oxidación generada en la parte del segundo electrodo de trabajo no
cubierta por la capa de reactivo se usa para corregir el efecto de
las sustancias interferentes sobre la medida de glucosa.
En una realización de la presente invención, la
tira de ensayo de glucosa electroquímica incluye un primer y
segundo electrodo de trabajo, donde el primer electrodo de trabajo
está cubierto completamente con una capa de reactivo y el segundo
electrodo de trabajo está cubierto sólo parcialmente con una capa de
reactivo. De esta manera, el segundo electrodo de trabajo tiene un
área recubierta con reactivo y un área no recubierta. La capa de
reactivo puede incluir por ejemplo una enzima rédox tal como glucosa
oxidasa y un mediador rédox tal como por ejemplo ferricianuro. El
primer electrodo de trabajo tendrá una superposición de dos fuentes
de corriente de oxidación, una de glucosa y una segunda de
interferentes. De manera similar, el segundo electrodo de trabajo
tendrá una superposición de tres fuentes de corriente de oxidación a
partir de glucosa, interferentes en la parte recubierta con
reactivo e interferentes en la parte no recubierta. La parte no
recubierta del segundo electrodo de trabajo oxidará únicamente los
interferentes y no oxidará la glucosa porque no hay reactivo en
esta zona. La corriente de oxidación medida en la parte no
recubierta del segundo electrodo de trabajo puede usarse después
para estimar la corriente de oxidación interferente total y calcular
una corriente de oxidación corregida que elimina los efectos de las
interferencias.
En una realización alternativa de tira de
acuerdo con la presente invención, la tira de ensayo de glucosa
electroquímica incluye un primer y segundo electrodos de trabajo,
donde el primer y segundo electrodos de trabajo están cubiertos
sólo parcialmente con la capa de reactivo. De esta manera, en esta
realización tanto el primer como el segundo electrodo de trabajo
tienen una parte recubierta con reactivo y una parte no recubierta.
La primera área no recubierta del primer electrodo de trabajo y la
segunda área no recubierta del segundo electrodo de trabajo son
diferentes. La corriente de oxidación medida en la parte no
recubierta del primer y segundo electrodos de trabajo sólo son para
estimar la corriente de oxidación interferente para la parte no
cubierta y para calcular una corriente de glucosa corregida.
Se obtendrá una mejor compresión de las
características y ventajas de la presente invención con referencia
a la siguiente descripción detallada que presenta realizaciones
ilustrativas, en las que se utilizan los principios de la invención
y los dibujos adjuntos de los cuales:
la Figura 1 es una vista es perspectiva
despiezada de una tira de ensayo de acuerdo con una realización de
la presente invención;
la Figura 2 es una vista en planta simplificada
de un parte distal de una tira de ensayo de acuerdo con la
realización de la presente invención ilustrada en la Figura 1 que
incluye una capa conductora y una capa aislante;
la Figura 3 es una vista en planta simplificada
de una parte distal de una tira de ensayo de acuerdo con la
realización de la presente invención ilustrada en la Figura 1 en la
que la posición de una capa de reactivo se ilustra con la capa
conductora y la capa aislante;
la Figura 4 es una vista en perspectiva
despiezada de una tira de ensayo de acuerdo con otra realización de
la presente invención;
la Figura 5 es una vista en planta simplificada
de una parte distal de una tira de ensayo de acuerdo con la
realización de la presente invención ilustrada en la Figura 4 que
incluye una capa conductora y una capa aislante; y
\newpage
la Figura 6 es una vista en planta simplificada
de una parte distal de una tira de ensayo de acuerdo con la
realización de la presente invención ilustrada en la Figura 4 en la
que una capa de reactivo se ilustra con la capa conductora y la
capa aislante;
la Figura 7 es una vista en planta simplificada
de una parte distal de una tira de ensayo de acuerdo con la
realización de la presente invención ilustrada en la Figura 4 en la
que una capa de reactivo se ilustra con la capa conductora.
la Figura 8 es una vista en planta simplificada
de una parte distal de una tira de ensayo de acuerdo con otra
realización de la presente invención en la que una capa de reactivo
se ilustra con la capa conductora que ayuda a reducir el efecto de
caída de IR.
la Figura 9 es una vista en planta simplificada
de una parte distal de una tira de ensayo de acuerdo con otra
realización más de la presente invención en la que una capa de
reactivo se ilustra con la capa conductora y la capa aislante de
manera que hay dos electrodos de trabajo que tienen una parte no
recubierta.
la Figura 10 es una vista en planta simplificada
de una parte distal de una tira de ensayo de acuerdo con otra
realización más de la presente invención en la que una capa de
reactivo se ilustra con la capa conductora y la capa aislante de
manera que dos electrodos de trabajo que tienen una parte no
recubierta.
la Figura 11 es un gráfico que muestra la
corriente en un primer electrodo de trabajo de una tira diseñada de
acuerdo con la presente invención ensayada con muestras de 70 mg/dl
de glucosa en sangre con adiciones a niveles variables de ácido
úrico,
la Figura 12 es un gráfico que muestra la
corriente en un primer electrodo de trabajo en una tira diseñada de
acuerdo con la presente invención ensayada con muestras de 240 mg/dl
de glucosa en sangre con adiciones a niveles variables de ácido
úrico,
la Figura 13 es una vista en perspectiva
despiezada de una tira de ensayo que tiene una lanceta
integrada,
la Figura 14 es un esquema simplificado que
muestra un medidor interrelacionado con una tira de ensayo que
tiene un primer contacto, segundo contacto y contacto de referencia
dispuestos sobre un sustrato.
Esta invención descrita en este documento
incluye una tira de ensayo y un método para mejorar la selectividad
de un sistema de medida de glucosa electromecánico.
La Figura 1 es una vista en perspectiva
despiezada de una tira de ensayo de acuerdo con una primera
realización de la presente invención. En la realización de la
presente invención ilustrada en la Figura 1, una tira de ensayo
electroquímica 62, que puede usarse para medir la concentración de
glucosa en fluidos corporales tales como sangre o fluido
intersticial, incluye un primer electrodo de trabajo 10 y un segundo
electrodo de trabajo 12, en el que el primer electrodo 10 está
completo cubiertamente con una capa de reactivo 22 y un segundo
electrodo de trabajo 12 que está cubierto sólo parcialmente con la
capa de reactivo 22. De esta manera, el segundo electrodo de
trabajo tiene una parte recubierta con reactivo y una parte no
recubierta. La capa de reactivo 22 puede incluir, por ejemplo una
enzima rédox, por ejemplo glucosa oxidasa y un mediador rédox tal
como por ejemplo ferricianuro. Como el ferricianuro tiene un
potencial rédox de aproximadamente 400 mV (cuando se mide con
respecto a un electrodo de calomelano saturado) en un electrodo de
carbono, la introducción de un fluido corporal, por ejemplo sangre,
puede generar una oxidación significativa de interferentes por el
mediador rédox y/o el electrodo de trabajo generar una corriente de
oxidación deseable significativa. Por lo tanto, la corriente de
oxidación medida en el primer electrodo de trabajo 10 será una
superposición de las fuentes de corriente de oxidación: una primera
corriente de oxidación deseable generada por la oxidación de
glucosa y una segunda corriente de oxidación indeseable generada por
los interferentes. La corriente de oxidación medida en el segundo
electrodo de trabajo 12 será también una superposición de fuentes de
corriente de oxidación: una primera corriente de oxidación deseable
generada por la oxidación de glucosa y una segunda corriente de
oxidación indeseable generada por interferentes en la parte
recubierta del electrodo de trabajo 12 y una tercera corriente de
oxidación generada por los interferentes en la parte no recubierta
del electrodo de trabajo 12. La parte no recubierta del segundo
electrodo de trabajo 12 únicamente oxidará los interferentes y no
oxidará la glucosa porque no hay un reactivo sobre la parte no
recubierta del segundo electrodo de trabajo. Como la corriente de
oxidación medida en la parte no recubierta del segundo electrodo de
trabajo 12 no depende de glucosa y el área no recubierta del
segundo electrodo de trabajo 12 se conoce, es posible calcular la
corriente de oxidación interferente para la parte no recubierta del
segundo electrodo de trabajo 12. A su vez, usando la corriente de
oxidación interferente calculada para la parte no recubierta del
segundo electrodo de trabajo 12 y conociendo el área del primer
electrodo de trabajo 10 y el área de la parte recubierta del segundo
electrodo de trabajo 12 es posible calcular una corriente de
glucosa correcta que tiene en cuenta los efectos de los compuestos
interferentes oxidados en el electrodo.
La Figura 1 es una vista en perspectiva
despiezada de una tira de ensayo 62 de acuerdo con una primera
realización de la presente invención. La tira de ensayo 62, como se
ilustra en la Figura 1, puede fabricarse mediante una serie de 6
etapas de impresión consecutivas que depositan 6 capas de material
sobre el sustrato 50. Las seis capas pueden depositarse por ejemplo
mediante serigrafía sobre el sustrato 50. En una realización de
esta invención, las 6 capas pueden incluir una capa conductora 64,
una capa aislante 16, una capa de reactivo 22, una capa adhesiva
66, una capa hidrófila 68 y una capa superior 40. La capa conductora
64 puede incluir adicionalmente un primer electrodo de trabajo 10,
un segundo electrodo de trabajo 12, un electrodo de referencia 14,
un primer contacto 11, un segundo contacto 13, un contacto de
referencia 15 y una barra de detección de tira 17. La capa aislante
16 puede incluir adicionalmente el corte 18. La capa adhesiva 66
puede incluir adicionalmente un primer relleno adhesivo 24, un
segundo relleno adhesivo 26 y un tercer relleno adhesivo 28. La capa
hidrófila 68 puede incluir adicionalmente la primera película
hidrófila 32, y la segunda película hidrófila 34. La capa superior
40 puede incluir adicionalmente una parte transparente 36 y una
parte opaca 38. La tira de ensayo 62 tiene un primer lado 54 y un
segundo lado 56, un lado de electrodo distal 58 y un lado de
electrodo proximal 60 como se ilustra en la Figura 1. Las
siguientes secciones describirán las capas respectivas de la tira de
ensayo 62 con más detalle.
En una realización de la presente invención el
sustrato 50 es un material eléctricamente aislante tal como
plástico, vidrio, cerámico, y similares. En una realización
preferida de esta invención el sustrato 50 puede ser un plástico
tal como por ejemplo nylon, policarbonato, poliimida, policloruro de
vinilo, polietileno, polipropileno, PETG o poliéster. Más
particularmente el poliéster puede ser por ejemplo Melinex® ST328
que lo fabrica DuPont Teijin Films. El sustrato puede incluir
también un recubrimiento acrílico que se aplica a uno o ambos lados
para mejorar la adhesión de la tinta.
La primera capa depositada sobre el sustrato 50
es una capa conductora 64 que incluye el primer electrodo de
trabajo 10, el segundo electrodo de trabajo 12 y el electrodo de
referencia 14 y la barra de detección de tira 17. De acuerdo con la
presente invención, puede usarse un tamiz de malla con un patrón de
emulsión para depositar un material tal como por ejemplo una tinta
de carbono conductora con una geometría definida como se ilustra en
la Figura 1. El electrodo de referencia 14 puede ser también un
contraelectrodo, un electrodo, un electrodo de
referencia-contraelectrodo o un electrodo de
cuasi-referencia. La capa conductora 64 puede
disponerse sobre el sustrato 50 usando serigrafía, impresión por
rotograbado, metalizado, evaporación, metalizado no electrolítico,
chorro de tinta, sublimación, deposición química con vapor y
similares. Los materiales adecuados que pueden usarse para la capa
conductora 64 son Au, Pd, Ir, Pt, Rh, acero inoxidable, óxido de
estaño dopado, carbono y similares. En una realización de esta
invención, la capa de tinta de carbono puede tener una altura entre
1 y 100 \mum, más particularmente entre 5 y 25 \mum y aún más
particularmente a aproximadamente 13 \mum. La altura de la capa
conductora puede variar dependiendo de la resistencia deseada de la
capa conductora y la conductividad del material usado para imprimir
la capa conductora.
El primer contacto 11, el segundo contacto 13 y
el contacto de referencia 15 pueden usarse para interferir
eléctricamente con un medidor. Se permite al medidor comunicarse
eléctricamente con el primer electrodo de trabajo 10, el segundo
electrodo de trabajo 12 y el electrodo de referencia 14 mediante
respectivamente el primer contacto 11, el segundo contacto 13 y el
contacto de referencia 15.
La segunda capa depositada sobre el sustrato 50
es una capa aislante 16. La capa aislante 16 se dispone sobre al
menos una parte de la capa conductora 64 como se muestra en la
Figura 1. La Figura 2 es una vista en planta simplificada de una
parte distal de una tira de ensayo 62 que destaca la posición del
primer electrodo de trabajo 10, el segundo electrodo de trabajo 12
y el electrodo de referencia 14 con respecto a la capa aislante 16.
La capa aislante 16 incluye adicionalmente un corte 18 que puede
tener una estructura con forma de T como se muestra en la Figura 1
y 2. El corte 18 expone una parte del primer electrodo de trabajo
10, el segundo electrodo de trabajo 12 y el electrodo de referencia
14 que puede humedecerse con líquido. El corte 18 incluye
adicionalmente una anchura de corte distal W1, una anchura de corte
proximal W2, una longitud de corte distal L4 y una longitud de
corte proximal L5. La anchura de corte distal W1 corresponde a la
anchura del primer electrodo de trabajo 10 y al electrodo de
referencia 14 como se ilustra en la Figura 2. La longitud de corte
distal L4 corresponde a una longitud que es mayor que ambos primer
electrodo de trabajo 10 y electrodo de referencia 14 juntos. La
anchura del corte proximal W2 y la longitud del corte proximal L5
forman una sección rectangular que expone la anchura y longitud del
segundo electrodo de trabajo 12. De acuerdo con la presente
invención, la anchura del corte distal W1, la anchura del corte
proximal W2, la longitud del corte distal L4 y la longitud del
corte proximal L5 pueden tener una dimensión respectiva de
aproximadamente 0,7, 1,9, 3,2 y 0,43 mm. En una realización de la
presente invención, el primer electrodo de trabajo 10, el electrodo
de referencia 14 y el segundo electrodo de trabajo 12 tienen una
longitud respectiva de L1, L2 y L3 que puede ser de aproximadamente
0,8, 1,6 y 0,4 mm. De acuerdo con la presente invención el espaciado
del electrodo S1 está una distancia entre el primer electrodo de
trabajo 10 y el electrodo de referencia 14; y entre el electrodo de
referencia 14 y el segundo electrodo de trabajo 12 que puede ser de
aproximadamente 0,4 mm.
La tercera capa depositada sobre el sustrato 50
es una capa de reactivo 22. La capa de reactivo 22 se dispone sobre
al menos una parte de la capa conductora 64 y la capa aislante 16
como se muestra en la Figura 1. La Figura 3 es una vista en planta
simplificada de un parte distal de la tira de ensayo 62 de acuerdo
con la primera realización de la presente invención que destaca la
posición de la capa reactiva 22 con respecto al primer electrodo de
trabajo 10, el segundo electrodo de trabajo 12, el electrodo de
referencia 14 y la capa aislante 16. La capa de reactivo 22 puede
tener una forma de rectángulo que tiene una anchura de reactivo W3
y una longitud de reactivo L6 como se ilustra en las Figuras 1 y 3.
En una realización de la invención, la anchura de reactivo W3 puede
ser de aproximadamente 1,3 mm y la longitud de reactivo L6 puede ser
de aproximadamente 4,7 mm. En una realización adicional de la
presente invención, la capa de reactivo 22 tiene una anchura W3
suficientemente grande y una longitud L6 de manera que la capa de
reactivo 22 cubre completamente el primer electrodo de trabajo 10 y
el electrodo de referencia 14. Sin embargo, la capa de reactivo 22
tiene una anchura W3 y una longitud W6 apropiadamente dimensionadas
de manera que el segundo electrodo de trabajo no está cubierto
completamente con la capa de reactivo 22. En dicha situación, el
segundo electrodo de trabajo 12 tiene una parte recubierta 12c y
partes no recubiertas 12u como se ilustra en la Figura 3. Las partes
no recubiertas 12u pueden tener la forma de dos rectángulos donde
las partes no recubiertas 12u tienen una anchura de ala W4 y una
longitud que corresponde a la longitud del segundo electrodo de
trabajo L3. Como ejemplo no limitante, la anchura de ala W4 puede
ser de aproximadamente 0,3 mm. En una realización de la presente
invención, la capa de reactivo 22 puede incluir una enzima rédox
tal como por ejemplo glucosa oxidasa o PQQ glucosa deshidrogenasa
(donde PQQ es el acrónimo para
pirrolo-quinolin-quinona) y un
mediador rédox tal como por ejemplo ferricianuro.
La cuarta capa depositada sobre el sustrato 50
es una capa adhesiva 66 que incluye un primer relleno adhesivo 24,
un segundo relleno adhesivo 26 y un tercer relleno adhesivo 28. El
primer relleno adhesivo 24 y el segundo relleno adhesivo 26 forman
las paredes de una cámara de recepción de muestra. En una
realización de la presente invención, el primer relleno adhesivo 24
y el segundo relleno adhesivo 26 pueden disponerse sobre el sustrato
50 de manera que ninguno de los rellenos adhesivos toque la capa de
reactivo 22. En otras realizaciones de la presente invención en las
que es necesario reducir el volumen de tira, el primer relleno
adhesivo 24 y/o el segundo relleno adhesivo 26 pueden disponerse
sobre el sustrato 50 de manera que no solapen con la capa de
reactivo 22. En una realización de la presente invención, la capa de
adhesivo 66 tiene una altura de aproximadamente 70 a 110
micrómetros. La capa de adhesivo 66 puede incluir un adhesivo
sensible a presión de doble cara, un adhesivo curado por UV, un
adhesivo activado por calor, un plástico termoestable u otro
adhesivo conocido por los especialistas en la técnica. Como ejemplo
no limitante, la capa de adhesivo 66 puede formarse por serigrafía
de un adhesivo sensible a presión tal como, por ejemplo, un adhesivo
sensible a presión de copolímero acrílico basado en agua que está
disponible en el mercado en Tape Specialties LTD en Tring, Herts,
Reino Unido (parte Nº A6435).
La quinta capa depositada sobre el sustrato 50
es una capa hidrófila 68 que incluye una primera película hidrófila
32 y una segunda película hidrófila 34 como se ilustra en la Figura
1. La capa hidrófila 68 forma el "techo" de la cámara de
recepción de muestra. Las "paredes laterales" y el "suelo"
de la cámara de recepción de muestra están formadas por una parte
de la capa adhesiva 66 y el sustrato 50, respectivamente. Como
ejemplo no limitante, la capa hidrófila 68 puede ser un poliéster
ópticamente transparente con un recubrimiento antiniebla hidrófilo
tal como los obtenidos comercialmente en 3M. La naturaleza hidrófila
del recubrimiento se usa en el diseño de la tira 62 porque facilita
el llenado de líquido en la cámara de recepción de muestra.
La sexta y capa final depositada sobre el
sustrato 50 es una capa superior 40 que incluye una parte
transparente 36 y una parte opaca 38 como se ilustra en la Figura
1. De acuerdo con la presente invención, la capa superior 40
incluye un poliéster que está recubierto por un lado con un adhesivo
sensible a presión. La capa superior 40 tiene una parte opaca 38
que ayuda al usuario a observar un alto grado de contraste cuando la
sangre está bajo la parte transparente 36. Esto permite al usuario
confirmar visualmente que la cámara de recepción de muestra está
suficientemente llena. Después de que la tira 62 se lamine
completamente, se corta a lo largo de la línea de incisión
A-A' y en el proceso se crea una entrada de muestra
52 como se ilustra en la Figura 3.
La primera realización de la tira de ensayo como
se ilustra en las Figuras 1-3 puede tener un posible
inconveniente en que la capa de reactivo 22 puede disolverse en una
muestra líquida y mover una parte de la capa de reactivo disuelta
sobre las partes no recubiertas 12u del segundo electrodo de trabajo
12. Si se diera esta situación, las partes no recubiertas 12u
medirían también una corriente de oxidación que es también
proporcional a la concentración de glucosa. Esto degradaría la
capacidad para usar algoritmos matemáticos para eliminar el efecto
de la oxidación interferente. En una realización alternativa de la
presente invención, la capa de reactivo 22 debe diseñarse para
disolverse de tal manera que no migre a las partes no recubiertas
12u. Por ejemplo, la capa de reactivo 22 puede unirse químicamente
al primer electrodo de trabajo 10, al segundo electrodo de trabajo
12 y al electrodo de referencia 14 o puede tener un agente espesante
que minimice la migración de la capa de reactivo disuelta 22.
Una realización adicional de la presente
invención como se ilustra en la Figura 4, la realización ilustrada
en la Figura 4 reduce y en ciertas circunstancias minimiza la
migración de reactivo disuelto a una parte no recubierta del
segundo electrodo de trabajo. En esta realización, el segundo
electrodo de trabajo 102 tiene una geometría con forma de C donde 2
partes discretas del segundo electrodo de trabajo 102 se exponen
mediante el corte 108 como se ilustra en la Figura 4. De acuerdo
con la presente invención, la capa de reactivo 110 se dispone sobre
sólo una parte del segundo electrodo de trabajo 102 para formar una
parte no recubierta 102u y una parte recubierta 102c como se
ilustra en la Figura 6. La parte no recubierta 102 es adyacente a la
entrada de muestra 52. La parte recubierta 102c es adyacente al
primer electrodo de trabajo 100. Cuando se aplica líquido a la
entrada de muestra 52 de una tira de ensayo ensamblada 162, el
líquido fluirá desde la entrada de muestra 52 a la parte recubierta
102c hasta que los electrodos se cubran con líquido. Colocando la
parte no recubierta 102c aguas arriba del flujo de líquido, se
evita casi totalmente que la capa de reactivo 110 se disuelva y
migre a la parte no recubierta 102u. Esto permite al algoritmo
matemático eliminar con precisión los defectos de los interferentes
de la corriente de oxidación medida.
La Figura 4 es una vista en perspectiva de una
tira de ensayo 162. La tira de ensayo 162 se fabrica de una manera
similar a la tira de ensayo 62 excepto que hay cambios geométricos o
posicionales respecto a una capa conductora 164, una capa aislante
106, y una capa de reactivo 110. Para la segunda realización de esta
invención, el sustrato 50, la capa adhesiva 66, la capa hidrófila
68 y la capa superior 40 son iguales que en la primera realización.
La tira de ensayo 162 tiene un primer lado 54 y un segundo lado 56,
un lado de electrodo distal 58, y un lado de electrodo proximal 60.
Debe observarse que la primera y segunda realización de la tira de
ensayo de la presente invención pueden tener elementos con
estructura similar que se denotan con el mismo número y nombre de
elemento. Si los elementos análogos entre las realizaciones de tira
de ensayo respectivas son diferentes en estructura, los elementos
pueden tener el mismo nombre pero se denotarán con un número de
elemento diferente. Las siguientes secciones describirán las capas
respectivas de la tira de ensayo 162 con más detalle.
Para la realización de tira ilustrada en la
Figura 4, la primera capa depositada sobre el sustrato 50 es una
capa conductora 164 que incluye un primer electrodo de trabajo 100,
un segundo electrodo de trabajo 102, un electrodo de referencia
104, un primer contacto 101, un segundo contacto 103 y un contacto
de referencia 105, y una barra de detección de tira 17. De acuerdo
con la presente invención, puede usarse un tamiz de malla con un
patrón de emulsión para depositar un material tal como por ejemplo
una tinta de carbono conductora con una geometría definida como se
ilustra en la Figura 4. El primer contacto 101, el segundo contacto
103 y el contacto de referencia 105 pueden usarse para interferir
eléctricamente con el medidor. Esto permite al medidor comunicarse
eléctricamente con un primer electrodo de trabajo 100, un segundo
electrodo de trabajo 102 y un electrodo de referencia 104 mediante
respectivamente el primer contacto 101, el segundo contacto 103 y
el contacto de referencia 105.
La segunda capa depositada sobre el sustrato 50
en la Figura 4 es una capa aislante 106. La capa aislante 106 se
deposita sobre al menos una parte de la capa conductora 164 como se
muestra en la Figuras 4. La Figura 5 es una vista en planta
simplificada de una parte distal de la tira de ensayo 162 que
destaca la posición del primer electrodo de trabajo 100, segundo
electrodo de trabajo 102, y electrodo de referencia 104 con respecto
a la capa aislante 106.
La tercera capa depositada sobre el sustrato 50
en la Figura 4 es una capa de reactivo 110 de manera que la capa de
reactivo 110 se deposita sobre al menos una parte de la capa
conductora 164 y la capa aislante 106 como se muestra en la Figura
6. La Figura 6 es una vista en planta simplificada de una parte
distal de la tira de ensayo 162 de acuerdo con la segunda
realización de la presente invención que destaca la posición de la
capa de reactivo 110 con respecto al primer electrodo de trabajo
100, segundo electrodo de trabajo 102, electrodo de referencia 104
y capa aislante 106. La capa de reactivo 110 puede tener la misma
forma que un rectángulo que tiene una anchura de reactivo W13 y una
longitud de reactivo L16. En una realización de esta invención, la
anchura de reactivo W13 puede ser de aproximadamente 1,3 mm y la
longitud de reactivo L16 puede ser de aproximadamente 3,2 mm. En
una realización preferida de la presente invención, la capa de
reactivo 110 tiene una anchura suficiente W13 y longitud L16 de
manera que la capa de reactivo 110 cubre completamente el primer
electrodo de trabajo 100, la parte recubierta 102c y el electrodo de
referencia 104, pero no cubre la parte no recubierta 102u.
La Figura 7 es una vista en planta simplificada
de una parte distal de una tira de ensayo de acuerdo con la
realización de la presente invención ilustrada en la Figura 4 en la
que una capa de reactivo se ilustra con la capa conductora. En
contraste con la Figura 6, la Figura 7 no muestra la capa aislante
106. Esto ayuda a demostrar la relación de conducción entre la
parte no recubierta 102u y la parte recubierta 102c que estaba
oculta bajo el carácter opaco de la capa aislante 106.
Para la realización de tira ilustrada de la
Figura 4, la capa aislante 106 se usa para definir la anchura del
primer electrodo de trabajo 100, el segundo electrodo de trabajo 102
y el electrodo de referencia 104. La capa aislante 106 incluye
adicionalmente un corte 108 que puede tener una estructura con forma
de T como se muestra en las Figura 4 a 6. El corte 108 expone una
parte del primer electrodo de trabajo 100, el segundo electrodo de
trabajo 102 y el electrodo de referencia 104 que puede humedecerse
con líquido. El corte 108 incluye adicionalmente una anchura de
corte distal W11, una anchura de corte proximal W12 y una longitud
de corte distal L14 y una longitud de corte proximal L15 como se
ilustra en las Figuras 5 y 6. La anchura de corte distal W11
corresponde a la anchura de la parte no recubierta 112u. La longitud
del corte distal L14 es mayor que la longitud de la parte no
recubierta 102u. La anchura del corte proximal W12 y la longitud del
corte proximal L15 forman una sección rectangular que expone
aproximadamente la anchura y la longitud del primer electrodo de
trabajo 100, el electrodo de referencia 104 y la parte
recubierta
102c.
102c.
De acuerdo con la presente invención, la anchura
del corte distal W11, la anchura del corte proximal W12, la
longitud del corte distal L14 y la longitud del corte proximal L15
pueden tener una dimensión respectiva de aproximadamente 1,1, 0,7,
2,5 y 2,6 mm.
En la realización de la Figura 4, la parte no
recubierta 102u, el electrodo de referencia 104, el primer electrodo
de trabajo 100 y la parte recubierta 102c tienen una longitud
respectiva de L10, L12, L11 y L13 que puede ser de aproximadamente
0,7, 0,7, 0,4 y 0,4 mm. El espaciado del electrodo S11 es una
distancia entre la parte no recubierta 102u y el electrodo de
referencia 104 que puede ser entre aproximadamente 0,2 a 0,75 mm, y
más preferiblemente entre 0,6 a 0,7 mm. El espaciado del electrodo
S10 es una distancia entre el electrodo de referencia 104 y el
primer electrodo de trabajo 100; y entre la parte recubierta 102c y
el primer electrodo de trabajo 100 que puede ser de aproximadamente
0,2 mm. Debe observarse que el espaciado del electrodo S11 es mayor
que S10 para disminuir la posibilidad de que el reactivo se disuelva
y migre a la parte no recubierta 102u. Adicionalmente, el espaciado
del electrodo S11 es mayor que S10 para disminuir la posibilidad de
que la capa de reactivo 110 se disponga sobre la parte no
recubierta 102u debido a las variaciones en el proceso de
impresión. Las capas cuarta a sexta se disponen sucesivamente sobre
la tira 162 de la misma manera que en la primera realización de
tira. La posición relativa y la forma de la capa de adhesivo 66, la
capa hidrófila 68 y la capa superior 40 se ilustran en la Figura
4.
En la realización de la invención ilustrada en
la Figura 8, la forma de C del segundo electrodo de trabajo 102
puede alterarse parcialmente de manera que el orden en el que el
líquido humedecería los electrodos sería la parte no recubierta
102u, el primer electrodo de trabajo 100, el electrodo de referencia
104 y después la parte recubierta 102c. En el formato alternativo,
el primer electrodo de trabajo 100 y la parte recubierta 102c
serían equidistantes respecto al electrodo de referencia 104, lo que
es deseable desde una perspectiva de caída de IR. En la realización
de la segunda tira (es decir, la tira de ensayo 162) ilustrada en la
Figura 7, los electrodos se disponen de manera que el orden en el
que el líquido humedecería los electrodos sería la parte no
recubierta 102u, el electrodo de referencia 104, el primer electrodo
de trabajo 100 y después la parte recubierta 102c. Para la tira de
ensayo 162, la parte recubierta 102c está más allá del electrodo de
referencia 104 que la distancia entre el primer electrodo de trabajo
100 y el electrodo de referencia 104.
Por lo tanto, puede usarse un algoritmo para
calcular una corriente de glucosa corregida que es independiente de
las interferencias. Después de dosificar una muestra sobre una tira
de ensayo, se aplica un potencial constante al primer y segundo
electrodos de trabajo y se mide una corriente para ambos electrodos.
En el primer electrodo de trabajo cuando el reactivo cubre toda el
área del electrodo, puede usarse la siguiente ecuación para
describir los componentes que contribuyen a la corriente de
oxidación,
(Ec. 1)WE_{1}
= G +
I_{cov}
donde WE_{1} es la densidad de
corriente en el primer electrodo de trabajo, G es la densidad de
corriente debida a la glucosa que es independiente de
interferencias e I_{cov} es la densidad de corriente debida a las
interferencias en la parte de un electrodo de trabajo cubierta con
reactivo.
En el segundo electrodo de trabajo que está
parcialmente cubierto con reactivo, puede usarse la siguiente
ecuación para describir los componentes que contribuyen a la
corriente de oxidación,
(Ec. 2)WE_{1}
= G + I_{cov} +
I_{unc}
donde WE_{2} es la densidad de
corriente en el segundo electrodo de trabajo e I_{unc} es la
densidad de corriente debida a las interferencias en la parte de un
electrodo de trabajo no cubierta con reactivo. Pueden prepararse
realizaciones alternativas de la presente invención usando
diferentes áreas de reactivo recubiertas para el primer y segundo
electrodos de trabajo, aunque entonces las ecuaciones deben tener en
cuenta las diferentes áreas no
recubiertas.
Para reducir los efectos de las interferencias,
se formula una ecuación que describe la relación entre la corriente
interferente y la parte recubierta del segundo electrodo de trabajo
y la parte no recubierta del segundo electrodo de trabajo. Se
aproxima que la densidad de corriente de oxidación interferente
medida en la parte recubierta es la misma que la densidad de
corriente medida en la parte no recubierta. Esta relación se
describe adicionalmente mediante la siguiente ecuación,
(Ec.
3a)I_{cov} = \frac{A_{cov}}{A_{unc}} \times
I_{unc}
donde A_{cov} es el área del
segundo electrodo de trabajo cubierta con reactivo y A_{unc} es el
área del segundo electrodo de trabajo no cubierta con
reactivo.
Debe observarse que las partes no recubiertas
12u y las partes cubiertas 12c pueden tener un área respectiva
denotada como A_{unc} y A_{cov}. Las partes no recubiertas 12u
pueden oxidar los interferentes pero no la glucosa porque no está
recubierta con una capa de reactivo 22. En contraste, la parte
recubierta 12 puede oxidar la glucosa y los interferentes. Como se
descubrió experimentalmente que las partes no recubiertas 12u
oxidan los interferentes de una manera proporcional al área de la
parte recubierta 12c, es posible predecir la proporción de
corriente de interferente medida global en el segundo electrodo de
trabajo 12. Esto permite que la corriente global medida en el
segundo electrodo de trabajo 12 se corrija restando la contribución
de la corriente interferente. En una realización de la presente
invención, la proporción A_{unc}:A_{cov} puede estar entre
0,5:1 a 5:1, y es preferiblemente de aproximadamente 3:1. Se
mostrarán más detalles que describen este algoritmo matemático para
la corrección de corriente en una sección posterior.
En una realización alternativa de la presente
invención, la densidad de corriente de oxidación de interferente
medida en la parte recubierta puede ser diferente de la densidad de
corriente medida en la parte no recubierta. Esto puede atribuirse a
una oxidación más o menos eficaz de interferentes en la parte
recubierta. En una situación, la presencia de mediadores rédox
puede potenciar la oxidación de interferencias respecto a la parte
no recubierta. En otra situación, la presencia de sustancias que
aumentan la viscosidad tales como hidroxietilcelulosa puede
disminuir la oxidación de interferencia respecto a la parte no
recubierta. Dependiendo de los componentes incluidos en la capa de
reactivo que recubre parcialmente el segundo electrodo de trabajo,
es posible que la densidad de corriente de oxidación de
interferentes medida en la parte recubierta pueda ser mayor o menor
que la de la parte no recubierta. Este comportamiento puede
modelarse fenomenológicamente reescribiendo la Ecuación 3a de la
siguiente forma,
(Ec.
3b)I_{cov} \approx f \times
I_{unc}
donde f es un factor de corrección
que incorpora los efectos de la eficacia de oxidación de
interferentes de la parte recubierta a la no
recubierta.
En una realización de la presente invención, las
Ecuaciones 1, 2 y 3a puede manipularse para derivar una ecuación
que da como resultado una densidad de corriente de glucosa corregida
independiente de las interferencias. Debe observarse que las tres
ecuaciones (Ecuaciones 1, 2 y 3a) en conjunto tienen 3 incógnitas
que son G, I_{cov}, e I_{unc}. La ecuación 1 puede recolocarse
en la siguiente forma.
(Ec. 4)G =
WE_{1} -
I_{cov}
A continuación I_{cov} de la Ecuación 3a puede
sustituirse en la Ecuación 4 para dar la Ecuación 5.
(Ec. 5)G =
WE_{1} - \left[\frac{A_{cov}}{A_{unc}} \times I_{unc}
\right]
A continuación, la Ecuación 1 y la Ecuación 2
pueden combinarse para dar la Ecuación 6.
(Ec. 6)I_{unc}
= WE_{2} -
WE_{1}
A continuación I_{unc} de la Ecuación 6 puede
sustituirse en la Ecuación 5 para producir la Ecuación 7a.
(Ec. 7a)G =
WE_{1} - \left\{\left(\frac{A_{cov}}{A_{unc}} \right)
X(WE_{2} - WE_{1})
\right\}
La Ecuación 7a da como resultado una densidad de
corriente de glucosa corregida G que retira los efectos de las
interferencias que requiere únicamente la salida de densidad de
corriente del primer y segundo electrodo de trabajo y una
proporción de área recubierta a no recubierta del segundo electrodo
de trabajo. En una realización de la presente invención, la
proporción \frac{A_{cov}}{A_{unc}} puede programarse en un medidor
de glucosa, por ejemplo en una memoria de sólo lectura. En otra
realización de la presente invención, la proporción
\frac{A_{cov}}{A_{unc}} puede transferirse a un medidor mediante
un chip de codificación de calibrado que tendría en cuenta las
variaciones de fabricación en A_{cov} o A_{unc}.
En una realización alternativa de la presente
invención las Ecuaciones 1, 2 y 3b pueden usarse cuando la densidad
de corriente de oxidación de interferentes para la parte recubierta
es diferente de la densidad de corriente de oxidación de
interferentes de la parte no recubierta. En dicho caso, se deriva
una corrección alternativa a la Ecuación 7b como se muestra a
continuación.
(Ec. 7b)G =
WE_{1} - \{f \times (WE_{2} -
WE_{1})\}
En otra realización de la presente invención, la
corriente de glucosa corregida, Ecuación 7a o 7b, puede ser usada
por el medidor únicamente cuando se supera un cierto umbral. Por
ejemplo, si WE_{2} es de aproximadamente el 10% o mayor que
WE_{1}, entonces el medidor usaría la Ecuación 7a o 7b para
corregir la salida de corriente. Sin embargo, si WE_{2} es de
aproximadamente el 10% o menor que WE_{1}, el medidor simplemente
tomaría un valor de corriente medio entre WE_{1} y WE_{2} para
mejorar la exactitud y precisión de la medida. La estrategia de
usar la Ecuación 7a o 7b sólo en ciertas situaciones donde es
probable que haya un nivel significativo de interferencias en la
muestra mitiga el riesgo de sobrecorregir la corriente de glucosa
medida. Debe observarse que cuando WE_{2} es suficientemente
mayor que WE_{1} (por ejemplo aproximadamente el 20% o mayor), es
un indicador de que tiene una concentración suficientemente alta de
interferentes. En dicho caso, puede ser deseable producir un
mensaje de error en lugar de un valor de glucosa porque un nivel muy
alto de interferentes puede provocar un fallo en la exactitud de la
Ecuación 7a o 7b.
En la realización de la presente invención
ilustrada en las Figura 9 y 10, el primer y segundo electrodos de
trabajo están cubiertos parcialmente con una capa de reactivo de
manera que las partes no recubiertas del primer y segundo
electrodos de trabajo son diferentes. Esto contrasta con la primera
y segunda realizaciones de tira de ensayo descritas anteriormente
donde el primer electrodo de trabajo está completamente cubierto
con la capa de reactivo.
La Figura 9 es una vista en planta simplificada
de una parte distal de una tira de ensayo 2000 de acuerdo con otra
realización más de la presente invención en la que la capa de
reactivo 22 se ilustra con la capa conductora y la capa aislante
2002 de manera que hay dos electrodos de trabajo que tienen una
parte no recubierta. La tira de ensayo 2002 se fabrica de una
manera similar a la tira de ensayo 62 excepto que hay un cambio
geométrico para el corte 18 como se muestra en la Figura 1. La tira
de ensayo 2002 tiene el mismo sustrato 50, la capa conductora 64,
la capa de reactivo 22, la capa de reactivo 66, la capa hidrófila 68
y la capa superior 40 que la tira de ensayo 62. La tira de ensayo
2002 se modificó para que tuviera un corte 2004 que tuviera forma
de pesa como se ilustra en la Figura 9. La forma modificada para el
corte 2004 permite que el electrodo de trabajo 2008 incluya una
primera parte recubierta 2008c y una primera parte no recubierta
2008u; y el segundo electrodo de trabajo 2006 incluye una segunda
parte recubierta 2006c y una segunda parte no recubierta 2006u.
Para que la tira de ensayo 2000 reduzca eficazmente los efectos de
los interferentes, la primera parte no recubierta 2008u debe tener
un área total diferente de la segunda parte no recubierta 2006u.
La Figura 10 es una vista en planta simplificada
de una primera parte distal de una tira de ensayo 5000 de acuerdo
con otra realización más de la presente invención donde una capa de
reactivo 820 se ilustra con la capa conductora de manera que hay
dos electrodos de trabajo que tienen una parte no recubierta. La
tira de ensayo 5000 se fabrica de una manera similar a la tira de
ensayo 162 excepto que hay un cambio geométrico en la capa
conductora 164 de manera que ambos, un primer electrodo de trabajo
4002 y un segundo electrodo de trabajo 4004 tienen forma de c. La
tira de ensayo 5000 tiene el mismo sustrato 50, la capa aislante
106, la capa de reactivo 110, la capa de adhesivo 66, la capa
hidrófila 68 y la capa superior 40 que la tira de ensayo 162. La
geometría modificada permite al primer electrodo de trabajo 4002
incluir una primera parte recubierta 4002c y una primera parte no
recubierta 4002u; y a un segundo electrodo de trabajo 4004 incluir
una segunda parte recubierta 4004c y una segunda parte no recubierta
4004u. Para que la tira de ensayo 2000 reduzca eficazmente los
efectos de los interferentes, la primera parte no recubierta 4002u
debe tener un área diferente de la segunda parte no recubierta
4004u.
Las tiras de ensayo 2000 y 5000 tienen la
ventaja de que son más fáciles de fabricar respecto a depositar la
capa de reactivo con el registro requerido y también cualquier capa
depositada posteriormente. Adicionalmente, tanto el primero como el
segundo electrodos de trabajo tendrán en algún grado las mismas
interacciones químicas y electroquímicas con cualquier sustancia
interferente asegurando de esta manera una mayor precisión en el
proceso de corrección. Con ambos electrodos de trabajo que tienen
algún nivel de área no recubierta las mismas reacciones ocurrirán
en ambos electrodos pero en una extensión diferente. Usando una
sencilla modificación de la Ecuación 7a, puede usarse la siguiente
Ecuación 7c como ecuación de corrección para glucosa,
(Ec. 7c)G =
WE_{1} - \left\{\left(\frac{f_{1} + f_{2}}{f_{2} - 1}\right) \times
(WE_{2} -
WE_{1})\right\}
donde, f_{1} =
\frac{A_{cov1}}{A_{unc1}}, f_{2} = \frac{A_{cov1}}{A_{unc1}},
A_{unc1} = es un área no recubierta del primer electrodo de
trabajo, A_{unc2} = es un área no recubierta del segundo
electrodo de trabajo, A_{cov1} = es un área cubierta del primer
electrodo de trabajo, y A_{cov2} = es un área cubierta del
segundo electrodo de
trabajo.
Una ventaja de la presente invención es la
capacidad para usar el primer y segundo electrodos de trabajo para
determinar que la cámara de recepción de muestra se ha llenado
suficientemente con líquido. Es una ventaja de esta invención que
el segundo electrodo de trabajo no sólo corrija el efecto
interferente sino que también puede medir glucosa. Esto permite
unos resultados más precisos porque pueden promediarse juntas dos
medidas de glucosa usándose solo una única tira de ensayo.
Se prepararon tiras de ensayo de acuerdo con la
primera realización de la presente invención como se ilustra en la
Figura 1 a 3. Estas tiras de ensayo se ensayaron en sangre que tenía
diversas concentraciones de interferentes. Para ensayar estas
tiras, se conectaron eléctricamente a un potenciostato que tiene el
modo de aplicar un potencial constante de 0,4 voltios entre el
primer electrodo de trabajo y el electrodo de referencia; y el
segundo electrodo de trabajo y el electrodo de referencia. Una
muestra de sangre se aplica a la entrada de muestra permitiendo que
la sangre entre en la cámara de recepción de muestra y humedezca el
primer electrodo de trabajo, el segundo electrodo de trabajo y el
electrodo de referencia. La capa de reactivo se hidrata con sangre
y después genera ferrocianuro que puede ser proporcional a la
cantidad de glucosa y/o concentración interferente presente en la
muestra. Después de 5 segundos desde la aplicación de la muestra a
la tira de ensayo, se mide una oxidación de ferricianuro como una
corriente para ambos primer y segundo electrodos de trabajo.
La Figura 11 muestra las respuestas de corriente
del primer electrodo de trabajo ensayado con muestras de 70 mg/dl
de glucosa en sangre con adiciones a niveles variables de ácido
úrico. La corriente no corregida en el primer electrodo de trabajo
(representada mediante cuadrados) muestra un aumento en la corriente
que es proporcional a la concentración de ácido úrico. Sin embargo,
la corriente corregida (representada con triángulos) que se
procesan mediante la Ecuación 7a no muestra efecto a partir del
aumento de la concentración de ácido úrico.
La Figura 12 muestra las respuestas de corriente
del primer electrodo de trabajo ensayado con muestras de 240 mg/dl
de glucosa en sangre con adiciones a niveles variables de ácido
úrico. El propósito de las tiras de ensayo a 240 mg/dl de glucosa
es mostrar que el algoritmo de corrección de la ecuación 7a también
es válido en un intervalo de concentraciones de glucosa. De forma
similar a la Figura 11, la corriente no corregida en el primer
electrodo de trabajo (representada por cuadrados) muestra un aumento
en la corriente que es proporcional a la concentración de ácido
úrico. Sin embargo, la corriente corregida (representada por
triángulos) no muestra ningún efecto a partir del aumento de la
concentración de ácido úrico.
Para mostrar que el método de corrección de
corriente para interferentes se aplica a una amplia variedad de
interferentes, se ensayaron tiras construidas de acuerdo con la
realización de Figura 1 también con acetaminofeno y ácido gentísico
a diversos niveles de concentración, además de ácido úrico. Con
propósitos de cuantificar la magnitud de este efecto, un cambio en
la salida de glucosa mayor del 10% (para un nivel de glucosa >70
mg/dl) o de 7 mg/dl (para un nivel de glucosa <= 70 mg/dl) se
definió como una interferencia significativa. La Tabla 1 indica que
la corriente no corregida en el primer electrodo de trabajo muestra
un efecto interferente significativo a una menor concentración de
interferente que las tiras ensayadas con una respuesta de corriente
corregida usando la Ecuación 7a. Esto muestra que el método de
corrección de salida de corriente del primer electrodo de trabajo
usando la Ecuación 7a es eficaz para corregir las interferencias. La
Tabla 1 muestra que la corrección de la corriente en la Ecuación 7a
es eficaz para interferencias con respecto a acetaminofeno, ácido
gentísico y ácido úrico. La Tabla 1 muestra también el intervalo de
concentración del interferente que se encuentra normalmente en la
sangre. Además, la Tabla 1 muestra también que la corrección de
corriente en la Ecuación 7a es eficaz a 240 mg/dl de nivel de
concentración de glucosa.
La Figura 13 muestra una vista en perspectiva
despiezada de una tira de ensayo 800 que se diseña para abrir con
lanceta la capa de piel de un usuario para provocar que se exprese
el fluido fisiológico y recogerlo en una tira de ensayo 800 de una
manera sin cicatriz. La tira de ensayo 800 incluye un sustrato 50,
una capa conductora 802, una capa aislante 804, una capa de
reactivo 820, una capa de adhesivo 830 y una capa superior 824. La
tira de ensayo 800 incluye finalmente un extremo distal 58 y un
extremo proximal 60.
En la tira de ensayo 800, la capa conductora 802
es la primera capa dispuesta sobre el sustrato 50. La capa
conductora 802 incluye un segundo electrodo de trabajo 806, un
primer electrodo de trabajo 808, un electrodo de referencia 810, un
segundo contacto 812, un primer contacto 814, un contacto de
referencia 816, y una barra de detección de tira 17, como se
muestra en la Figura 13. El material usado para la capa conductora
802 y el proceso para imprimir la capa conductora 802 es el mismo
que para ambas tira de ensayo 62 y tira de ensayo 800.
La capa aislante 804 es la segunda capa
dispuesta sobre el sustrato 50. La capa aislante 16 incluye un corte
18 que puede tener una estructura con forma rectangular. El corte
18 expone una parte del segundo electrodo de trabajo 806, el primer
electrodo de trabajo 808 y el electrodo de referencia 810 que puede
humedecerse con un líquido. El material usado para la capa aislante
804 y el proceso para imprimir la capa aislante 804 es el mismo
para ambas tira de ensayo 62 y tira de ensayo 800.
La capa de reactivo 820 es la tercera capa
dispuesta sobre el sustrato 50, el primer electrodo de trabajo 808
y el electrodo de referencia 810. El material usado para la capa de
reactivo 820 y el proceso para imprimir la capa de reactivo 820 es
el mismo para ambas tira de ensayo 62 y tira de ensayo 800.
La capa de adhesivo 830 es la cuarta capa
dispuesta sobre el sustrato 50. El material usado para la capa de
adhesivo 830 y el proceso para imprimir la capa de adhesivo 830 es
el mismo que para ambas tira de ensayo 62 y tira de ensayo 800. El
propósito de la capa de adhesivo 830 es asegurar la capa superior
824 a la tira de ensayo 800. En una realización de esta invención,
la capa superior 824 puede estar en forma de una lanceta integrada
como se muestra en la Figura 13. En dicha realización, la capa
superior 824 puede incluir una lanceta 826 que se localiza en un
extremo distal 58.
La lanceta 826 que puede denominarse también
miembro de penetración puede adaptarse para perforar la piel de un
usuario y extraer sangre a un tira de ensayo 800 de manera que el
segundo electrodo de trabajo 806, el primer electrodo de trabajo
808 y el electrodo de referencia 810 se humedecen. La lanceta 826
incluye una base de lanceta 832 que termina en un extremo distal 58
de la tira de ensayo ensamblada. La lanceta 826 puede hacerse con
un material aislante tal como plástico, vidrio y silicio o un
material conductor tal como acero inoxidable y oro. Pueden
encontrarse descripciones adicionales de dispositivos médicos
integrados que usan una lanceta integrada en los documentos WO
02/49507 y US 2002/0168290. Además, la lanceta 826 puede fabricarse
por ejemplo mediante una técnica de estampado con troquel progresivo
como se describe en los documentos WO 02/45507 y US 2002/0168290
mencionados anteriormente.
La Figura 14 es un esquema simplificado que
muestra un medidor 900 que interfiere con una tira de ensayo. En
una realización de esta invención las siguientes tiras de ensayo
puede ser adecuadas para usar con el medidor 900 que son la tira de
ensayo 62, la tira de ensayo 162, la tira de ensayo 800, la tira de
ensayo 2000, la tira de ensayo 3000 o la tira de ensayo 5000. El
medidor 900 tiene al menos tres contactos eléctricos que forman una
conexión eléctrica con el segundo electrodo de trabajo, el primer
electrodo de trabajo y el electrodo de referencia. En particular el
segundo contacto (13, 103 u 812) y el contacto de referencia (15,
105 u 816) conectan con una primera fuente de tensión 910; el
primer contacto (11, 101 u 814) y el contacto de referencia (15,
105 u 816) conectan con una segunda fuente de tensión 920.
Cuando se realiza un ensayo, la primera fuente
de tensión 910 aplica un primer potencial E1 entre el segundo
electrodo de trabajo y el electrodo de referencia; y la segunda
fuente de tensión 920 aplica un segundo potencial E2 entre el
primer electrodo de trabajo y el electrodo de referencia. En una
realización de esta invención, el primer potencial E1 y el segundo
potencial E2 pueden ser iguales tal como por ejemplo aproximadamente
+0,4 voltios. En otra realización de esta invención, el primer
potencial E1 y el segundo potencial E2 pueden ser diferentes. Se
aplica una muestra de sangre de manera que el segundo electrodo de
trabajo, el primer electrodo de trabajo y el electrodo de
referencia están cubiertos con sangre. Esto permite que el segundo
electrodo de referencia y el primer electrodo de referencia midan
una corriente que es proporcional a las fuentes de glucosa y/o
enzima no específica. Después de aproximadamente 5 segundos desde la
aplicación de la muestra, el medidor 900 mide una corriente de
oxidación para ambos el segundo electrodo de trabajo y el primer
electrodo de trabajo.
Claims (14)
1. Un detector electroquímico que
comprende:
un sustrato (50);
un primer electrodo de trabajo (10) dispuesto
sobre dicho sustrato;
un segundo electrodo de trabajo (12) dispuesto
sobre dicho sustrato;
un electrodo de referencia (14); y
una capa de reactivo (22) dispuesta sobre dicho
primer electrodo de trabajo (10), donde dicha capa de reactivo
cubre completamente dicho primer electrodo de trabajo;
caracterizado porque dicho segundo electrodo de trabajo (12)
incluye una parte recubierta (12c) y una parte no recubierta (12u)
donde dicha parte recubierta (12c) de dicho segundo electrodo de
trabajo está cubierta por dicha capa de reactivo (22).
2. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 1 en el que:
dicho primer electrodo de trabajo, dicho segundo
electrodo de trabajo y dicho electrodo de referencia se sitúan en
una cámara de recepción de muestra;
dicha cámara de recepción de muestra tiene un
extremo proximal y un extremo distal, incluyendo dicho extremo
distal una primera abertura que está adaptada para recibir fluidos
corporales; y
dicha parte no recubierta de dicho segundo
electrodo de trabajo se sitúa adyacente a dicha primera
abertura.
3. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 2 en el que dicha parte recubierta de dicho
segundo electrodo de trabajo se sitúa en un extremo proximal de
dicha cámara de recepción de muestra.
4. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 3 en el que dicho primer electrodo de trabajo
se sitúa cerca de dicha parte no recubierta de dicho segundo
electrodo de trabajo y entre dicho electrodo de referencia y dicha
parte recubierta de dicho segundo electrodo de trabajo.
5. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 1 en el que:
dicho primer electrodo de trabajo, dicho segundo
electrodo de trabajo y dicho electrodo de referencia se sitúan en
una cámara de recepción de muestra,
dicha cámara de recepción de muestra que tiene
un extremo proximal y un extremo distal, incluyendo dicho extremo
distal una primera abertura que está adaptada para recibir fluidos
corporales; y
dicha parte no recubierta de dicho segundo
electrodo de trabajo comprende dos secciones, donde cada sección
está situada adyacente a dicha parte recubierta de dicho segundo
electrodo de trabajo.
6. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 5 en el que:
dicho primer electrodo de trabajo se sitúa
adyacente a dicho extremo distal de dicha cámara de recepción de
muestra;
dicho segundo electrodo de trabajo se sitúa
adyacente a dicho extremo proximal de dicha cámara de recepción de
muestra; y
dicho electrodo de referencia se sitúa entre
dicho primer y dicho segundo electrodos de trabajo.
7. Un detector electroquímico que
comprende:
un sustrato (50);
un primer electrodo de trabajo (2008) dispuesto
sobre dicho sustrato;
un segundo electrodo de trabajo (2006) dispuesto
sobre dicho sustrato;
un electrodo de referencia (14); y
una capa de reactivo (22) dispuesta sobre una
parte de dicho primer electrodo de trabajo (2008) y dicho segundo
electrodo de trabajo (2006); caracterizado porque
dicho primer electrodo de trabajo (2008) tiene
un área recubierta con reactivo (2008c) y un área no recubierta
(2008u); y
dicho segundo electrodo de trabajo (2006) tiene
un área recubierta con reactivo (2006c) y un área no recubierta
(2006u).
8. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 7 en el que:
dicho primer electrodo de trabajo, dicho segundo
electrodo de trabajo y dicho electrodo de referencia se sitúan en
una cámara de recepción de muestra;
dicha cámara de recepción de muestra tiene un
extremo proximal y un extremo distal, incluyendo dicho extremo
distal una primera abertura que se adapta para recibir fluidos
corporales; y
dicha parte no recubierta de dicho primer
electrodo de trabajo comprende dos secciones, en el que cada sección
se sitúa adyacente a dicha parte recubierta de dicho primer
electrodo de trabajo; y
dicha parte no recubierta de dicho segundo
electrodo de trabajo comprende dos secciones, donde cada sección se
sitúa adyacente a dicha parte recubierta de dicho primer electrodo
de trabajo.
9. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 8 en el que:
dicho primer electrodo de trabajo se sitúa
adyacente a dicho extremo distal de dicha cámara de recepción de
muestra;
dicho segundo electrodo de trabajo se sitúa
adyacente a dicho extremo proximal de dicha cámara de recepción de
muestra; y
dicho electrodo de referencia se sitúa entre
dichos primer y segundo electrodos de trabajo.
10. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 7 en el que dicha área no recubierta de dicho
primer electrodo de trabajo no es igual a dicha área no recubierta
de dicho segundo electrodo de trabajo.
11. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 7 en el que:
dicho primer electrodo de trabajo, dicho segundo
electrodo de trabajo y dicho electrodo de referencia se sitúan en
una cámara de recepción de muestra;
dicha cámara de recepción de muestra tiene un
extremo proximal y un extremo distal, incluyendo dicho extremo
distal una primera abertura que se adapta para recibir fluidos
corporales;
dicha parte no recubierta de dicho electrodo de
trabajo se sitúa en un extremo proximal de dicha cámara de
recepción de muestra; y
dicha parte no recubierta de dicho primer
electrodo de trabajo se sitúa cerca de dicha parte no recubierta de
dicho segundo electrodo de trabajo.
12. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 11, en el que:
dicha parte recubierta de dicho primer electrodo
de trabajo se sitúa cerca de dicha parte no recubierta de dicho
primer electrodo de trabajo; y
dicha parte recubierta de dicho segundo
electrodo de trabajo se sitúa cerca de dicha parte recubierta de
dicho primer electrodo de trabajo.
13. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 1, que incluye adicionalmente una lanceta
integrada en el extremo distal de dicha lanceta.
14. Un detector electroquímico de acuerdo
con la reivindicación 7 que incluye adicionalmente una lanceta
integrada en el extremo distal de dicho detector electroquímico.
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