ES2317947T3 - Biosensor. - Google Patents

Biosensor. Download PDF

Info

Publication number
ES2317947T3
ES2317947T3 ES01984441T ES01984441T ES2317947T3 ES 2317947 T3 ES2317947 T3 ES 2317947T3 ES 01984441 T ES01984441 T ES 01984441T ES 01984441 T ES01984441 T ES 01984441T ES 2317947 T3 ES2317947 T3 ES 2317947T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
filter
sample
base plate
biosensor
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES01984441T
Other languages
English (en)
Inventor
Tomohiro Yamamoto
Miwa Hasegawa
Motokazu Watanabe
Shin Ikeda
Shiro Nankai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2317947T3 publication Critical patent/ES2317947T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/001Enzyme electrodes
    • C12Q1/004Enzyme electrodes mediator-assisted
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3272Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Biosensor, que comprende: una placa de base aislante (1), un sistema de electrodos que está previsto sobre dicha placa de base y que por lo menos presenta un electrodo de trabajo y un contraelectrodo, un elemento de cubierta (8) que se combina con dicha placa de base para delimitar una vía de suministro de soluciones de muestra (10) para conducir una solución de muestra desde una unidad de suministro de muestras hasta dicho sistema de electrodos, comprendiendo un sistema de reactivos de reacción (22, 23 y 24) por lo menos una enzima de oxidación-reducción y un mediador de electrones, y un filtro (11) dispuesto entre dicho sistema de electrodos y dicha unidad de suministro de muestras en dicha vía de suministro de soluciones de muestra, presentando dicho biosensor un espacio (14, 15 y 16) que rodea una superficie de dicho filtro en una zona comprendida entre un extremo de dicho filtro que está en la proximidad de dicha unidad de suministro de muestras y el otro extremo de dicho filtro que está en la proximidad de dicho sistema de electrodos, en el que dicho sistema de reactivos de reacción, está dispuesto en la vía de suministro de soluciones de muestra, de tal forma que únicamente una solución de muestra transmitida a través del filtro alcanza el sistema de reactivos de reacción, y en el que dicho espacio que rodea la superficie de dicho filtro impide que cualquier parte de la solución de muestra que no es absorbida por el filtro sino que fluye directamente desde un espacio situado en la zona de contacto del filtro con la vía de suministro de soluciones de muestra que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras fluya hacia el sistema de electrodos.

Description

Biosensor.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un biosensor que realiza una determinación simple de alta velocidad y alta precisión de un objeto de destino en una muestra.
Antecedentes de la técnica
Se ha propuesto un biosensor operativo para determinar un componente específico de una muestra mediante un procedimiento simple en el que no se disuelve ni agita la solución de muestra (publicación de patente japonesa abierta al público nº 2-062952).
En este biosensor, se forma (por ejemplo, mediante serigrafía) un sistema de electrodos que comprende un electrodo de medición o un electrodo de trabajo, un contraelectrodo y un electrodo de referencia, sobre una placa de base aislante. A continuación, se forma una capa de reacción enzimática que comprende un polímero hidrofílico, una enzima de oxidación-reducción y un mediador electrónico, sobre el sistema de electrodos. Según las necesidades, se puede añadir un amortiguador a esta capa de reacción enzimática.
Cuando se añade gota a gota una solución de muestra que contiene un sustrato en la capa de reacción enzimática del biosensor construido de esta forma, la capa de reacción enzimática se disuelve provocando la reacción de la enzima con el sustrato, hecho que da por resultado la reducción del mediador electrónico. Una vez finalizada la reacción enzimática, el mediador electrónico reducido se oxida electroquímicamente, y la concentración del sustrato comprendido en la solución de muestra se calcula a partir del valor observado de la corriente de oxidación.
En principio, el biosensor es aplicable a la medición de diversas sustancias seleccionando una enzima adecuada que reacciona con la sustancia de destino de la medición que constituye el sustrato. Por ejemplo, cuando se utiliza la glucosa oxidasa como enzima de oxidación-reducción, el biosensor construido es capaz de medir la concentración de glucosa en sangre. Dicho biosensor se utiliza ampliamente como sensor de glucosa. Cuando se utiliza la colesterol oxidasa, se construye un biosensor que es capaz de medir el colesterol en suero.
El valor del colesterol en suero utilizado de manera general como índice diagnóstico es la suma de las concentraciones de colesterol y éster de colesterol. No obstante, el éster de colesterol no es el sustrato de la reacción de oxidación con colesterol oxidasa. Para medir el valor del colesterol en suero como índice diagnóstico, se requiere pues un proceso adicional para cambiar el éster de colesterol por colesterol. Se utiliza la colesterol esterasa como enzima catalizadora de este proceso.
El biosensor que comprende colesterol esterasa y colesterol oxidasa en su capa de reacción enzimática se utiliza para medir la concentración total de colesterol en suero.
La medición del colesterol se ve afectada por el colesterol que está presente en la membrana celular. Es preferible la coexistencia de un agente tensoactivo con la colesterol esterasa en la capa de reactivos de reacción para aumentar la reactividad. El agente tensoactivo destruye la membrana celular en muchos casos, y cabe la posibilidad de que las sustancias del interior de la célula afecten directamente o indirectamente a la reacción enzimática o la reacción en los electrodos. Desde este punto de vista, es preferible que la reacción enzimática y la subsiguiente reacción en los electrodos tengan lugar en plasma o en suero en el sensor de colesterol. En los biosensores distintos al sensor de colesterol, la presencia de hematocitos en la sangre puede afectar también a la respuesta. En consecuencia, en una situación ideal la reacción enzimática y la reacción en los electrodos tiene lugar en una solución libre de hematocitos.
El centrifugado es un procedimiento conocido para separar el plasma o el suero de la sangre total. El procedimiento de centrifugado, sin embargo, es bastante prolongado y requiere operaciones complicadas.
En la patente US nº 3.607.092, se da a conocer una membrana utilizada para realizar análisis de sangre. Esta membrana presenta una capa de película fina que es permeable a los líquidos pero impermeable a los sólidos tales como los hepatocitos y las células gigantes tales como las proteínas. Es decir, esta película fina es operativa para separar los hematocitos. No obstante, puesto que con el paso de la sangre el componente sólido se va acumulando en la película fina, se necesita una gran zona de la película fina para obtener cierta cantidad de filtrado suficiente para la reacción del biosensor. Por lo tanto, la película fina dada a conocer resulta insuficiente.
Se dan a conocer unos biosensores en los documentos EP 0 856 685 A y US nº 5.658.444. Asimismo, se dan a conocer otros biosensores en los documentos EP 1 118 675 A, EP 1 235 068 A y EP 1 182 456 A, que pertenecen a la técnica anterior según el Artículo 54(3) EPC y por lo tanto solo se consideran desde el punto de vista de la novedad.
En la patente US nº 4.477.575, se da a conocer un aparato y un procedimiento para separar el suero de la sangre total que pasa a través de un filtro de fibra de vidrio. El procedimiento de separación del suero de la sangre total con un filtro de fibra o un filtro poroso es aplicable al biosensor. No obstante, el procedimiento no da por resultado la retención de los hematocitos dentro del filtro, sino simplemente la reducción de la velocidad de flujo de los hematocitos para la separación del plasma. En caso de que se aplique este procedimiento al biosensor, es necesario obtener cierta cantidad de plasma o suero filtrado suficiente para la reacción en el biosensor, antes de que extraigan los hematocitos del filtro. Con esta finalidad, debe aplicarse un valor específico que cumpla esta condición a lo largo del filtro en la dirección del flujo de la sangre.
El filtro que cumple esta condición se dispone entre una parte del biosensor que comprende el sistema de electrodos y el sistema de reactivos de reacción y otra parte del biosensor que es operativa para suministrar sangre como muestra, para construir de ese modo un biosensor con capacidad de filtración de los hematocitos. La figura 9 representa un biosensor construido de esta manera. La figura 9 es una vista en perspectiva descompuesta del biosensor sin la capa de reactivos de reacción.
En el ejemplo de la figura 9, se imprime, mediante serigrafía, pasta de plata sobre una placa de base aislante 101 que se compone de politereftalato de etileno, para formar unos conductores 102 y 103 y la base de un sistema de electrodos. Asimismo, se imprime una pasta conductora de carbono que comprende un aglutinante de resina sobre la placa de base 101 para formar el sistema de electrodos que comprende un electrodo de trabajo 104 y un contraelectrodo 105, mientras se imprime pasta aislante para formar una capa aislante 106. El electrodo de trabajo 104 se conecta al conductor 102, y el contraelectrodo 105 al conductor 103. La capa aislante 106 hace que la zona expuesta del electrodo de trabajo 104 y el contraelectrodo 105 sea constante, y recubre parcialmente los conductores.
Mediante el procedimiento, la placa de base aislante 101 con el sistema de electrodos, una cubierta 108 con un orificio de ventilación 109, un separador 107 y un filtro 111 con capacidad para filtrar hematocitos se disponen en la relación posicional representada por la línea mixta de puntos simples y rayas y se juntan entre sí para montar un biosensor. El filtro 111 se corta para acomodar una vía de suministro de soluciones de muestras, delimitada por una hendidura 110 del separador 107 situado entre la cubierta 108 y la placa de base aislante 101. El número 113a representa una parte donde el filtro 111 entra en contacto con la placa de base aislante. El filtro 111 se dispone entre el sistema de electrodos y una unidad de suministro de muestras 112 sobre la placa de base, sin recubrir el sistema de electrodos que comprende el electrodo de trabajo 104 y el contraelectrodo 105, en la vía de suministro de soluciones de muestra.
En el biosensor que presenta la construcción anterior, la sangre añadida gota a gota en la unidad de suministro de muestras 112 se absorbe por un extremo del filtro 111 que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras. En el filtro, el índice de permeación de los hematocitos es inferior al índice de permeación del plasma que constituye el componente líquido, y en consecuencia el plasma sale al exterior por el extremo del filtro que está en la proximidad del sistema de electrodos. El plasma filtrado disuelve los reactivos de reacción, que comprenden enzimas y están contenidos en una posición específica que recubre el sistema de electrodos o en la cara posterior de la cubierta justo encima de la posición específica, y llena toda la vía de suministro de soluciones de muestras desde los alrededores del sistema de electrodos hasta el orificio de ventilación 109. Cuando toda la vía de suministro de soluciones de muestra está llena de líquido, el flujo del líquido en el filtro 111 se detiene, de tal forma que los hematocitos no llegan al extremo del filtro que está en la proximidad del sistema de electrodos, sino que quedan retenidos en la posición actual.
A través de la filtración de hematocitos, la capa de reactivos de reacción disuelta en plasma reacciona químicamente con un componente de destino comprendido en el plasma (que es el colesterol en el caso del sensor de colesterol). Una vez transcurrido un tiempo preestablecido, el valor de la corriente eléctrica se mide por medio de la reacción que tiene lugar en los electrodos. Esto determina el componente en plasma.
En este biosensor de técnica anterior, parte de la sangre añadida gota a gota en la unidad de suministro de muestras 112 no se absorbe a través del extremo del filtro 111 que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras, sino que la sangre que comprende los hematocitos se transfiere a través del espacio entre la vía de suministro de soluciones de muestra y el filtro 111 hasta alcanzar la capa de reactivos de reacción. Esto determina que los hematocitos o cierto componente de los hematocitos reaccionen con el reactivo de reacción y generen un error significativo en la medición.
Si se fija el filtro 111 a la vía de suministro de soluciones de muestra por medio de un adhesivo, puede prevenirse la transferencia de sangre a través del espacio entre el filtro 111 y la vía de suministro de soluciones de muestra.
No obstante, el adhesivo puede afectar a los componentes de la sangre. Este procedimiento también requiere que el adhesivo se aplique o bien a la superficie del filtro 111 o bien a la vía de suministro de soluciones de muestra, lo cual complica el procedimiento de fabricación.
El objetivo de la presente invención es, por lo tanto, resolver los inconvenientes descritos anteriormente, perfeccionando el biosensor con un filtro que sea capaz de filtrar componentes sólidos tales como los hematocitos.
Más particularmente, el objetivo de la presente invención consiste en ofrecer un biosensor que tenga una respuesta estable, permitiendo que la muestra añadida en el sensor penetre en un filtro y que solo una solución de muestra transmitida a través del filtro alcance una capa de reactivos de reacción y un sistema de electrodos.
Exposición de la invención
Un biosensor según la presente invención comprende: una placa de base aislante, un sistema de electrodos que está dispuesto sobre la placa de base y que presenta por lo menos un electrodo de trabajo y un contraelectrodo, un elemento de cubierta que se combina con la placa de base para delimitar una vía de suministro de soluciones de muestra para conducir una solución de muestra desde una unidad de suministro de muestras hasta el sistema de electrodos, un sistema de reactivos de reacción que comprende por lo menos una enzima de oxidación-reducción y un mediador de electrones, y un filtro dispuesto entre el sistema de electrodos y la unidad de suministro de de muestras en la vía de suministro de soluciones de muestras, presentando el biosensor un espacio que rodea la superficie del filtro en la zona comprendida entre un extremo del filtro que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras y el otro extremo del filtro que está en la proximidad del sistema de electrodos, en el que dicho sistema de reactivos de reacción está dispuesto en la vía de suministro de soluciones de muestra, de tal forma que solo una solución de muestra transmitida a través del filtro alcanza el sistema de reactivos de reacción, y en el que dicho espacio que rodea la superficie de dicho filtro impide que ninguna parte de la solución de muestra que no es absorbida por el filtro sino que fluye directamente hacia el interior de la vía de suministro de soluciones de muestra desde un espacio situado en una zona de contacto del filtro con la vía de suministro de soluciones de muestra que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras, fluya hacia el sistema de electrodos.
En una forma de realización preferida de la presente invención, la unidad de suministro de muestras está dispuesta sobre la placa de base, y la vía de suministro de soluciones de muestras está situada a lo largo de la placa de base y el elemento de cubierta.
En esta forma de realización, es deseable que el espacio que rodea la superficie del filtro tenga una anchura no inferior a 0,5 mm. Si la anchura del espacio es inferior a 0,5 mm, la sangre transmitida a través del espacio entre la placa de base y el elemento de cubierta que forma la vía de suministro de soluciones de muestra y el filtro puede alcanzar la zona del espacio por capilaridad. La anchura preferida del espacio está comprendida entre 0,5 mm y 5.00 mm. Si la anchura es superior a 5.0 mm, el filtro puede experimentar una deformación no deseable por las vibraciones aplicadas al sensor. Más particularmente, la anchura preferida está comprendida entre 1,0 mm y 3,0 mm.
En otra forma de realización preferida de la presente invención, la unidad de suministro de muestras está dispuesta en el elemento de cubierta, y la vía de suministro de soluciones de muestras está dispuesta en la dirección de la gravedad desde la unidad de suministro de muestras. En esta modalidad, es preferible que la anchura del espacio que rodea la superficie del filtro no sea inferior a 100 \mum y que sea más pequeña que el grosor del filtro.
El filtro utilizado en este caso está constituido por un cuerpo poroso que presenta espacios conectados entre sí de una manera tridimensional y en el que la sangre se desplaza desde la unidad de suministro de muestras hacia la vía de suministro de soluciones de muestra por capilaridad, mientras que es operativo para filtrar hematocitos basándose en la diferencia entre las resistencias al flujo del plasma y los hematocitos. Para formar el filtro, puede utilizarse una tela no tejida, que preferentemente se compone de una fibra hidrofílica, tal como la fibra de vidrio, la celulosa, la pulpa de papel, el papel de filtro u otro cuerpo poroso.
La disposición de la presente invención se aplica preferentemente a un sensor de colesterol en el que la enzima de oxidación-reducción es la colesterol oxidasa.
En el sensor de colesterol, es preferible que el sistema de reactivos de reacción comprenda una enzima con capacidad de hidrolizar el éster de colesterol. También es preferible que la enzima con capacidad de hidrolizar el éster de colesterol sea la colesterol esterasa y que el sistema de reactivos de reacción comprenda un agente tensoactivo.
Es deseable que una parte o todo el elemento de cubierta y la placa de base aislante sean transparentes.
\vskip1.000000\baselineskip
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva descompuesta que ilustra un biosensor sin capa de reactivos de reacción en una forma de realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección vertical que ilustra el biosensor de la figura 1.
La figura 3 es una vista en planta que ilustra la parte principal de un biosensor en otra forma de realización de la presente invención.
La figura 4 es una vista en sección vertical que ilustra un biosensor en otra o de la presente invención.
La figura 5 es una vista en sección vertical que ilustra un biosensor en otra forma de realización de la presente invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva descompuesta que ilustra el biosensor de la figura 5.
La figura 7 es una vista en sección vertical que ilustra un biosensor en otra forma de realización de la presente invención.
La figura 8 es una vista en perspectiva descompuesta que ilustra el biosensor de la figura 7.
La figura 9 es una vista en prespectiva descompuesta que ilustra un biosensor de técnica anterior sin capa de reactivos de reacción.
\vskip1.000000\baselineskip
Mejores modos de poner en práctica la invención
Como se ha descrito anteriormente, un biosensor de la presente invención presenta una vía de suministro de soluciones de muestra que está delimitada por una combinación de una placa de base y un elemento de cubierta, y un filtro que está dispuesto en la vía de suministro de soluciones de muestra entre una unidad de suministro de muestras, dispuesta ya sea en la placa de base o bien en el elemento de cubierta, y un sistema de electrodos situado sobre la placa de base, presentando el biosensor un espacio que rodea la superficie del filtro en la zona comprendida entre un extremo del filtro que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras y el otro extremo del filtro que está en la proximidad del sistema de electrodos. En particular, existe una zona específica, en la cual toda la circunferencia de la superficie del filtro no está en contacto ni con la placa de base ni con el elemento de cubierta que forman la vía de suministro de soluciones de muestra.
Un aspecto de la presente invención es un biosensor que comprende: una placa de base aislante, un sistema de electrodos que está dispuesto sobre la placa de base y que presenta por lo menos un electrodo de trabajo y un contraelectrodo, un elemento de cubierta que se combina con la placa de base para delimitar una vía de suministro de soluciones de muestra para conducir una solución de muestra desde una unidad de suministro de muestras dispuesta sobre la placa de base hasta el sistema de electrodos dispuesto sobre la placa de base, un sistema de reactivos de reacción que comprende por lo menos una enzima de oxidación-reducción y un mediador electrónico y que está dispuesto en los alrededores del sistema de electrodos, y un filtro dispuesto entre el sistema de electrodos y la unidad de suministro de muestras en la vía de suministro de soluciones de muestra, presentando el biosensor un espacio que rodea la superficie del filtro en la zona comprendida entre un extremo del filtro que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras y el otro extremo del filtro que está en la proximidad del sistema de
electrodos.
Otro aspecto de la presente invención es un biosensor que comprende: una placa de base aislante, un sistema de electrodos que está dispuesto sobre la placa de base y que presenta por lo menos un electrodo de trabajo y un contraelectrodo, un elemento de cubierta que se combina con la placa de base, una vía de suministro de soluciones de muestra formada entre el elemento de cubierta y la placa de base para conducir una solución de muestra desde una unidad de suministro de muestras dispuesta en el elemento de cubierta hasta el sistema de electrodos dispuesto sobre la placa de base, un sistema de reactivos de reacción que comprende por lo menos una enzima de oxidación-reducción y un mediador electrónico y que está dispuesto en los alrededores del sistema de electrodos, y un filtro dispuesto entre el sistema de electrodos y la unidad de suministro de muestras en la vía de suministro de soluciones de muestra, presentando el biosensor un espacio que rodea la superficie del filtro en la zona comprendida entre un extremo del filtro que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras y el otro extremo del filtro que está en la proximidad del sistema de electrodos.
En la estructura anterior, la solución de muestra, por ejemplo la sangre, añadida gota a gota a la unidad de suministro de muestras es absorbida por el filtro y fluye a través de la vía de suministro de soluciones de muestra hacia el sistema de electrodos y la capa de reactivos de reacción, mientras que la sustancia sólida, por ejemplo los hematocitos, es separada por el filtro. En consecuencia, solo la solución de muestra que carece del componente sólido, por ejemplo los hematocitos, alcanza el sistema de electrodos. En la vía de suministro de soluciones de muestra que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras, sin embargo, es posible que una parte de la solución de muestra no sea absorbida por el filtro sino que fluya directamente desde un pequeño espacio situado en la zona de contacto del filtro con la vía de suministro de soluciones de muestra y se introduzca en la vía de suministro de soluciones de muestra. Aun en dichos casos, el espacio que rodea la superficie del filtro impide de una forma eficaz que la solución de muestra fluya hacia el sistema de electrodos. De esta manera, pues, se impide que la solución de muestra que comprende la sustancia sólida, por ejemplo los hematocitos, fluya a través de este espacio hacia el sistema de electrodos. Es preferible que el sistema de reactivos de reacción esté dispuesto en los alrededores del sistema de electrodos en la vía de suministro de soluciones de muestra.
La enzima de oxidación-reducción comprendida en el sistema de reactivos de reacción que se va a utilizar puede consistir en una enzima de una diversidad que comprende por ejemplo la glucosa oxidasa, la lactato oxidasa y la colesterol oxidasa.
En el caso de la medición del colesterol del suero, se utiliza la colesterol oxidasa y una enzima con capacidad para hidrolizar el éster de colesterol. La colesterol esterasa y la lipoproteína lipasa son ejemplos de enzima con capacidad de hidrolizar el éster de colesterol. En particular, es preferible utilizar la colesterol esterasa, puesto que convierte rápidamente el éster de colesterol en colesterol en presencia de un agente tensoactivo adecuado.
Cuando el sistema de reactivos de reacción comprende la enzima con capacidad de hidrolizar el éster de colesterol, es preferible que el sistema de reactivos de reacción comprenda además un agente tensoactivo para aumentar la capacidad de la enzima. Esto reduce convenientemente el tiempo necesario para la reacción enzimática.
Para aumentar la actividad de la colesterol esterasa, puede utilizarse cualquiera de los siguientes agentes tensoactivos: n-octil-\beta-D-glucósido, polietilenglicol monodecil éter, colato de sodio, dodecil-\beta-maltósido, monolaurato de sacarosa, deoxicolato de sodio, taurodeoxicolato de sodio, N,N-bis(3-D-gluconamidopropil)colamida y N,N-bis(3-D-gluconamidopropil)deoxicolamida, polioxietilén-p-t-octilfenil éter (TritonX-100).
Cuando se utiliza un metal electroquímicamente estable como el platino para el sistema de electrodos del biosensor, el valor observado de la corriente de oxidación no comprende ningún error. No obstante, dichos metales son costosos. En sensores de tipo desechable, el sistema de electrodos comprende un electrodo de plata que se compone de, por ejemplo, pasta de plata y un electrodo de carbono obtenido recubriendo el electrodo de plata con pasta de carbono. Cuando la solución de muestra comprende un agente tensoactivo, la solución de muestra penetra en las partículas de carbono mediante la acción del agente tensoactivo. Esto puede reducir la actividad del electrodo de carbono y, asimismo, determina que la solución de muestra entre en contacto con el electrodo de plata. Cuando se aplica un voltaje al electrodo de trabajo en dichas condiciones, puede producirse una reacción de oxidación en el electrodo de plata que genera corriente eléctrica y un error positivo en el valor observado de corriente eléctrica.
En un procedimiento propuesto para suprimir dichos fenómenos, la superficie del sistema de electrodos se recubre de un polímero hidrofílico. El polímero hidrofílico convierte la solución de muestra introducida en una capa viscosa, hecho que impide que la solución de muestra entre en contacto con los electrodos.
Los ejemplos de polímero hidrofílico comprenden: carboximetilcelulosa, polivinilpirrolidona, polivinil alcohol, etilcelulosa, hidrocipropilcelulosa, gelatina, ácido poliacrílico y sus sales, almidón y sus derivados, polímeros de anhídrido maleico o sus sales, poliacrilamida, resina de metacrilato y poli-2-hidroxietilmetacrilato.
En lugar de utilizar el procedimiento basado en el polímero hidrofílico, puede aplicarse el procedimiento siguiente para suprimir los efectos del agente tensoactivo descritos anteriormente. Una parte específica del sistema de electrodos que entra en contacto con la solución de muestra está constituida solo por pasta de carbono. La pasta de plata, que asegura la conductividad eléctrica, se utiliza solo en la parte recubierta de una capa aislante. La capa de polímero hidrofílico no se necesita en dichos electrodos impresos. No obstante, el polímero hidrofílico también es operativo para impedir que la proteína de la solución de muestra o la mezcla de la solución de muestra y el reactivo de reacción se absorba en la superficie del electrodo y disminuya la actividad de la reacción que tiene lugar en el electrodo. En consecuencia, es preferible utilizar un polímero hidrofílico incluso en dichos electrodos impresos.
Cuando se utiliza plata y carbono para el sistema de electrodos del biosensor, debe añadirse un mediador electrónico a la capa de reactivos de reacción.
El mediador electrónico que se va a utilizar puede ser cualquier compuesto soluble en agua que actúe de mediador en la transferencia de electrones entre la enzima y el electrodo, por ejemplo, ferricianuro potásico, p-benzoquinona, metosulfato de feniazina y derivados del ferroceno (de oxidación).
Para medir la corriente de oxidación, se puede aplicar un sistema de dos electrodos, en el que se utiliza solo el electrodo de trabajo y el contraelectrodo, y un sistema de tres electrodos, en el que se utiliza el electrodo de referencia además de los dos electrodos anteriores. Es preferible utilizar el sistema de tres electrodos para asegurar una medición de alta precisión.
En la presente memoria, la descripción detallada de la presente invención se refiere a unas formas de realización particulares. Asimismo, debe tenerse en cuenta que los dibujos solo son ilustrativos y que las dimensiones relativas de los respectivos elementos no reflejan los tamaños exactos.
La figura 1 es una vista en perspectiva descompuesta que ilustra un biosensor de una forma de realización de la presente invención, y la figura 2 es una vista en sección vertical del biosensor.
Mediante serigrafía, se imprime pasta de plata sobre una placa de base aislante 1 de politereftalato de etileno para formar los conductores 2 y 3 y la base de un sistema de electrodos. Además, se imprime pasta de carbono conductora de electricidad que contiene un aglutinante de resina sobre la placa de base 1 para formar un sistema de electrodos que comprende un electrodo de trabajo 4 y un contraelectrodo 5, mientras se imprime pasta aislante para formar una capa aislante 6. El electrodo de trabajo 4 está conectado al conductor 2, y el contraelectrodo 5 al conductor 3. La capa aislante 6 hace que las zonas expuestas del electrodo de trabajo 4 y el contraelectrodo 5 sean constantes y recubre parcialmente los conductores.
La placa de base aislante 1 con el sistema de electrodos, una cubierta 8 con un orificio de ventilación 9, un separador 7 y un filtro 11 con capacidad para filtrar hematocitos se unen de conformidad con la relación posicional representada mediante una línea mixta de puntos simples y rayas, para preparar un biosensor. Una hendidura 10 del separador 7 situado entre la placa de base 1 y la cubierta 8 delimita una vía de suministro de soluciones de muestra que se extiende a lo largo de la placa de base 1 y la cubierta 8. El filtro 11 se recorta con un tamaño que se adapta a la vía de suministro de soluciones de muestra y se dispone entre el sistema de electrodos y una unidad de suministro de muestras, sin recubrir el sistema de electrodos. Los números 13a y 13b representan las partes donde el filtro 11 entra en contacto con la placa de base aislante 1 y la cubierta 8, respectivamente.
Existe una zona específica comprendida entre un extremo del filtro 11 que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras 12 y el otro extremo que está en la proximidad del sistema de electrodos, en la cual la superficie del filtro 11 no está en contacto ni con la placa de base 1 ni con el separador 7 ni con la cubierta 8 que delimitan la vía de suministro de soluciones de muestra. Para formar esta zona, la placa de base 1 y la cubierta 8 presentan, respectivamente, los orificios de paso 14 y 15 en posiciones correspondientes, y el espaciador 7 presenta dos muescas 16 que se conectan con la hendidura 10. Unas tapas 17 y 18 están fijadas a las caras externas de la placa de base 1 y la cubierta 8 para recubrir respectivamente los orificios de paso 14 y 15 formados en la placa de base 1 y la cubierta 8. Los orificios de paso 14 y 15 y las muescas 16 y 16 forman el espacio que rodea la superficie del filtro 11.
Aunque en esta forma de realización los orificios de paso 14 y 15 se cierran con las tapas 17 y 18, dichos orificios de paso 14 y 15 pueden ejercer sus funciones en el estado abierto también. El filtro 11 queda expuesto al exterior en el estado abierto. En consecuencia, cabe la posibilidad de que la evaporación de la solución de muestra a través de la parte expuesta ocasione el retroceso del líquido que pasa a través del filtro y llega al sistema de electrodos. Por consiguiente, las tapas 17 y 18 se proporcionan para cubrir los orificios de paso de la placa de base y la cubierta. En caso de que tanto la placa de base como la cubierta sean suficientemente gruesas, pueden formarse rebajes que no precisan de las tapas 17 y 18, en lugar de los orificios de paso.
Cuando la solución de muestra se añade gota a gota a la unidad de suministro de muestras 12 situada sobre la placa de base para que entre en contacto con un extremo del filtro 11 que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras, la solución de muestra penetra en el filtro 11. El filtro 11 separa el componente sólido (por ejemplo, los hematocitos), y el plasma fluye a través de la vía de suministro de soluciones de muestra y se introduce en el sensor. El plasma llena toda la vía de suministro de soluciones de muestra desde la zona próxima al sistema de electrodos hasta la parte del orificio de ventilación 9, mientras disuelve los reactivos de reacción situados en una posición específica encima del sistema de electrodos o en la cara posterior de la cubierta justo encima de la posición específica. Cuando toda la vía de suministro de soluciones de muestra está llena de líquido, el flujo del líquido hacia el filtro 11 se interrumpe. En ese momento, los hematocitos no habrán llegado hasta el extremo del filtro 11 que está próximo al sistema de electrodos sino que quedan retenidos en su posición actual. Por lo tanto, el filtro 11 está diseñado para generar una diferencia entre las resistencias al flujo del plasma y los hematocitos, de tal forma que, cuando el plasma haya pasado a través del filtro y haya llenado toda la vía de suministro de soluciones de muestra, los hematocitos todavía no habrán alcanzado el extremo del filtro.
En esta forma de realización, la longitud de la vía de suministro de soluciones de muestra delimitada por la hendidura 10 comprendida entre el extremo situado en la unidad de suministro de muestras y la circunferencia externa del orificio de ventilación 9 es de 12,5 mm. La hendidura 10 tiene una anchura de 2,0 mm y una profundidad de 0,1 mm.
Las dimensiones de los orificios de paso 14 y 15 expresadas como (la dimensión en la dirección perpendicular a la dirección longitudinal de la placa de base) x (la dimensión en la dirección longitudinal de la placa de base) son de 4,0 x 3,0 mm, y las dimensiones de las muescas 16 son también de 4,0 x 3,0 mm. Tanto la placa de base como la cubierta tienen un grosor de 0,35 mm, y el grosor del separador es de 0,1 mm. En consecuencia, el filtro 11 está rodeado por un espacio que tiene un grosor de 0,35 mm por encima y por debajo del filtro 11 y un grosor de 2,0 mm por el lado derecho y por el lado izquierdo del filtro 11 y un grosor de 3,0 mm en la dirección del flujo de la solución de muestra (en lo sucesivo denominada "anchura del espacio"). El espacio ocupa una posición que se halla a una distancia de 1 mm del extremo de la unidad de suministro de muestras y a una distancia de 3,00 mm del extremo del sistema de electrodos. Las dimensiones anteriores solo representan un ejemplo de la forma de realización preferida y no son restrictivos en ningún sentido.
La figura 2 es una vista en sección vertical que ilustra el biosensor montado. Sobre el sistema de electrodos de la placa de base 1, se ha formado una capa de polímero hidrofílico 21 y una capa de mediador electrónico 22 que recubren la capa de polímero hidrofílico 21. El filtro 11 está dispuesto en la vía de suministro de soluciones de muestra delimitada por la hendidura 10 del separador 7. El extremo del filtro 11 puede estar o no en contacto con el sistema de electrodos, pero no debe estar en contacto con el electrodo de trabajo 4 del sistema de electrodos ni separado del mismo. En la vía de suministro de soluciones de muestra, se ha formado una capa 23 que comprende enzimas y un agente tensoactivo en una posición específica interpuesta entre un extremo del filtro 11 que está en la proximidad del sistema de electrodos y el orificio de ventilación 9 situado en la cara posterior de la cubierta 8. El contacto de esta capa 23 con el extremo del filtro 11 facilita el flujo de la solución de muestra hacia el interior de la capa 23, aunque el contacto no es esencial.
La figura 3 es una vista en planta que ilustra la relación posicional entre el separador y el filtro de un biosensor de otra forma de realización de la presente invención. La hendidura 10 que delimita la vía de suministro de soluciones de muestra presenta una parte 10a donde está instalado el filtro, y una parte 10b que presenta el sistema de electrodos y recibe la muestra de entrada que pasa a través del filtro. La anchura de la parte 10a es diferente de la anchura de la parte 10b. Más particularmente, en la forma de realización de la figura 3, la anchura de la parte 10a con el filtro instalado es más estrecha que la anchura de la parte 10b con el sistema de electrodos.
La figura 4 es una vista en sección vertical que ilustra un biosensor de otra forma de realización de la presente invención. El biosensor presenta una estructura similar a la de la figura 2 con una disposición diferente de la capa de reactivos de reacción. En la estructura de esta forma de realización, solo se ha formado la capa de polímero hidrofílico 21 sobre el sistema de electrodos. La cubierta 8 está provista de un soporte poroso 24 impregnado de enzimas, un agente tensoactivo y un mediador electrónico para entrar en contacto con un extremo del filtro 11.
La figura 5 es una vista en sección vertical que ilustra un biosensor de otra forma de realización de la presente invención, y la figura 6 es una vista en perspectiva descompuesta del biosensor sin la capa de reactivos de reacción.
Como en la estructura de la figura 1, sobre una placa de base aislante 31 se han formado los conductores 32 y 33, un electrodo de trabajo 34 y un contraelectrodo 35 que se conectan con los respectivos conductores, y una capa aislante 36. Sobre la placa de base 31, se ha dispuesto una combinación de varios separadores 41, 43, 45, 47 y 49 con una cubierta 52. Entre el separador 53 y la cubierta 52, se ha interpuesto un filtro 51. Un orificio de paso 53 situado en la cubierta 52 forma una unidad de suministro de muestras. Los orificios de paso 42, 44, 46, 48 y 50 formados en los separadores 41, 43, 45, 47 y 49 delimitan una vía de suministro de soluciones de muestra que se extiende en la dirección de la gravedad. Puesto que los orificios de paso 46 y 50 de los separadores 45 y 49 tienen unos diámetros superiores al diámetro del filtro 51, se forman unos espacios que rodean el filtro 51, representados mediante los números de referencia 55 y 56. El separador 47 está parcialmente en contacto con la circunferencia externa del filtro 51 para situar el filtro 51. El separador 41 presenta un orificio de ventilación 54 que conecta el extremo de la vía de suministro de soluciones de muestra con el aire. La solución de muestra se introduce por capilaridad en la dirección de la gravedad dentro de la vía de suministro de soluciones de muestra, que conecta el orificio de paso 53 que está dispuesto encima del sistema de electrodos y es operativo como unidad de suministro de muestras con el sistema de electrodos. El movimiento de la solución de muestra se detiene cuando el plasma que pasa a través del filtro 51 alcanza el sistema de electrodos.
El grosor de los separadores 49 y 45 que determina la altura de los espacios 55 y 56 que rodean el filtro 51 es preferentemente no inferior a 100 \mum. La reacción de la solución de muestra con los reactivos tiene lugar en el orificio de paso 42 formado en el separador 41. El grosor preferido del separador 41 está comprendido entre 100 y 200 \mum. La orientación de la vía de suministro de soluciones de muestra en la dirección de la gravedad permite que la muestra pase a través del filtro gracias a la gravedad y que alcance rápidamente la capa de reactivos de reacción.
En esta forma de realización, se ha formado una capa de CMC 61 y una capa de mediador electrónico 62 sobre el sistema de electrodos. Se ha formado una capa 63 que comprende enzimas y un agente tensoactivo en la cara posterior del separador 43.
La figura 7 es una vista en sección vertical que ilustra un biosensor de otra forma de realización de la presente invención. La figura 8 es una vista en perspectiva descompuesta que ilustra el biosensor de la figura 7 sin capa de reactivos de reacción. Este sensor es prácticamente igual al sensor representado en las figuras 5 y 6, excepto en que el separador 43 se ha sustituido por una capa de inducción de soluciones de muestra 57 que se compone principalmente de una tela no tejida. En el biosensor de esta forma de realización, el sistema de electrodos está provisto de una capa de CMC 61 y una capa 64 que comprende enzimas, un agente tensoactivo y un mediador electrónico.
A continuación, se describen ejemplos de la presente invención.
Ejemplo 1
Se fabrica un sensor de colesterol como ejemplo de biosensor. En el proceso, primero se añade mediante goteo una solución acuosa al 0,5% en peso de carboximetilcelulosa sódica (denominada "CMC" en lo sucesivo), que constituye el polímero hidrofílico, al sistema de electrodos situado sobre la placa de base aislante 1 representado en la figura 1, y la solución se seca en un secador de aire caliente a 50º durante 10 minutos para formar una capa de CMC 21. Subsiguientemente, se añaden mediante goteo 4 \mul de una solución acuosa de ferricianuro potásico (correspondiente a 70 mM de ferricianuro potásico), que constituye el mediador electrónico, a la capa de CMC, y la solución se seca en el secador de aire caliente a 50º durante 10 minutos para formar una capa de ferrocianuro potásico 22.
A continuación, se añaden mediante goteo 2 \mul de una solución etanólica al 2% en peso de Triton X-100, que constituye el agente tensoactivo, en una cavidad delimitada por la cubierta 8 y la hendidura 10 del separador 7, y la solución se deja secar a temperatura ambiente durante 3 minutos para formar una capa de agente tensoactivo. Se añade Triton X-100 a una solución acuosa en la que se ha disuelto colesterol oxidasa procedente de Nocardia (EC1.1.3.6, denominada en lo sucesivo "ChOD") y colesterol esterasa procedente de Pseudomonas (EC. 3.1.1.13, denominada en lo sucesivo "ChE"). Se añaden a continuación 1,5 \mul de la mezcla de la solución a la capa de agente tensoactivo, y la capa se congela con nitrógeno líquido y se seca en un matraz de Kjeldahl durante toda la noche dentro de un liofilizador, para obtener una capa de enzimas/agente tensoactivo 23 que comprende 1 unidad (U)/sensor de colesterol oxidasa, 2,5 unidades (U)/sensor de colesterol esterasa y un 2% en peso de agente tensoactivo. A continuación, se dispone un filtro de vidrio rectangular de 2 mm x 8 mm (GC50, fabricado por ADVANTEC LTD, grosor: 0,19 mm) en la posición representada en la figura 1, de tal forma que este no entra en contacto con el electrodo de trabajo.
Los orificios de paso 14 y 15 y las muescas 16 y 16 se forman en la posición específica, con el filtro de la vía de suministro de soluciones de muestra tal como se representa en la figura 1. Esta disposición delimita la zona en la que la superficie del filtro no entra en contacto ni con la placa de base aislante ni con el separador ni con la cubierta que delimitan la vía de suministro de soluciones de muestra. Las dimensiones de estos elementos se han indicado previamente haciendo referencia a la figura 1.
Se añade mediante goteo una solución de muestra constituida por 20 \mul de una muestra de sangre total en la unidad de suministro de muestras 12 de la placa de base 1. Se realizan observaciones visuales a través de la cubierta 8 que se compone de un material transparente para confirmar que el líquido que pasa a través del filtro alcanza la parte de la circunferencia externa del orificio de ventilación 9 de la vía de suministro de soluciones de muestra. 3 minutos después de la confirmación, se aplica un impulso de voltaje de +0,5 V al electrodo de trabajo en la dirección del ánodo con el contraelectrodo como referencia. Se mide el valor de la corriente eléctrica al cabo de 5 segundos. El resultado proporciona una respuesta que depende de la concentración de colesterol en suero.
Aunque en este ejemplo la capa de enzimas/agente tensoactivo 23 se forma mediante el procedimiento de liofilización, dicha capa puede formarse mediante el procedimiento de secado por aire. No obstante, en este último caso, la solubilidad de la capa de reactivos de reacción se reduce considerablemente. En consecuencia, la reacción que tiene lugar una vez que el líquido filtrado alcanza la circunferencia externa del orificio de ventilación 9 de la vía de suministro de soluciones de muestra se prolonga mucho.
Ejemplo 2
En el ejemplo 1, el sistema de reactivos de reacción se compone de la capa de enzimas/agente tensoactivo 23 formada mediante el procedimiento de liofilización sobre la cara posterior de la cubierta de la vía de suministro de soluciones de muestra, y de la capa de CMC 21 y la capa de ferricianuro potásico 22 formadas mediante el procedimiento de secado por aire en la posición especificada que recubre el sistema de electrodos situado sobre la placa de base. En este ejemplo, como se representa en la figura 4, el sistema de reactivos de reacción se compone de un soporte poroso 24, que está en contacto con un extremo del filtro 11 y contiene enzimas, un agente tensoactivo y un mediador electrónico que se absorben y retienen en el mismo, y de la capa de CMC 21 formada mediante el procedimiento de secado por aire en la posición especificada que recubre el sistema de electrodos situado sobre la placa de base.
Con la incorporación de una parte de los reactivos comprendidos en el sistema de reactivos de reacción en el soporte poroso, es posible aumentar la solubilidad de los reactivos de reacción en la solución de muestra, como sucede en el caso del procedimiento de liofilización.
Como en el ejemplo 1, en el proceso, primero, se añade mediante goteo una solución acuosa al 0,5% en peso de CMC, que constituye el polímero hidrofílico, al sistema de electrodos, y la solución se seca en un secador de aire caliente a 50º C durante 10 minutos para formar la capa de CMC 21.
A continuación, se adhiere y se fija el soporte poroso 24 realizado en fieltro y recortado con el tamaño de 2 x 4,5 mm, que se compone principalmente de filtros de vidrio, en una posición especificada de la cubierta de la vía de suministro de soluciones de muestra representada en la figura 4, con un adhesivo celulósico (Cemedine C, fabricado por Cemedine Co, Ltd), para que entre en contacto con un extremo del filtro 11.
A continuación, se añaden mediante goteo 5 \mul de la solución acuosa en la que se ha disuelto, como en el caso del ejemplo 1, colesterol oxidasa, colesterol esterasa, ferricianuro potásico y Triton X-100, al soporte poroso 24, se deja que la solución penetre homogéneamente dentro del soporte poroso 24, y la solución se seca en un secador de aire caliente a 50ºC durante 15 minutos.
Como en el ejemplo 1, finalmente se coloca el filtro y se une el elemento de cubierta a la placa de base 1 para obtener un biosensor completo. El soporte poroso 24 tiene un grosor aproximado comprendido entre 0,1 y 0,2 mm. En consecuencia, la distancia entre la placa de base 1 y la cubierta 8 en la parte de la vía de suministro de soluciones de muestra que está en la proximidad del sistema de electrodos se establece en 0,3 mm, que es significativamente superior a la distancia de 0,1 mm de la estructura del ejemplo 1, En el ejemplo 2, el filtro 11 utilizado es un filtro GB100R.
Este biosensor proporciona una respuesta que corresponde a la concentración de colesterol una vez transcurridos tres minutos tras la adición mediante goteo de la muestra de sangre total a la unidad de suministro de muestras.
En los ejemplos anteriores, la placa de base 1 y la cubierta 8 están fabricadas en un material transparente, con lo cual es posible observar el estado de flujo de la muestra a simple vista.
En los ejemplos anteriores, la parte específica de la hendidura 10 para formar la vía de suministro de soluciones de muestra, en la que se instala el filtro tiene una anchura igual a la anchura de la parte que comprende el sistema de electrodos y recibe un flujo de la muestra que pasa a través del filtro. Una de estas partes puede ser más estrecha que la otra. En la figura 5, se representa la relación posicional entre el separador y el filtro y las formas de dicho ejemplo.
La disposición de los reactivos que constituyen la capa de reactivos de reacción y el procedimiento de retención de los mismos no están restringidos a las especificaciones de los ejemplos anteriores, con tal de que los reactivos del sistema de reactivos de reacción se disuelvan rápido en la solución de muestra para asegurar que la reacción enzimática se desarrolle sin dificultades.
Aplicabilidad industrial
Como se ha descrito anteriormente, la presente invención impide de manera eficaz que un componente sólido comprendido en una solución de muestra, tal como los hematocitos, entre en contacto con el sistema de electrodos y el sistema de reactivos de reacción, proporcionando de ese modo un biosensor que asegura una medición de gran precisión y cuya respuesta presenta pocas variaciones.

Claims (14)

1. Biosensor, que comprende: una placa de base aislante (1), un sistema de electrodos que está previsto sobre dicha placa de base y que por lo menos presenta un electrodo de trabajo y un contraelectrodo, un elemento de cubierta (8) que se combina con dicha placa de base para delimitar una vía de suministro de soluciones de muestra (10) para conducir una solución de muestra desde una unidad de suministro de muestras hasta dicho sistema de electrodos, comprendiendo un sistema de reactivos de reacción (22, 23 y 24) por lo menos una enzima de oxidación-reducción y un mediador de electrones, y un filtro (11) dispuesto entre dicho sistema de electrodos y dicha unidad de suministro de muestras en dicha vía de suministro de soluciones de muestra, presentando dicho biosensor un espacio (14, 15 y 16) que rodea una superficie de dicho filtro en una zona comprendida entre un extremo de dicho filtro que está en la proximidad de dicha unidad de suministro de muestras y el otro extremo de dicho filtro que está en la proximidad de dicho sistema de electrodos, en el que dicho sistema de reactivos de reacción, está dispuesto en la vía de suministro de soluciones de muestra, de tal forma que únicamente una solución de muestra transmitida a través del filtro alcanza el sistema de reactivos de reacción, y en el que dicho espacio que rodea la superficie de dicho filtro impide que cualquier parte de la solución de muestra que no es absorbida por el filtro sino que fluye directamente desde un espacio situado en la zona de contacto del filtro con la vía de suministro de soluciones de muestra que está en la proximidad de la unidad de suministro de muestras fluya hacia el sistema de electrodos.
2. Biosensor según la reivindicación 1, en el que dicho elemento de cubierta está dispuesto por encima de dicha placa de base, y dicha vía de suministro de soluciones de muestra empieza en dicha unidad de suministro de muestras dispuesta sobre dicha placa de base y se extiende a lo largo de dicho elemento de cubierta y dicha placa de base.
3. Biosensor según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha unidad de suministro de muestras está situada a un lado de dicho sistema de electrodos.
4. Biosensor según la reivindicación 2 ó 3, en el que dicho espacio tiene una anchura comprendida entre 0,5 mm y 5,0 mm.
5. Biosensor según la reivindicación 4, en el que dicho espacio tiene una anchura comprendida entre 1,0 mm y
3,0 mm.
6. Biosensor según la reivindicación 1, en el que dicha vía de suministro de soluciones de muestra está dispuesta en la dirección de la gravedad desde dicha unidad de suministro de muestras situada sobre dicho elemento de cubierta.
7. Biosensor según la reivindicación 1, en el que dicha unidad de suministro de muestras está situada por encima de dicho sistema de electrodos.
8. Biosensor según la reivindicación 6 ó 7, en el que la anchura de dicho espacio no es inferior a 100 \mum ni inferior al grosor de dicho filtro.
9. Biosensor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho filtro es un cuerpo poroso que presenta unos espacios que se conectan entre sí de una manera tridimensional, y dicho cuerpo poroso es capaz de desplazar sangre desde dicha unidad de suministro de muestras hacia dicha vía de suministro de soluciones de muestra por capilaridad y de filtrar los hematocitos basándose en la diferencia entre las resistencias al flujo del plasma y los hematocitos.
10. Biosensor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la enzima de oxidación-reducción es la colesterol oxidasa.
11. Biosensor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho sistema de reactivos de reacción comprende una enzima con capacidad para hidrolizar éster de colesterol.
12. Biosensor según la reivindicación 11, en el que la enzima con capacidad de hidrolizar éster de colesterol es la colesterol esterasa.
13. Biosensor según la reivindicación 10, 11 ó 12, en el que dicho sistema de reactivos de reacción comprende un agente tensoactivo.
14. Biosensor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una parte o la totalidad de dicho elemento de cubierta y dicha placa de base aislante son transparentes.
ES01984441T 2000-07-31 2001-07-26 Biosensor. Expired - Lifetime ES2317947T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-232385 2000-07-31
JP2000232385 2000-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2317947T3 true ES2317947T3 (es) 2009-05-01

Family

ID=18725079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES01984441T Expired - Lifetime ES2317947T3 (es) 2000-07-31 2001-07-26 Biosensor.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6776888B2 (es)
EP (1) EP1223425B1 (es)
JP (1) JP4184074B2 (es)
CN (1) CN1180259C (es)
DE (1) DE60137111D1 (es)
ES (1) ES2317947T3 (es)
WO (1) WO2002010735A1 (es)

Families Citing this family (102)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6036924A (en) 1997-12-04 2000-03-14 Hewlett-Packard Company Cassette of lancet cartridges for sampling blood
US8071384B2 (en) 1997-12-22 2011-12-06 Roche Diagnostics Operations, Inc. Control and calibration solutions and methods for their use
US6391005B1 (en) 1998-03-30 2002-05-21 Agilent Technologies, Inc. Apparatus and method for penetration with shaft having a sensor for sensing penetration depth
US20050103624A1 (en) 1999-10-04 2005-05-19 Bhullar Raghbir S. Biosensor and method of making
US6645359B1 (en) * 2000-10-06 2003-11-11 Roche Diagnostics Corporation Biosensor
US8641644B2 (en) 2000-11-21 2014-02-04 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Blood testing apparatus having a rotatable cartridge with multiple lancing elements and testing means
US7041068B2 (en) 2001-06-12 2006-05-09 Pelikan Technologies, Inc. Sampling module device and method
US9427532B2 (en) 2001-06-12 2016-08-30 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
US7699791B2 (en) 2001-06-12 2010-04-20 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for improving success rate of blood yield from a fingerstick
US9226699B2 (en) 2002-04-19 2016-01-05 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Body fluid sampling module with a continuous compression tissue interface surface
WO2002100460A2 (en) 2001-06-12 2002-12-19 Pelikan Technologies, Inc. Electric lancet actuator
US8337419B2 (en) 2002-04-19 2012-12-25 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
US9795747B2 (en) 2010-06-02 2017-10-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Methods and apparatus for lancet actuation
JP4209767B2 (ja) 2001-06-12 2009-01-14 ペリカン テクノロジーズ インコーポレイテッド 皮膚の性状の一時的変化に対する適応手段を備えた自動最適化形切開器具
WO2002100252A2 (en) 2001-06-12 2002-12-19 Pelikan Technologies, Inc. Blood sampling apparatus and method
US7981056B2 (en) 2002-04-19 2011-07-19 Pelikan Technologies, Inc. Methods and apparatus for lancet actuation
US7749174B2 (en) 2001-06-12 2010-07-06 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for lancet launching device intergrated onto a blood-sampling cartridge
WO2003042679A1 (en) 2001-11-14 2003-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biosensor
WO2003042680A1 (fr) * 2001-11-14 2003-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biocapteur
WO2003074999A1 (fr) * 2002-03-01 2003-09-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biodetecteur
US7708701B2 (en) 2002-04-19 2010-05-04 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for a multi-use body fluid sampling device
US7901362B2 (en) 2002-04-19 2011-03-08 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7717863B2 (en) 2002-04-19 2010-05-18 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7547287B2 (en) 2002-04-19 2009-06-16 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7232451B2 (en) 2002-04-19 2007-06-19 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8372016B2 (en) 2002-04-19 2013-02-12 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for body fluid sampling and analyte sensing
US8267870B2 (en) 2002-04-19 2012-09-18 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for body fluid sampling with hybrid actuation
US7909778B2 (en) 2002-04-19 2011-03-22 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US9795334B2 (en) 2002-04-19 2017-10-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US7674232B2 (en) 2002-04-19 2010-03-09 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7491178B2 (en) 2002-04-19 2009-02-17 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8784335B2 (en) 2002-04-19 2014-07-22 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Body fluid sampling device with a capacitive sensor
US7175642B2 (en) 2002-04-19 2007-02-13 Pelikan Technologies, Inc. Methods and apparatus for lancet actuation
US7229458B2 (en) 2002-04-19 2007-06-12 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7976476B2 (en) 2002-04-19 2011-07-12 Pelikan Technologies, Inc. Device and method for variable speed lancet
US7331931B2 (en) 2002-04-19 2008-02-19 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US9314194B2 (en) 2002-04-19 2016-04-19 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
US7371247B2 (en) 2002-04-19 2008-05-13 Pelikan Technologies, Inc Method and apparatus for penetrating tissue
US8221334B2 (en) 2002-04-19 2012-07-17 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US7297122B2 (en) 2002-04-19 2007-11-20 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US7892183B2 (en) 2002-04-19 2011-02-22 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for body fluid sampling and analyte sensing
US8579831B2 (en) 2002-04-19 2013-11-12 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
US7291117B2 (en) 2002-04-19 2007-11-06 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US9248267B2 (en) 2002-04-19 2016-02-02 Sanofi-Aventis Deustchland Gmbh Tissue penetration device
US8702624B2 (en) 2006-09-29 2014-04-22 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Analyte measurement device with a single shot actuator
US7648468B2 (en) 2002-04-19 2010-01-19 Pelikon Technologies, Inc. Method and apparatus for penetrating tissue
US8360992B2 (en) 2002-04-19 2013-01-29 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for penetrating tissue
CN1467496A (zh) * 2002-06-03 2004-01-14 松下电器产业株式会社 生物传感器
JP3878993B2 (ja) 2002-10-31 2007-02-07 アークレイ株式会社 分析用具
US8574895B2 (en) 2002-12-30 2013-11-05 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus using optical techniques to measure analyte levels
JPWO2004097393A1 (ja) * 2003-04-28 2006-07-13 松下電器産業株式会社 フィルタとそれを備えたバイオセンサ
JP4208879B2 (ja) * 2003-05-15 2009-01-14 パナソニック株式会社 センサ
US8153081B2 (en) * 2003-05-29 2012-04-10 Bayer Healthcare Llc Test sensor and method for manufacturing the same
WO2004107975A2 (en) 2003-05-30 2004-12-16 Pelikan Technologies, Inc. Method and apparatus for fluid injection
WO2004107964A2 (en) 2003-06-06 2004-12-16 Pelikan Technologies, Inc. Blood harvesting device with electronic control
KR100554649B1 (ko) * 2003-06-09 2006-02-24 주식회사 아이센스 전기화학적 바이오센서
WO2006001797A1 (en) 2004-06-14 2006-01-05 Pelikan Technologies, Inc. Low pain penetrating
US8148164B2 (en) 2003-06-20 2012-04-03 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for determining the concentration of an analyte in a sample fluid
US8058077B2 (en) 2003-06-20 2011-11-15 Roche Diagnostics Operations, Inc. Method for coding information on a biosensor test strip
CN1846131B (zh) 2003-06-20 2012-01-18 霍夫曼-拉罗奇有限公司 制备窄的均匀试剂条的方法和试剂
US7718439B2 (en) 2003-06-20 2010-05-18 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for coding information on a biosensor test strip
US7645421B2 (en) 2003-06-20 2010-01-12 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for coding information on a biosensor test strip
US8071030B2 (en) 2003-06-20 2011-12-06 Roche Diagnostics Operations, Inc. Test strip with flared sample receiving chamber
US8679853B2 (en) 2003-06-20 2014-03-25 Roche Diagnostics Operations, Inc. Biosensor with laser-sealed capillary space and method of making
US7645373B2 (en) 2003-06-20 2010-01-12 Roche Diagnostic Operations, Inc. System and method for coding information on a biosensor test strip
US8206565B2 (en) 2003-06-20 2012-06-26 Roche Diagnostics Operation, Inc. System and method for coding information on a biosensor test strip
US7452457B2 (en) 2003-06-20 2008-11-18 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for analyte measurement using dose sufficiency electrodes
US8282576B2 (en) 2003-09-29 2012-10-09 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for an improved sample capture device
US9351680B2 (en) 2003-10-14 2016-05-31 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for a variable user interface
EP1706026B1 (en) 2003-12-31 2017-03-01 Sanofi-Aventis Deutschland GmbH Method and apparatus for improving fluidic flow and sample capture
US7822454B1 (en) 2005-01-03 2010-10-26 Pelikan Technologies, Inc. Fluid sampling device with improved analyte detecting member configuration
US7622026B2 (en) * 2004-03-02 2009-11-24 Panasonic Corporation Biosensor
US8828203B2 (en) 2004-05-20 2014-09-09 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Printable hydrogels for biosensors
EP1765194A4 (en) 2004-06-03 2010-09-29 Pelikan Technologies Inc METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A DEVICE FOR SAMPLING LIQUIDS
US9775553B2 (en) 2004-06-03 2017-10-03 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for a fluid sampling device
US7569126B2 (en) 2004-06-18 2009-08-04 Roche Diagnostics Operations, Inc. System and method for quality assurance of a biosensor test strip
US8652831B2 (en) 2004-12-30 2014-02-18 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for analyte measurement test time
EP1852698A1 (en) * 2005-01-24 2007-11-07 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sensor chip
JP2006201112A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Sumitomo Electric Ind Ltd センサチップ
US20090053105A1 (en) * 2005-01-24 2009-02-26 Toshifumi Hosoya Sensor Chip
EP2022857A3 (en) * 2007-02-28 2009-03-25 General Life Biotechnology Co., Ltd. Sensing member for detecting total cholesterol of blood sample
KR100885074B1 (ko) * 2007-07-26 2009-02-25 주식회사 아이센스 미세유로형 센서 복합 구조물
US9386944B2 (en) 2008-04-11 2016-07-12 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Method and apparatus for analyte detecting device
KR101179555B1 (ko) 2008-12-22 2012-09-05 한국전자통신연구원 바이오 센서 칩
US9375169B2 (en) 2009-01-30 2016-06-28 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Cam drive for managing disposable penetrating member actions with a single motor and motor and control system
TWM359696U (en) * 2009-02-13 2009-06-21 Apex Biotechnology Corp Biochemical test system, measurement device, and biochemical test strip
KR101032691B1 (ko) * 2009-04-17 2011-05-06 (주)디지탈옵틱 신속한 혈구분리가 가능한 질병진단용 바이오센서
US8965476B2 (en) 2010-04-16 2015-02-24 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Tissue penetration device
CN104160277B (zh) * 2012-01-11 2017-05-17 嘉泉大学校产学协力团 用于测量血糖水平的单元、包含该单元的系统以及用于测量血糖水平的方法
US9714912B2 (en) * 2012-08-13 2017-07-25 Achira Labs Pvt. Ltd. Compositions for fabric based lateral flow assay device using electrochemical detection means, and devices therefrom
CN103630593A (zh) * 2012-08-21 2014-03-12 苏州宇钿医疗器械有限公司 一种二电极葡萄糖酶电极传感器
US9188561B2 (en) * 2013-03-03 2015-11-17 Yue Xu Test strip
KR20150009745A (ko) * 2013-07-17 2015-01-27 주식회사 미코 바이오 센서 칩
CN107615054A (zh) * 2015-06-05 2018-01-19 日东电工株式会社 生物传感器芯片和生物传感器装置
CN107917942B (zh) * 2016-10-11 2021-06-18 广州好芝生物科技有限公司 一种电极系统及含有该电极系统的试条和仪器
KR101933457B1 (ko) * 2017-11-21 2018-12-28 (주) 비비비 바이오 센서
US20210113145A1 (en) * 2018-04-19 2021-04-22 The Regents Of The University Of California Low cost, transferrable and thermally stable sensor array patterned on conductive substrate for biofluid analysis
KR101964885B1 (ko) * 2018-04-25 2019-04-02 (주) 비비비 혈액 분석 장치
JP7243994B2 (ja) * 2018-04-25 2023-03-22 ビービービー インコーポレイテッド 血液分析装置
EP3951374A1 (en) * 2020-08-03 2022-02-09 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) Biosensor system for multiplexed detection of biomarkers
CN112748167B (zh) * 2020-10-27 2022-04-26 浙江大学 一种用于多巴胺检测的针状全固态传感器及其制备方法
KR20220077530A (ko) * 2020-12-02 2022-06-09 동우 화인켐 주식회사 패치형 바이오센서

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3607092A (en) * 1970-03-23 1971-09-21 Ibm Automatic fluid sample apparatus
DE3029579C2 (de) * 1980-08-05 1985-12-12 Boehringer Mannheim Gmbh, 6800 Mannheim Verfahren und Mittel zur Abtrennung von Plasma oder Serum aus Vollblut
JPH0654304B2 (ja) * 1986-08-28 1994-07-20 松下電器産業株式会社 バイオセンサ
JPH01134246A (ja) 1987-11-19 1989-05-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd バイオセンサ
JP2502666B2 (ja) 1988-01-29 1996-05-29 松下電器産業株式会社 バイオセンサ及びその製造方法
GB9309797D0 (en) * 1993-05-12 1993-06-23 Medisense Inc Electrochemical sensors
US5609749A (en) * 1993-12-29 1997-03-11 Mochida Pharmaceutical Co., Ltd. Electrochemical assay method with novel p-phenylenediamine compound
US5522977A (en) * 1994-10-07 1996-06-04 Biomedix, Inc. Glucose sensor
US5779867A (en) * 1994-10-07 1998-07-14 Biomedix, Inc. Dry chemistry glucose sensor
US5962215A (en) 1996-04-05 1999-10-05 Mercury Diagnostics, Inc. Methods for testing the concentration of an analyte in a body fluid
JP3745452B2 (ja) 1996-05-30 2006-02-15 松下電器産業株式会社 バイオセンサおよびその製造方法
JP3487396B2 (ja) * 1997-01-31 2004-01-19 松下電器産業株式会社 バイオセンサとその製造方法
ATE316651T1 (de) * 1999-11-15 2006-02-15 Arkray Inc Biosensor
JP2001201479A (ja) 2000-01-21 2001-07-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd バイオセンサ
US6726818B2 (en) 2000-07-21 2004-04-27 I-Sens, Inc. Biosensors with porous chromatographic membranes

Also Published As

Publication number Publication date
EP1223425A1 (en) 2002-07-17
EP1223425B1 (en) 2008-12-24
JP4184074B2 (ja) 2008-11-19
DE60137111D1 (en) 2009-02-05
US20020148726A1 (en) 2002-10-17
CN1180259C (zh) 2004-12-15
CN1386194A (zh) 2002-12-18
US6776888B2 (en) 2004-08-17
EP1223425A4 (en) 2003-06-04
WO2002010735A1 (fr) 2002-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2317947T3 (es) Biosensor.
ES2260305T3 (es) Biosensor.
ES2270958T3 (es) Biosensor.
ES2249388T3 (es) Biosensor.
US6977032B2 (en) Biosensor
ES2970374T3 (es) Elemento sensor para detectar un analito en un líquido corporal
ES2378528T3 (es) Biosensor
US7056425B2 (en) Biosensor
ES2235795T3 (es) Biosensor.
JP4213361B2 (ja) バイオセンサ
ES2247094T3 (es) Sensor de glucosa con respuesta rapida.
ES2384166T3 (es) Sensor electroquímico
ES2238254T3 (es) Biosensor.
US6627057B1 (en) Microsphere containing sensor
ES2177474T3 (es) Sensor desechable y metodo para su fabricacion.
ES2264149T3 (es) Sensores electroquimicos con selectividad mejorada y sensibilidad aumentada.
ES2340153T3 (es) Metodo de formacion de una conexion electrica para una celda electricoquimica.
JP3856437B2 (ja) バイオセンサ
JP2004325384A (ja) バイオセンサ
MXPA01010156A (es) Dispositivo de prueba para medir caracteristicas de un fluido en una base continua