ES2600627T3 - Medición de analito - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para medir la concentración de un analito dado en un fluido corporal que comprende: medios para unir el dispositivo a la piel de un sujeto; una región de recogida de fluido común adaptada para estar en comunicación fluida con el fluido a ser medido; una pluralidad de medios de detección de analitos para hacer una pluralidad de mediciones de dicha concentración durante un periodo de tiempo; y, una pluralidad de microcanales para transportar el fluido a ser medido desde la región de recogida de fluido común a la pluralidad de medios de detección; caracterizado por que el dispositivo está dispuesto para dirigir fluido secuencialmente a cada uno de los medios de detección; y además caracterizado por que el dispositivo comprende además o está adaptado para interconectarse con, medios de control apra generar señales para controlar dicha dirección del fluido a los medios de detección.

Description

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Medicion de analito Descripcion

I. Antecedentes de la invencion

Esta invencion, como se define en la reivindicacion 1, se refiere a un aparato para medir ciertas propiedades de fluidos corporales y las concentraciones de ciertos analitos en los mismos. Al menos algunos aspectos de la divulgacion se refieren particularmente a la medicion de niveles de glucosa en sangre y otros fluidos corporales como tales como fluido cutaneo (intersticial) y sub-cutaneo.

Durante anos recientes ha habido dos tendencias obvias en el desarrollo de dispositivos de diagnostico: la simplificacion del procedimiento del test y la reduccion en el volumen de la muestra requerida para realizar el test. La simplificacion del test permite que el ensayo lo realice personal relativamente no experto en un escenario que no es el laboratorio. De este modo, por ejemplo, los tests del marcador cardiaco configurados en un inmunoensayo de flujo lateral con anticuerpo etiquetado permiten una evaluacion temprana de infarto de miocardio potencial.

La fuerza impulsora para el desarrollo de test que requieren menores volumenes de muestra es la reduccion de la incomodidad del paciente. Esto es particularmente importante en tests caseros donde, por ejemplo, si un test de glucosa es menos doloroso el usuario se hara pruebas con mas frecuencia.

Ahora esta bien documentado que los diabeticos que controlan su azucar en sangre de manera frecuente consiguen un mejor control glicemico y as! evitan complicaciones a largo plazo de la enfermedad. Con este pensamiento en mente, un numero de empresas han desarrollado dispositivos de test que requieren progresivamente volumenes mas pequenos de muestra, minimizando de esta manera el dolor.

Se han hecho algunas propuestas para intentar reducir la cantidad de dolor que conllevan los llamados dispositivos mlnimamente invasivos (por ejemplo, patentes de Estados Unidos Integras con numeros 5.746.217; 5.820.570; y 5.582.184). Desafortunadamente, tales dispositivos parecen ser incapaces de proporcionar suficiente muestra de fluido para proporcionar un resultado fiable y por lo tanto, hasta ahora, no se ha obtenido ninguno comercialmente.

En el contexto de medicion de glucosa, tambien se conocen los llamados monitores continuos y tienen ciertas ventajas sobre los dispositivos de “foto instantanea” descritos anteriormente ya que proporcionan un conocimiento mas claro en la tendencia, el efecto de la comida o la medicacion y el control global glicemico. Tales dispositivos conocidos sufren sin embargo de un numero de inconvenientes, principalmente asociados con la necesidad de volver a calibrar el dispositivo regularmente. Esto implica la realizacion de regulares tests manuales usando una tira convencional de test. Esto puede anular muchas de las desventajas de usar un dispositivo continuo ya que el usuario aun depende de tomar accion con el fin de que el dispositivo funcione adecuadamente.

Ademas la precision del dispositivo tiende a desviarse de manera imprevisible entre calibraciones. Los regulares pinchazos en el dedo tambien son dolorosos. Ejemplos de sensores de control continuo incluyen la solicitud de patente internacional PCT/DE99/03126 (Publicacion internacional WO 00/22977 publicada el 27 de abril 2000) y la solicitud de patente internacional PCT /US99/16378 (Publicacion internacional WO 00/04832 publicada el 3 de febrero 2000).

El documento WO0022977 A1 divulga un sistema de sensores mlnimamente invasivos para determinar la concentracion de sustancias en el cuerpo humano. El sistema esta comprendido de una sonda hueca que se proporciona para extraer un fluido de los tejidos y que esta dispuesta en un soporte. Un sensor con un elemento del sensor esta tambien dispuesto en el soporte. El sensor comprende un canal de circulacion que esta en contacto espacial con los elementos del sensor y que esta directamente concentrado al interior de la sonda hueca. Los elementos de microfluidos se usan para la sonda hueca y para el sensor de tal manera que el sensor pueda realizar mediciones directas y continuas de las concentraciones de la sustancia de los llquidos que se han extraldo del tejido a traves de la sonda hueca.

II. Resumen y objetos de la divulgacion

Es un objeto de la divulgacion proporcionar una disposicion mejorada y que cuando se vea desde un primer aspecto la invencion proporcione un dispositivo para medir la concentracion de un analito en un fluido, que comprende un medio de soporte, medio de deteccion de analitos proporcionado en el mismo para medir dicha concentracion y un microcanal en comunicacion fluida con dicho medio de deteccion de analito para transportar dicho fluido a dicho medio de deteccion.

Por lo tanto se observara que de acuerdo con la divulgacion se puede usar un microcanal para transportar el fluido de muestra al medio de deteccion.

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Como se usa en el presente documento el termino “microcanal” se refiere a un canal, de cualquier seccion transversal adecuada, cuya dimension lateral tiene aproximadamente 10-500 pm.

Tales microcanales son beneficiosos por un numero de razones en el contexto de un dispositivo detector de analito. En el contexto de la medicion de fluido en un volumen pequeno de muestra es beneficioso ya que significa que es mas facil proporcionar un volumen suficiente para un test valido. Lo que es mas importante, el volumen del fluido requerido para realizar el ensayo es correspondientemente pequeno, ademas el microcanal permite manipular velocidades de flujo de entre 10 y 500 nL/min con una alta resolucion de la medicion en el tiempo, debido al bajo volumen del canal. Los medios detectores de glucosa pueden estar dispuestos en cualquier configuracion adecuada, dependiendo del tipo de medio detector usado (electroqulmico, optoqulmico, etc.). Preferentemente los medios detectores comprenden uno o mas reactivos para reaccionar con dicho analito y por lo tanto dar un resultado medible. Tal reactivo puede colocarse en cualquier sitio, pero preferentemente el reactivo o al menos uno de los reactivos se proporcionan sobre una pared del microcanal. Esta disposicion es beneficiosa ya que significa que no se requiere un volumen adicional con el fin de que el llquido muestra entre en contacto con el reactivo, es decir, el area de contacto se optimiza. Cuando se ve desde un segundo aspecto la invencion proporciona un dispositivo para medir la concentration de un analito en un fluido, que comprende un miembro soporte y un microcanal proporcionado sobre dicho miembro soporte para transportar dicho fluido a traves del miembro soporte, donde uno o mas reactivos para reaccionar con dicho analito esta cubierto sobre una pared del microcanal.

Preferiblemente, tal dispositivo comprende ademas medios para detectar el analito, por ejemplo un detector electroqulmico o fotometrico.

Los dispositivos expuestos anteriormente pueden usarse para medir glucosa en fluido intersticial. Por supuesto, puede aplicarse una muestra adecuada de fluido corporal al dispositivo. Sin embargo, preferentemente el dispositivo esta integrado con medios para extraer el fluido. Mas preferentemente, este comprende medios para penetrar en la piel, en el caso en el que el fluido muestra sea fluido intersticial. Mas preferentemente comprende un miembro de penetration en la piel tal como una aguja hueca, una lanceta solida o similares.

De acuerdo con las realizaciones expuestas anteriormente el dispositivo puede usarse tanto como para recoger el fluido muestra como para medir la concentracion del analito diana, o al menos dar un resultado a partir del cual pueda medirse la concentracion. Cuando se observa desde otro aspecto de la presente divulgation proporciona un dispositivo para medir la concentracion de un analito en un fluido, que comprende un miembro de soporte, medios proporcionados en el miembro de soporte par detectar dicho analito, en el que dicho miembro de soporte comprende ademas medios de extraction de fluido dispuestos para dirigir fluido a dicho medio de detection de analitos a traves de un conducto en el miembro de soporte.

Por lo tanto, se vera que de acuerdo con este aspecto de la divulgacion, un medios de extraccion de fluido, preferentemente un medio de penetracion en la piel, mas preferentemente una aguja, lanceta o similar, se proporciona sobre un miembro soporte de un dispositivo para medir la concentracion de analito. Esto permite, en al menos casos preferentes, que la combination de medios de penetracion en la piel, por ejemplo, aguja, y el miembro soporte, por ejemplo, la tira del test, se hagan desechables y de este modo lo mas higienicos posibles. Las realizaciones preferidas requieren que un usuario meramente pinche su piel con una aguja o similar y despues la sangre o el fluido intersticial puedan conducirse automaticamente a o en el miembro del test. Los dispositivos para extraer fluido intersticial se muestran en las patentes Integras anteriormente mencionadas y la solicitud de patente internacional PCT/US01/09673 (Publication de patente internacional WO 01/72220 publicada el 4 de octubre 2001).

En tales realizaciones la aguja combinada/miembro del test se usarla junto con un dispositivo de medicion separable no desechable para medir la concentracion de analito, por ejemplo, por medio del resultado de una reaccion analito-reactivo, donde sea apropiado.

Las dimensiones de la aguja, lanceta o similar pueden ser apropiados para la aplicacion particular. De hecho, se puede usar cualquier mecanismo para extraer fluido intersticial con la presente invencion. Aunque la presente divulgacion se describira con referencia a una aguja de penetracion superficial, la realization divulgada se puede aplicar a cualquier tecnica para obtener un fluido corporal.

Por ejemplo, se puede emplear una aguja hipodermica estandar de varios centlmetros de longitud. Aunque el dispositivo se puede usar para muestrear fluido intersticial o sangre de capas cutaneas y/o sub-cutaneas, en las realizaciones preferidas sin embargo el miembro de penetracion tiene tal longitud que penetra sustancialmente en la capa cutanea de la piel. Cuando se hace referencia al termino “sustancialmente la capa cutanea”, significa que mientras hay la intention de tomar muestra de un fluido a partir de la capa cutanea, no se puede descartar que puedan darse algunas muestras de la capa subcutanea. La capa cutanea tiene una mayor densidad de capilares sangulneos, lo que ayuda a asegurar que los niveles de analitos en el fluido intersticial reflejen de manera fiable aquellos en la sangre.

Aunque no se limita a analizar fluido intersticial (FIS), la presente realizacion divulgada se usa preferentemente en la obtencion y analisis de FIS. Un beneficio adicional que ofrece el fluido intersticial es que no es tan complejo

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como la sangre total y por lo tanto, por ejemplo, no sufre de fluctuaciones hematocrlticas. FIS tambien tiene una baja viscosidad y es mas adecuado para pasar a traves de los microcanales que la sangre total. El requisito de un menor volumen de muestra de un microcanal tambien posibilita al dispositivo a usar fluido intersticial de manera fiable.

Quizas lo que es mas importante es que tal penetracion en la piel superficial (cutanea o subcutanea) reduce sustancialmente el dolor experimentado ya que hay una densidad mucho menor de terminaciones nerviosas que en las profundidades penetradas por las agujas estandares cuando se extrae sangre. De hecho, en al menos realizaciones preferentes, normalmente no se siente dolor o se siente muy poco. Esto hace que la penetracion prolongada y/o repetida de la piel sea mucho mas aceptable.

La longitud real de los medios de penetracion dependera del angulo en el que se pretende insertar. Sin embargo, preferentemente se pretende una insercion sustancialmente perpendicular y la longitud es inferior a 2 mm, preferentemente inferior a 1,5 mm. En algunas realizaciones preferentes es apropiada una longitud de aproximadamente 1,4 mm. Sin embargo, para ciertas aplicaciones una longitud tan corta como de 0,5 mm puede ser preferente.

Por supuesto un test dado puede tener solamente un miembro de penetracion en la piel, o alternativamente puede proporcionarse una pluralidad.

Los medios de penetracion pueden comprender una aguja estandar suficientemente corta, posiblemente acortada si es necesario. Mas preferentemente los medios de penetracion comprenden una microaguja. Una microaguja se define por lo tanto como una aguja con una longitud suficiente para penetrar en la capa cutanea de la piel del humano sin penetrar sustancialmente en la capa subcutanea. Tal aguja tiene tlpicamente una longitud inferior a 2 mm, preferentemente entre 0,4 y 1,6 mm.

El diametro exterior es preferentemente inferior a 0,5 mm, mas preferentemente entre 0,1 y 0,3 mm.

Los medios de penetracion estan integrados con el miembro de soporte. Los comentarios anteriores en relacion con esta disposicion se aplican, con el beneficio adicional aqul senalado de que las realizaciones preferentes de esta disposicion pueden proporcionar un dispositivo compacto desechable que da lugar a sustancialmente ningun dolor, en uso y obvian la necesidad del usuario para que se ponga en contacto con o incluso vea el fluido corporal afectado.

En un ejemplo particularmente preferido el analito es glucosa.

Las realizaciones preferidas de la divulgacion usan una medicion basada en el reactivo. Muchas mediciones diferentes de analito basadas en reactivo estan disponibles para aquellos expertos en la tecnica, lo que permite que los principios de la divulgacion encuentren una amplia aplicacion. Por ejemplo podrla usarse una tecnica optoqulmica, es decir, bien fluorescente o luminiscente, o electroqulmica.

Una realizacion preferida comprende medios detectores de analito que comprenden un electrodo de enzima amperometrico mediado. Por ejemplo, una transferencia de electron mediada por ferroceno de una reaccion catalizada glucosa-oxidasa es un medio adecuado para detectar el nivel de glucosa en un fluido corporal. Se apreciara que el uso del mediador anterior de transferencia de electron es un ejemplo no limitativo y que podrla usarse otros mediadores de transferencia de electron bien conocidos en la tecnica, por ejemplo, hexa-cianoferrato (ferricianuro), oxlgeno y componentes de la cadena respiratoria (es decir, citocromos).

Preferentemente la realizacion comprendera unos medios detectores de analito que funcionen junto con un medidor de test para dar la medicion. Alternativamente, el miembro puede comprender el reactivo apropiado o tinte para realizar un test colorimetrico en asociacion con medios sensibles a la luz en el medidor del test. Se vera que tales disposiciones son consistentes con el dispositivo del test que es desechable ya que los elementos costosos del mecanismo de deteccion, tales como los medios sensibles a la luz, los circuitos electronicos, etc., pueden colocarse en un medidor de test desechable.

Se puede proporcionar un unico medio detector de analito, pero preferentemente se proporcionan mas de uno.

Por lo tanto, se vera que de acuerdo con la realizacion divulgada, una pluralidad de conductos dirigen fluido que se medira a sus respectivos medios detectores. Esto significa que pueden hacerse una pluralidad de mediciones de fluido con un unico dispositivo. Los medios detectores pueden ser diferentes para medir o analizar diferentes analitos en el fluido. Sin embargo, preferentemente son los mismos o al menos son para medir el mismo analito. Cuando se ve desde un aspecto adicional la divulgacion proporciona un dispositivo para medir la concentracion de un analito en un fluido, que comprende un miembro soporte y una pluralidad de medios detectores de analito proporcionados sobre el mismo para medir dicha concentracion, donde dicho dispositivo comprende ademas una pluralidad de conductos de tal manera que cada uno de dichos medios detectores tiene un conducto asociado con el mismo, sirviendo dichos conductos en uso para dirigir dicho fluido a los respectivos medios detectores. El dispositivo, ya comprenda un unico o una pluralidad de conductos/sensores de analito, puede usarse continuamente para medir

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la concentracion del analito durante un periodo de tiempo. Pueden tomarse mediciones periodicas, es decir, “se toma muestra” del fluido en varios periodos durante un tiempo, por ejemplo cada 30 minutos. El fluido puede fluir de manera continua a traves del dispositivo o puede frenarse de manera temporal, por ejemplo, por puertas hidrofobicas. Como otra alternativa mas, los sensores pueden ser del tipo unico de medicion, despues del cual el dispositivo se descarta o el fluido se desvla a otro conducto para realizar otra medicion. El tiempo total que se tarda para completar un ciclo de medicion o el tiempo que se tarda entre mediciones podrla variar y dependera del grado de control o del analito de interes. La pluralidad de conductos permitira el cambio de un sensor a otro despues de un periodo particular de tiempo, desviando el flujo de fluido de un conducto a otro. El cambio permite que las mediciones se realicen sin interruption para la extraction de fluido o sin tener que volver a calibrar los sensores, que se conoce que se desvlan despues de un periodo de tiempo debido a factores tales como contamination del electrodo.

De este modo, el control de analito puede hacerse sobre una base verdaderamente continua, sin que el usuario tenga que volver a calibrar o interactuar con el sistema. Una ventaja de realizar una unica medicion, bien en el caso de un dispositivo con un unico o una pluralidad de microcanales es que la desviacion de la senal con el paso del tiempo deja de ser un problema que tiene que considerarse y como consecuencia pueden emplearse qulmicas de reactivo mas simples en los sensores de analito. Por ejemplo en el caso de un sistema de detection electroqulmica, pueden obtenerse resultados en tan solo cinco segundos o menos. Ademas, tales dispositivos no requeriran depositos de almacenaje para la recogida de fluido residual, ya que el fluido residual se almacenara en los propios conductos del microcanal.

En principio, no habra llmite superior para el numero de sensores/conductos contenidos dentro de un dispositivo, estando el llmite superior determinado por factores tales como la longitud total deseada de tiempo para la medicion del analito o el tamano del dispositivo.

Mientras las realizaciones anteriores describen un sensor de flujo de movimiento continuo, es decir, el analito se mide mientras fluye a traves de los medios de deteccion, tambien se pueden tomar mediciones mientras el fluido esta inmovil. Esto podrla conseguirse con el uso de medios controladores de flujo tales como una puerta o puertas hidrofobica que se activan para frenar temporalmente el flujo de fluido a traves del microcanal una vez que ha pasado los medios detectores. El aislamiento o corte de un volumen de fluido del resto de la muestra de fluido permitira una determination final de la cantidad total de analito presente en la parte particular de la muestra que se hara.

Como se ha descrito anteriormente, los medios detectores pueden ser electroqulmicos o no electroqulmicos por naturaleza, por ejemplo, del tipo fluorescente o colorimetrico quimioluminiscente. Por ejemplo, los medios detectores pueden comprender un electrodo cubierto con enzima en el caso de medicion electroqulmica, o en el caso de deteccion colorimetrica fluorescente los medios detectores comprenderan un tinte reactivo adecuado. Por supuesto, se entendera que los terminos “medios detectores” no se refieren necesariamente a un montaje completo para dar una lectura final, sino mas bien a medios sobre el miembro soporte que producen un resultado que puede leerse para dar una medida de la concentracion de analito, por ejemplo, por un medidor de test separado.

Tales dispositivos de acuerdo con las realizaciones de la divulgation como se ha expuesto anteriormente podrlan disponerse para usarse de un modo similar a las tiras de test convencionales, es decir, donde una sola muestra de fluido se coloca sobre el dispositivo y se mide.

En comun con aspectos anteriores de la divulgacion, los dispositivos del tipo expuesto anteriormente pueden estar dispuestos para medir la concentracion de cualquier analito adecuado. En todos estos casos, la concentracion de analito puede ser simplemente una indication indirecta de la propiedad del fluido muestra que se desea controlar. Por ejemplo, se puede anadir un reactivo de deteccion (por ejemplo un sustrato de enzima o un antlgeno) a la muestra para enlazar selectivamente y/o reaccionar con ciertas protelnas en el fluido como enzimas o anticuerpos. En este caso el reactivo de deteccion anadido o el producto de la reaction enzimatica catalizada, comprende el analito. Los dispositivos de acuerdo con la invention pueden disponerse por lo tanto para medir dichos analitos, es decir, se vera que dichos dispositivos pueden usarse para medir la actividad de enzimas en una muestra de fluido corporal, o probar si los anticuerpos para un antlgeno particular estan presentes en el fluido corporal.

Sin embargo, preferentemente el dispositivo esta dispuesto para medir una concentracion de analito directamente, es decir, es la propia concentracion lo que se esta controlando. Un ejemplo de tal medicion sera glucosa en sangre, cuya concentracion es un parametro importante para aquellos que sufren de diabetes.

En una realization particularmente preferida, el dispositivo de medicion es adecuado para medir la concentracion de un analito, por ejemplo glucosa, en sangre o intersticial. En tal realizacion el dispositivo es preferentemente adecuado para su union a la piel del sujeto que se medira. El sujeto puede ser un animal pero es preferentemente humano.

Al proporcionar un dispositivo que puede unirse a un sujeto, las mediciones de la concentracion de la sustancia en el fluido intersticial del sujeto pueden realizarse de manera repetida durante un periodo de tiempo.

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Esto significa que las molestias e incomodidad para el usuario se reducen de manera significativa y ademas que los tests pueden realizare en intervalos regulares y con una mayor frecuencia que de otra manera serla tolerable. El resultado de esto en la aplicacion preferente de la divulgacion para controlar glucosa en sangre es que se da un conocimiento mejorado en el control glicemico y los efectos de alimentos, medicacion y tendencias generales sobre el nivel de glucosa. Ademas, al unir el dispositivo al paciente y por lo tanto hacer que el dispositivo sea portable, permite que el paciente lleve una vida lo mas normal posible. Tambien permite la posibilidad de mediciones continuas durante periodos durante los cuales puede no ser conveniente autocontrolarse con metodo manuales convencionales de analisis, por ejemplo durante periodos prolongados de ejercicio o mientras se duerme. El dispositivo podrla por lo tanto incluir una alarma o medios para activar una alarma con el fin de avisar o despertar al paciente o cualquier tercera persona en caso de un nivel particular de analito, por ejemplo en el caso de hipoglucemia.

Por consiguiente, es preferente que los dispositivos comprendan un miembro de penetracion con una suficiente longitud sustancialmente para penetrar en la capa cutanea de la piel, mas preferentemente formada Integramente con el miembro soporte. Tales dispositivos comprenden al menso un microcanal para transportar el fluido intersticial a uno o mas de los medios detectores.

Cuando se observa desde un aspecto adicional la presente invencion proporciona unl dispositivo para medir la concentracion de glucosa en fluido intersticial comprende medios para unir el dispositivo a la piel de un sujeto y una pluralidad de medios detectores para hacer una pluralidad de mediciones de dicha concentracion durante un periodo de tiempo.

Se vera que efectivamente este aspecto de la invencion proporciona un dispositivo que puede realizar una pluralidad de mediciones in situ, es decir, sin que se requiera la intervention del usuario. Esto tiene claros beneficios al eliminar algunas limitaciones sobre el numero, frecuencia y regularidad con la que pueden realizarse mediciones. Cada elemento detector en el dispositivo esta disenado para usarse durante un cierto tiempo predeterminado durante el cual la senal no se desviara de manera significativa con el paso del tiempo. En este sentido, “significativamente” representa la cantidad de desvlo permitido por una cantidad cllnicamente aceptable. Despues de tal periodo, el fluido se cambia entonces a un nuevo sensor y el proceso se repite. Preferentemente, el dispositivo esta provisto de medios de control de flujo para influir en el flujo de fluido para los medios detectores. Puede emplearse cualquier metodo adecuado de control de flujo con los medios correspondientes para afectar a tal metodo de control. Por ejemplo bombeo piezoelectrico, metodos electrocineticos o mecanicos tales como “desbloquear” el flujo a lo largo de un conducto seleccionado, por ejemplo, permitiendo que una burbuja de gas se escape o abriendo una valvula.

En ciertas realizaciones, los medios de control de flujo comprenden una puerta hidrofobica situada en el conducto/microcanal. Una puerta hidrofobica como se desvela en el presente documento se refiere a una region con superficie hidrofobica dentro de un canal hidrofllico de tal manera que el flujo de fluido se interrumpa. Al cambiar la naturaleza hidrofobica de la puerta, es decir, al hacer la region hidrofobica mas hidrofllica, entonces se puede dejar que el fluido fluya a lo largo del canal. Las puertas hidrofobicas pueden usarse para controlar el flujo de fluido dentro de un unico microcanal o pueden usarse para cambiar o redirigir el flujo de un microcanal a otro.

Alternativamente, la naturaleza hidrofobica de la puerta puede mantenerse como esta y puede aplicarse una mayor fuerza de bombeo (por ejemplo, proporcionada por una bomba mecanica o electroosmotica) con el fin de que el fluido traspase la puerta hidrofobica.

La invencion esta dispuesta para dirigir el fluido secuencialmente a cada uno de los medios detectores. El ritmo de la direction del fluido a los medios detectores podrla pre-configurarse por ejemplo con software dentro del medidor, de tal manera que el fluido se cambie despues de un periodo predeterminado de tiempo. Sin embargo, preferentemente el dispositivo comprende, o esta adaptado para interactuar con medios de control para controlar dicha direccion del fluido con los medios detectores. Tal control es preferentemente automatico.

Adicionalmente o alternativamente sin embargo los medios de control pueden ser tales que permitan a un usuario especificar cuando se tiene que hacer una medicion. Esto es beneficioso ya que permite una medicion a demanda lo que es util por ejemplo en el caso de control de glucosa en sangre, ya que permite al usuario determinar el efecto sobre la glucosa en sangre de comer un tentempie particular o determinar cuanta insulina es necesaria inyectar antes de comer o el usuario puede simplemente querer realizar una comprobacion para reconfirmar. Esto posibilita al dispositivo hacer mediciones periodicas para cada medicion, facilitando de este modo el objeto deseado de controlar la concentracion de la sustancia en cuestion durante un periodo de tiempo.

Donde, cuando se prefiere, cada microcanal u otro conducto esta asociado con un respectivo medio de control de flujo, cada uno puede ser individualmente dirigible por un medio de control adecuado. Esto da una significativa flexibilidad en como puede usarse tal dispositivo.

Preferentemente el dispositivo comprende una region comun de recogida de fluido en comunicacion fluida con

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el fluido corporal que se medira, por ejemplo por medio de una aguja, estando cada medio detector preferentemente en selectiva comunicacion fluida con dicha region comun de recogida. De este modo, cuando se ve desde un aspecto adicional la presente invencion proporciona un dispositivo para hacer una pluralidad de mediciones de la concentracion de un analito en un fluido que comprende un sitio comun de recogida de muestra en comunicacion fluida con el fluido que se medira y una pluralidad de medios detectores para medir dicha concentracion.

Donde no se especifica lo contrario, se puede proporcionar cualquier conducto adecuado para transportar el fluido a ser medido al medio de deteccion, pero las disposiciones preferidas comprenden microcanales como los definidos en ela presente. Ademas, en el contexto de una pluralidad de medios detectores de analito, la provision de microcanales permite que muchos elementos del test esten colocados en cercana proximidad posibilitando de este modo que incluso los dispositivos que comprenden un gran numero de medios detectores se hagan relativamente pequenos. Esto es beneficioso en aplicaciones en las que el tamano y peso del dispositivo es una consideracion importante, tal como cuando esta unido al cuerpo del usuario.

As! como los beneficios entendidos per se de un volumen bajo de muestra que surge del uso de microcanales, los Solicitantes se han dado cuenta de que tal volumen pequeno de muestra hace que sea practicable cambiar el modo de analisis. Mas particularmente, se han dado cuenta de que un volumen muy pequeno de muestra significa que mas que conducir la medicion de velocidad de reaccion usual como en los dispositivos electroqulmicos conocidos, por ejemplo para detectar analitos en sangre tales como glucosa, donde la transferencia de electrones se mide como una funcion de tiempo para determinar la velocidad de transferencia, puede realizare un test final en el que se mide la cantidad total de analito en el volumen de la muestra, consumiendo de este modo sustancialmente todo el analito.

Se ha apreciado que esto es ventajoso sobre mediciones de velocidad ya que estas tienden a ser propensas a fluctuaciones de interferencia, temperatura y de hematocritos (en el caso de usar sangre). Mientras tal metodo de medicion tardara un tiempo prohibitivamente largo con dispositivos conocidos de medicion, al usar microcanales de acuerdo con la invencion para dar un volumen de muestra requerido del orden de unos pocos nano-litros, tal medicion puede completarse tlpicamente en el orden de unos pocos segundos, haciendolo de este modo una proposicion practica.

Cuando se observa desde otro aspecto adicional la presente divulgacion proporciona un metodo de medir la cantidad de un analito en una muestra de llquido que comprende proporcionar un dispositivo de medicion electro- qulmico que tiene un electrodo sensor dentro de un microcanal, introducir dicho llquido de muestra en dicho microcanal, y medir una corriente agregado pasada por dicho electrodo para dar una indicacion de dicha cantidad de analito en la muestra.

Este aspecto de la divulgacion tambien se extiende a un dispositivo electro-qulmico para medir la cantidad de un analito en una muestra de llquido que comprende un electrodo sensor dispuesto dentro de un microcanal y medios para medir una corriente agregada pasada por dicho electrodo en uso para dar una indicacion de dicha cantidad de analito en la muestra.

La invencion tiene una realizacion que se extiende a una disposition equivalente que usa medios detectores electroqulmicos, por ejemplo, uno colorimetrico.

Puede emplearse cualquier medio de transferencia adecuado para transferir el fluido del cuerpo del usuario al dispositivo. Preferentemente pueden usarse metodos tales como suction, ultrasonido o iontoforesis. Mas preferentemente sin embargo los medios de transferencia comprenden una aguja. En realizaciones particularmente preferidas la aguja es una microaguja como se ha definido anteriormente.

La aguja tiene preferentemente la forma para ayudar a la penetration en la piel. Por ejemplo, la region de la punta de la aguja es preferentemente sustancialmente conica. Ademas, es preferente que la region de la punta tenga una section transversal reducida, preferentemente inferior a 0,2 mm de ancho, mas preferentemente menos de 0,05 mm de ancho.

Ademas la aguja esta preferentemente dispuesta para minimizar el riesgo de bloqueo despues de la insertion en la piel. Por ejemplo la abertura de la aguja puede proporcionarse sobre una superficie lateral de la aguja, en lugar de en la punta como es convencional. Preferentemente la abertura de la aguja esta rebajada, evitando de este modo el contacto con la piel despues de la penetracion y por lo tanto el potencial bloqueo y/o dano.

La aguja tiene preferentemente un calibre tal que el fluido muestra se extrae por action capilar. Los tamanos adecuados del calibre de la aguja oscilan preferentemente entre 21 y 30, mas preferentemente 25. Puede emplearse cualquier material inerte y biocompatible adecuado.

Ejemplos de tales materiales inertes incluyen, aunque no se limitan a, acero inoxidable, oro, platino y plasticos revestidos con metal.

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Mas preferentemente se emplea una o mas microagujas como se ha definido anteriormente.

Los metodos anteriores pueden complementarse con la aplicacion de presion a la piel del usuario alrededor del sitio en el que se penetra. Tal presion podrla aplicarse puramente manualmente, pero preferentemente el dispositivo comprende medios, por ejemplo, medios elasticos adecuadamente configurados, para aplicar la presion. El dispositivo puede tener medios de presurizacion de la piel como se explica con mas detalle mas abajo y como se muestra en las figuras. Ejemplos de medios de presurizacion de la piel se exponen en la solicitud co-pendiente US09/877.514 presentada el 8 de junio, 2001.

Por lo tanto, preferentemente los dispositivos de las realizaciones preferentes comprenden medios de exposicion para mostrar la concentration del analito que se esta midiendo tal como glucosa en sangre. Tales medios de exposicion pueden estar conectados directamente al dispositivo de medicion, pero preferentemente estan separados del dispositivo y reciben datos del mismo por telemetrla. Esta tecnica tiene la ventaja de que el dispositivo de medicion puede ser muy ligero y por lo tanto comodo de llevar. Por ejemplo, el dispositivo de medicion puede llevarse puesto bajo la ropa pero controlarse en medios de exposicion que tienen, es decir, en un bolsillo o por ejemplo en forma de un reloj que se lleva en el brazo del usuario, sin que el usuario tenga que tocar su ropa con el fin de verlo.

Adicional o alternativamente, el dispositivo comprende o esta conectado a medios para administrar una sustancia a un usuario en el dispositivo sobre una base de la concentracion medida. De este modo en el ejemplo previo de un dispositivo de control de glucosa en sangre, mas que ser simplemente un dispositivo de control pasivo, sin duda util per se, tal dispositivo puede usarse en conjuncion con una bomba de insulina para mantener el nivel de glucosa del usuario dentro de un rango deseado.

La bomba de insulina podrla ser un dispositivo separado o alternativamente podrla estar integrada con el dispositivo detector de analito per se. Los medios de control presentes por ejemplo dentro del medidor podrlan controlar la cantidad de insulina administrada por la bomba de insulina en respuesta al nivel de glucosa medido por el dispositivo.

Al proporcionar de manera efectiva un bucle de retroalimentacion, los ejemplos preferentes de esta caracterlstica desvelada pueden permitir a un diabetico mantener control de sus niveles de glucosa con un mlnimo de intervention, es decir, solamente sustituyendo las piezas consumibles como un sensor/parche de insulina.

Ademas, particularmente donde se emplea un medio detector continuo, se consigue un control mas ajustado de dicho nivel de glucosa que donde se usan tests manuales y administration de insulina.

Por lo tanto cuando se ve desde otro aspecto adicional la presente divulgation proporciona un aparato para administrar una sustancia a un usuario que comprende un dispositivo de medicion para medir la concentracion de un analito en un fluido corporal de dicho usuario, dicho dispositivo de medicion comprendiendo una pluralidad de medios de detection de analitos y al menos un conducto, preferiblemente un microcanal, para transportar dicho fluido corporal a la menos uno de los medios de deteccion; el aparato comprendiendo ademas medios para administrar dicha sustancia a dicho usario en base a dicha medicion de la concentracion.

De acuerdo con todos los aspectos apropiados de la divulgacion, el dispositivo de medicion preferiblemente comprende un medio apra la union a la piel de un usuario, por ejemplo en forma de un parche auto-adhesivo. Esto puede proporcionar una disposition segura pero comoda para su uso durante periodos prolongados de tiempo, y puede ser relativamente discreto.

El medio para administrar la sustancia puede estar completamente separado del dispositivo de medicion o integrado con el. Preferiblemente dicho medio de administracion integrado comprende un deposito sobre o en el dispositivo de medicion para dispensar la sustancia. en una realization particular la sustancia, como insulina, esta contenida dentro de un deposito sobre un parche adhesivo. Los medios reales para obtener la sustancia de dicho deposito podrla comprender cualquiera adecuado como un suministro presurizado en conjuncion con un medio de control de flujo como una valvula.

Preferiblemente, sin embargo se usa una bomba. en una realizacion preferida se puede usar una bomba individdual tanto para administrar la sustancia, como insulina, al cuerpo de un usuario y tambien para extraer sangre o preferentemente fluido intersticial, a unos medios detectores para hacer una medicion de control de analito, por ejemplo de glucosa.

De este modo, por ejemplo, el ejemplo del dispositivo adecuado puede comprender un parche adhesivo que comprende una microaguja (como se define en el presente documento) acoplada a o en comunicacion fluida con una variedad de microcanales y una aguja separada para inyectar insulina. En un ejemplo preferente, puede usarse una sola bomba, por ejemplo una microbomba de silicio, para inyectar insulina de un deposito sobre el parche o para extraer fluido intersticial sobre unos medios detectores de glucosa a un deposito residual.

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Donde una realizacion de la divulgacion requiere medios de control y/o proceso de datos, estos comprenderan generalmente medios electronicos tales como un circuito integrado o similar. Entonces tambien se requiere una fuente de alimentacion. Preferentemente tales medios de control/procesamiento son portatiles. Puede o pueden proporcionarse en un envase integral con el dispositivo, por ejemplo, el parche adhesivo. Alternativamente los medios de control/procesamiento y/o la fuente de alimentacion pueden proporcionarse por separado y comunicar con el dispositivo de medicion por medio de un enlace de telemetrla con cable o sin cable como se ha mencionado anteriormente.

La fuente de alimentacion puede ser una baterla o puede ser una fuente “renovable” tal como una celula solar o una dinamo impulsada por el movimiento del usuario. Por supuesto podrla emplearse una combinacion de estos.

Los dispositivos de medicion de acuerdo con la presente invencion pueden fabricarse usando cualquier tecnica adecuada. En particular, donde se proporcionan, los microcanales pueden hacerse usando cualquier tecnica adecuada de microfabricacion tal como aunque no se limita a, relieve, grabado por plasma o moldeo por inyeccion.

En una realizacion preferida, los electrodos se proporcionan sobre lados opuestos de un canal de fluido formando un primer canal que se llena con un material conductor, y formando un segundo canal que corta a traves del primero formando de este modo dos partes conductoras dentro de respectivos lados opuestos del segundo canal.

Las partes conductoras formadas de acuerdo con la divulgacion podrlan utilizarse para una disposition de sensor electroqulmico. Las tecnicas de micromecanizado para hacer los canales cruzados son preferentes ya que pueden usarse para fabricar microcanales que pueden formarse cercanos entre si, lo que permite densas variedades de los mismos. Ademas, donde el dispositivo tiene medios de control de flujo que funcionan por medio de fuerza electroosmotica, los electrodos impulsores estan preferentemente colocados en cercana proximidad unos con los otros. Esto permite que se consigan altos campos electricos sin aplicar innecesariamente altos voltajes. Preferentemente tales electrodos impulsores se proporcionan sustancialmente sobre un lado de un canal. En una realizacion los electrodos impulsores se extienden alrededor de la pared del canal.

En una variante preferente del metodo anterior, pueden formarse uno o mas electrodos sobre un segundo sustrato que despues se lamina sobre el principal miembro de soporte del dispositivo. Los metodos usados para depositar los electrodos en el segundo sustrato pueden elegirse preferentemente de un metodo de impresion, mas preferentemente un metodo de estampado serigrafico. Alternativamente, podrlan emplearse tecnicas qulmicas o flsicas de deposition de vapor. Hablando en terminos generales, los electrodos de acuerdo con todos los ejemplos de la divulgacion pueden formarse de cualquier material adecuado inerte tal como carbono, oro, platino, etc. De acuerdo con un ejemplo, los electrodos de carbono, opcionalmente cubiertos con reactivos se proporcionan sobre el segundo sustrato mediante estampado serigrafico que despues se laminan sobre el miembro de soporte cerrando de este modo el canal o canales y se proporcionan dos electrodos de oro adyacentes uno al otro sobre un sustrato laminado sobre el miembro de soporte para una bomba electroosmotica.

Si se proporciona un segundo sustrato, preferentemente se dispone para cerrar el canal proporcionado sobre el miembro de soporte. Esto permite un metodo de fabrication muy sencillo en el que los electrodos se forman dentro de un canal cerrado.

La lamination de un sustrato con otro normalmente se realizara de tal manera que ambos laminados esten perfectamente alineados y que no sea necesario mas recortes o cortes. Sin embargo, el dispositivo podrla estar fabricado por ejemplo primero mediante una etapa de laminacion seguida de una etapa de corte por lo que el segundo sustrato puede recortarse con la forma del miembro de soporte. La laminacion podrla realizarse mediante varios metodos tales como soldadura ultrasonica o termica o adhesion, o mediante el uso de un adhesivo.

De acuerdo con un ejemplo, el miembro de soporte esta formado con una aguja integral en un extremo y el segundo sustrato se lamina despues sobre el soporte formando un canal y dejando el miembro de penetration expuesto. De acuerdo con otro ejemplo el miembro de penetracion integrado en la piel se proporciona abierto en un lado. El miembro de penetracion esta dispuesto para que despues de la insertion en la piel, la propia piel forme de manera efectiva una pared del miembro para que pueda actuar como una aguja hueca. Preferentemente, la mayor parte de esto se consigue formando el miembro de penetracion con paredes que se estrechan desde el lado abierto, por ejemplo, en forma de V. De este modo, cuando se observa desde un aspecto adicional la divulgacion proporciona un aparato para obtener y medir fludo que comprende un miembro de penetracion en la piel que tiene la menos un lado longitudinal abierto, estando el otro lado dispuesto para que provoque de manera efectiva que la piel penetrada actue como el lado longitudinal que queda del miembro cuando el miembro de penetracion se inserta en la piel.

Por lo tanto cuando se observa desde un aspecto adicional la presente divulgacion proporciona un metodo de fabricar un dispositivo para medir la concentration de un analito en un fluido que comprende proporcionar un miembro de soporte, formar un canal abierto en una superficie del miembro de soporte y laminar una segunda capa sobre dicho miembro de soporte para cerrar dicho canal. La divulgacion tambien se extiende a un dispositivo

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fabricado usando dicho metodo.

Donde se emplea la tecnica de medicion optica, como una alternativa a la tecnica de medicion electroqulmica, en general se requeriran medios detectores de luz. En algunos casos, puede ser necesaria una fuente de luz, pero no siempre es el caso, por ejemplo en el caso de medicion quimioluminiscente. Tales medios detectores de luz y/o la fuente de luz pueden proporcionarse Integramente con el dispositivo de medicion no desechable, por ejemplo, un medidor de test. De acuerdo con un ejemplo, puede o pueden proporcionarse por separado de la parte del dispositivo que se pone en contacto con el fluido muestra, por ejemplo, un parche de piel. Esto significa que el propio dispositivo puede hacerse desechable mientras que los medios detectores de luz relativamente mas caros y los componentes electronicos asociados podrlan por ejemplo proporcionarse en un medidor de test separado.

En realizacione preferentes el dispositivo del test comprende medios para optimizar la transferencia de luz desde los medios detectores a los medios opticamente sensibles. En un ejemplo simple tales medios comprenden una lente, por ejemplo, moldeada Integramente como parte del miembro de soporte para el dispositivo del test. Adicionalmente o alternativamente el dispositivo puede estar dispuesto de tal manera que los medios sensibles a la luz vean los medios detectores a lo largo del conducto, por ejemplo, microcanal, a lo largo del cual el fluido muestra pasa. En otras palabras, el conducto, preferentemente un microcanal, actua como un tubo de luz. Al medir la transmision de luz o reflexion a lo largo del microcanal en lugar de a traves de el, la longitud de recorrido y por lo tanto la densidad optica pueden aumentar para un volumen de muestra minima, haciendo que su medicion sea mas facil y precisa. El material con el que el conducto se forma se elige preferentemente para que maximice la produccion de luz en las frecuencias de interes.

Aquellos expertos en la tecnica apreciaran que la disposicion descrita anteriormente es beneficiosa por si misma al mejorar la senal que puede medirse desde un volumen de muestra minima y por lo tanto cuando se ve desde otro aspecto mas la presente divulgacion proporciona un aparato para medir la luz desde un ensayo que comprende una parte de conducto alargado a lo largo del cual un fluido muestra se extrae en uso y unos medios sensibles a la luz se disponen para ser sensibles a la luz que viene sustancialmente desde el eje longitudinal de dicha parte de conducto.

En una realizacion particularmente preferente, se proporciona un parche de piel desechable con lentes de plastico moldeadas sobre los medios detectores de analito. Se disena un correspondiente medidor del test para que se coloque sobre el parche y comprende un elemento sensible a la luz que se asienta sobre la lente cuando el medidor se coloca sobre el parche.

III. Breve descripcion de los dibujos

Se describiran ahora ciertas realizaciones preferentes de la divulgacion, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos acompanantes en los que:

La Figura 1 muestra una primera realizacion de la invenciono, en forma de un parche para piel, en seccion transversal;

La Figura 2a muestra una disposicion alternativa de microcanal;

La Figura 2b muestra una disposicion de multiples canales/sensores;

La Figura 3 representa una vista en seccion transversal del parche para piel de las Figura 1 y 2 unido a la piel del usuario con una unidad controladora unida al parche para piel;

La Figura 4 representa un monitor;

La Figura 5 representa otra realizacion de la invencion, que muestra esquematicamente un parche para piel integrado con una aguja, que tambien actua como un electrodo, en seccion transversal;

La Figura 6a representa un microcanal y un sensor optoquimico en vista en planta;

La Figura 6b representa un microcanal y un sensor electroquimico en vista en planta;

Las Figuras 6c a e son secciones transversales del microcanal de la Figura 6b con fluido que progresivamente entra en el canal;

La Figura 8a muestra una realizacion adicional de la invencion, en forma de un dispositivo de un unico uso con unos medios de pinchazo integrados;

La Figura 8b es una seccion transversal a traves de la piel de un usuario que tiene el dispositivo de la Figura 8a en el;

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Las Figuras 8c y 8d representan la construccion de un dispositivo similar al de la Figura 8a;

La Figura 8e es una realizacion alternativa, mostrada en vista en perspectiva, de unos medios de pinchazo;

La Figura 8f es otra realizacion mas de unos medios de pinchazo alternativos mostrados en vista en perspectiva.

La Figura 8g es una vista en seccion lateral del ejemplo de dispositivo de la Figura 8f tomada a lo largo de la llnea X-X en la Fig. 8f;

La Figura 8h es una vista en seccion transversal de la lanceta de la Fig. 8e en el tejido;

La Figura 8i muestra una base Integramente formada y una lanceta que muestra un conducto de ventilacion y un canal detector capilar, pero con el laminado superior extraldo por motivos de claridad;

La Figura 12a es una vista en perspectiva de un microcanal;

La Figura 12 b es una vista detallada, parcial, en perspectiva de un microcanal a traves del cual los electrodos se proporcionan sobre lados opuestos de un canal de fluido formando un primer canal que se llena con un material conductor, y formando un segundo canal para trasportar el fluido del test, cortando el segundo canal a traves del primero formando de ese modo dos partes conductoras dentro de los respectivos lados opuestos del segundo canal.

La Figura 17a es una vista superior, tomada en perspectiva, de un primer ejemplo preferente de un chip para extraer y distribuir una muestra fluido y tener un deposito residual en forma de meandro;

La Figura 17b es la vista del dispositivo de la Figura 17a modificada para ilustrar un deposito residual en forma de columna;

La Figura 18 es una vista inferior, tomada en perspectiva, del chip de la Figura 17a;

La Figura 19 es una vista en planta de un canal de medicion del chip de la Figura 17a;

La Figura 20a es una vista en planta del deposito residual en forma de meandro del dispositivo de la figura 17a;

La Figura 20b es una vista en planta del deposito residual en forma de columna de la realizacion de la Figura 17b; y

La Figura 21 es una vista en planta del mecanismo de cambio mostrado en la figura 20a.

IV. Descripcion detallada de los dibujos

A. Parche para piel - Descripcion general

Volviendo a la Figura 1 se muestra un parche para piel 2 adecuado para medir el nivel de glucosa en sangre en un usuario. El parche 2 esta compuesto por dos capas 3a y 3b.

La capa mas inferior 3a esta hecha de un plastico microfabricado adecuado tal como poliester, policarbonato, poliestireno, poliamida, u otros pollmeros microfabricados adecuados de dimensiones adecuadas para permitir que se lleven comodamente durante un periodo prolongado de tiempo, y opcionalmente tiene un adhesivo sobre su parte inferior para permitir que el parche se una de manera segura a la piel de un usuario. Un anillo de presion opcional (5) esta disenado para aplicar presion a la superficie de la piel para mejorar el flujo de fluido desde el cuerpo del paciente al dispositivo. Los medios de presion tambien pueden estar Integramente formados y ser del mismo material que los del 3a. El dibujo no esta a escala y por lo tanto las diversas caracterlsticas pueden ser de una dimension de grosor relativa diferente a la ilustrada. Se entiende que la figura 1 se muestra para fines ilustrativos y como tal la parte inferior de 3a puede tener cualquier forma que facilite la fijacion del dispositivo en la piel, por ejemplo cuando se incorporen los medios de presion. El ejemplo no se limita como tal a un anillo de presion y podrlan usarse otros tipos de disenos de extraccion de presion. Un dispositivo de penetracion (4) por ejemplo una aguja, lanceta o canula se une a la capa mas inferior 3a, a traves de la cual el fluido pasa a la recogida y al puerto de recogida y distribucion de fluido (7) formado en la superficie superior de la capa 3a. La capa 3a tiene sobre su superficie superior canales microfabricados. El puerto (7) tambien esta formado mediante el mismo proceso de microfabriacion que los microcanales.

Laminada en la capa mas inferior esta una capa de sustrato 3b, formada preferentemente del mismo material que el de la capa mas inferior. Esto sirve para cerrar el microcanal. El microcanal y el miembro de penetracion

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pueden estar opcionalmente cubiertos con un material hidrofllico y/o un anticoagulante tal como una heparina unida a la superficie interior de tal manera que durante el uso no se disperse. Tambien se muestra el sistema de microcanal 8, los correspondientes detectores electroqulmicos 11 y opcionalmente los sistemas de bomba electroosmotica 10 y las puertas hidrofobicas 12. Cada uno de los detectores electroqulmicos 11 y los sistemas de bomba electroosmotica 10 esta electricamente conectado por medio de pistas conductoras (no mostradas) a las respectivas terminales (no mostradas) en el borde del parche. Los depositos de fluido no se muestran en la Figura 1. La Fig. 2a muestra otro dispositivo a traves del cual las puertas hidrofobicas estan presentes sobre cada lado del sensor.

Con respecto a la Figura 3, una unidad controladora 102 se pone en contacto con estas terminales para hacer contacto electrico en uso con el fin de transmitir las senales de salida de la medicion entre el parche y un monitor 103 (vease Figuras 3 y 4).

Una unidad de control 102 para el parche 2 se muestra en la Figura 3. Como puede verse, esta se asienta sobre la parte superior del parche y se asegura al lado superior del parche de una manera adecuada (no mostrada). La unidad de control sirve para controlar el mecanismo que bombea el fluido, las puertas hidrofobicas, los medios de cambio de fluido y los sensores de analito. La unidad de control esta tambien provista de medios de tal manera que pueda hacerse comunicacion con radiofrecuencia, por ejemplo con el medidor, para la transmision y recepcion de datos. La unidad de control tambien determinara cuando se han usado todos los microcanales/sensores y transmitira una senal en consecuencia. La unidad de control tambien tendra medios para detectar cualquier mal funcionamiento del dispositivo y tambien para transmitir esta informacion.

La unidad de control 102 funciona preferentemente con baterla y es capaz de transmitir senales a un monitor inalambrico (Figura 4) por ejemplo una comunicacion con radiofrecuencia.

La Figura 2b muestra una disposicion multicanal con el extremo proximal de la aguja 4 en una comunicacion fluida con un puerto de recogida y distribucion de fluido (7) formado en la capa sustrato 3b del parche. Radiando fuera del colector 6 hay dieciocho de los sistemas del microcanal 8. Los medios de cambio de fluido no se muestran.

B. Sistema microcanal con control de flujo

Uno de tales sistemas del microcanal 8 se muestra con mas detalle en la Figura 6b. El microcanal 608 esta en comunicacion directa con el puerto 607 al cual el fluido fluye desde la aguja 4. Corriente abajo del puerto 607 esta un sistema de electrodos que comprende un par de electrodos inertes 610 que proporcionan flujo electroosmotico. Los electrodos estan formados sobre una segunda capa de sustrato 3b (omitida desde esta figura por motivos de claridad). La segunda capa de sustrato se lamina despues en la primera capa de sustrato 3b cerrando de este modo el microcanal 126 y poniendo los electrodos 610 en contacto con el. Los electrodos 610 estan colocados adyacentes entre si, juntos formando un sistema de bomba electroosmotica. Al aplicar una diferencia de voltaje a traves de los electrodos, se genera un campo electrico que impulsa el fluido a lo largo del microcanal 608.

Posicionadas a lo largo del microcanal 608 hay una o mas puertas hidrofobicas 612 que evitan el flujo del fluido por la accion capilar a lo largo del microcanal. Corriente abajo de la puerta hidrofobica 128 esta un sensor electroqulmico 611 que comprende al menos dos electrodos tambien formados sobre la capa del sustrato superior 3b. Al menos una puerta hidrofobica mas similar a la primera, se proporciona opcionalmente corriente abajo del sensor 12. Esta sirve para frenar el flujo de fluido pasando los electrodos para permitir la posibilidad de una deteccion en el punto final del analito. Aquellos expertos en la tecnica entenderan que las puertas hidrofobicas pueden construirse de cualquier material adecuado, incluyendo, aunque sin limitar a, PTFE, policarbonato, poliisobutileno, PMMA, dodecil acetato, goma de silicio, forma sintetica, ocatdocil marcaptano, dodecil marcaptano, y/o oca deciltricloro silano.

C. Operation del parche para piel

La operacion del parche para piel 2 se describira ahora. El parche se une a la piel de un usuario causando que la aguja 4 penetre sustancialmente en la capa cutanea de la piel. El fluido cutaneo se extrae de la aguja 4 y se lleva al puerto 7 del dispositivo. Ahora en referencia a la Figura 6c se vera que el fluido 136 se introduce en el microcanal 126 siempre y cuando la puerta hidrofobica 128 donde fluye se detenga. Cuando se requiere una medicion, la unidad controladora 102 envla una senal apropiada a la bomba electroosmotica 610, en forma de una diferencia de voltaje a traves de los dos electrodos. Esto causa que el fluido 136 fluya a lo largo de la puerta hidrofobica 1228 y pase el sensor de analito 611 hasta que alcance la segunda puerta (opcional). Una vez que el fluido intersticial 136 se pone en contacto con el sensor 12, los sensores del analito realizan una medicion.

La unidad controladora 102 se proporciona con medios de control o medios para iniciar el flujo de fluido intersticial secuencialmente a cada uno de los microcanales (8) despues de un periodo predeterminado de tiempo. Una vez que se han realizado todos los tests sobre el parche 2, el controlador 102 transmite una senal a los medios de exposition 103 para alertar al usuario para que el parche 2 se deseche y se aplique uno nuevo.

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D. Realizacion alternativa con deteccion electroqufmica

Una forma alternativa de microcanal 126 se muestra en la Fig. 6a. Esta es similar a la mostrada en la Fig. 6b excepto que el sensor electroqufmico 611 se sustituye por uno optoqufmico 615. El sensor optico comprende una camara de reaccion 616 que por ejemplo contiene glucosa oxidasa (GOD), peroxidasa de rabano (POD) y un leuco- tinte (un precursor incoloro de la molecula del tinte), (por ejemplo, 2,2-Azino-di- [3-etilbenztiazolina-sulfonato]. El sistema optico no se limita al ejemplo anterior y podrfa comprender cualquier combinacion adecuada de tinte de enzima. La reaccion que tiene lugar es la siguiente:

Se vera a partir de lo anterior que el tinte cambia

Glucosa + O2 —^55—Acido gluconico + H2O2

+ HjO

H2O2 + ABTS —ro° » 2 ABTS* + 2 H20

imagen1

Sustrato/ forma oxidada de ABTS

el color de acuerdo con la cantidad de glucosa en la muestra. Con el fin de medir esto, la camara 129 tiene una superficie superior opticamente transparente. Esta esta dispuesta para alinearse con la punta de una fibra optica en una unidad de control modificada (no mostrada) para que la fibra tenga aproximadamente de 2 a 3 mm por encima de la mancha del tinte. El otro extremo de la fibra esta en contacto optico con una fuente de luz y un sensor de diodo sensible a la luz que es sensible a una longitud de onda particular de luz (por ejemplo 438 nm en el caso de ABTS) emitida por el tinte trasformado. El grado de absorcion da por lo tanto una medida de la cantidad de tinte trasformado y de este modo la cantidad de glucosa presente.

Como se ha ilustrado anteriormente, la glucosa presente en el fluido actua como un sustrato para GOD, lo que rompe la glucosa en glucono-1,5-lactona y peroxido de hidrogeno. POD posteriormente cataliza la oxidacion del leuco-tinte usando la peroxidasa de hidrogeno, dando como resultado la produccion de un tinte coloreado que posteriormente se detecta. Aquellos expertos en la tecnica entenderan que en lugar de 2,2-Azino-di- [3- etilbenztiazolina-sulfonato], puede usarse cualquier leuco-tinte adecuado, por ejemplo, Tetrametilbenzidina- Hidrocloruro, o 3-Metil-Benzotiazolina-Hidrazona junto con 3-Dimetilamino-Benzocicacida.

Los microcanales descritos como anteriormente en el presente documento usan medios electroqufmicos o colorimetricos para detectar glucosa. La persona experta entendera que pueden usarse otros medios de deteccion, tales como deteccion con infrarrojos, fotometrfa con filtro o cromoscopia.

F. Miembro de penetracion de electrodo

La Figura 5 muestra esquematicamente otro ejemplo preferente de un dispositivo. Es similar en construccion a las realizaciones anteriores y por lo tanto tiene una aguja hueca 106, por ejemplo pero no limitada a 1,4 mm de largo y 0,3 mm de ancho que penetra sustancialmente en la capa cutanea de la piel 113 del usuario.

En esta realizacion, la aguja 106 tambien actua sin embargo como un electrodo que sirve para extraer fluido de la piel. Al menos se proporciona un electrodo 108 de tal manera que haga contacto con la piel. Como se muestra en la Fig. 5, la aguja esta preparada en un potencial positivo. Al aplicar una diferencia de voltaje a traves de los electrodos 106 y 108 se genera un campo electrico a lo largo de la aguja 106 y el colector 111 que estimula la piel y aumenta la perfusion de fluido intersticial fuera de la piel.

G. Construccion de miembro de penetracion alternativa

Las Figuras 8a a 8d muestran dos realizaciones adicionales de la invencion. A diferencia de los ejemplos anteriores, estos son tiras de un unico uso adecuadas para medir glucosa en sangre de un usuario. Por lo tanto se usan de una manera similar a las tiras convencionales de test. Sin embargo, una diferencia principal es que cada una tiene una lanceta integrada 119 en un extremo.

Considerando el dispositivo 115 mostrado en la Fig. 8a, se vera que esencialmente esta hecho de una capa 116 a la que una segunda capa se une o lamina (no mostrado). La capa de sustrato mas inferior 116 comprende un microcanal moldeado o estampado 118, asf como la lanceta fntegramente formada 119 dispuesta en cercana proximidad con la entrada 103 del microcanal. Durante la fabricacion, el microcanal 118 puede estar cubierto de

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reactivos adecuados, tales como glucosa oxidasa en el caso de deteccion de glucosa, que pueden aplicarse mediante cualquier medio convencional, tal como impresion por ejemplo estampado serigrafico o impresion con inyeccion de tinta, o revestimiento con espray durante la fabricacion. Alternativamente, el microcanal puede estar libre de enzima, proporcionandose los reactivos sobre el sistema de electrodos (121) situado sobre la parte inferior de la capa mas superior (117).

La capa mas superior (117) puede tambien ser una tira de test biosensor convencional que podrla unirse a la superficie inferior de tal manera que los electrodos esten colocados sobre la parte inferior del canal formado. Este sistema de electrodos particular 121 comprende tres electrodos 221 de los cuales al menos uno esta cubierto con capas de enzima y mediador de electron tal como glucosa oxidasa y ferricanuro para formar un electrodo activo para detectar glucosa, como es bien conocido en la tecnica, siendo los otros dos un electrodo contador y de referencia. El sistema de electrodos puede comprender dos electrodos activos que sirven para comparar corrientes en cada uno y medir la velocidad de llenado del canal de la sangre o fluido intersticial. Alternativamente, el sistema de electrodos podrla comprender solamente dos electrodos, uno activo y uno contador/referencia. No mostrado en las Figuras 1-21 hay un dispositivo de ventilacion de tal manera que el aire pueda desplazarse despues de la aceptacion de fluido en el microcanal. Un conducto de ventilacion o conductos de ventilacion pueden proporcionarse en cualquier localization conveniente. Las pistas correspondientes 321 permiten que se haga la conexion electrica con los electrodos en el extremo distal de la tira cuando se ha insertado en un medidor adecuado de test. La capa superior 117 puede ser ligeramente mas larga que la inferior 116 para permitir el acceso a las pistas 321 para este fin.

Se observara en particular que la lanceta 119 de la tira 115 en la Fig. 8a tiene esencialmente forma de V en section transversal y se estrecha hacia su punta. Esto significa que cuando se usa para pinchar la piel de un usuario 123, como se muestra en la Figura 8b, los dos lados de la V hacen retroceder una parte de la piel 123, forzando a la epidermis a formar la pared restante 123 de un canal cerrado 124. De este modo un canal abierto se transforma de manera efectiva en uno cerrado cundo se inserta en la piel. Esto permite que el fluido se extraiga del canal 124 as! formado y se introduzca en el microcanal 118, sin tener que moldear una aguja hueca muy fina. El microcanal 118 puede tambien estar formado con un perfil en forma de V para conveniencia de fabricacion, pero esto no es esencial como puede verse de la realization ligeramente modificada de las Figs. 8c y 8d en las que el microcanal 118' tiene un perfil rectangular.

En el uso de la tira 115, el usuario pincha su piel con la lanceta 119 y se hace que la sangre o el fluido intersticial fluyan, por medio de la action capilar, a traves del canal 124 formado por la lanceta (119) y la piel 122, en el microcanal 118 y de este modo sobre el detector electroqulmico 121.

El usuario retira despues la tira 115 e inserta el extremo opuesto en un medidor de test de estilo convencional que hace contacto electrico con las tres pistas conductoras 321. Preferentemente sin embargo, el medidor es una parte integral del sistema de lanceta de tal modo que el usuario no necesite insertar la tira en el medidor y se proporciona automaticamente con el resultado de la medicion.

Las Figuras 8e a 8h muestran realizaciones alternativas de lancetas para penetrar en la capa cargada de fluido corporal de la piel como una alternativa al ejemplo de lanceta 119 de las Figs. 8a y 8b. En la Figura 8e, la lanceta 119a es una protuberancia puntiaguda Integramente formada del dispositivo 115 (no mostrado en las Figs. 8e pero identico al de la fig. 8a) con un canal capilar longitudinal 121a cortado completamente a traves del grosor de la lanceta 119a. En una punta distal puntiaguda 125a de la lanceta 119a, la lanceta 119a esta provista de un area aumentada 123a del canal 12a. El area aumentada 123a tambien esta completamente cortada a traves del grosor de la lanceta 119a. En su extremo proximal 127a, el canal capilar conecta con el microcanal 118 el dispositivo de la Fig. 8a.

Como mejor es muestra en la Fig. 8h, la realizacion de la Fig. 8e permite que el fluido entre al canal capilar 121a desde lados opuestos de la lanceta 119a y con la pared de la piel cooperando con las paredes de la lanceta 119a para definir un canal cerrado 121a. El fluido puede despues acumularse en el area de reserva 123a y fluir desde el area de reserva 123a al canal capilar 121a as! como fluir directamente desde la piel al canal capilar 121a para pasar al microcanal 118.

En la realizacion de la figura 8f, una lanceta 119b es de un diseno similar a la que se muestra en la Fig. 8e pero excluyendo la gran area de reserva 123a. La elimination del area de reserva 123a permite una dimension transversal mas estrecha a la lanceta 119b.

Ademas de fabricar el dispositivo a partir de partes moldeadas, el miembro base 119, 119a, 119b pueden estamparse a partir de material electricamente conductor. En tales casos, el miembro base puede ser un electrodo. Un miembro base electricamente conductor y una lanceta pueden estamparse a partir de metal como se ha descrito o pueden formarse de cualquier otra manera aceptable (por ejemplo, grabando fotoqulmicamente un material estandar metalico, mecanizando u otra tecnica de fabricacion). Mientras el miembro base electricamente conductor puede estar hecho de acero inoxidable tambien puede estar chapado con un segundo metal tal como por ejemplo oro, platino o plata. El material base electricamente conductor tambien puede usarse como un electrodo contador.

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La Fig. 8i muestra un miembro base Integramente formado y una lanceta estampada a partir de preferentemente una pieza de metal laminado. El metal es preferentemente, aunque no se limita a, acero inoxidable opcionalmente cubierto con un metal noble tal como oro o plata. Tambien se muestra sobre la lamina base un microcanal 184 al que podrla unirse una segunda capa tal como una tira de test. Se pretende que tal dispositivo como el ilustrado en la Fig. 8i se incorpore en un dispositivo que dispara la lanceta de tal manera que el dispositivo pueda dispararse a la piel. Ademas los dispositivos individuales pueden cargarse y almacenarse en una casete que comprende bolsas individualmente selladas. Tal casete podrla tambien almacenarse dentro del dispositivo que dispara la lanceta.

El miembro de penetracion estampado con un conducto de ventilacion rectangular 81 que tambien sirve como una rotura capilar que lo asegura una vez que el fluido es ocupado por la lanceta 83 en la zona de deteccion 82, el flujo de fluido se para. El conducto de ventilacion puede tener cualquier forma o tamano adecuado.

J. Realizacion preferente detallada

1. Modulo de muestreo

Con referencia ahora a las Figuras 17a-21, la presente divulgacion se describira ahora con referencia a un ejemplo mas preferente de un dispositivo en un sistema de control continuo ex vivo.

El sistema de control continuo ex vivo consiste en varios subsistemas principales que incluyen extraccion de muestra, distribucion de fluido muestra, y deteccion electroqulmica. Como se describira con mas detalle mas abajo, una muestra de fluido corporal puede extraerse de la piel y guiarse a un canal para la determination electroqulmica de concentracion de glucosa.

Despues de un periodo predeterminado, el fluido corporal se dirige a un canal diferente que no se haya usado previamente. Este proceso evita falsos resultados que surgirlan de otra manera de los electrodos invalidos o las enzimas desnaturalizadas. Ya que los canales a los que el fluido se redirige no estan llenos con una solution muestra o cualquier otro llquido, el sistema electroqulmico en el canal no mostrara efectos de envejecimiento.

La parte desechable del sistema de control continuo ex vivo es referida en el presente documento como un chip. Las Figuras 17a, 17b muestran realizaciones de tal chip 400, 400a. En las realizaciones de las Figura 17a, 17b, cada chip 400, 400a tiene por ejemplo, aunque no se limita a, doce canales de medicion 402, 402a con mecanismo de cambio 404 y 404a y depositos residuales 406, 406a. Las diferencias en los ejemplos de chips 400, 400a se describiran mas abajo con una description inicial estando limitada a una discusion del chip 400. Se apreciara que el chip 400a es identico al chip 400 excepto en lo que se describira. Los elementos similares estan numerados similarmente con la adicion de una “a” para distinguir los ejemplos.

El chip 400 tiene un conector en el borde 401 para conectar electricamente los electrodos (como se describira) con un controlador (no mostrado). Un controlador puede contener logica, memoria y procesadores para controlar los componentes electronicos del chip 400 y opcionalmente mostrar cualquier resultado (como, por ejemplo, la funcion y funcionamiento del controlador 102 en la Fig. 39.

Preferentemente los resultados de la medicion se transmiten mediante radiofrecuencia por el controlador a un control remoto permitiendo al usuario ver el resultado y opcionalmente comunicar o interactuar con el controlador del sistema de control.

El chip de muestreo 400 extrae fluido corporal de la piel. En la realizacion preferente, el chip 400 extrae fluido intersticial (FIS) de sustancialmente la capa cutanea de un paciente. Con referencia a la Fig. 18, el chip 400 incluye una canula o aguja adecuada 410, un centro con resorte 412 para presurizar la piel y medios tales como un adhesivo 414 para fijar el chip 400 a la piel. Los modulos de muestreo con agujas y centros con resorte se muestran en las patentes de Estados Unidos numeros 6.203.504 y 5.746.217. Se apreciara que la descripcion anterior es un ejemplo preferente. Cualquier tecnica para obtener una muestra de fluido corporal puede usarse en combination con las instrucciones de la presente divulgacion.

El fluido corporal entra en la aguja 410 debido a la presion aplicada por el centro 412 y se desplaza a los microcanales 402 como se ha descrito anteriormente con referencia a las Figs. 1a, 1b y 2. La aguja 410 descarga el fluido corporal en una depresion de distribucion comun 416 mostrada mejor en la Fig. 19. La depresion de distribucion 416 esta en flujo fluido con los microcanales 402. En la realizacion mostrada, que tiene 12 canales de las dimensiones descritas, la forma y el volumen con la depresion de distribucion 416 tienen preferentemente un vaclo en forma de disco con 1 mm de diametro y 100 pm de profundidad. Estas dimensiones y forma pueden variar dependiendo del tamano, numero y velocidad de flujo de los canales individuales. No mostrada en los dibujos, una parte del microcanal 402 entre la depresion de distribucion 416 y un electrodo de tierra o de referencia 420 puede limitarse en tamano para reducir la variabilidad de la velocidad de flujo y por lo tanto controlar la velocidad de flujo.

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Dentro del dispositivo pueden proporcionarse medios para la retirada de burbujas de gas no deseables de la muestra de fluido. Tales medios podrlan comprender un filtro colocado entre la aguja y el deposito comun.

2. Deteccion electroqulmica continua de glucosa

El sistema de deteccion electroqulmica consiste en un sistema de electrodos mejor mostrado en la Fig. 19. El sistema de electrodos incluye al menos un electrodo activo 418 (a modo de ejemplo no limitativo, de oro o carbono) y un electrodo de referencia 420 (por ejemplo, de plata/de plata-cloruro). El electrodo de referencia 420 es circular para servir como un electrodo comun para cada canal 402, reduciendo de este modo el numero de contactos necesarios. Alternativamente, cada canal puede estar provisto de un unico electrodo de referencia. Cada canal 402 tiene un unico electrodo activo dedicado 418. Ademas, puede anadirse un electrodo contador (no mostrado). Los electrodos 418, 420 estan dispuestos para contactar con el fluido en el canal 402. Como se ha descrito previamente, los canales 402 estan formados como canales abiertos en una capa del sustrato. Los electrodos 420, 418 se serigraflan sobre una capa laminada superficial que tambien sirve para sellar los canales 402. El material del electrodo activo depende de la tinta de enzima que se este usando. Por ejemplo, se puede distinguir entre un sistema mediado por redox para los electrodos activos de carbono y sistema mediado por oxlgeno para los electrodos de oro y platino.

Mientras un sistema electroqulmico especlfico se describira ahora, se apreciara que tal descripcion es ilustrativa y podrla usarse cualquier sistema adecuado.

En el caso del sistema de redox, un compuesto organometalico (que se une a pollmeros formando el cuerpo de tinta) actua como un conductor y aceptor de electron para la enzima. El mediador de redox transporta los electrones directamente o mediante un mecanismo de salto de electrones de centro redox a centro redox al electrodo activo. En el electrodo activo, el mediador finalmente se recicla a su estado redox original antes de que pueda reaccionar con la protelna de enzima en un ciclo nuevo. Los siguientes son adecuados para este metodo de deteccion: glucosa oxidasa de aspergillus niger (GOD EC 1.1.3.4) y glucosa deshidrogenasa dependiente de PQQ (GDH EC 1.1.99.17).

La tinta de enzima es un gel hidrofllico entrecruzado que permite la penetracion del fluido muestra pero restringe el movimiento de la enzima por lo que se fija al electrodo. Esta es una propiedad importante de la tinta de enzima porque la concentration de la enzima tiene un efecto sobre la respuesta total del sensor. Puede observarse el mismo efecto con el mediador de redox, debido al bajo peso molecular no puede quedarse atrapado de la misma manera que las enzimas. Por lo tanto, en la realization preferente, es preferente unir la molecula mediadora de redox con las moleculas grandes tales como enzimas, protelnas, o con los pollmeros del material de tinta directamente. En el cado de sistemas mediados por oxlgeno la situation es mas simple. La tinta de enzima solamente necesita contener enzima como componente activo, el propio oxlgeno se disuelve en el fluido muestra y se transfiere al sensor desde el flujo de la muestra en el mismo caso que la glucosa.

En el caso de determination de glucosa el sistema mediado con oxlgeno puede crearse con GOD en base a la habilidad de la enzima para construir peroxido de hidrogeno a partir de oxigeno y glucosa.

Mediado con oxlgeno

GOD

Glucosa + O2 + 2H* -------► Glucono-lactona + H2O2

Mediado con redox:

GOD

Glucosa + Ox ------► Glucono-lactona + Red

Ox = Especies mediadoras oxidadas, por ejemplo, K3[Fe(CN)6], p-benzoquinona, Ferrocinio

Red = Especies mediadoras reducidas, por ejemplo K4[Fe(CN)6], hidroquinona, Ferroceno

La peroxidasa de hidrogeno es una molecula muy reactiva, que puede funcionar como mediadora para transportar electrones para la enzima a la superficie del electrodo.

Oxidation de peroxidasa de hidrogeno sobre oro:

H2O2 + 600 mV 2H*+ O2 + 2e-

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Electrodo Au

Reduction de peroxidasa de hidrogeno sobre oro:

H2O2 + 2H*+ 2e- - 400 mV 2 H2O2

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Electrodo Au

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Normalmente solamente se usa la oxidacion de peroxidasa de hidrogeno para fines anallticos debido a la posibilidad de reduccion directa de oxlgeno sobre electrodo de metal noble negativamente polarizado durante la reduccion de peroxidasa de hidrogeno. Sin embargo, la reduccion de peroxidasa de hidrogeno abrirla la posibilidad de usar materiales de electrodos mas rentables tal como plata en lugar de oro, platino o paladio. En comparacion con los electrodos de metal noble que necesitamos para la oxidacion o reduccion de peroxidasa de hidrogeno pueden usarse electrodos de carbono para la oxidacion del mediador de redox.

Red +550 mV Ox + e"

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Electrod C

En la realizacion preferente, los electrodos se depositan sobre una pellcula tal como poliestireno o policarbonato de aproximadamente 10 - 200 pm y, mas preferentemente, de aproximadamente 30 a 75 pm, usando tecnologla de serigrafiado. Posteriormente a esta etapa de impresion el electrodo activo se cubre con tinta que contiene enzima y en el caso de electrodos activos de carbono con una tinta que contiene enzima y mediador.

Este paso de cobertura podrla llevarse a cabo con los mismos metodos de impresion usados para el material de electrodo. De este modo la produccion podrla hacerse en una sola maquina con diferentes cabezas o estaciones de impresion sobre una red continua. Tal proceso de describe en “Proceso Continuo para la Fabricacion de Sensor Electroqulmico Desechable”, solicitud de patente de Estados Unidos numero de serie 09/537599.

3. Elementos fluidos de control continuo ex vivo

Un diagrama esquematico de un canal de medicion 402 se muestra en la Fig. 19. El canal 402 se extiende dese la aguja 410 y la depresion de distribucion 416 y a traves del canal principal 402 (de dimensiones por ejemplo de 200 pm x 100 pm) que contiene los electrodos 418, 420.

Como se ha descrito previamente, puede proporcionarse una parte restringida de flujo del canal 402 concretamente una seccion transversal pequena (por ejemplo, 30 pm x 30 pm) entre la depresion de distribucion 416 y el electrodo comun 420. Tal restriccion de flujo nivela las diferentes velocidades de flujo durante la extraccion del fluido corporal. Estas diferencias de velocidad de flujo son causadas por las condiciones fisiologicas cambiantes durante la extraccion. En general, podrla observarse una mayor velocidad de flujo al inicio del periodo de muestreo en comparacion con la velocidad de extraccion al final. Un capilar fino puede contrarrestar este comportamiento.

Los electrodos 418, 420 no son parte de la placa base moldeada por inyeccion del chip 400. En su lugar, se colocan sobre la parte superior del canal abierto en forma de U o rectangular 402 de la placa base del chipo 400 en una etapa de laminacion separada.

Extendiendose del canal de medicion 403 esta el deposito residual 406. El deposito residual 406 almacena la solucion muestra despues de su evaluation por la detection electroqulmica en el canal 402. El tamano del deposito residual 406 define la cantidad de tiempo que teoreticamente puede usarse un canal. Despues de que el deposito 406 se haya llenado, el controlador puede activar el siguiente canal para continuar con la deteccion de glucosa en el fluido corporal de un paciente.

Es importante que el deposito 406 sea lo suficientemente grande para aguantar una medicion de mas de dos horas. De este modo, un chip 400 con doce canales puede funcionar durante 24 a 48 horas lo que permite que el paciente cambie convenientemente a otro nuevo chip (por ejemplo, durante sus rutinas diarias por la manana). Sin embargo, como aquellos expertos en la tecnica apreciaran, los depositos mayores de 5 pL (que es suficiente para aguantar el flujo durante mas de dos horas con una velocidad de flujo de 30 nL/min) podrlan permitir tiempos de funcionamiento mas largos. De este modo, el chip completo 400 podrla durar mas de un dla. El numero de canales en un dispositivo no esta limitado y podrla variar dependiendo de la tecnica de medicion, la longitud el periodo de control y el tamano del dispositivo y podrla exceder 100.

Las Figuras 20a, 20b muestran dos realizaciones representativas diferentes del deposito residual 406, 406a. El deposito residual 406 es una extension en forma de meandro del canal 402. Mientras es facil de fabricar, tal diseno podrla acumular alta presion de retorno en el sistema, debido a la debil fuerza capilar, entonces el diseno del deposito residual 406a no serla eficiente con el espacio.

El deposito llenado de columna 406a tiene ventajas en comparacion con el deposito en forma de meandro 406 en lo que se refiere al tamano e integration en un chip 400a con 12 canales. Puede ser mas profundo que el deposito 406 mientras produce una mayor fuerza capilar para absorber el fluido muestra extraldo y evaluado del canal 402a. En principio, el canal residual 406a se parece a una pluralidad de capilares con una seccion transversal de por ejemplo 400 pm x 400 pm en comparacion con solamente un capilar con la misma seccion transversal en el diseno del deposito residual 406. La forma de las columnas no se limita a simples cuadrados. Podrlan formarse

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como clrcuios, pentagonos, hexagonos, octagonos o similares. En relacion con las caracterlsticas de flujo dentro de un campo de columna las columnas en forma de hexagono muestran la version mas preferente. El tamano y geometrla de los canales y depositos pueden variar.

La placa base del chip 400 puede producirse en un proceso de moldeado, que se optimiza para las caracterlsticas y estructuras pequenas. Puede usarse una amplia variacion de plasticos para la placa base del chipo 400 (por ejemplo, poliestireno, policarbonato, polimetimetacrilato, poliester, y otros). Los pollmeros preferentes son policarbonatos. Estos permiten un posterior acabado con laser para generar una micro o nanoestructura secundaria (por ejemplo, cualquier patron deseado u otro acabado pueden formarse en el microcanal). El poliestireno muestra caracterlsticas preferentes en el proceso de laminacion. De este modo, podrla usarse policarbonato como el laminado inferior y usarse poliestireno como el superior.

El propio chip 400 consiste en tres partes principales a) la placa base del chip con todos los elementos fluldicos descritos anteriormente, b) el sistema electroqulmico de deteccion serigrafiado sobre una lamina de pollmero, y c) el centro de muestreo con aguja de extraccion. Estos elementos se describen en las secciones anteriores.

Los procesos normales de laminacion usan laminas cubiertas con un adhesivo sensible a la presion o fundido con calor para unir una lamina a un sustrato u otra lamina. Tal proceso estandar puede presentar problemas junto con el dispositivo descrito. En primer lugar, se necesita una lamina que sea adecuada para el proceso de impresion. Esto es diflcil con cualquier adhesivo sensible a la presion debido a los problemas dentro del equipo de impresion. Tales problemas pueden abordarse con una lamina cubierta con un adhesivo fundido con calor, donde el adhesivo se vuelve pegajoso solamente a una temperatura elevada (por ejemplo, 80 °C). La deposicion de tinta para imprimir los electrodos y otras estructuras es bastante facil con este sistema pero puede presentar problemas durante la etapa de laminacion. La capa con pegamento se vuelve sustancialmente llquida a elevadas temperaturas con la consecuencia de que la estructura impresa afloja su forma y se estira y deforma. Tal deformacion no es solo un problema cosmetico para un electrodo, cambia la superficie del electrodo (lo que es directamente proporcional a la senal de respuesta) as! como la resistencia interna del material y las propiedades electrocatalizadoras.

Aparte de los problemas anteriores, existe el problema adicional de que el pegamento entre y obstruya o deforme el canal. Para el chip descrito anteriormente, el proceso mas ventajoso es un proceso de union termica libre de adhesivo de la lamina pre-impresa con la placa base del chip. La union se da a una temperatura elevada con una herramienta de estampacion o una presa con rodillo caliente. La temperatura tambien se acerca a la temperatura de transicion vltrea (Tg) del pollmero por lo que la parte de bajo peso molecular del pollmero se volvera movil y pegajosa mientras la parte de alto peso molecular del pollmero seguira soportando la integridad de la lamina o pellcula. La parte de bajo peso molecular del pollmero unira ambas piezas (la placa base y la lamina con electrodos), y ademas seguira la forma de los electrodos impresos, que pueden tener un grosor de 5 a 30 pm. Por lo tanto, no se ve una fuga entre las placas bases y las areas impresas. La union ideal se consigue con los mismos pollmeros termoplasticos tales como poliestireno sobre poliestireno o policarbonato sobre policarbonato. Sin embargo, con el regimen y la combination adecuados de temperatura/presion tambien puede unirse policarbonato sobre poliestireno. Pero los materiales duroplasticos (no termoplasticos) no son adecuados para tal proceso.

4. Mecanismo de cambio de canal

El mecanismo de cambio de canal 404 permite la sustitucion de un sistema electroquimico usado despues de un periodo predeterminado de tiempo. Generalmente, un sistema electromecanico tiende a fallar debido a la precipitation o adsorcion de proteinas u otras especies sobre la superficie del electrodo.

En el pasado, se han desarrollado muchos sistemas diferentes para superar este problema. Un ejemplo clasico para tal sistema es el electrodo con gota de mercurio, donde el mercurio proporciona la superficie de electrodo pero cada segundo la gota de mercurio se sustituye. De este modo, el sistema nunca sufre un proceso continuo de contamination de un electrodo en estado solido. La renovation de la superficie del electrodo es lo mas eficaz pero tambien la estrategia mas drastica para evitar contaminacion. Sin embargo, se usa el mismo concepto con todas las tiras actuales de diagnostico de glucosa desechables, donde la tira del test se desecha despues de un tiempo de action relativamente corto (de 5 a 15 segundos dependiendo del dispositivo).

Una estrategia diferente es la protection del electrodo con una membrana semi-permeable, lo que permite que el analito pase a traves del electrodo pero no una proteina grande (o un globulo rojo). Este concepto se adopta en electrodos de oxigeno clasico.

El chip 400 usa una mezcla de ambos conceptos: una pluralidad de electrodos en diferentes canales asi como un electrodo protegido por membrana que puede serigrafiarse (vease la patente alemana DE10052066.9 y la solicitud de patente internacional relacionada PCT/EP01/12073). Esto permite que los electrodos del sensor funcionen durante varias horas antes de que la contaminacion muestre un efecto significativo en los resultados y antes de que el controlador se cambie al siguiente canal.

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La Figura 21 muestra un diagrama esquematico del mecanismo de cambio 404. Al inicio de una medicion, todos los canales 402 se llenan con aire y la entrada de fluido al canal 402 desde la depresion de distribucion 416 se bloquea debido a la presion de retorno de gas. El sistema de cambio 404 incluye electrodos 422 separados de los electrodos detectores electroqulmicos 418, 420. Los electrodos de cambio 404 permiten un calentamiento local de un area muy pequena sobre la lamina fina tal como poliestireno 424 que recubre un pozo 426. El pozo 426 esta en comunicacion fluida de flujo con el extremo del deposito 406 excepto que el flujo de fluido esta normalmente bloqueado por la lamina 424. Debido a este bloqueo, el aire no puede escapar del canal 402 y el fluido de la depresion de distribucion 416 no puede fluir en el canal 402. Despues del calentamiento de la lamina, este bloqueo se elimina permitiendo de esta manera que el fluido entre al canal.

La temperatura en el punto central de los electrodos superficiales 422 (es decir, que recubren la lamina 424 por encima del pozo 426) asciende muy rapidamente por encima de la temperatura de transicion vltrea (Tg) de la lamina en respuesta a una aplicacion de una pequena corriente en el rango de algunos 1/1000 Amperios con el efecto de que la lamina 424 forma una abertura por encima del pozo hidrofobico 426 permitiendo que el aire en el canal 402 y el deposito 406 se descargue en el pozo 426. En este caso, la presion del gas en el canal 402 se libera y el fluido puede fluir desde la depresion de distribucion 416 y al canal 402.

La hidrofobicidad del pozo 426 evita que el fluido muestra fluya al pozo 426 y se filtre por una abertura formada en la pellcula a causa de los electrodos impulsados 404. Despues de que el deposito residual 406 se haya llenado por completo, el controlador abre un canal posterior 402 al impulsar sus electrodos de cambio 422 para permitir que el aire se escape del canal 402 y para que el canal posterior 402 se llene con fluido corporal. Se deberla apreciar que otros metodos para cambiar canales y controlar el flujo fluido podrlan usarse y la invencion no esta limitada por el metodo anterior.

5. Deteccion de velocidad de flujo

Para asegurar un funcionamiento seguro, es preferente que el controlador determine si el deposito residual 406 esta lleno, si se esta aun llenado a una velocidad constante, o si la aguja 410 se ha desplazado de la capa cutanea del paciente y el flujo continuo de muestra se ha parado. Para conseguir esto, el deposito residual 406 puede estar equipado con dos electrodos (no mostrados) en la parte superior e inferior del deposito. Sin estar en contacto electrico con el fluido muestra, estos electrodos podrlan medir el cambio en capacitancia mientras el aire dentro de la estructura se intercambia lentamente con el fluido muestra. La velocidad del cambio en capacitancia sera directamente proporcional a la velocidad de flujo del fluido muestra y permitira un control cercano de la extraccion en curso.

6. Control semi-continuo alternativo

Una alteracion de lo anterior es la medicion programada de valores diferenciados de glucosa. En este caso el deposito residual es solamente lo suficientemente grande para sustituir el volumen muerto de la aguja y el modulo de muestreo pero en lugar de por ejemplo doce canales, el chip contiene un numero mas alto de canales (por ejemplo, 72 o 144 canales). Estas estructuras aguantaran un ciclo de 12 horas o 24 horas con un test diferenciado de glucosa cada 10 minutos. Una ventaja del metodo semi-continuo sera que no sera necesario usar un hidrogel entrecruzado debido al hecho de que la migracion de los reactivos en la muestra fluido con el paso del tiempo dejara de ser un problema. Como consecuencia, podrlan usarse las tintas convencionales de enzima como las desveladas en US5708247.

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   Reivindicaciones

   1. Un dispositivo para medir la concentracion de un analito dado en un fluido corporal que comprende:

   medios para unir el dispositivo a la piel de un sujeto;

   una region de recogida de fluido comun adaptada para estar en comunicacion fluida con el fluido a ser medido;

   una pluralidad de medios de detection de analitos para hacer una pluralidad de mediciones de dicha concentracion durante un periodo de tiempo; y,

   una pluralidad de microcanales para transportar el fluido a ser medido desde la region de recogida de fluido comun a la pluralidad de medios de deteccion;

   caracterizado por que el dispositivo esta dispuesto para dirigir fluido secuencialmente a cada uno de los medios de deteccion; y

   ademas caracterizado por que el dispositivo comprende ademas o esta adaptado para interconectarse con, medios de control apra generar senales para controlar dicha direction del fluido a los medios de deteccion.
2. 2. Un dispositivo como se reivindica en cualquier reivindicacion anterior dispuesto para tomar mediciones a intervalor predeterminados.
3. 3. Un dispositivo como se reivindica en la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2 que comprende medios de transduction colorimetricos.