ES2637381T3 - Patrones eléctricos para biosensores y procedimiento de fabricación - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de fabricación de un biosensor electroquímico (20), comprendiendo el procedimiento: proporcionar un material de base (80, 104, 106, 1106) que tenga una primera capa (92, 98) de un primer material conductor de electricidad colocada sustancialmente al lado de y en contacto eléctrico con una segunda capa (94, 100) de un segundo material conductor de electricidad; retirar al menos una parte de la primera capa y la segunda capa para formar un patrón eléctrico sobre el material de base, incluyendo el patrón eléctrico una primera región (70, 1022, 1328, 1428) formada del primer material conductor de electricidad conectado eléctricamente a una segunda región (72, 1024, 1332, 1432) formada del segundo material conductor de electricidad, comprendiendo la primera región del patrón eléctrico al menos un electrodo (37, 38, 39), repetir la etapa de retirada una pluralidad de veces en intervalos espaciados a lo largo del material de base para formar una red de sustrato base que tenga una pluralidad de patrones eléctricos sobre ella, depositar una capa de reactivo (114) sobre la red de sustrato base sobre al menos una parte del al menos un electrodo de cada patrón eléctrico de la pluralidad de patrones eléctricos; laminar al menos una capa de cobertura (28, 30) o una capa espaciadora (24) sobre la red de sustrato de base, formando así cubiertas y cámaras receptoras de muestras para los biosensores individuales que se vayan a formar; y cortar a través de al menos una capa de cobertura o capa espaciadora y la red de sustrato base para formar una pluralidad de biosensores.

Description

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DESCRIPCION

Patrones electricos para biosensores y procedimiento de fabricacion CAMPO DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a un biosensor para determinar la presencia o concentracion de un analito en una muestra de fluido y un procedimiento para fabricar un biosensor.

ANTECEDENTES

A menudo se utilizan tiras reactivas o biosensores para medir la presencia y/o concentraciones de analitos seleccionados en muestras para analisis de fluidos. Por ejemplo, se utilizan una variedad de tiras reactivas para medir las concentraciones de glucosa en sangre para controlar el nivel de azucar en la sangre de las personas con diabetes. Estas tiras reactivas incluyen una camara de reaccion en la que se ha depositado una composicion de reactivo. Las tendencias actuales en tiras reactivas requieren muestras para analisis mas pequenas y tiempos de analisis mas rapidos. Esto proporciona un beneficio significativo al paciente, permitiendo el uso de muestras de sangre mas pequenas que se pueden obtener de zonas menos sensibles del cuerpo. Ademas, con respecto a los sistemas de medicion de la glucosa en sangre, por ejemplo, tiempos de analisis mas rapidos y resultados mas precisos permiten a los pacientes controlar mejor su nivel de azucar en la sangre.

Los biosensores electroquimicos son bien conocidos y se han utilizado para determinar la concentracion de varios analitos a partir de muestras biologicas, particularmente de sangre. Ejemplos de dichos biosensores electroquimicos se describen en las patentes de EE. UU. n° 5.413.690; 5.762.770; 5.798.031; 6.129.823; y la solicitud publicada US2005/0013731. Por ejemplo, el documento US2005/0013731 divulga un biosensor electroquimico que tiene una capa de cobertura que recubre un sustrato base. El sustrato base tiene un patron electrico que tiene electrodos y una capa reactiva sobre el mismo. El sustrato base y la capa de cobertura definen una camara receptora de muestras que atrae la muestra de fluido en ella por accion capilar, despues de lo cual la muestra de fluido reacciona con el reactivo en la camara. Se controla o aplica una tension o potencial a traves de los electrodos, y la corriente generada se mide una o mas veces y se correlaciona a continuacion con la concentracion de analito. Tambien se conocen tecnicas «coulometricas» y «potenciometricas» en las que se mide la carga o potencial, respectivamente, en lugar de la corriente y se correlaciona con la concentracion del analito.

Se conocen en la tecnica diversas tecnicas para formar los patrones electricos en biosensores electroquimicos. Por ejemplo, la impresion por serigrafia es una tecnica de material humedo que generalmente permite la formacion fiable de estructuras de electrodos y patrones que tienen una anchura de hueco o tamano caracteristico de aproximadamente 75 pm o mayor.

El trazado por laser usualmente emplea un laser excimerico de alta potencia, tal como un laser excimerico de fluoruro de cripton con una longitud de onda de iluminacion de 248 nm, para grabar o trazar lineas individuales en un material con una superficie conductora y para proporcionar espacios aislantes entre el material conductor residual que forma los electrodos y otros componentes deseados. El trazado se realiza moviendo el haz de laser a traves de la superficie que se debe ablacionar, y dicha tecnica puede ser indeseablemente lenta si se debe formar un patron electrico complejo en la superficie.

La ablacion por laser de campo amplio es una tecnica que se ha empleado recientemente para fabricar biosensores electroquimicos que tienen patrones electricos increiblemente precisos y altamente definidos con funcionalidades adicionales que hasta ahora no estaban disponibles. Ejemplos de dichos biosensores electroquimicos se pueden encontrar en la patente de EE. UU. n° 7.073.246, las publicaciones de patentes de EE. UU. n° 2005/0103624, 2006/0200981 y 2006/0200982. La publicacion n° 2005/0103624 divulga un alto grado de precision y definicion con el que se pueden formar patrones electricos con ablacion por laser. De forma similar, la publicacion de patente de EE. UU. n° 2005/0023137 divulga biosensores con patrones electricos increiblemente pequenos y complejos que proporcionan una gran huella sobre el sustrato base para otros componentes, tales como una pantalla y fuente de alimentacion, entre otros. Otras tecnicas conocidas relacionadas con laseres incluyen la transferencia directa inducida por laser, o LIFT, tal como se divulga en las patentes de EE. UU. 6.177.151 y 4.752.455, y en el documento WO 2007/033079.

Seria deseable mejorar adicionalmente los patrones electricos y el procedimiento de fabricacion de los mismos en biosensores electroquimicos.

SUMARIO DE LA INVENCION

La presente invencion es como se define en las reivindicaciones. La presente invencion proporciona un novedoso biosensor electroquimico y un procedimiento inventivo para fabricar el mismo. En particular, la presente invencion proporciona un biosensor inventivo que incluye multiples regiones en las que el patron electrico se forma a partir de diferentes materiales conductores de electricidad. La presente invencion tambien proporciona un procedimiento inventivo para la produccion en masa de biosensores como se acaba de describir. En un modo de realizacion de este procedimiento, un primer y un segundo material conductor de electricidad diferentes se depositan uno al lado

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del otro en una parte de un material de base aislante electrico, y se forma una pluralidad de patrones electricos en la parte del material de base. Cada patron electrico incluye una primera region formada a partir del primer material conductor de electricidad conectado electricamente a una segunda region formada a partir del segundo material conductor de electricidad. Los materiales conductores de electricidad pueden depositarse como capas sobre el material de base y partes de las capas se pueden retirar para formar los patrones electricos, o, los patrones electricos pueden formarse transfiriendo el material conductor en la forma del patron electrico directamente al material de base, tal como mediante una tecnica de transferencia directa por laser.

En un modo de realizacion se proporciona un biosensor para determinar la presencia o concentracion de un analito en una muestra de fluido. El biosensor tiene un sustrato que tiene un patron electrico formado sobre el mismo que incluye un electrodo de trabajo, un contraelectrodo, almohadillas de contacto y trazas que conectan electricamente los electrodos de trabajo y contraelectrodos a sus respectivas almohadillas de contacto. Una o mas de una capa espaciadora y una capa de cobertura se superponen y cooperan con el sustrato para definir una camara para recibir una muestra de fluido. El biosensor de la invencion incluye una primera region en la que el patron electrico esta formado por un primer material conductor de electricidad y una segunda region en la que el patron electrico esta formado por un segundo material conductor de electricidad. Al menos una de las trazas incluye una primera seccion situada en la primera region conectada electricamente a una segunda seccion situada en la segunda region, comprendiendo la primera y la segunda secciones el primer y segundo materiales conductores de electricidad, respectivamente.

En modos de realizacion particulares, es ventajoso proporcionar los patrones electricos de la primera y segunda regiones en una disposicion superpuesta, es decir que parte del patron electrico se superpondra al otro en la transicion de region a region. En el punto de transicion, la parte solapada puede ser ligeramente mas gruesa que el resto del patron. En otros modos de realizacion, la transicion de una region a otra se puede hacer apoyando los patrones electricos uno contra otro en la transicion, o haciendo que una de las regiones se haga gradualmente mas delgada en la transicion mientras que la otra se vuelve gradualmente mas gruesa, permaneciendo el grosor neto a lo largo la transicion sustancialmente igual. En aun otros modos de realizacion, puede ser deseable formar una capa de semilla para obtener una buena conexion entre materiales conductores superpuestos, como se describe con mas detalle a continuacion.

Los biosensores de acuerdo con estas ensenanzas comprenden tipicamente un cuerpo de biosensor generalmente delgado y plano que tiene una longitud mayor que su anchura, un extremo dosificador en el que los electrodos estan tipicamente situados y un extremo de insercion de un medidor en el que estan tipicamente situadas las almohadillas de contacto. El cuerpo de biosensor tiene al menos dos regiones en las que el patron electrico esta formado de materiales conductores de electricidad diferentes. El extremo dosificador esta situado en una de estas regiones y el extremo de insercion del medidor esta situado en el otro extremo. Por lo tanto, las trazas tipicamente se extienden por las regiones para conectar electricamente cada electrodo con su respectiva almohadilla de contacto.

Por ejemplo, en muchos modos de realizacion es deseable proporcionar las caracteristicas electricas que estan situadas en la camara receptora de muestras con material conductor de electricidad de muy alta calidad que tampoco se ve afectado negativamente por la presencia de componentes biologicos y/ o la quimica particular del reactivo presente en la camara receptora de la muestra. Los metales nobles tales como oro, platino y paladio son conductores adecuados para este proposito y, por lo tanto, pueden proporcionarse en la region del biosensor que incluye la camara receptora de muestras. Por otra parte, otras regiones del biosensor que no incluyen la camara receptora de muestras no necesitan estar provistas de un material tan costoso o tan susceptible de aranarse y danarse como los metales nobles, y se puede usar un material conductor sustancialmente mas robusto en estas regiones. Por ejemplo, el cobre es una eleccion de material adecuada para el patron electrico en una region que se extiende desde el extremo de insercion del medidor del biosensor hacia la region que incluye la camara receptora de muestras.

De manera similar, en otro modo de realizacion, la region del biosensor que incluye las almohadillas de contacto puede estar provista de un material tal como oxido de indio dopado con oxido de estano (ITO), que se ha demostrado que tiene propiedades conductoras de electricidad adecuadas, pero tambien es adecuadamente robusto para ser resistente a los aranazos. Deberia apreciarse que, si una almohadilla de contacto en un biosensor se arana y se degrada cuando se inserta en el medidor, la resistencia del biosensor puede verse afectada y, a su vez, la precision del resultado de la prueba puede verse comprometida. Proporcionar ITO o cobre, por ejemplo, como material conductor en el patron electrico en el extremo de insercion del medidor del biosensor soluciona este problema.

Tipicamente, las regiones del biosensor estan situadas una al lado de otra a lo largo de una direccion longitudinal del biosensor. Por ejemplo, la parte del patron electrico situada en el extremo de insercion del medidor del biosensor esta formada de un material conductor de electricidad, la parte del patron electrico situada en el extremo dosificador esta formada de un segundo material conductor de electricidad y la region entre ellas puede formarse de un tercer material conductor de electricidad, si se desea.

En otra forma de la misma, estas ensenanzas proporcionan procedimientos inventivos para producir en masa patrones electricos que se utilizan en biosensores como los que se acaban de describir. En uno de dichos

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procedimientos, se proporciona un material de base aislante electrico. Los primeros y segundos materiales conductores electricos diferentes se depositan sobre una parte del material de base sustancialmente uno al lado del otro. Se forma una pluralidad de patrones electricos en la parte del material de base y cada patron electrico incluye una primera region formada del primer material conductor de electricidad conectado electricamente a una segunda region formada del segundo material conductor de electricidad. La primera region del patron electrico comprende al menos un electrodo.

En un modo de realizacion ejemplar, la etapa de deposicion comprende depositar una capa del primer material conductor de electricidad sobre la parte del material de base y depositar una segunda capa del segundo material conductor de electricidad sobre la parte del material de base substancialmente una al lado de la otra y en contacto electrico con la primera capa. En un procedimiento de produccion ejemplar, esta parte estratificada de material de base puede ser enrollada sobre un rollo de suministro y proporcionada como un material «listo para la produccion» a un procedimiento de fabricacion. Este material se desenrolla entonces y partes de la primera y segunda capas se retiran para formar los patrones electricos que tienen dos regiones conectadas electricamente entre si. En modos de realizacion particulares, se usa la ablacion por laser de campo amplio para retirar el material conductor para formar los patrones electricos. La ablacion por laser de campo amplio permite de forma ventajosa que se formen en una unica etapa varios patrones electricos completos, de una vez, o en una sucesion de etapas, segun se desee. Tambien permite una gran precision y detalle en los patrones electricos formados de esa manera. No obstante, pueden usarse muchos otros procedimientos para retirar el material conductor para formar los patrones electricos, tales como fotograbado, grabado quimico asistido por plasma, trazado por laser y muchos otros.

En otro modo de realizacion, se pueden depositar multiples capas o «rayas» de material sobre el material de base, tipicamente en forma de un patron repetitivo. El material de base se puede dividir entonces o cortar en partes mas pequenas de material practicamente identico listo para la produccion como se acaba de describir. Este material se puede enrollar despues en rollos y enviar a una estacion de produccion adicional en la que los rollos se desenrollaran, se retiraran partes de sus capas conductoras para formar patrones electricos y luego se procesaran en biosensores acabados. Por lo tanto, dependiendo de los requisitos particulares, el material de base puede formarse desde con tan solo dos capas, una al lado de la otra, de diferentes materiales conductores hasta cien o mas capas una al lado de la otra, tipicamente en un patron repetitivo.

En aun otro modo de realizacion, los patrones electricos inventivos se forman directamente sobre el material de base mediante una tecnica tal como la transferencia directa inducida por laser («LIFT») o tecnicas similares conocidas en la tecnica. En dicha tecnica, es innecesaria la retirada adicional de materiales conductores para formar los patrones electricos. En su lugar, el material conductor en la forma del patron electrico deseado se transfiere directamente, tipicamente desde un sustrato transparente laser, al material de base. En un modo de realizacion que incorpora esta tecnica, se proyecta un haz de laser de campo amplio a traves de una mascara que tiene una abertura en forma de una parte del patron electrico, por la que una parte del material conductor en la forma del patron se retira de una pelicula delgada del mismo y se transfiere al material de base. Por lo tanto, en este modo de realizacion, la configuracion electrica o una parte de la misma toma su forma antes de que se complete la transferencia del material conductor al substrato. Una tecnica similar puede usarse para transferir directamente regiones adicionales del patron electrico al material de base.

Una vez se forman los patrones electricos en las partes de material de base, se utilizan etapas de procesamiento adicionales para completar el montaje de los biosensores. Tipicamente, se aplica como recubrimiento o se deposita un reactivo sobre al menos una parte de uno o mas de los electrodos de los patrones electricos, cubriendo el reactivo habitualmente al menos una parte del electrodo de trabajo. A continuacion, se laminan una capa de cobertura y/o una capa espaciadora sobre la parte del material de base, formando de este modo una cubierta y definiendo una camara receptora de muestras para cada biosensor individual que se forme. Finalmente, se utilizan herramientas de corte para cortar a traves de la capa de cobertura, la capa espaciadora y el material de base para formar biosensores individuales en forma de produccion en masa. Como se ha indicado, el patron electrico de cada biosensor individual incluira al menos dos regiones en las que la composicion del material de los patrones electricos es diferente, cuyas ventajas se han observado anteriormente y se haran mas evidentes a continuacion y en referencia a las figuras adjuntas.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Los aspectos antes mencionados de la presente invencion y la manera de obtenerlos se haran mas evidentes y la invencion en si se entendera mejor haciendo referencia a la siguiente descripcion de los modos de realizacion de la invencion, considerados conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los que:

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un biosensor formado de acuerdo con estas ensenanzas;

La Fig. 2 es una vista en perspectiva despiezada del biosensor mostrado en la Fig. 1;

La Fig. 3 es una vista en perspectiva que ilustra esquematicamente la deposicion de multiples capas o peliculas una al lado de la otra de material conductor sobre un material de base;

Las Fig. 3A-3D son vistas laterales fragmentarias que muestran diversas disposiciones de la region de transicion

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entre dos capas, una al lado de la otra, de diferentes materiales conductores de electricidad;

La Fig. 4 es una vista en perspectiva fragmentaria que ilustra la formacion de patrones electricos en una parte del material de base de la Fig. 3 para formar una red de sustrato de base;

La Fig. 5 es una vista en perspectiva de una red de sustrato de base de los biosensores que tiene una capa de reactivo o tira aplicada a la misma;

Las Fig. 6-9 son vistas en perspectiva de diversos materiales de base a partir de los cuales pueden formarse los patrones electricos de multiples biosensores;

La Fig. 10A es una vista en perspectiva de un sustrato para biosensor que tiene un patron electrico de tres materiales conductores diferentes formados sobre el mismo;

La Fig. 10B es una vista en perspectiva de un sustrato para biosensor de acuerdo con un modo de realizacion alternativo;

La Fig. 11 es una vista en perspectiva que muestra un rollo de material de base que tiene dos capas conductoras sobre el y una tecnica de trazado por laser que se utiliza para formar patrones electricos;

La Fig. 12 es una vista en perspectiva que ilustra esquematicamente la produccion de un modo de realizacion de un biosensor alternativa que emplea estas ensenanzas;

La Fig. 13 es una vista en perspectiva que ilustra esquematicamente un modo de realizacion alternativo para producir patrones electricos utiles para biosensores de acuerdo con estas ensenanzas; y

La Fig. 14 es una vista en perspectiva que ilustra esquematicamente otro modo mas de realizacion alternativo para producir patrones electricos utiles para biosensores de acuerdo con estas ensenanzas.

Los modos de realizacion de la presente invencion descritos a continuacion no pretenden ser exhaustivos ni limitar la invencion a las formas precisas descritas en la siguiente descripcion detallada. Mas bien, los modos de realizacion se eligen y describen para que otros expertos en la tecnica puedan apreciar y entender los principios y practicas de la presente invencion.

Volviendo ahora a las Figs. 1 y 2, se muestra un modo de realizacion de un biosensor util de acuerdo con las presentes ensenanzas. El biosensor 20 incluye un sustrato de base 22, una capa espaciadora 24 y una capa de cobertura que comprende una cubierta de cuerpo 28 y una cubierta de camara 30. La capa espaciadora 24 incluye una parte hueca 32 para proporcionar una camara receptora de muestras 34 que se extiende entre el sustrato base 22 y la capa de cobertura. Una capa de cobertura alternativa podria comprender una cubierta superior (no mostrada) que recubra la capa espaciadora 24 e incluye un orificio de ventilacion (no mostrado) en comunicacion fluida con la camara receptora de muestras 34.

El sustrato de base 22 lleva un patron electrico 36 que incluye una pluralidad de electrodos 38 que incluyen al menos un electrodo de trabajo 39 y un contraelectrodo 37. El patron electrico 36 tambien incluye trazas de electrodo 40 que terminan en las almohadillas de contacto 42. Los electrodos 38 estan situados dentro de la camara receptora de muestras 34. En un modo de realizacion, los electrodos 38 incluyen electrodos de trabajo y contraelectrodos separados 50, 51 para detectar la suficiencia de dosificacion antes de que pueda iniciarse una secuencia de medicion. Como se describe con mas detalle a continuacion, por ejemplo, con referencia a las Figs. 11 y 12, pueden formarse otras diversas configuraciones de patrones electricos de acuerdo con estas ensenanzas, dependiendo de las caracteristicas electricas particulares deseadas para el biosensor. Un sistema reactivo adecuado 43 (Fig. 2) cubre al menos una parte de uno de los electrodos, particularmente el electrodo de trabajo, y se muestra en la Fig. 2 los electrodos de superposicion 37, 39 y una parte de los electrodos 50 y 51 dentro de la camara receptora de muestras.

La cubierta de cuerpo 28 y la cubierta de camara 30 que recubren la capa espaciadora 24 tienen un hueco 44 entre ellas, que define una abertura de ventilacion que comunica con la camara receptora de muestras 34 para permitir que el aire escape de la camara mientras un fluido de muestra entra en la camara desde la abertura del borde o la abertura de recepcion de fluido 45 (Fig. 1). El biosensor 20 incluye un extremo dosificador 46 y un extremo de insercion del medidor 48. El extremo dosificador se puede distinguir normalmente del extremo de insercion del medidor para ayudar a los usuarios. Por ejemplo, el biosensor de la Fig. 1 tiene un extremo dosificador biselado 46 y proporciona un contraste de color entre el extremo dosificador y el resto del biosensor, por ejemplo, coloreando una parte 33 de la capa espaciadora 24 en el extremo dosificador. Uno o ambos son ejemplos suficientes de como distinguir el extremo dosificador del extremo de insercion del medidor. Ademas, se pueden utilizar graficos de tira para mejorar aun mas la intuitividad del diseno de la tira; por ejemplo, la flecha 41 indica la direccion de insercion de la tira en el medidor.

Volviendo ahora a la Fig. 2 en particular, el biosensor incluye un sustrato de base 22 que comprende un material aislante que soporta el patron electrico 36 y otros componentes de un biosensor. Tipicamente, plasticos tales como

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polimeros vinflicos, poliimidas, poliesteres y estirenos proporcionan las propiedades estructurales y de aislamiento electrico que se requieren. Ademas, para los modos de realizacion de un biosensor 20 de acuerdo con las presentes ensenanzas que son producibles en masa a partir de rollos de material, como se analiza con mayor detalle a continuacion, es deseable que las propiedades del material sean apropiadas para tener suficiente flexibilidad para procesar rollos, al tiempo que tambien den una rigidez util al biosensor acabado. El material aislante del sustrato de base 22 se puede seleccionar como un material polimerico flexible tal como poliester, especialmente materiales de poliester de alta temperatura; naftalato de polietileno (PEN); y poliimida, o mezclas de dos o mas de estos. Las poliimidas estan disponibles comercialmente, por ejemplo con el nombre comercial Kapton®, de EI duPont de Nemours and Company de Wilmington, Del. (DuPont). Un material aislante para el sustrato de base particularmente adecuado es MELlNEX® 329 disponible en duPont.

Los electrodos 38, por ejemplo, al menos los electrodos de medicion que comprenden un electrodo de trabajo 39 y un contraelectrodo 37, estan al menos parcialmente expuestos dentro de la camara receptora de muestras 34. La camara receptora de muestras esta configurada de manera que el fluido de la muestra que entra en la camara se coloca en contacto electrolitico tanto con el electrodo de trabajo 39 como con el contraelectrodo 37. Esto permite que la corriente electrica fluya entre los electrodos de medicion 38 tras la electrooxidacion o electrorreduccion del analito resultante de un potencial o tension electricos que se aplica o controla entre los electrodos 38.

Estas ensenanzas describen un biosensor que tiene dos o mas regiones en las que el patron electrico 36 esta formado a partir de diferentes materiales conductores. Por ejemplo, la Fig. 2 muestra dos regiones generales 70 y 72. En un modo de realizacion, el patron electrico 36 en la region 70, que incluye caracteristicas electricas tales como electrodos 38 (por ejemplo, electrodos de trabajo y contraelectrodos 37, 39 y electrodos de suficiencia de dosis 50, 51) y al menos una parte de una o mas de las trazas de electrodo 40, pueden estar formados de un metal noble tal como oro, plata, paladio o platino, como se indica con un ligero sombreado gris ilustrado en la Fig. 2. Para los modos de realizacion tipicos que comprenden un biosensor de analito, puesto que la region 70 contiene el reactivo que reacciona con la muestra de fluido cuando se dosifica el biosensor y se produce la reaccion electroquimica alli, esta region en ciertos modos de realizacion esta formada con un material conductor sensible de gran calidad, tal como un metal noble.

Por otra parte, el resto del patron electrico 36 que comprende la region 72 puede no requerir un conductor de gran calidad en ciertos modos de realizacion. De este modo, un material mas robusto tal como cobre, oxido de indio- estano, o tinta de carbono, puede formar el patron electrico en la region 72 en el modo de realizacion ilustrado en la Fig. 2. Como resultara mas evidente con referencia a la descripcion del procedimiento de produccion que se presenta a continuacion, esta divulgacion muestra una amplia variedad de opciones para formar dos o mas regiones en un biosensor, presentando cada region un material conductor de electricidad distinto en el patron electrico. La seleccion del material para cada region depende tipicamente de las especificaciones y/o usos para el biosensor, y puede optimizarse segun sea necesario o deseado, de acuerdo con el conocimiento y la habilidad de un experto en la tecnica. La transicion entre regiones ocurre tipicamente en las trazas, de tal manera que cada traza tiene un segmento o seccion formado a partir del material conductor de una region y un segundo segmento o seccion formado a partir del material conductor de la otra region.

Volviendo ahora a la Fig. 3, se puede apreciar un procedimiento ejemplar de produccion en masa de los patrones electricos 36 para biosensores electroquimicos. En este ejemplo de un modo de realizacion, se proporciona un material de base flexible y sustancialmente plano 80 en un rodillo de suministro 82. El material de base 80 en el rodillo 82 se ha pretratado como se desea para limpiar o modificar la superficie 83 y prepararla para recibir capas conductoras, como se conoce en la tecnica. A medida que el material 80 se desenrolla, pasa a traves de estaciones de procesamiento sucesivas 84, 86, 88 y 90 mostradas esquematicamente en la Fig. 3. En estas estaciones de procesamiento se depositan o se aplican peliculas o capas finas de material conductor una al lado de la otra, pero se puede permitir que se superpongan hasta cierto punto. El grado en que las capas estan desplazadas una de la otra o se superponen, si lo hacen, se pueden variar, dependiendo de la aplicacion particular y/o de las especificaciones o efectos electricos deseados. En un modo de realizacion, el grado de superposicion o desplazamiento se mantiene sustancialmente uniforme a lo largo de toda la longitud del material aislante 80 para, como se apreciara a partir de la siguiente descripcion, formar biosensores sustancialmente identicos con respecto a las propiedades electricas dentro del rollo y de un rollo a otro.

En el modo de realizacion ilustrado de la Fig. 3, por ejemplo, en la estacion 84, se muestra una pelicula o capa conductora delgada 92 que se deposita sobre la superficie 83. En la estacion 86, una capa o pelicula 94 de un material conductor distinto de la capa 92 se deposita adyacente a la capa 92, de manera que la capa 94 se superpone a la capa 92 como se indica por la linea discontinua 96. En las estaciones 88 y 90, las capas 98 y 100 se depositan de la misma manera que las capas 92 y 94, respectivamente. Ademas, en este modo de realizacion, las capas 92 y 94 tienen la misma anchura que las capas 98 y 100, respectivamente, cuyas ventajas se haran evidentes. En este modo de realizacion, la capa 98 se aplica de manera que exista una superposicion minima, si la hubiera, con la capa 94. Esto se debe a que, una vez que ha pasado las estaciones de procesamiento 84, 86, 88, 90, el material de base 80 se corta con la cuchilla 102 como se muestra para formar dos partes mas pequenas identicas 104 y 106, cada una de las cuales comprende un material de base listo para la produccion, que se enrollan sobre dos bobinas colectoras, una de las cuales se ilustra en la Fig. 3 en el numero de referencia 108. No es necesario que haya conductividad electrica entre las capas 94 y 98, puesto que en ultima instancia son separadas

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por corte, por lo que es innecesaria la superposicion de estas capas. Las capas 92 y 100 pueden aplicarse a los bordes laterales opuestos, respectivamente, de la superficie 83 o pueden aplicarse de manera que una pequena banda de material descubierto permanezca en los bordes como se muestra. Un recorte adicional puede ser o no ser necesario dependiendo del diseno particular del biosensor.

Debe entenderse que las «estaciones» mostradas en la Fig. 3 pueden representar cualquiera de una amplia variedad de tecnicas para aplicar las capas conductoras. Ejemplos de tecnicas adecuadas incluyen, pero no se limitan a, pulverizacion inonica, deposicion fisica por vapor (PVD), deposicion quimica por vapor asistido por plasma (PACVD), deposicion quimica en fase de vapor (CVD), deposicion fisica por vapor con haz de electrones (EBPVD) y/o deposicion quimica por vapor de compuestos organometalicos (MOCVD). La deposicion por vapor se lleva a cabo tipicamente al vacio. Estas tecnicas son bien conocidas en la tecnica y pueden usarse para proporcionar selectivamente coberturas uniformemente finas de metal u otros materiales conductores sobre un sustrato como se representa en la Fig. 3. El material de base resultante se puede inspeccionar para garantizar que las coberturas o capas conductoras sean uniformes y esten libres de defectos de material.

Ademas, aunque las estaciones 84-90 se muestran montadas una tras otra en la Fig. 3, un experto en la tecnica reconoceria facilmente muchas variaciones para formar las capas conductoras. Por ejemplo, las estaciones de deposicion de material conductor se pueden situar en aproximadamente la misma posicion y el rodillo 82 se posiciona de un lado a otro. Durante cada pasada se aplicaria una capa conductora diferente. Son posibles otras variaciones.

Como se ha sugerido anteriormente, se pueden usar muchos materiales conductores para las capas mostradas en la Fig. 3, dependiendo de la aplicacion particular para el biosensor. Las capas conductoras pueden contener metales puros, aleaciones u otros materiales conductores tales como tintas de carbono y similares. Ejemplos de conductores adecuados incluyen: aluminio, carbono (tal como grafito), cobalto, cobre, galio, oro, indio, iridio, hierro, plomo, magnesio, mercurio (como amalgama), niquel, niobio, osmio, paladio, platino, renio, rodio, selenio, silicio (tal como silicio policristalino altamente dopado), plata, tantalio, estano, titanio, tungsteno, uranio, vanadio, zinc, zirconio, mezclas de los mismos y aleaciones o soluciones solidas de estos materiales. El oxido de indio-estano (ITO) es un material conductor que puede usarse en el extremo de insercion del medidor del biosensor, como se describe con mas detalle a continuacion. En otros modos de realizacion, los materiales se pueden seleccionar para que sean esencialmente no reactivos con sistemas biologicos; tales materiales incluyen: oro, platino, paladio, iridio o aleaciones de estos metales. La capa conductora puede tener cualquier grosor deseado.

Ademas, un experto en la tecnica reconoceria que ciertas combinaciones seleccionadas de materiales conductores para regiones adyacentes pueden requerir una denominada «capa semilla» para garantizar una buena adherencia fisica y estabilidad estructural y quimica entre las dos capas en la transicion entre regiones, es decir, donde las capas se apoyan o se superponen. Por ejemplo, si las dos regiones estan formadas a partir de cobre y oro, respectivamente, un enfoque seria depositar primero la capa de cobre sobre el material de base, despues aplicar una capa de semilla de, por ejemplo, cromo, nitruro de titanio o nitruro de aluminio sobre el cobre en el lugar donde la capa de oro se apoya o se superpone al cobre, y luego aplicar la capa de oro. El uso de capas semilla se conoce en la tecnica y se describen ejemplos de las mismas en la patente de Ee. EE n° 6.822.176.

Si se emplea una disposicion con superposicion, se preve que la anchura de la superposicion solo sea de unos pocos milimetros, por ejemplo, de 1 a 3 mm, tipicamente del orden de aproximadamente 2 mm. En modos de realizacion en los que se emplea una disposicion con superposicion, es en general deseable proporcionar una superposicion suficiente para garantizar que las capas esten conectadas continuamente a lo largo de su longitud a pesar de las desviaciones en el ancho de la capa debido a limitaciones de fabricacion. Por supuesto, el patron electrico puede ser mas grueso en la region de dicha superposicion. La Fig. 3A, por ejemplo, ilustra una region de superposicion o transicion 97 de capas conductoras 92 y 94 en las que la disposicion de capas es mas gruesa en la region de superposicion 97. Como se ha analizado anteriormente, las capas tambien pueden formarse en una relacion de apoyo como se ilustra en la Fig. 3B, en la que las capas 92 y 94 se apoyan entre si como se muestra en el numero de referencia 99. Puede ser deseable en algunas circunstancias incluir una capa de costura conductora adicional 101 (mostrada en forma de trazo discontinuo en la Fig. 3B) para permitir posibles huecos entre las dos capas que surgen de limitaciones de fabricacion en la formacion de una junta de union.

Un experto en la tecnica reconoceria otros medios para conectar electricamente las capas conductoras adyacentes. Por ejemplo, la tecnica de deposicion puede ser tal que una capa se haga mas fina mientras que la otra se hace mas gruesa atravesando la region de superposicion, de tal manera que el grosor total sobre la transicion entre las dos regiones permanezca aproximadamente igual, por ejemplo, como se muestra en el numero de referencia 103 en la Fig. 3C. Dicho de otra manera, la tecnica de deposicion usada para formar la transicion mostrada en la Fig. 3C es una en la que ambas capas son mas delgadas en sus bordes. Tambien es posible formar las capas espaciadas inicialmente y despues unirlas electricamente aplicando un tercer material conductor entre ellas, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 3D, en el que la capa de costura conductora 105 une las capas 92 y 94. Este enfoque puede resultar especialmente util cuando se desea conectar electricamente dos capas de material conductor que no son fisicamente o quimicamente compatibles cuando se ponen en contacto directamente entre si, como se ha analizado anteriormente con respecto a las capas semilla. Un experto en la tecnica reconocera a partir de esta divulgacion varias otras posibilidades para formar la transicion entre las dos regiones conductoras, todas las cuales se

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consideran dentro del espiritu y alcance de esta divulgacion.

Volviendo ahora a la Fig. 4, el material de base listo para la produccion 106 formado como se muestra en la Fig. 3 se desenrolla ahora en una etapa de procedimiento diferente y se hace avanzar a traves de un aparato de ablacion por laser 110 ilustrado esquematicamente en la Fig. 4. Un aparato laser y un procedimiento adecuados con estas ensenanzas se describen en la patente de EE. UU. n° 7.073.246 y en la publicacion de EE. UU. n° 2005/0103624. En modos de realizacion ejemplares, el aparato laser realiza una ablacion por laser de campo amplio con una proyeccion suficientemente grande para ablacionar el material conductor para formar varios patrones electricos 112 en una sola etapa. En el ejemplo particular ilustrado en la Fig. 4, el material de base 106 esta dividido de tal manera que se forman tres patrones electricos en una unica etapa mediante la retirada de partes del material conductor del material de base excepto donde se deben definir los patrones electricos. Como se muestra, el material conductor se retira de manera que se forman dos regiones 70 y 72 de cada patron electrico 112 que tienen material conductor electrico distinto. La estructura resultante es una red de sustrato de base 107 (Fig. 5) que puede procesarse adicionalmente para fines de fabricacion de una pluralidad de biosensores.

En un modo de realizacion, la red de sustrato de base 107 se procesa adicionalmente anadiendo una capa 114 de material reactivo como se muestra en la Fig. 5. Las composiciones adecuadas para la capa de reactivo 114 y el procedimiento de aplicacion de la misma se divulgan en la publicacion de EE. UU. n° 2005/0016844 y no necesitan repetirse en detalle en el presente documento. Brevemente, la capa de reactivo puede aplicarse mediante cualquier numero de tecnicas de dispensacion adecuadas tales como tecnicas de recubrimiento por cortina, recubrimiento por fusion en caliente, recubrimiento por pantalla rotativa, recubrimiento por cuchilla rascadora o cuchilla de aire, recubrimiento por barra Meyer y recubrimiento con rodillos a contragiro. La capa de reactivo 114 se deposita tipicamente sobre la red de sustrato de base 107 como una composicion humeda con un grosor de entre aproximadamente 50 pm y aproximadamente 100 pm. En el modo de realizacion mostrado en la Fig. 5, para garantizar que la capa de reactivo 114 solo este en contacto con el material conductor en la region 70 (que puede ser un metal noble) y para permitir tolerancias de fabricacion en la aplicacion de la capa 114, una parte 120 de la region 70 puede extenderse mas alla o sobresalir desde debajo de la capa de reactivo 114 como se muestra. Despues de aplicar la capa de reactivo, se ensamblan las diversas otras capas, tales como la capa espaciadora 24 y la capa de cobertura, tipicamente con tecnicas de procesamiento en rollo como se describe en la publicacion de EE. UU. n° 2005/0016844 para formar biosensores completos tales como se ilustran en las Figs. 1 y 2.

Deberia reconocerse facilmente que son posibles muchas variaciones para formar y cortar el material de base en los materiales de base mas pequenos, listos para la produccion, si se desea, asi como el numero, ubicacion y composicion de material de las diferentes regiones de patrones electricos en los propios biosensores.

Por ejemplo, la Fig. 6 ilustra un modo de realizacion en la que el material de base 600 puede formarse con solo dos capas conductoras de electricidad 602 y 604 situadas sustancialmente una al lado de la otra y en comunicacion electrica entre si. El material de base 600 puede formarse como se ha descrito anteriormente con referencia a la Fig. 3 con solo dos estaciones de procesamiento o pasadas, y luego se puede proporcionar directamente a un procedimiento de produccion muy similar al analizado anteriormente con respecto a la Fig. 4 para formar la red de sustrato de base 107 sin cortar de antemano. Es decir, el material de base 600 se proporciona inicialmente como un material de base listo para la produccion, en contraste con el material de base 80 de la Fig. 3 que se corta en lotes listos para la produccion de material de base 104, 106.

De forma alternativa, la Fig. 7 muestra un material de base 700 que tiene 3 capas conductoras 702, 704 y 706 formadas sobre el mismo mediante, por ejemplo, un procedimiento similar al mostrado y descrito con referencia a la descripcion de la Fig. 3. Las capas 702 y 706 estan compuestas del mismo material conductor de electricidad y la capa 704 esta formada de un material conductor de electricidad diferente que puede cortarse a lo largo de la linea de discontinua 708 para formar dos lotes identicos listos para la produccion de material de base. Una disposicion de este tipo permite esencialmente que se formen dos capas en una sola etapa (es decir, la capa 704 se divide por la mitad y finalmente se convierte en dos capas en diferentes lineas de produccion) y proporciona, por lo tanto, ciertas eficiencias.

La Fig. 8 ilustra un material de base multicapa 800 que tiene capas repetitivas o «tiras». Las capas 802, 806 y 810 estan formadas del mismo material conductor y tienen sustancialmente la misma anchura. Las capas 804, 808 y 812 tambien estan formadas todas del mismo material conductor (diferente de las capas 802, 806 y 810) y tienen sustancialmente la misma anchura. De este modo, pueden formarse tres lotes de material de base listo para la produccion haciendo dos cortes a lo largo de las lineas 814 y 816, respectivamente.

La Fig. 9 muestra un material de base 900 que tiene cinco capas conductoras 902, 904, 906, 910 y 912 formadas sobre el mismo mediante, por ejemplo, un procedimiento similar al mostrado con referencia a la descripcion de la Fig. 3. Las capas 902 y 912 estan compuestas del mismo material conductor de electricidad y las capas 904 y 910 estan compuestas del mismo material conductor de electricidad, diferente de las capas 902 y 912. La capa 906 esta formada por un tercer material conductor de electricidad distinto. El material de base 900 puede cortarse a lo largo de la linea discontinua 914 para formar dos lotes identicos de material de base listo para la produccion, teniendo cada uno tres capas o tiras que se extienden sustancialmente una al lado de la otra.

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Se deberia reconocer facilmente a partir de estas ensenanzas que el numero de capas repetitivas o tiras y su configuracion sobre el material de base (antes de cortarse en lotes listos para la produccion, si es necesario) se puede variar como se desee en funcion de la eficiencia de fabricacion y el numero deseado y el tipo de regiones en el patron electrico de los biosensores que van a formarse. Por ejemplo, se preve que los materiales de base utiles en la produccion a gran escala usando estas ensenanzas podrian llegar a tener una anchura de 1,5 m o mas e incluir 100 o mas capas o tiras una al lado de otra. Obviamente se harian muchos cortes a este material de base en tiras para reducirlo a multiples lotes de material de base listo para la produccion que se procesarian adicionalmente.

Con referencia a la Fig. 10A, se muestra un sustrato de base de un biosensor 1000 formado a partir de una red de sustrato de base formada a partir de una de las partes de material de base formada como se describe con referencia a la Fig. 9. El sustrato de base 1000 tiene tres regiones 1002, 1004 y 1006 en las que el patron electrico comprende un material conductor diferente. Sin embargo, debe reconocerse que en los modos de realizacion en los que se proporcionan tres o mas regiones de patron electrico, puede ser deseable tener algunas regiones con el mismo material conductor. Por ejemplo, en un biosensor que comprende un substrato de base configurado como un sustrato de base 1000, puede ser deseable tener las regiones 1002, 1006 en los dos extremos formadas del mismo material y la region media 1004 formada de un material diferente. Aunque se podria emplear una variedad practicamente infinita de composiciones de material para un substrato de base 1000 que tiene un patron electrico que comprende tres regiones, un modo de realizacion ejemplar incluiria la region 1002 formada de un metal noble tal como oro o platino, la region 1004 formada de un buen conductor tal como cobre, y la region 1006 formada de un material robusto que sea resistente a aranazos (por ejemplo, cuando el biosensor completado se inserta en un medidor) tal como ITO.

Tambien deberia entenderse que, aunque los patrones electricos y su formacion descritos anteriormente han sido bastante sofisticados, estas ensenanzas pueden emplearse de forma ventajosa para una amplia variedad de patrones electricos que se emplean en biosensores. Por ejemplo, la Fig. 10B ilustra un sustrato de base de un biosensor 1020 que tiene dos regiones 1022 y 1024 en las que las pistas conductoras 1026 y 1028 del patron electrico comprenden materiales conductores diferentes. Este modo de realizacion ilustra que los patrones electricos para los cuales pueden utilizarse estas ensenanzas pueden ser bastante sencillos, comprendiendo en este caso solamente dos pistas conductoras. El substrato de base 1020 forma parte de un biosensor de «llenado lateral” que tiene una camara capilar en el area mostrada por la linea discontinua 1030. Se proporciona un orificio de ventilacion 1032 para la camara capilar y una ranura 1034 para ayudar a llenar la camara con fluido de muestra. Aparte de las regiones del patron electrico formado a partir de diferentes materiales conductores, dicho biosensor se conoce en la tecnica y un ejemplo del mismo se puede encontrar en la patente de EE. UU. n° 6.270.637.

La Fig. 11 ilustra otro mas de los disenos mas sencillos en los que pueden emplearse estas ensenanzas. En este modo de realizacion, el material de base 1106 sobre el rollo 1108 se muestra cuando se esta desenrollando para formar una red de sustrato de base que comprende una pluralidad de patrones electricos rudimentarios formados por trazado por laser. En este modo de realizacion, un aparato laser 1110 proyecta un haz 1112 cuando el aparato 1110 se mueve a lo largo de la trayectoria indicada por las lineas discontinuas 1114. De este modo, se forman multiples patrones electricos que comprenden, por ejemplo, el contraelectrodo 1116, el electrodo de trabajo 1118 y las trazas 1120, 1122, comprendiendo las trazas contactos electricos en los extremos opuestos a los electrodos. Los sustratos de base separados que deben montarse en biosensores individuales, por ejemplo, como se ha descrito anteriormente, pueden formarse cortando a lo largo de las lineas discontinuas 1124. En lugar del aparato laser 1110, el experto en la tecnica reconoceria facilmente otros medios adecuados para retirar el material conductor para formar los patrones electricos, tales como el ataque quimico, la retirada mecanica del material conductor y muchos otros.

Un experto en la tecnica tambien podria emplear facilmente estas ensenanzas para formar patrones electricos en capas multiples de un biosensor tal como se encuentran en biosensores que tienen los denominados «electrodos enfrentados». Por ejemplo, la Fig. 12 muestra un primer rollo 1201 de la red de sustrato de base 1202 que tiene una serie de electrodos de trabajo 1204 de un material conductor de electricidad y trazas 1206 de un material conductor de electricidad diferente formado en intervalos espaciados sobre el mismo, que puede formarse mediante los procedimientos descritos en el presente documento. Los extremos de las trazas comprenden contactos electricos para la insercion del medidor, como se describe en otra parte en el presente documento. De forma similar, se proporciona una segunda red de sustrato de base 1208 en el rollo 1209 e incluye una serie de contraelectrodos 1210 hechos de un material conductor de electricidad y trazas 1212 de un material conductor de la electricidad diferente formado a intervalos espaciados sobre el mismo. Los electrodos 1204 y 1210 pueden estar formados por materiales iguales o diferentes, al igual que las trazas 1206 y 1212.

En el modo de realizacion ilustrado en la Fig. 12, se proporcionan dos capas intermedias 1218 y 1219 de un material aislante de la electricidad en los rodillos 1220 y 1221, respectivamente. Los rodillos 1220 y 1221 se disponen durante el procesamiento (desenrollado) de tal manera que se mantiene un espacio 1226 que esta definido entre los bordes 1234 y 1236. Estas capas intermedias forman capas de espaciamiento en los biosensores producidos y tambien definen la camara receptora de muestras capilarmente para los biosensores. La capa intermedia 1218 incluye una pluralidad de ranuras rectangulares 1228 formadas en ella que definen en ultima instancia las aberturas 1230 en los biosensores producidos para permitir el acceso por la electronica de un medidor a las trazas electricas 1206 y 1212.

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Durante la produccion, las redes superior e inferior 1208 y 1202, respectivamente, estan laminadas juntas y con las capas intermedias intercaladas 1218 y 1219 entre ellas para formar el precursor o estructura laminada 1222. El precursor 1222 incluye una capa superior formada de material 1208 que tiene los contraelectrodos 1210 formados en su lado inferior, dos capas aislantes intermedias espaciadas entre si, formadas de material 1218 y 1219 y una capa inferior formada de material 1202 que tiene los electrodos de trabajo 1204 formados sobre su parte superior. Ejemplos de tecnicas de procesamiento en rollo que se usan para formar dicha estructura laminada se pueden encontrar en la publicacion de EE. UU. n° 2005/0016844.

El precursor 1222 incluye una serie de aberturas 1230 que estan definidas por ranuras 1228 de la capa 1218. Los extremos o parte de contacto de las trazas 1206 pueden verse en las aberturas 1230 de la estructura laminada 1222. Los bordes 1234 y 1236 se muestran en forma de trazo discontinuo en el precursor 1222 y el hueco 1226 forma un conducto rectangular 1232 con una serie de electrodos de trabajo 1204 y contraelectrodos 1210 espaciados a lo largo de su longitud y dispuestos uno frente a otro. Los biosensores completos con «electrodos enfrentados» se forman cortando a lo largo de las lineas discontinuas 1224. Cada biosensor asi formado tendra aberturas receptoras de muestras formadas en ambos lados del mismo y una abertura de acceso 1230, como se conoce en la tecnica.

Por supuesto, en algunas circunstancias puede ser deseable formar solamente uno de los electrodos enfrentados (u otra caracteristica electrica) a partir de mas de un material conductor de electricidad. Por ejemplo, en el modo de realizacion de la Fig. 12, puede ser deseable formar contraelectrodos 1210 y trazas 1212 del mismo material. En general, cuando estas ensenanzas se emplean en disposiciones de electrodos enfrentados, al menos una de las redes de sustrato de base tendra un patron electrico con al menos dos regiones de material conductor de electricidad diferente y las dos redes se combinan en un laminado tal como laminado 1222 con patrones electricos y/o caracteristicas electricas dispuestos unos frente a otros.

A partir de las ensenanzas anteriores, un experto en la tecnica apreciara que los patrones electricos y la formacion de los mismos descritos anteriormente se pueden emplear en una amplia variedad de disenos de biosensores, que van desde biosensores que tienen los patrones electricos mas rudimentarios hasta los que tienen patrones altamente sofisticados que proporcionan multiples funcionalidades electricas, pasando por los que tienen patrones electricos o caracteristicas electricas sobre multiples sustratos, entre otros. Ademas, estas ensenanzas no se limitan a depositar capas conductoras sobre un material de base y, a continuacion, retirar partes de las capas conductoras para formar los patrones electricos.

En su lugar, los patrones electricos que tienen multiples regiones podrian depositarse directamente sobre un material de base para formar una red de sustrato de base sin requerir una retirada adicional del material conductor desde el material de base para completar los patrones electricos. Por ejemplo, en una tecnica tal como «transferencia directa inducida por laser» ("LIFT"), un haz de laser pulsado se dirige a traves de un sustrato diana transparente al laser para golpear una pelicula de material recubierto en el lado opuesto del sustrato diana. El laser evapora la pelicula y, debido a la transferencia del impulso, el material se retira del sustrato diana y se deposita sobre un sustrato receptor que se coloca en estrecha proximidad al sustrato diana. Este procedimiento LIFT obviamente transpira muy rapidamente, pero se puede apreciar que la formacion del material conductor en la forma de los patrones electricos o partes de los mismos se inicia al menos antes de que se complete la transferencia del material conductor al sustrato. Se describen varios procedimientos para llevar a cabo LIFT y tecnicas similares en las patentes de EE. UU. n2 6.177.151; 4.752.455; 5.725.706; 5.292.559; 5,492,861; 5.725.914; 5,736,464; 4.970.196 y 5.173.441.

Volviendo a la Fig. 13, se proporcionan dos rodillos 1302 y 1304 de diferentes materiales conductores de electricidad 1306 y 1308, respectivamente. Cada rodillo tiene una capa flexible superior 1310 y 1312, respectivamente, de material laser transparente al cual los materiales conductores 1306 y 1308 se adhieren o de otro modo se aplican a modo de recubrimiento o depositan, como se describe en las referencias incorporadas anteriormente. Las capas flexibles 1310 y 1312 transparentes al laser adecuadas para el procesamiento en rollo pueden estar hechas, por ejemplo, de polietileno, polipropileno, acetato de polivinilo, poliestireno, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno y politetrafluoroetileno, entre otros.

Como se ilustra en la Fig. 3, la region 1328 del patron electrico que incluye los electrodos de trabajo 1320 y los contraelectrodos 1322 se forma proyectando un haz de laser de campo amplio 1324 desde el aparato laser 1325 a traves de la mascara 1326, lo que da lugar a que la primera region 1328 del patron electrico se deposite sobre el material de base 1330 como se muestra. Mientras tanto, se utiliza la misma tecnica para formar la segunda region 1332 del patron electrico corriente abajo a lo largo del material de base 1330. Es decir, se proyecta un haz de laser de campo amplio 1338 desde el aparato laser 1340 a traves de la mascara 1341, lo que da lugar a que la segunda region 1332 del patron electrico tenga trazas 1350 y que las almohadillas de contacto 1352 se depositen sobre el material de base 1330 como se muestra. Se forman multiples patrones electricos de esta manera coordinando el desenrollado y la division de los rodillos 1302, 1304 y 1342, que tienen bobinas colectoras 1344, 1346 y 1348, respectivamente. La bobina colectora 1348 del material de base 1330 que tiene patrones electricos en el comprende la red de sustrato de base que puede procesarse adicionalmente para fabricar biosensores a traves de tecnicas de laminado y procesamiento en rodillo adicionales como se ha descrito anteriormente.

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Como se ha indicado anteriormente, dependiendo de los materiales conductores particulares elegidos para las regiones 1328 y 1332, puede ser necesario depositar una capa semilla sobre la region 1328 antes de depositar la region 1332 del patron electrico. Dicha capa semilla en forma de un patron electrico parcial puede depositarse mediante la misma tecnica LIFT usada para depositar las regiones 1328 y 1332. Similar al enfoque de capa descrito con referencia a las Figs. 3 a 9, las regiones 1328 y 1332 pueden estar separadas entre si, y una capa de conexion en forma de patron parcial puede depositarse entre ellas. Puede ser, por ejemplo, deseable formar la transicion entre las regiones del patron electrico en un lugar donde el patron sea menos complicado, lo que puede permitir mayores tolerancias en la division y flexibilidad en la ubicacion exacta en la que los patrones parciales deben depositarse para alinearse suficientemente.

Aunque algunas tecnicas de transferencia de escritura directa por laser transfieren un material de un sustrato transparente al laser, esto no es necesario. Por ejemplo, la patente de EE. UU. n° 4.895.735 de Cook («la patente '735») divulga una tecnica en la que el material conductor se mantiene por encima del sustrato y se usa un laser para depositar el material conductor en un patron. A diferencia de la tecnica analizada anteriormente, el material conductor se deposita directamente sin utilizar un sustrato transparente al laser al que se adhiere la capa conductora. Estas ensenanzas se pueden usar para incorporar tal procedimiento, como se ilustra con respecto a la Fig. 14.

Como se muestra en la Fig. 14, dos capas o peliculas de diferente material conductor de electricidad 1406 y 1408 se colocan directamente encima de un material de base 1430 que se proporciona en rollo 1442. Para minimizar el desplazamiento de las capas 1406 y 1408, pueden fijarse en su lugar o colocarse encima del material de base 1430, como se describe en la patente '735. Como se ilustra, la region 1428 del patron electrico que incluye los electrodos de trabajo 1420 y los contraelectrodos 1422 se forma proyectando un haz de laser de campo amplio 1424 desde el aparato laser 1425 a traves de la mascara 1426, lo que da lugar a que la primera region 1428 del patron electrico se deposite sobre el material de base 1430 como se muestra.

Entre tanto, se usa la misma tecnica de depositar directamente una parte del patron electrico en el material de base para formar la segunda region 1432 de los patrones electricos corriente abajo a lo largo del material 1430. Es decir, se proyecta un haz de laser de campo amplio 1438 desde el aparato laser 1440 a traves de la mascara 1441, lo que da lugar a que la segunda region 1432 del patron electrico tenga trazas 1450 y que las almohadillas de contacto 1452 se depositen sobre el material de base 1430 como se muestra. Se forman multiples patrones electricos de esta manera coordinando el desenrollado y el movimiento del material de base, las peliculas y/o el aparato laser, segun se desee. La bobina colectora 1448 del material de base 1430 que tiene patrones electricos en el comprende la red de sustrato de base que puede procesarse adicionalmente para fabricar biosensores a traves de tecnicas de laminado y procesamiento en rodillo adicionales como se ha descrito anteriormente.

Ademas de depositar el patron electrico directamente en el material de base como se acaba de describir con referencia a las Figs. 13 y 14, podria usarse un pulso de laser amplio para depositar una seccion o capa de material entera, produciendose de este modo un material de base que tenga capas como las representadas en, por ejemplo, las Figs. 3 y 6. A continuacion, se puede usar la ablacion con laser u otras tecnicas descritas anteriormente para retirar una parte de los materiales conductores para formar la red de sustrato de base que tiene una pluralidad de patrones electricos que tienen cada uno multiples regiones. Un experto en la tecnica reconoceria facilmente otras variantes para emplear estas ensenanzas.

Independientemente de la manera en que cada capa de material conductor se deposite finalmente sobre el material de base, por ejemplo, como una capa conductora ancha o como una caracteristica electrica completamente definida, se apreciara a partir de esta divulgacion que, en un modo de realizacion ejemplar de la presente invencion, la primera region tipicamente comprende una region de electrodos que tiene uno o mas electrodos aislados electricamente y la segunda region tipicamente comprende una region de contacto que comprende una o mas areas de contacto aisladas electricamente, tales como almohadillas de contacto, en la que la region de electrodo y la region de contacto estan conectadas electricamente y estan respectivamente compuestas del primer y segundo materiales conductores de electricidad diferentes. Como se ha descrito anteriormente, la region de electrodo se puede formar directamente por una tecnica LIFT o depositando el primer material conductor de electricidad sobre el material de base y retirando al menos una parte para definir las caracteristicas electricas deseadas para la region del electrodo. De forma similar, la region de contacto se puede formar directamente por una tecnica LIFT o depositando el segundo material conductor de electricidad sobre el material de base y retirando al menos una parte para definir las caracteristicas electricas deseadas para la region de contacto. Como tambien se ha analizado anteriormente, la transicion entre las regiones de electrodo y de contacto esta tipicamente localizada en las trazas que conectan estas regiones. En este caso, cada traza tiene una seccion formada por el primer material conductor de electricidad conectado a la region de electrodo y una segunda seccion formada por el segundo material conductor de electricidad conectado a la region de contacto.

Aunque se han divulgado anteriormente en el presente documento modos de realizacion ejemplares que incorporan los principios de la presente invencion, la presente invencion no se limita a los modos de realizacion divulgados. En cambio, esta solicitud esta destinada a cubrir cualquier variacion, uso o adaptacion de la invencion usando sus principios generales. Ademas, esta solicitud esta destinada a cubrir las desventajas de la presente divulgacion que entren dentro de la practica conocida o usual en la tecnica a la que pertenece esta invencion y que esten dentro de

Claims (10)

1. 5

   10

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   REIVINDICACIONES

   1. Un procedimiento de fabricacion de un biosensor electroquimico (20), comprendiendo el procedimiento:

   proporcionar un material de base (80, 104, 106, 1106) que tenga una primera capa (92, 98) de un primer material conductor de electricidad colocada sustancialmente al lado de y en contacto electrico con una segunda capa (94, 100) de un segundo material conductor de electricidad;

   retirar al menos una parte de la primera capa y la segunda capa para formar un patron electrico sobre el material de base, incluyendo el patron electrico una primera region (70, 1022, 1328, 1428) formada del primer material conductor de electricidad conectado electricamente a una segunda region (72, 1024, 1332, 1432) formada del segundo material conductor de electricidad, comprendiendo la primera region del patron electrico al menos un electrodo (37, 38, 39),

   repetir la etapa de retirada una pluralidad de veces en intervalos espaciados a lo largo del material de base para formar una red de sustrato base que tenga una pluralidad de patrones electricos sobre ella,

   depositar una capa de reactivo (114) sobre la red de sustrato base sobre al menos una parte del al menos un electrodo de cada patron electrico de la pluralidad de patrones electricos;

   laminar al menos una capa de cobertura (28, 30) o una capa espaciadora (24) sobre la red de sustrato de base, formando asi cubiertas y camaras receptoras de muestras para los biosensores individuales que se vayan a formar; y

   cortar a traves de al menos una capa de cobertura o capa espaciadora y la red de sustrato base para formar una pluralidad de biosensores.
2. 2. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la etapa de retirada comprende ablacionar la parte de la primera capa y la segunda capa proyectando una imagen del patron electrico sobre el material de base con un aparato laser para formar el patron electrico tanto de la primera como de la segunda capas.
3. 3. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que la etapa de retirada comprende formar electrodos de trabajo y contraelectrodos a partir del primer material conductor de electricidad y formar almohadillas de contacto a partir del segundo material conductor de electricidad.
4. 4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la etapa de suministro comprende proporcionar el material de base con la primera capa formada a partir de un metal noble y la segunda capa formada a partir de un material conductor de electricidad sustancialmente mas robusto que un metal noble.
5. 5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la etapa de suministro comprende proporcionar el material de base con la primera y segunda capas en una disposicion parcialmente superpuesta.
6. 6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende ademas, antes de la etapa de suministro, depositar la primera y segunda capas de material conductor de electricidad sustancialmente una al lado de la otra a lo largo de una parte del material de base.
7. 7. El procedimiento de la reivindicacion 5, que comprende ademas:

   antes de la etapa de suministro, depositar la tercera y cuarta capas de material conductor de electricidad sustancialmente una al lado de la otra a lo largo de una segunda parte del material de base, estando la tercera capa adyacente a la segunda capa conductora de la electricidad; y

   cortar el material de base entre la segunda y tercera capas.
8. 8. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende ademas proporcionar un segundo material de base que tenga un segundo patron electrico formado sobre el mismo y combinar el primer material de base y el segundo material de base en un laminado en el que el primer patron electrico este dispuesto frente al segundo patron electrico.
9. 9. El procedimiento de la reivindicacion 7, que comprende ademas:

   formar una pluralidad de segundos patrones electricos en la segunda parte del material de base;

   incorporar la parte de material de base que tenga el primer y segundo materiales conductores de electricidad en un primer conjunto de biosensores; e

   incorporar la segunda parte del material de base que tenga el tercer y el cuarto materiales conductores de electricidad en un segundo conjunto de biosensores.
10. 10. Un biosensor (20) para determinar la presencia o concentracion de un analito en una muestra de fluido y fabricado de acuerdo con el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, comprendiendo el biosensor:

    un sustrato (22, 1020, 1330, 1430) que tenga un patron electrico (36, 112) formado sobre el mismo, comprendiendo 5 el patron electrico un electrodo de trabajo (39, 1118, 1320, 1420), un contraelectrodo (37, 1116, 1322, 1422), almohadillas de contacto (42, 1352, 1452) y trazas (40, 1120, 1122, 1350, 1450) que conectan electricamente el electrodo de trabajo y contraelectrodos a sus respectivas almohadillas de contacto;

    una o mas de una capa espaciadora (24) y una capa de cobertura (28, 30) que cubra el sustrato y que coopere con el sustrato para definir una camara receptora de muestras;

    10 una capa de reactivo (114) sobre la red de sustrato base sobre al menos una parte de al menos un electrodo;

    presentando el biosensor una primera region (70, 1022, 1328, 1428) en la que el patron electrico este formado de un primer material conductor de electricidad y una segunda region (72, 1024, 1332, 1432) en la que el patron electrico este formado de un segundo material conductor de electricidad, en el que al menos una de las trazas incluya una primera seccion situada en la primera region conectada electricamente a una segunda seccion situada en la 15 segunda region, comprendiendo las secciones primera y segunda el primer y segundo materiales conductores de electricidad, respectivamente.