ES2841330T3

ES2841330T3 - Sensor electroquímico y mantenimiento de la función del eléctrico durante la fabricación con una capa protectora

Info

Publication number: ES2841330T3
Application number: ES14773045T
Authority: ES
Inventors: Andrew Edelbrock; Steven C Charlton
Original assignee: Ascensia Diabetes Care Holdings AG
Current assignee: Ascensia Diabetes Care Holdings AG
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: CA2905740C; EP2972266B1; JP7002514B2; US20140262772A1; JP2020024221A; US9097659B2; JP2016510901A; WO2014159072A1; JP6898096B2; CN105122048B; HK1218327A1; EP2972266A1; CA2905740A1; EP2972266A4; CN105122048A

Abstract

Un sensor de ensayo electroquímico (100, 200) para detectar la concentración de un analito en una muestra de fluido, el sensor de ensayo que comprende: una base no conductora (2, 102) que tiene una superficie superior, una superficie inferior y un canto periférico (102A) que se extiende entre las superficies superior e inferior; un electrodo de cebado (14, 114), un electrodo de trabajo (10, 110) y un contraelectrodo (12, 112) superpuesto a la base no conductora, el electrodo de cebado adyacente al canto periférico de la base, acoplado eléctricamente en paralelo con el contraelectrodo, y ubicado más arriba del electrodo de trabajo y el contraelectrodo; una capa reactiva (16, 116) en al menos una porción del electrodo de trabajo y el contraelectrodo, la capa reactiva que incluye un reactivo que comprende una enzima para reaccionar con el analito para producir electrones que se transfieren al electrodo de trabajo, una capa protectora (18, 118) superpuesta a al menos una porción del electrodo de cebado (14, 114), la capa protectora (18, 118) que no compromete el rendimiento analítico del reactivo; y la capa protectora (18, 118) y la capa reactiva (16, 116) que están espaciadas a una distancia suficiente entre sí para que no entren en contacto entre sí; y una tapa (8, 108) superpuesta a la base, la tapa que tiene una superficie superior, una superficie inferior y un canto exterior que se extiende entre las superficies superior e inferior, el canto exterior que se extiende más allá del canto periférico de la base.

Description

DESCRIPCIÓN

Sensor electroquímico y mantenimiento de la función del electrodo durante la fabricación con una capa protectora

Campo técnico

La presente divulgación se refiere en general a la estructura y fabricación de tiras reactivas o sensores y, más particularmente, a sensores mejorados con revestimientos protectores para electrodos de cebado.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de monitorización se utilizan para determinar la presencia o concentración de analitos en los líquidos corporales, como glucosa, colesterol, alcohol y hemoglobina en la sangre, líquido intersticial o sustancias químicas en la saliva. Estos sistemas de monitorización requieren el uso frecuente de sensores de ensayo, que se usan comúnmente para analizar sangre extraída o cualquier otra muestra líquida adecuada.

Típicamente, un usuario depositará una muestra para ensayo del líquido biológico en un área o tableta de recepción de muestras, ya sea en comunicación de fluido con el sensor de ensayo o formando una porción del sensor de ensayo. Se permite que la muestra de líquido biológico empape el sensor de ensayo hasta un área de ensayo predefinida que incluye un reactivo capaz de un cambio legible cuando entra en contacto con un constituyente predeterminado en la muestra para ensayo.

Los sensores de ensayo normalmente incluyen al menos un par de electrodos, que incluyen un electrodo de trabajo y un contraelectrodo. Los sensores de ensayo también incluyen comúnmente un tercer electrodo, un electrodo de cebado. El electrodo de cebado está eléctricamente en paralelo con el contraelectrodo pero, cuando está limpio, puede suministrar un pequeño pulso de corriente, que se puede utilizar para iniciar la secuencia de temporización del medidor y detectar si el sensor está lleno de forma inadecuada con la muestra de fluido.

El sensor de ensayo también incluye un reactivo seco en contacto con el electrodo de trabajo y el contraelectrodo, y un canal de flujo capilar que se extiende desde una abertura de entrada hasta el electrodo de trabajo y el contraelectrodo. Los reactivos incluyen típicamente una enzima que es capaz de oxidar la glucosa en la muestra, tal como glucosa oxidasa y uno o más mediadores adaptados para reoxidar la enzima reducida resultante de la oxidación de la glucosa, formando así un mediador reducido. El sensor de ensayo se inserta en un medidor de modo que el electrodo de trabajo y el contraelectrodo estén conectados eléctricamente a los componentes dentro del medidor. Después de insertar el sensor de ensayo en el medidor, se introduce una muestra de un fluido corporal, como puede ser sangre, en el canal de flujo capilar y entra en contacto con el electrodo de cebado, si está presente, el electrodo de trabajo, el contraelectrodo y el reactivo, tras lo cual los componentes dentro del medidor aplican una o más tensiones eléctricas entre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo. Estos electrodos transmiten las señales eléctricas generadas por el sensor de ensayo a un procesador en el medidor y se mide la corriente eléctrica que pasa entre los electrodos. El mediador reducido se oxida en el electrodo de trabajo, produciendo así una corriente medible que está relacionada con la cantidad de mediador reducido presente en el electrodo de trabajo y, por lo tanto, está relacionada con la concentración de glucosa en el fluido. La corriente medida típicamente comienza en un valor alto y luego disminuye y se acerca a Un valor constante. Por ejemplo, la corriente medida en un tiempo predeterminado durante la aplicación de una tensión puede usarse para determinar el contenido de glucosa de la muestra. Á continuación, el procesador analiza estas señales y visualiza los resultados (p. ej., el nivel de concentración de analito) al usuario a través de un dispositivo de visualización.

Los resultados exactos de los ensayos dependen de una variedad de factores, que incluyen el suministro de una cantidad adecuada de muestra de fluido en los sensores de ensayo y unos electrodos que funcionen correctamente. Para ayudar a proporcionar unos resultados de los ensayos más exactos, los sensores de ensayo normalmente incluyen un tercer electrodo, a veces denominado electrodo de cebado. El electrodo de cebado está eléctricamente en paralelo con el contraelectrodo, pero es capaz de suministrar un pequeño pulso de corriente. Este pulso se puede utilizar para iniciar la secuencia de temporización del medidor para iniciar el ensayo en un momento en el que el sensor se ha llenado adecuadamente con la muestra de fluido. De manera similar, el pulso se puede usar para determinar si hay una cantidad inadecuada de muestra de fluido en el sensor y el ensayo no debe comenzar. Por lo tanto, el electrodo de cebado puede servir como indicador de cuándo es apropiado comenzar el ensayo de la muestra de fluido.

Los electrodos de cebado normalmente están colocados más arriba tanto del electrodo de trabajo como del contraelectrodo hacia un canto más exterior del sensor de ensayo. Debido a su posición en el canto del sensor de ensayo, los electrodos de cebado a menudo están contaminados por humo y otros subproductos creados durante la fabricación del sensor de ensayo. Durante la fabricación del sensor de ensayo, la forma final del sensor de ensayo debe cortarse a partir de una estructura laminada multicapa. El corte con láser es un procedimiento para cortar el sensor de ensayo que proporciona resultados exactos y fiables. Sin embargo, a medida que se cortan los cantos frontales del sensor de ensayo, el humo del láser contamina el electrodo de cebado. Además, el uso de metales nobles catalíticos, como oro, platino y paladio, puede resultar en la adsorción de contaminantes aerotransportados que también pueden ensuciar la superficie y hacerla menos reactiva y capaz de funcionar como un electrodo de cebado.

Los contaminantes en el electrodo de cebado son una causa común de mal funcionamiento del electrodo de cebado y de resultados de ensayo inexactos. Cuando el electrodo de cebado no funciona correctamente, es posible que el ensayo no comience en el momento adecuado. Por el contrario, el electrodo de cebado puede no indicar que hay una cantidad insuficiente de muestra de fluido en el sensor de ensayo y el ensayo debe retardarse.

En vista de las deficiencias asociadas con los electrodos de cebado contaminados, es deseable proporcionar un sensor de ensayo y un procedimiento para fabricar un sensor de ensayo que pueda minimizar la contaminación del electrodo de cebado durante la fabricación del sensor de ensayo.

Breve compendio de la invención

Según un aspecto de la presente invención, se describe un sensor de ensayo electroquímico para detectar la concentración de un analito en una muestra de fluido según la reivindicación 1.

En una realización de este aspecto del sensor de ensayo, la capa protectora está compuesta por una disolución de polímero, tal como carboximetilcelulosa. La disolución de polímero puede tener una concentración que oscila entre 0,25% y 1,0%. Por ejemplo, la disolución de polímero puede tener una concentración del 0,25%. De forma alternativa, la disolución de polímero puede tener una concentración del 1,0%. La capa protectora también se puede formar a partir de otras disoluciones. Pueden incluirse aditivos tensioactivos o reológicos para mejorar la aplicación.

También se pueden añadir agentes de visualización para la inspección de la colocación y/o el espesor de las gotas.

Según otra realización de este aspecto, una capa conductora se superpone a la base. En una realización, la base está laminada, revestida o pulverizada con la capa conductora. La capa conductora puede ser una capa metálica o Una capa de carbono. Cada uno de los electrodos de trabajo, de cebado y contraelectrodos se puede modelar a partir de la capa conductora. Según otra realización, el sensor de ensayo comprende además un espaciador superpuesto a la base. El espaciador puede estar colocado entre la capa reactiva y la tapa y tener un canal que se extiende a través del espaciador. El canal puede estar alineado con los electrodos de trabajo y de cebado.

Según otro aspecto, se describe un procedimiento de fabricación de un sensor de ensayo electroquími

reivindicación 10.

Según otra realización, la primera abertura tiene un canto periférico interior y la segunda abertura tiene un canto periférico interior, del cual al menos una porción del canto periférico interior de la segunda abertura se extiende más allá del canto periférico interior de la segunda abertura para crear un colgante.

Según otra realización, la etapa de proporcionar una capa protectora incluye proporcionar una capa de polímero. La etapa de aplicar una capa de polímero puede comprender aplicar una capa de carboximetilcelulosa o hidroxietilcelulosa.

Según otra realización, la etapa de modelado comprende la ablación a través de al menos una porción de la capa metálica con un láser para formar un patrón de electrodo. La capa metálica se puede proporcionar sobre un sustrato aislante flexible.

Según otra realización, una capa de oro se superpone a la base. La etapa de modelar la capa metálica puede incluir modelar la capa dorada.

Según otra realización más, la etapa de proporcionar la tapa se produce después de la etapa de proporcionar una abertura a través de la base y el espaciador. De forma alternativa, la etapa de proporcionar una abertura comprende además cortar una abertura con láser.

Según otra realización, la tapa está construida y dispuesta de modo que las aberturas estén alineadas, pero los cantos de la tapa se extienden más allá del canto del electrodo de cebado. Según otra realización, la etapa de proporcionar una capa protectora también puede incluir un tensioactivo o aditivo reológi

Breve descripción de los dibujos

Se describirán ahora diversas realizaciones en referencia a los dibujos adjuntos. Debe apreciarse que estos dibujos representan solo algunas realizaciones de la invención y, por lo tanto, no deben considerarse limitantes en su alcance.

La FIG. 1 es una vista en planta desde arriba de un sensor de ensayo según una realización.

La FIG. 2 es una vista en despiece en perspectiva del sensor de ensayo que se muestra en la FIG. 1.

La FIG. 3 es una vista en planta desde arriba de un sensor de ensayo según una realización alternativa.

La FIG. 3A es una vista en despiece del sensor de ensayo que se muestra en la FIG. 3.

Las FIG. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 4G y 4H son vistas en planta desde arriba que ilustran las etapas del procedimiento en la fabricación del sensor de ensayo que se muestra en la FIG. 3.

Descripción detallada

Se apreciará que diversos rasgos característicos expuestos en las realizaciones analizadas en la presente memoria pueden combinarse de diferentes formas que las presentadas en la presente memoria. También se apreciará que los rasgos característicos descritos en relación con realizaciones individuales pueden compartirse con otras realizaciones analizadas en la presente memoria.

Volviendo a las FIG. 1 y 2, una vista en planta desde arriba respectiva y una vista en planta desde arriba en despiece de un sensor 100 de ensayo, se muestra un biosensor electroquímico y multicapa o un sensor 100 de ensayo según una realización. El sensor 100 de ensayo incluye una base 2, un espaciador 4, un canal capilar 6, una tapa 8 y una pluralidad de electrodos (electrodo 10 de trabajo, contraelectrodo 12 y electrodo 14 de cebado), que pueden formarse o imprimirse en la base 2. La capa 16 reactiva se superpone a la base 2 y al electrodo 10 de trabajo y también puede cubrir el contraelectrodo 12. La capa 18 protectora se superpone a la base 2 y el electrodo 14 de cebado. Una pluralidad de cables conductores 20 o trazas de los respectivos electrodos se extienden a través del sensor 100 de ensayo.

Como se ve mejor en la FIG. 2, la base 2 forma el fundamento del sensor 100 de ensayo. La base 2 puede comprender un material aislante, como un material polimérico. Los ejemplos de material polimérico pueden incluir policarbonato, tereftalato de polietileno (PET), poliestireno, poliimida y combinaciones de los mismos. Puede depositarse una capa de material conductor 22 sobre una superficie de la base 2 utilizando procedimientos conocidos tales como, por ejemplo, pulverización catódica, revestimiento o impresión. El material conductor 22 puede incluir materiales metálicos (p. ej., oro, platino, paladio, rodio, rutenio o combinaciones de los mismos) o carbono. Los electrodos deseados pueden ser serigrafiados, modelados, extirpados, grabados, trazados o formados a partir del material conductor en la base 2, incluyendo el electrodo de trabajo, el contraelectrodo y el electrodo de cebado, todos los cuales son electrodos convencionales conocidos en la técnica. Pueden usarse láseres o procedimientos conocidos para formar cada uno de los electrodos. Cuando el electrodo de trabajo, el contraelectrodo y el electrodo de cebado están conectados eléctricamente a través de un medidor, se crea una corriente o potencial electroquímico entre ellos. El canal capilar 6 se forma cuando el espaciador 4, la base 2 y la tapa 8 se unen entre sí. El canal capilar 6 proporciona una trayectoria de flujo cerrada para introducir la muestra de fluido en el sensor 100 de ensayo y finalmente poner en contacto cada uno de los electrodos 10, 12, 14. La tapa 8 también proporciona una abertura 9, que proporciona una estructura de ventilación para el sensor 100 de ensayo.

El electrodo 10 de trabajo y el contraelectrodo 12 son necesarios para la determinación electroquímica del analito en una muestra de fluido. Los electrodos de trabajo y contraelectrodos 10, 12 están configurados de manera que la mayor porción del contraelectrodo 12 está ubicada en una fase posterior (en términos de la dirección del flujo de fluido a lo largo de la trayectoria del flujo) desde la posición delantera del electrodo 10 de trabajo.

La capa 16 reactiva se superpone al electrodo 10 de trabajo. La capa 16 reactiva incluye un reactivo para convertir un analito de interés (p. ej., glucosa) en una muestra para ensayo de fluido (p. ej., sangre) en una especie química que es medible electroquimicamente, en términos de la corriente eléctrica que produce, mediante los componentes del patrón de electrodos. El reactivo contiene típicamente una enzima (p. ej., glucosa oxidasa), que reacciona con un analito (p. ej., glucosa) y con un aceptor de electrones (p. ej., una sal de ferricianuro) para producir una especie medible electroquimicamente que se puede detectar mediante los electrodos. Por ejemplo, la enzima que reacciona con el analito puede producir electrones que se transfieren al electrodo 10 de trabajo. La capa 16 reactiva puede comprender un polímero, una enzima y un aceptor de electrones. También se pueden incluir ingredientes adicionales tales como un tampón y un tensioactivo en la capa 16 reactiva en otras realizaciones. Se contempla que se puedan usar enzimas alternativas conocidas para reaccionar con glucosa, como glucosa deshidrogenasa. Si se va a determinar la concentración de otro analito, se puede seleccionar una enzima adecuada para que reaccione con el analito.

El electrodo 14 de cebado es eléctricamente paralelo al contraelectrodo 12. El electrodo 14 de cebado no lleva reactivo, pero es capaz de suministrar un pequeño pulso de corriente que puede usarse para iniciar la secuencia de temporización del medidor o para detectar un sensor lleno de forma inadecuada. Por ejemplo, para proporcionar un resultado de ensayo exacto, debe proporcionarse una cantidad suficiente de muestra de fluido para cubrir todos los electrodos (es decir, el electrodo 14 de cebado, el electrodo 10 de trabajo y el contraelectrodo 12). Cuando hay una cantidad insuficiente de muestra de fluido, como cuando la muestra de fluido (p. ej., sangre) cubre solo dos de los tres electrodos (p. ej., solo el electrodo 14 de cebado y el electrodo 10 de trabajo), el electrodo 14 de cebado puede proporcionar una corriente negativa o un valor predeterminado de corriente para informar al sistema de que hay una cantidad inadecuada de muestra de fluido en el sensor 100 de ensayo. Los ejemplos de los diversos rasgos característicos del electrodo 14 de cebado son bien conocidos en la técnica. Un ejemplo de un electrodo en funcionamiento usado para determinar si hay una cantidad inadecuada de muestra de fluido en el sensor de ensayo o si el sensor de ensayo está insuficientemente lleno se describe en la patente de los EE.UU. n.° 7.966.859. De manera similar, cuando hay una cantidad suficiente de muestra de fluido en el sensor 100 de ensayo, el electrodo 14 de cebado puede proporcionar una corriente diferente que significa el inicio del procedimiento de ensayo.

Una capa 18 protectora se superpone directamente al electrodo 14 de cebado y se superpone a toda la superficie superior del electrodo 14 de cebado. La capa 18 protectora puede ser una película superpuesta al electrodo 14 de cebado que funciona para proteger el electrodo 14 de cebado durante el proceso de fabricación del sensor de ensayo. En una realización, la capa 18 protectora protege el electrodo 14 de cebado del humo que emana durante el corte con láser de la forma final del sensor de ensayo. En otras realizaciones, la capa 18 protectora puede proteger el electrodo 14 de cebado de la abrasión y la adsorción de impurezas en el aire que pueden provocar ensuciamiento de la superficie reactiva de cebado.

La composición de la capa 18 protectora se elige para proteger los electrodos pero sin que sea perjudicial para el rendimiento analítico o la estabilidad de la química. Puede estar compuesto por una disolución de polímero, como carboximetilcelulosa (CMC) o hidroxietilcelulosa (HEC) en concentraciones de 0,25% o 1,0%. Pueden incluirse aditivos tensioactivos o modificadores de la reología para mejorar la deposición. También se pueden añadir agentes de visualización para la inspección de la colocación y/o el espesor de las gotas. Se puede usar una capa protectora insoluble siempre y cuando el rendimiento de la función del electrodo de cebado siga siendo aceptable después de la contaminación. En este contexto, una capa protectora insoluble es aquella que permanece fundamentalmente intacta durante el tiempo de ensayo de aproximadamente 10 segundos. Ejemplos de dichas capas son polímeros de óxido de etileno o celulosa sustituidos de alto peso molecular. La capa 18 protectora puede depositarse directamente sobre el electrodo 14 de cebado en una cantidad suficiente para cubrir, como mínimo, el 5% del área de cebado en relación con el tamaño del electrodo de trabajo, pero idealmente cubrirá la mayor parte del electrodo 14 de cebado. Si bien la cantidad de disolución seleccionada debe ser suficiente para cubrir al menos la mayor parte del electrodo, no debe mezclarse ni hacer contacto con la capa 16 reactiva que se deposita sobre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo 10, 12. En una realización, la capa 18 protectora es una gotita de disolución de polímero de tamaño y colocación suficientes para cubrir un mínimo de al menos el 5% del área de cebado disponible en relación con el área de trabajo y hasta una gotita que cubre el electrodo 14 de cebado en su en su totalidad, pero no hace contacto con la capa 16 reactiva. Se pueden usar gotas más grandes colocadas más lejos o gotas más pequeñas colocadas más cerca del electrodo de cebado para lograr el mismo fin. El cumplimiento del tamaño del electrodo y los requisitos de colocación se pueden monitorizar mediante una inspección, tal como un sistema de cámara. El espesor de la gota también se puede monitorizar mediante un sistema de cámara o analizando los componentes protectores después de la extracción.

En realizaciones alternativas, se pueden depositar una o más gotas pequeñas que proporcionen cobertura del electrodo de cebado mientras se reduce la posibilidad de que las gotas entren en contacto con la capa reactiva. De forma alternativa, los rasgos característicos de la superficie que se han modelado o extirpado en el revestimiento conductor de la base y/o las propiedades de la base pueden usarse para dar forma o dirigir la gota. Aún en otras realizaciones, se puede usar un procedimiento de revestimiento de sensor de ensayo para proporcionar cobertura en el electrodo de cebado.

Según una realización, la capa 18 protectora es una capa delgada. Permitir que la capa 18 protectora se vuelva demasiado gruesa impide que la capa 18 protectora se rehidrate lo suficientemente rápido. Esto hace que el sensor de ensayo sea lento para iniciar en una condición de llenado insuficiente. Por ejemplo, aunque no se limita a dichas mediciones, la capa 18 protectora puede ser tan delgada como 1-10 ^m. En algunas realizaciones, HEC y CMC se seleccionan a concentraciones del 1% e inferiores. Cuando el porcentaje de polímero supera el 1%, la rehidratación puede ser demasiado lenta.

La capa 18 protectora sirve para proteger el electrodo de cebado de la contaminación no solo durante la fabricación, sino también durante la manipulación del sensor de ensayo, cuando el usuario coge y luego inserta el sensor de ensayo en el medidor. Un rasgo característico de la capa 18 protectora es que el rendimiento de la función del electrodo de cebado sigue siendo aceptable incluso después de la contaminación. Esto permite que el electrodo de cebado esté cubierto o protegido durante la fabricación y manipulación del sensor de ensayo por la capa protectora, pero completamente funcional durante el proceso de ensayo real. En una realización, la capa 18 protectora se puede disolver rápidamente. La propia muestra de fluido puede disolver rápidamente la capa 18 protectora para acceder a los electrodos. Las disoluciones de polímero analizadas en el presente documento se seleccionaron por su capacidad para disolverse fácilmente al entrar en contacto con la muestra de fluido, pero también se pueden usar otras soluciones que sean capaces de disolverse. La exactitud analítica no se ve comprometida por componentes disueltos o lixiviados de la capa protectora y cualquier contaminante.

Se probó la funcionalidad de los sensores construidos con y sin el revestimiento protector, como se describe a continuación. Cuando el electrodo de cebado está contaminado, se reduce su reactividad o su capacidad para someterse a reacciones electroquímicas. La reactividad se midió durante el ensayo aplicando una disolución de ensayo, una mezcla de ferricianuro de potasio 200 mM y ferrocianuro de potasio 5 mM, a un sensor de ensayo de tal manera que solo el electrodo de cebado y el electrodo de trabajo fueran funcionales. El electrodo de trabajo no se ve afectado por la contaminación, por lo que la reactividad medida es solo la del electrodo de cebado. Se midieron las corrientes que fluían a potenciales aplicados de 100 mV y 400 mV y se usaron para calcular la relación de actividad (es decir, corriente a 400 mV/corriente a 100 mV). La corriente que fluye depende de la reactividad de los electrodos y del potencial aplicado. A un potencial bajo de 100 mv, la corriente que fluye a través de un electrodo contaminado (uno que fue cortado con láser) será mucho menor que la que fluye a través de un electrodo limpio. Por tanto, la relación de actividad es indicativa de la contaminación del electrodo. Un ensayo funcional es para que la secuencia de temporización comience de manera apropiada cuando la muestra de fluido pasa sobre el electrodo de cebado. Un sensor de ensayo que no se inicia ("fallo de inicio”) es indicativo de una superficie de electrodo de cebado contaminada. La Tabla 1 a continuación resume los resultados de los ensayos en sensores de ensayo en diferentes condiciones. Se probaron treinta sensores de ensayo utilizando las condiciones identificadas en el gráfico. Como se muestra, la entrada 1 es un sensor de ensayo de control, sin contaminación posible por corte con láser y una relación de actividad baja (satisfactoria). La entrada 2 incluye un sensor de ensayo con un electrodo de cebado que ha sido contaminado por el humo de un corte con láser cercano y no se realizó una limpieza posterior del electrodo de cebado. La relación de actividad es muy alta y la mayoría de los sensores de ensayo (73%) no se iniciaron. La entrada 3 muestra sensores contaminados por humo de un corte con láser cercano donde el electrodo se ha limpiado parcialmente mediante tratamiento con plasma de gas reactivo. Aunque se mejora la relación de actividad (es decir, 5,2), sigue siendo insatisfactoria. Además, el tratamiento con plasma de gas es una etapa de tratamiento adicional indeseable que proporciona un coste añadido.

Tabla 1

Las entradas 4-5 proporcionan los resultados de un sensor de ensayo con CMC depositada en el electrodo de cebado a concentraciones de 0,5% y 1,0%, respectivamente. Como se muestra en la relación de actividad medida, ambas concentraciones de CMC proporcionaron protección al electrodo de cebado del humo que emana de los cortes con láser a lo largo del electrodo. Además, en cada conjunto de los 30 sensores de ensayo probados en las entradas 4-5, cada uno de los 30 sensores de ensayo tuvo un fallo de inicio del 0%, usando CMC en el electrodo de cebado una capa protectora viable. De manera similar, las entradas 6-7 proporcionan los resultados de un sensor de ensayo con HEC depositada en el electrodo de cebado a concentraciones de 0,5% y 1,0%, respectivamente. Ambas concentraciones de HEC proporcionaron protección al electrodo de cebado, siendo la relación de actividad medida 2,4 y 2,5, respectivamente. Además, los sensores de ensayo en ambas concentraciones de HEC tuvieron un fallo de inicio del 0%. Obsérvese que, si bien todos los sensores de ensayo del estudio comenzaron apropiadamente, la relación de reactividad de los sensores de ensayo con CMC y HEC fueron los únicos en esta situación que se considerarían sólidos en un entorno de fabricación.

También se pueden incorporar otros electrodos en el sensor de ensayo. En solo un ejemplo, se puede desear incluir un electrodo de hematocrito. Por tanto, se contempla que se pueda formar un mayor número de electrodos según sensores de ensayo alternativos y los procedimientos para fabricar el sensor de ensayo. Por ejemplo, en la realización descrita en la presente memoria, el sensor de ensayo puede incluir exactamente dos electrodos con una porción de electrodo de cebado. De forma altemativa, puede haber más de dos electrodos. Por ejemplo, puede haber al menos tres electrodos o cuatro electrodos, dependiendo de los electrodos adicionales que se desee incorporar en el sensor 100 de ensayo.

Volviendo ahora a las FIG. 3-3A, se muestra una realización alternativa de un sensor 200 de ensayo. En esta realización, se utilizarán números de referencia similares para describir elementos similares. El sensor 200 de ensayo es similar al sensor 100 de ensayo, y se diferencia solo en la medida en que el electrodo 114 de cebado de la FIG. 3 no se ha modelado a partir de la capa conductora y no tiene una forma predefinida. El electrodo 114 de cebado del sensor 200 de ensayo puede definirse por la forma del sensor 200 de ensayo extraído del laminado de la tapa 108 de la base 102 (FIG. 4H) después de que el espaciador 104 se haya unido o laminado a la base 102. Además, el canal 126 espaciador del espaciador 104 determinará el tamaño y la forma finales del electrodo 114 de cebado. Retrasar la formación de la forma global del electrodo 114 de cebado hasta la formación final del sensor 200 de ensayo proporciona una manera de maximizar el área final del electrodo 114 de cebado.

En referencia ahora a las FIG. 4A-4H, se muestra un procedimiento de fabricación del sensor 200 de ensayo de la FIG. 3. Como se muestra en la FIG. 4A, una capa 122 conductora tal como, por ejemplo, una capa de materiales metálicos (p. ej., oro, platino, paladio, iridio, rodio, rutenio o combinaciones de los mismos) o carbono se proporciona en la base 102 con una capa 122 conductora provista sobre la misma. La capa 122 conductora se puede extirpar para formar patrones de electrodos sobre la misma. En el ejemplo que se muestra, el contraelectrodo 112 y el electrodo 110 de trabajo están modelados a partir de la capa 122 conductora. Para adaptarse a la presencia de la capa 118 protectora (FIG. 4B), el electrodo 110 de trabajo y el área general que proporciona la posición final del electrodo 114 de cebado pueden colocarse más lejos una del otro que el espaciado típico entre un electrodo de cebado y el electrodo de trabajo. La distancia X (FIG. 4A) entre el electrodo 114 de cebado y el electrodo 110 de trabajo solo necesita aumentarse hasta la capacidad de tolerancia de la colocación del reactivo y del revestimiento protector. En referencia a la FIG. 4B, dado que los procedimientos usados para aplicar la capa 116 reactiva o la capa 118 protectora pueden variar, el aumento de la distancia anticipada variará. Las técnicas de colocación de gotas típicamente tienen una capacidad de 0,05 mm y, por lo tanto, la tolerancia adicional en este escenario sería de 0,05 mm adicionales. Esta separación adicional también permite que la capa 116 reactiva y la capa 118 protectora se depositen sobre los electrodos sin interferencia entre la capa 116 reactiva y la capa 118 protectora. Como se muestra, la capa 118 protectora se deposita directamente sobre el electrodo 114 de cebado, mientras que la capa 116 reactiva se deposita sobre el electrodo 110 de trabajo y el contraelectrodo 112.

La capa 118 protectora puede depositarse sobre el electrodo 114 de cebado usando técnicas conocidas, tales como goteo; deposición de una sola gota desde una boquilla que no está en contacto con la base; deposición de una sola gota desde un tubo que está en contacto con la base; un procedimiento de impresión, como puede ser serigrafía; o un caudal continuo, siempre que el dispositivo de deposición esté en movimiento en relación con el sensor de ensayo. En el ejemplo que se muestra, la capa 118 protectora se muestra como un área circular que cubre el electrodo 114 de cebado y las áreas inmediatamente circundantes. La capa 118 protectora no se extiende por la superficie entera de la capa 122 conductora. Además, la capa 118 protectora está espaciada a una distancia suficiente lejos de la capa 116 reactiva para no solaparse o entrar en contacto con la capa 116 reactiva. Debe apreciarse que la capa 118 protectora puede adoptar formas o tamaños adicionales siempre y cuando la capa 118 protectora no se solape ni entre en contacto con la capa 116 reactiva y cubra al menos una porción del electrodo de cebado. Como se ha analizado previamente, es importante que la capa 118 protectora no comprometa el rendimiento analítico del reactivo. La capa 118 protectora debe tener la forma de un revestimiento delgado superpuesto al electrodo 114 de cebado.

La capa 116 reactiva puede depositarse sobre la capa 122 conductora usando técnicas conocidas, tales como las técnicas descritas para la capa protectora, impresión, deposición líquida o deposición por chorro de tinta. Cuando se prefieren capas de reactivo más delgadas, pueden requerirse procedimientos de deposición aparte de la impresión, tales como deposición en micropipeta, inyección de tinta o deposición con aguja. Los procedimientos para depositar la capa reactiva se describen en la patente de los EE. UU. n.° 7.862.696, Como se muestra, la capa 116 reactiva puede tener forma circular y cubre el electrodo 10 de trabajo y el contraelectrodo 112. La capa 116 reactiva no entra en contacto con la capa 118 protectora.

Volviendo a la FIG. 4C, se muestra el espaciador 104. El espaciador 104 se puede formar a partir del mismo material que la base 102 y se puede fabricar por separado para incluir un canal 126 espaciador que se extiende a través de una porción del espaciador 104. Como se muestra en la FIG. 4D, el espaciador 104 está laminado sobre la capa 122 conductora, la capa 116 reactiva y la capa 118 protectora, todas las cuales se superponen a la base 102. El canal 126 espaciador está posicionado en una porción del espaciador 104 de modo que se superponga directamente a los electrodos 110, 112, 114. En esta realización, el canal 126 espaciador se extiende a lo largo de la porción central del espaciador 104, de manera que el canal 126 se coloca entre los cantos exteriores del espaciador 104. El canal 126 espaciador tiene un extremo 1264 abierto colocado adyacente al canto 127 superior del espaciador 104. En esta realización, el espaciador 104 no se extiende a lo largo de toda la longitud de la base 102, sino que deja expuesta una porción Y (FIG. 4D) con la capa 122 conductora depositada sobre la misma. Los contactos del medidor tocarán esta capa conductora expuesta 122 y proporcionarán una trayectoria para que se mida la corriente.

Volviendo ahora a la FIG. 4E, se hace una abertura 128 a través de la base 102, el espaciador 104 laminado. En esta realización, la abertura 128 se corta con láser y se extiende a través del espaciador 104 (incluido el canal 126), la capa 118 protectora, el electrodo 114 de cebado y la base 102. También se pueden usar procedimientos alternativos adecuados para formar la abertura, tales como punzonado o corte mecánico. Como se muestra, el electrodo 114 de cebado ahora se define por el área que queda después de cortar la abertura 128 y el área definida por el canal 126 espaciador (que también ayuda a definir el canal 106 capilar). El canto 128A periférico de la abertura 128 se forma a través de la base 102, el espaciador 104 laminado. En el proceso de formación de la abertura 128, se corta una porción de la capa 118 protectora para exponer un canto 118A (FIG. 3A) de la capa 118 protectora, el canto 102A de la base 102 y el canto 104A del espaciador 104, Los cantos 118A, 102A, 104A están alineados con el primer canto 128A de la abertura 128. (FIG. 2) El canto 128A periférico de la abertura 128 está ahora directamente adyacente al electrodo 114 de cebado.

Durante el proceso de corte con láser, puede salir humo del perímetro de la abertura 128. En esta realización, la capa 118 protectora protege el electrodo 114 de cebado de la contaminación por humo y otros contaminantes que pueden resultar del proceso de corte con láser. En ausencia de la capa 118 protectora, dichos contaminantes pueden hacer que el electrodo 114 de cebado funcione incorrectamente. Por ejemplo, el electrodo 114 de cebado puede fallar al indicar que el sistema está insuficientemente lleno y el ensayo no debe comenzar. De manera similar, el electrodo 114 de cebado puede fallar al indicar cuándo debe comenzar el ensayo o puede proporcionar una señal retardada sobre cuándo puede comenzar el ensayo.

Volviendo a la FIG. 4F, se proporciona una tapa 108. Como se muestra, la tapa 108 está precortada con una primera abertura 117 que está precortada. La abertura 117 tiene un primer canto 115 con una primera porción 115A de canto y una segunda porción 115B de canto. La tapa 108 también incluye una abertura 109 separada. La abertura 117 está diseñada de modo que se superpone al canal 126 y el primer canto 115 se extiende más allá del canto del electrodo 114 de cebado y el canto 102A de la base 102. Volviendo a la FIG. 4G, se crea una porción 130 colgante por la porción de la tapa 108 que se extiende más allá del canto 102A, 104A del laminado de base 102 de espaciador 104. La porción 130 colgante (FIG. 3) tiene una altura X que puede variar desde un canto del sensor 200 de ensayo hasta el canto opuesto de modo que crea una punta afilada. Los rasgos característicos del colgante pueden mejorar el diseño global del sensor de ensayo. La tapa 108 puede tener un revestimiento para promover el llenado rápido de la muestra de fluido en el canal 106 capilar. La porción 130 colgante puede ayudar a asegurar que la muestra de fluido depositada sobre el sensor 200 de ensayo haga contacto con la tapa 108 y luego se extraiga rápidamente hacia el canal 106 capilar. Además, los usuarios a menudo sostienen un sensor de ensayo con demasiada firmeza contra su piel, cerrando eficazmente la parte frontal del sensor de ensayo y provocando un llenado lento y un rendimiento deteriorado. La porción 130 colgante hace que el sensor sea resistente a ser cerrado de esta manera separando la abertura del canal 106 capilar lejos de la piel.

Se puede obtener cualquier forma deseada para un sensor de ensayo. En referencia a la FIG.

4H, según una realización, se muestra un contorno 180 del sensor 200 de ensayo, aunque se puede obtener cualquier forma deseada del sensor de ensayo. Se puede usar un láser para cortar el contorno 180 (se muestra como una línea continua gruesa) del sensor de ensayo. El contorno 180 interseca con el primer canto 128A de la abertura 128 y el primer canto 115 de la abertura 117 de la tapa 108 para definir la forma del sensor 200 de ensayo de la FIG. 3. En Una realización, el contorno 180 es el único corte necesario para liberar el sensor del material circundante. Proporcionar dos aberturas separadas - una primera abertura 128 en la base 102 del espaciador 104 laminado y Una segunda abertura 117 en la tapa 108 - permite que al menos dos líneas se crucen (es decir, el contorno 180 de la tapa 108 y el canto 128A de la abertura 128). Esta configuración genera la punta afilada P (FIG. 3) necesaria para perforar la lámina desgarrada de un envase blíster que puede alojar un sensor de ensayo. También permite la libertad de optimizar las formas del primer canto 102A de la base 102 y el canto 104A del espaciador 104 y el canto 115 de la abertura 117 de la tapa 108. Esta configuración también puede evitar cualquier corte con láser adicional que pueda contribuir a una mayor contaminación por humo.

Durante la fabricación, el láser cortará la tapa 108, el espaciador 104 y la base 102, según sea necesario para lograr la forma del sensor 200 de ensayo que se muestra en la FIG. 3. Pueden usarse procedimientos alternativos para extraer el sensor 200 de ensayo. Por ejemplo, se puede usar un punzón mecánico o troquelado con fleje para extraer el sensor de ensayo. Debe apreciarse que se pueden usar etapas de procedimiento similares para fabricar el sensor de ensayo de la FIG. 1. La única diferencia es que el electrodo de cebado de la FIG. 1 será una forma predeterminada que se modela a partir de la capa conductora antes de la deposición de la capa protectora y la capa reactiva.

Debe apreciarse que las realizaciones descritas actualmente proporcionan solo unos pocos ejemplos de configuraciones en las que se usa una capa protectora para superponerse a un electrodo de cebado. Sin embargo, existen otros numerosos componentes que pueden incorporarse en las presentes realizaciones. Se pueden encontrar ejemplos de componentes de sensores de ensayo electroquímicos, incluido su funcionamiento en, por ejemplo, la patente de los EE.UU. n.° 6.531.040. Se contempla que se puedan utilizar otros componentes de los sensores de ensayo electroquímicos distintos de los descritos en, por ejemplo, la patente de los EE.UU. n° 6.531.040.

Se apreciará que los diversos rasgos característicos expuestos en la presente memoria se pueden combinar de diferentes formas que las presentadas en la presente descripción. También se apreciará que los rasgos característicos descritos en relación con las realizaciones individuales se pueden compartir con otros de las realizaciones descritas.

Aunque la invención en la presente memoria se ha descrito en referencia a realizaciones particulares, debe entenderse que estas realizaciones son meramente ilustrativas de los principios y aplicaciones de la presente invención. Por tanto, debe entenderse que se pueden realizar numerosas modificaciones a las realizaciones ilustrativas y que se pueden concebir otras disposiciones sin apartarse del alcance de la presente invención como se detalla en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sensor de ensayo electroquímico (100, 200) para detectar la concentración de un analito en una muestra de fluido, el sensor de ensayo que comprende:

una base no conductora (2, 102) que tiene una superficie superior, una superficie inferior y un canto periférico (102A) que se extiende entre las superficies superior e inferior;

un electrodo de cebado (14, 114), un electrodo de trabajo (10, 110) y un contraelectrodo (12, 112) superpuesto a la base no conductora,

el electrodo de cebado adyacente al canto periférico de la base, acoplado eléctricamente en paralelo con el contraelectrodo, y ubicado más arriba del electrodo de trabajo y el contraelectrodo;

una capa reactiva (16, 116) en al menos una porción del electrodo de trabajo y el contraelectrodo, la capa reactiva que incluye un reactivo que comprende una enzima para reaccionar con el analito para producir electrones que se transfieren al electrodo de trabajo, una capa protectora (18, 118) superpuesta a al menos una porción del electrodo de cebado (14, 114), la capa protectora (18, 118) que no compromete el rendimiento analítico del reactivo; y

la capa protectora (18, 118) y la capa reactiva (16, 116) que están espaciadas a una distancia suficiente entre sí para que no entren en contacto entre sí; y

una tapa (8, 108) superpuesta a la base, la tapa que tiene una superficie superior, una superficie inferior y un canto exterior que se extiende entre las superficies superior e inferior, el canto exterior que se extiende más allá del canto periférico de la base.

2. El sensor de ensayo de la reivindicación 1, en el que la capa protectora (18, 118) es soluble al entrar en contacto con la muestra de fluido.

3. El sensor de ensayo de la reivindicación 1, en el que la capa protectora (18, 118) está compuesta por una disolución de polímero, preferiblemente de carboximetilcelulosa o hidroxietilcelulosa.

4. El sensor de ensayo de la reivindicación 3, en el que la disolución de polímero tiene una concentración que varía entre 0,25% y 1,0%, preferiblemente la concentración de la disolución de polimero es 0,25% o 1,0%.

5. El sensor de ensayo de la reivindicación 3, en el que la capa protectora (18, 118) comprende además un tensioactivo o aditivo reológi

procesabilidad.

6. El sensor de ensayo de la reivindicación 1, en el que:

la base (2, 102) está laminada, impresa, revestida o pulverizada con una capa conductora (22, cada uno de los electrodos de cebado (14), de trabajo (10, 110) y contraelectrodo (12, 112) está modelado a partir de la capa conductora.

7. El sensor de ensayo de la reivindicación 6, en el que la capa conductora (22, 122) comprende un material metálico.

8. El sensor de ensayo de la reivindicación 6, en el que la capa conductora (22, 122) está compuesta por carbono o grafito.

9. El sensor de ensayo de la reivindicación 1, que comprende además un espaciador (4, 104) colocado entre la base (2, 102) y la tapa (8, 108), en el que el espaciador tiene un canal (6, 126) que se extiende a través de una porción del espaciador, en el que el espaciador está colocado sobre la base de manera que el canal se superpone a cada uno de los electrodos de cebado, de trabajo y contraelectrodo y las capas protectora y reactiva.

10. Un procedimiento de fabricación de un sensor de ensayo electroquímico (200) para detectar la concentración de un analito en una muestra de fluido, el procedimiento que comprende:

modelar una pluralidad de electrodos a partir de una capa conductora (122) que superpuesta a una base (102), la pluralidad de electrodos que incluye al menos un electrodo de cebado (114), un electrodo de trabajo (110) y un contraelectrodo (112), el electrodo de cebado adyacente a un canto periférico (1024) de la base;

depositar una capa protectora (118) superpuesta al electrodo de cebado para proteger el electrodo de cebado de la contaminación;

depositar una capa reactiva (116) superpuesta al electrodo de trabajo y al contraelectrodo, donde la capa protectora (118) y la capa reactiva (116) se depositan a una distancia suficiente entre sí para que no entren en contacto entre sí;

colocar un espaciador (104) entre la base (102) y una tapa (108);

crear una primera abertura (128) que se extiende a través del espaciador, el electrodo de cebado, la capa protectora y la base;

crear una segunda abertura (117) en la tapa, en la que la primera abertura y la segunda abertura se crean en dos etapas separadas; y

extraer el sensor de ensayo electroquímico (200).

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la primera abertura (128) tiene un canto periférico interior (1284) y la segunda abertura (117) tiene un canto periférico interior (115), al menos una porción del canto periférico interior (115) de la segunda abertura (117) se extiende más allá del canto periférico interior (128A) de la primera abertura (128) para crear un colgante (130).

12. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la etapa de depositar una capa protectora (118) incluye depositar una capa de polímero, preferiblemente aplicando una capa de carboximetilcelulosa o hidroxietilcelulosa.

13. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la etapa de modelado comprende la ablación a través de al menos una porción de la capa conductora (122) con un láser para formar un patrón de electrodos.

14. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la capa conductora (122) comprende al menos uno de entre oro, platino o paladio.

15. El procedimiento de la reivindicación 10, que comprende además proporcionar la tapa (108) después de la etapa de crear la primera abertura (128) a través del espaciador (104) y la base (102), en el que preferiblemente la tapa está construida y dispuesta de modo que las aberturas (128, 117) están alineadas, pero los cantos (115) de la tapa se extienden más allá del canto del electrodo de cebado (114).

16. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la etapa de crear la primera abertura (128) comprende además cortar con láser la primera abertura.

17. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la capa conductora (122) está sobre un sustrato aislante flexible.