ES2865126T3

ES2865126T3 - Elemento sensor para detectar un analito en un líquido corporal

Info

Publication number: ES2865126T3
Application number: ES13731776T
Authority: ES
Inventors: Sabine Achmann; Holger Kotzan; Ulrich Müller; Monika Strasser; Herbert Wieder
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: EP2866657B1; EP3838147C0; HUE053916T2; EP2866657A1; WO2014001382A1; EP3838147A1; EP3838147B1; US20150099954A1

Abstract

Un elemento sensor (110) para determinar la concentración de al menos un analito en un líquido corporal (124), en el que el elemento sensor (110) es al menos parcialmente implantable en un tejido corporal, teniendo el elemento sensor (110) un sustrato (112) y al menos dos electrodos (114, 116), comprendiendo los electrodos (114, 116) al menos un electrodo de trabajo (114) y al menos un contraelectrodo (116), en el que el electrodo de trabajo (114) comprende al menos una almohadilla conductora (118) aplicada al sustrato (112), en el que al menos un material sensor eléctricamente conductor (120) se aplica a la almohadilla conductora (118), comprendiendo el material sensor eléctricamente conductor (120) al menos una sustancia detectora (122) adaptada para realizar una reacción de detección electroquímica detectable eléctricamente con el analito, en el que el contraelectrodo (116) comprende al menos una almohadilla conductora del contraelectrodo (126) aplicada al sustrato (112), en el que el elemento sensor (110) comprende además al menos un material eléctricamente aislante (130), en el que el material eléctricamente aislante (130) rodea el contraelectrodo (116) por todos los lados, en el que la altura del material eléctricamente aislante (130) es al menos igual a la altura de la almohadilla conductora del contraelectrodo (126), en el que las proyecciones del electrodo de trabajo (114) y del contraelectrodo (116) en un plano común están dispuestas simétricamente con respecto a un eje (144) de simetría, en el que el eje (144) de simetría es paralelo a un eje de extensión longitudinal del elemento sensor (110), en el que el electrodo de trabajo (114) y el contraelectrodo (116) se aplican a superficies opuestas (148, 152) del sustrato (112), caracterizado por que el contraelectrodo (116) se superpone a una proyección del electrodo de trabajo (114) en un plano del contraelectrodo (116), en el que el elemento sensor (110) comprende al menos dos electrodos de trabajo (114), en el que en una dirección de la extensión longitudinal del elemento sensor (110), uno de los electrodos de trabajo (114) está localizado a cada lado del contraelectrodo (116), en el que los electrodos de trabajo (114) están equidistantes del contraelectrodo (116).

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento sensor para detectar un analito en un líquido corporal

Campo de la invención

La invención se refiere a un elemento sensor para determinar la concentración de un analito en un líquido corporal, así como a un procedimiento de fabricación del elemento sensor. El elemento sensor es al menos parcialmente implantable en un tejido corporal de un usuario humano o de un animal. Los elementos sensores de este tipo se usan en general en diagnósticos médicos, específicamente en el campo del control doméstico, tal como para determinar electroquímicamente una concentración de uno o más analitos tales como glucosa, triglicéridos, lactato, colesterol u otros tipos de analitos o combinaciones de analitos.

Técnica relacionada

La determinación de la concentración de uno o más analitos tales como glucosa en uno o más líquidos corporales, tales como líquido intersticial y/o sangre, es un componente esencial del tratamiento y/o prevención en muchas enfermedades. Específicamente, la determinación de la glucemia, así como de un medicamento correspondiente, es una parte esencial de la rutina diaria para muchos diabéticos. Para incrementar la comodidad y para evitar restringir la rutina diaria más allá de un grado tolerable, se conocen en la técnica dispositivos portátiles, tales como para medir la glucemia durante el trabajo, el ocio u otras actividades fuera del hogar. Específicamente, se conocen técnicas de medición electroquímica usando sensores que son total o parcialmente implantables en un tejido corporal del usuario y que pueden proporcionar mediciones continuas o discontinuas de la concentración del analito. En los documentos WO 2007/071562 A1, US 2011/0021889 A1, US 2010/0230285 A1, WO 2005/078424 A1 o la solicitud de patente internacional PCT/EP2011/072732 se divulgan ejemplos de estos tipos de elementos sensores implantables.

Los elementos de prueba para detectar electroquímicamente la concentración de al menos un analito en un líquido corporal, tal como para determinar una glucemia en la sangre y/o en el líquido intersticial, comprenden típicamente al menos un electrodo de trabajo, así como al menos un contraelectrodo. Además, opcionalmente, el elemento sensor puede comprender al menos un electrodo de referencia. Sin embargo, en modos de realización alternativos, un electrodo de referencia puede estar aislado y/o se puede combinar con el contraelectrodo. Para potenciales materiales de electrodos, tanto para el electrodo de trabajo como para el contraelectrodo, así como para potenciales configuraciones de medición electroquímica para determinar la concentración de analito usando configuraciones amperométricas correspondientes, se puede hacer referencia al documento WO 2007/071562 A1. Sin embargo, son posibles otros tipos de configuraciones de medición para deducir una concentración de analito a partir de una comparación de los potenciales de los electrodos.

En configuraciones típicas de sensores electroquímicos, el contraelectrodo se proporciona para cerrar el circuito eléctrico al electrodo de trabajo. Para este propósito, se usan típicamente corrientes redox y/o, en menor medida, corrientes de carga capacitivas. Típicamente, el electrodo de trabajo comprende al menos una sustancia detectora adaptada para realizar una reacción de oxidación o una reacción de reducción con el analito. En muchos casos, la sustancia detectora comprende al menos una enzima tal como la glucosa oxidasa (GO). En caso de que la reacción de detección comprenda una reacción de oxidación en el electrodo de trabajo, el contraelectrodo proporciona típicamente una reacción de reducción para cerrar el circuito eléctrico.

Existen diversas configuraciones de electrodos conocidas en la técnica. Por tanto, en el documento US 2009/0198117 A1 se divulga un aparato sensor de analitos para implantación dentro de un mamífero. El aparato sensor de analitos comprende una capa base, una capa conductora dispuesta sobre la capa base, una capa sensora del analito y una capa de modulación del analito dispuesta sobre la capa sensora del analito. La capa conductora incluye un electrodo de trabajo que comprende una pluralidad de nanotubos conductores. La capa sensora del analito comprende una oxidorreductasa dispuesta sobre los nanotubos conductores. La oxidorreductasa genera peróxido de hidrógeno en presencia de un analito que se va a detectar. La capa moduladora del analito modula la difusión del analito a través de la misma.

Como se menciona anteriormente, se conocen una pluralidad de combinaciones de electrodos. Por tanto, en configuraciones de tres electrodos, además del electrodo de trabajo y el contraelectrodo, se proporciona al menos un electrodo de referencia, independientemente del contraelectrodo. El potencial del contraelectrodo, en este caso, típicamente se puede ajustar independientemente del potencial del electrodo de referencia. Como se expone con más detalle en el documento WO 2007/071562 A1, se puede proporcionar un controlador potenciostático que, por una parte, proporciona una diferencia de potencial o tensión deseada entre el electrodo de trabajo y el electrodo de referencia y, por otra parte, está adaptado de modo que una corriente de la reacción de detección que tiene lugar en el electrodo de trabajo se equilibra mediante un proceso contrario apropiado en el contraelectrodo, cerrando de este modo el circuito eléctrico. Para este último propósito, el contraelectrodo se tiene que ajustar a un potencial al cual se genere la corriente apropiada y necesaria mediante una reacción apropiada de electrodos en el contraelectrodo.

Por tanto, el proceso que tiene lugar en el contraelectrodo se puede comparar con el proceso de potenciometría galvanostática. El contraelectrodo alcanzará en general un potencial al que el proceso redox genere la corriente necesaria. En caso de que este proceso redox de un sistema redox sea insuficiente para proporcionar una corriente apropiada, los compañeros de reacción disminuirán y el contraelectrodo procederá a un potencial de una reacción redox posterior, hasta que la suma de todas las corrientes parciales sea suficiente para generar una contracorriente apropiada para equilibrar la reacción de detección del electrodo de trabajo.

El potencial del contraelectrodo, así como las reacciones de electrodos en el contraelectrodo, dependerán típicamente de una pluralidad de factores. Por tanto, la propia superficie del contraelectrodo influirá, tal como el tamaño de la superficie, la rugosidad del electrodo y/u otras propiedades de la superficie. Además, la presencia de especies redox y el respectivo sobrepotencial en el contraelectrodo influirán en las propiedades del contraelectrodo mencionadas anteriormente, así como en la concentración de las especies redox y el potencial redox y la sobretensión del proceso.

Específicamente, en el caso de sensores de monitorización continua in vivo, estos sensores estarán típicamente rodeados de sangre y/o líquido intersticial. Como se menciona anteriormente, la mayoría de los biosensores conocidos usan reacciones de detección de oxidación en el electrodo de trabajo en el que se oxida el analito, tal como la glucosa. Como ejemplo, la glucosa se oxidará enzimáticamente y se generarán coproductos reducidos, tal como H²O². Dado que la mayoría de los constituyentes de la sangre y del líquido intersticial están presentes en forma reducida, el número de especies reducibles en las mediciones in vivo típicas es limitado. En el orden de sus respectivos potenciales redox, se pueden nombrar como ejemplos las siguientes especies reducibles: oxígeno, H²O², H²O. La cantidad de oxígeno es típicamente bastante limitada, específicamente en mediciones in vivo, específicamente en líquido intersticial. Mediante la encapsulación del elemento sensor implantado en el tejido corporal, el suministro de oxígeno al electrodo de trabajo puede disminuir aún más con el tiempo. El H²O²se puede generar por reacción de los electrodos, tal como por reducción de O²y/o por reacción enzimática. Típicamente, el H²O está ampliamente disponible en altas concentraciones. Sin embargo, el uso de agua como especie reducible incluye típicamente la formación de H²gaseoso. Esta formación de gas puede dar lugar a una deshumectación del electrodo, lo que, típicamente, incrementará los efectos mencionados anteriormente. Además, la formación de gas puede dar lugar al desprendimiento de una membrana que típicamente cubre el electrodo de trabajo e incluso puede dar lugar a una eliminación completa de la membrana y/o del electrodo.

El propio contraelectrodo puede incluso estar hecho de un material reducible. Por tanto, se conocen en la técnica materiales redox tales como sistemas Ag/AgCl, tales como para contraelectrodos/electrodos de referencia combinados. En estos sistemas de electrodos, sin embargo, la cantidad de material redox es típicamente limitada, limitando de este modo el ciclo de vida del elemento sensor. En caso de que la cantidad de material redox sea insuficiente, la disminución de la cantidad de material redox puede dar lugar a un fracaso de la medición, tal como un fracaso del potencial de referencia en una configuración de dos electrodos, con todas las consecuencias potenciales. Por tanto, la validez de una calibración puede fallar o, en el caso más desfavorable, el electrodo de trabajo se puede incluso destruir. En una configuración de electrodos que comprende, además de al menos un electrodo de trabajo y al menos un contraelectrodo, al menos un electrodo de referencia ("configuración de tres electrodos"), el contraelectrodo puede tener que cambiar a un proceso redox diferente en el caso de que se consuman uno o más materiales redox. En este caso, el contraelectrodo puede incluso cambiar a un proceso redox no válido para el que el contraelectrodo no está diseñado, específicamente con respecto al tamaño y/o la geometría. Todavía desde un punto de vista práctico, típicamente no es posible incrementar la cantidad de material redox en el contraelectrodo a voluntad. Por tanto, un incremento del material redox, tal como un incremento de Ag/AgCl, para incrementar la vida útil y/o la capacidad del contraelectrodo, puede dar lugar a una biocompatibilidad disminuida del elemento sensor. Por lo tanto, es preferente usar una especie redox que esté disponible in vivo y, por tanto, que sea biocompatible por sí misma.

Problema que se va a resolver

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un elemento sensor que sea al menos parcialmente implantable en un tejido corporal, que evite total o parcialmente las deficiencias de los elementos sensores conocidos como se analiza anteriormente. Específicamente, el elemento sensor proporcionará mejoras con respecto al problema de la formación no deseada, incrementada o heterogénea de gas en uno o más de los electrodos, así como al problema de un riesgo potencial de un cambio no deseado de los potenciales de los electrodos o incluso de destrucción de los electrodos.

Sumario de la invención

Este problema se resuelve mediante un elemento sensor con los rasgos característicos de la reivindicación independiente. Los modos de realización preferentes del elemento sensor se divulgan en las reivindicaciones dependientes. Los modos de realización que no están cubiertos por las reivindicaciones son meros ejemplos que no forman parte de la presente invención.

Como se usan a continuación, los términos "tener", "comprender' o "incluir" o cualquier variación gramatical arbitraria de los mismos se usan de forma no exclusiva. Por tanto, estos términos se pueden referir tanto a una situación en la que, además del rasgo característico introducido por estos términos, no están presentes otros rasgos característicos en la entidad descrita en este contexto como a una situación en la que están presentes uno o más rasgos característicos adicionales. Como ejemplo, las expresiones "A tiene B", "A comprende B" y "A incluye B" se pueden referir tanto a una situación en la que, además de B, ningún otro elemento está presente en A (es decir, una situación en la que A consiste única y exclusivamente en B) como a una situación en la que, además de B, uno o más elementos adicionales están presentes en la entidad A, tales como elemento C, elementos C y D o incluso otros elementos.

Además, como se usan a continuación, los términos "preferentemente", "más preferentemente", "lo más preferentemente", "en particular", "más en particular", "específicamente", "más específicamente" o términos similares se usan junto con rasgos característicos opcionales, sin restringir posibilidades alternativas. Por tanto, los rasgos característicos introducidos por estos términos son rasgos característicos opcionales y no pretenden restringir el alcance de las reivindicaciones en modo alguno. La invención, como reconocerá el experto en la técnica, se puede realizar usando rasgos característicos alternativos. De forma similar, los rasgos característicos introducidos por "en un modo de realización de la invención" o expresiones similares pretenden ser rasgos característicos opcionales, sin ninguna restricción con respecto a modos de realización alternativos de la invención, sin ninguna restricción con respecto al alcance de la invención y sin ninguna restricción con respecto a la posibilidad de combinar los rasgos característicos introducidos de dicha forma con otros rasgos característicos opcionales o no opcionales de la invención.

En un primer aspecto de la invención, se divulga un elemento sensor para determinar la concentración de al menos un analito en un líquido corporal, en el que el elemento sensor es al menos parcialmente implantable en un tejido corporal. El al menos un analito puede comprender uno o más analitos que típicamente están presentes en el organismo de un usuario humano o animal, tales como uno o más metabolitos. Como ejemplo, el al menos un analito puede comprender glucosa, triglicéridos, lactato, colesterol y/o cualquier otro tipo de analito potencial que se pueda encontrar en un líquido corporal. El propio líquido corporal puede comprender preferentemente sangre y/o líquido intersticial. Sin embargo, se pueden usar otros tipos de líquidos corporales. En un modo de realización preferente, sin restringir otros modos de realización, la invención a continuación se divulgará principalmente en el contexto de un sensor de glucemia.

El elemento sensor es al menos parcialmente implantable en un tejido corporal. Como se usa en el presente documento, el término "al menos parcialmente implantable" se refiere al hecho de que al menos una parte del elemento sensor, tal como una parte frontal específica del elemento sensor, se puede implantar en un tejido corporal de un usuario humano o animal. El término "implantable" se refiere al hecho de que al menos la parte destinada a la implantación o inserción en el tejido corporal es biocompatible, al menos durante un tiempo de uso específico, tal como durante varios días, una semana o incluso varias semanas o meses. Por tanto, el elemento sensor puede estar total o al menos parcialmente encapsulado por una membrana biocompatible, tal como una o más de las membranas conocidas de los documentos de la técnica anterior mencionados anteriormente. Por tanto, como ejemplo, se puede usar la membrana divulgada en el documento WO 2007/071562 A1 y/o una o más de las membranas divulgadas en el documento WO 2005/078424 A1. Sin embargo, se pueden realizar además o de forma alternativa otros procedimientos para hacer que el elemento sensor sea total o al menos parcialmente biocompatible y, por tanto, implantable en un tejido corporal.

El elemento sensor tiene al menos un sustrato y al menos dos electrodos. Como se usa en el presente documento, el término "sustrato" se refiere a un elemento portador que, básicamente, puede tener una conformación arbitraria, tal como una conformación de tira. Preferentemente, el al menos un sustrato es un sustrato flexible. Preferentemente, el sustrato comprende una configuración de capas que tiene una, dos o más capas, preferentemente una configuración de capas flexible. El sustrato, en general, se puede hacer de cualquier material de sustrato arbitrario, tal como un material plástico y/o un material laminado y/o un material de papel y/o un material cerámico. Se pueden usar otros materiales de forma alternativa o adicionalmente, tales como metales o configuraciones de película delgada.

Como se usa en el presente documento, el término "electrodo" se refiere a una entidad del elemento sensor que está adaptada para ponerse en contacto con el líquido corporal dentro del tejido corporal, ya sea directamente o por medio de al menos una membrana semipermeable. Por tanto, preferentemente, el electrodo está dispuesto de modo que el electrodo se ponga en contacto con al menos un electrólito contenido en el líquido corporal, tal como agua. El electrodo puede ser o puede comprender uno o más campos de electrodos que pueden estar o se pueden poner en contacto total o parcialmente con el líquido corporal. Por tanto, cada campo de electrodo puede proporcionar al menos una interfase con el líquido corporal, por ejemplo, ya sea estando directamente en contacto con un tejido corporal que contiene el líquido corporal o poniéndose en contacto con el líquido corporal por medio de al menos una membrana que puede ser total o parcialmente permeable al líquido corporal o a uno o más componentes del mismo. Se puede poner en contacto uno o más de los campos de electrodos por medio de uno o más cables de contacto apropiados, también denominados rutas conductoras. Por tanto, un cable de contacto o ruta conductora se puede poner en contacto eléctricamente con precisión con un electrodo o con una pluralidad de dos o más electrodos. El al menos un electrodo preferentemente puede tener exactamente una superficie continua que se puede adaptar para ponerse en contacto con un líquido corporal dentro del tejido corporal. Se pueden proporcionar uno o más electrodos del mismo tipo en el elemento sensor. Cada electrodo se puede poner en contacto eléctricamente mediante al menos un cable de contacto. En caso de que se proporcione más de un electrodo del mismo tipo, los electrodos se pueden poner en contacto mediante uno o más cables de contacto. Por tanto, dos o más electrodos del mismo tipo se podrían poner en contacto eléctricamente mediante un mismo cable de contacto. De forma alternativa, se pueden proporcionar cables de contacto separados para poner en contacto los electrodos, tales como al menos un cable de contacto separado por electrodo.

Cada electrodo se puede realizar de modo que pueda tener lugar una reacción electroquímica en el electrodo, en el que el líquido corporal o una parte del mismo, tal como un electrólito y/o el analito, tiene lugar en esta reacción electroquímica. Por tanto, el electrodo se puede realizar de modo que pueda tener lugar una reacción de oxidación o una reacción de reducción en el electrodo.

Los electrodos, o al menos uno de los electrodos, comprenden preferentemente una configuración multicapa que tiene al menos una almohadilla metálica y, opcionalmente, al menos una capa adicional que cubre parcial o, preferentemente, totalmente la almohadilla metálica. Por tanto, el electrodo de trabajo, como se divulga con más detalle a continuación, comprende al menos una almohadilla conductora, y el contraelectrodo, como se divulga con más detalle a continuación, comprende al menos una almohadilla conductora del contraelectrodo. Adicionalmente, se puede proporcionar al menos un electrodo de referencia que puede comprender al menos una almohadilla conductora del electrodo de referencia. La al menos una capa adicional opcional puede comprender al menos un material de electrodo como se explica con más detalle a continuación. La al menos una almohadilla metálica puede comprender preferentemente uno o más de los siguientes metales: oro, níquel, cobre, platino. Sin embargo, se pueden usar otros tipos de metales además o de forma alternativa. Además, se puede usar una configuración multicapa metálica, tal como para mejorar la adhesión de la almohadilla metálica al sustrato.

La almohadilla metálica de cada electrodo se puede conectar a uno o más cables eléctricos y/o vías eléctricas y/o a una o más líneas de suministro eléctrico o líneas conductoras. De este modo, la almohadilla conductora o almohadilla metálica se puede conectar a al menos una almohadilla de contacto del elemento sensor adaptada para conectar el elemento sensor a al menos un dispositivo de medición, tal como un dispositivo de medición de mano que interactúa con el elemento sensor.

Los electrodos comprenden al menos un electrodo de trabajo y al menos un contraelectrodo. Además, el elemento sensor puede comprender además al menos un electrodo de referencia. Sin embargo, como se explica con detalle, por ejemplo, en el documento WO 2007/071562 A1, el electrodo de referencia también se puede combinar con el contraelectrodo, asumiendo el contraelectrodo una doble función.

Como se usa en el presente documento, el término "electrodo de trabajo" se refiere a un electrodo que está adaptado para realizar al menos una reacción de detección electroquímica para detectar el al menos un analito en el líquido corporal. Como se usa además en el presente documento, el término "contraelectrodo" se refiere a un electrodo adaptado para realizar al menos una contrarreacción electroquímica adaptada para equilibrar un flujo de corriente requerido por la reacción de detección en el electrodo de trabajo. El término "electrodo de referencia" se refiere a un electrodo adaptado para proporcionar un potencial de electrodo ampliamente constante como potencial de referencia, tal como proporcionando un sistema redox que tiene un potencial de electrodo constante.

Para configuraciones de medición que hacen uso del electrodo de trabajo y el contraelectrodo y, opcionalmente, el electrodo de referencia, se puede hacer referencia a las figuras 3A y 3b del documento WO 2007/071562 A1, así como a la descripción correspondiente de estas figuras. Sin embargo, son posibles otras configuraciones.

El electrodo de trabajo comprende al menos una almohadilla conductora aplicada al sustrato, preferentemente al menos una almohadilla metálica, como se explica anteriormente. Además, el electrodo de trabajo comprende al menos un material sensor eléctricamente conductor. El al menos un material sensor eléctricamente conductor se aplica a la almohadilla conductora y comprende al menos una sustancia detectora adaptada para realizar una reacción de detección electroquímica detectable eléctricamente con el analito.

El contraelectrodo comprende al menos una almohadilla conductora del contraelectrodo aplicada al sustrato.

Para modos de realización potenciales del material sensor eléctricamente conductor, se puede hacer referencia a los documentos de la técnica anterior mencionados anteriormente. Por tanto, preferentemente, el al menos un material sensor eléctricamente conductor puede comprender al menos un material eléctricamente conductor tal como una pasta de carbono o de dióxido de manganeso (MnO²). Preferentemente, el material sensor eléctricamente conductor puede comprender una matriz eléctricamente conductora, tal como una matriz hecha de dióxido de manganeso (MnO²). El al menos un material sensor eléctricamente conductor, adicionalmente o de forma alternativa, puede comprender otros tipos de materiales conductores y/o materiales no conductores. El material sensor eléctricamente conductor comprende al menos una sustancia detectora para realizar una reacción de detección electroquímica detectable eléctricamente con el analito. Por tanto, como se explica anteriormente, la al menos una sustancia detectora puede comprender una o más enzimas, tales como glucosa oxidasa (GO) y/o glucosa deshidrogenasa (GDH), preferentemente una enzima que, por sí misma y/o en combinación con otros componentes de la sustancia detectora, está adaptada preferentemente para realizar una reacción de oxidación y/o reducción con el al menos un analito que se va a detectar. Nuevamente, se puede hacer referencia a los documentos de la técnica anterior mencionados anteriormente, tales como el documento WO 2007/071562 A1 y/o los otros documentos mencionados en la sección de la técnica anterior, con respecto a otros modos de realización potenciales del material sensor que se pueden realizar adicionalmente y/o de forma alternativa. El material sensor puede comprender además uno o más componentes auxiliares, tales como una o más coenzimas y/o puede comprender uno o más mediadores que se pueden adaptar para una transferencia de carga mejorada de un componente de la reacción de detección a otro componente. El MnO²mencionado anteriormente también puede funcionar como mediador.

Como se usa además en el presente documento, el término "detectable eléctricamente", junto con la reacción de detección electroquímica, se refiere al hecho de que, usando una configuración eléctrica y/o electrónica, se puede detectar la reacción de detección electroquímica. Por tanto, como ejemplo, la reacción de detección electroquímica se puede detectar comparando una o más corrientes mientras los potenciales de electrodo son constantes, tal como una corriente eléctrica del electrodo de trabajo, con la corriente eléctrica de uno o más electrodos adicionales, tal como la corriente eléctrica del contraelectrodo y/o de un electrodo de referencia. Adicionalmente o de forma alternativa, se pueden usar otros procedimientos de medición eléctrica para detectar la reacción de detección electroquímica, tales como las configuraciones de medición divulgadas en el documento WO 2007/071562 A1, tal como usando las configuraciones de medición divulgadas en las figuras 3A y 3B, así como en la correspondiente descripción de estas figuras, del documento WO 2007/071562 A1.

El elemento sensor comprende además al menos un material eléctricamente aislante. El material eléctricamente aislante se puede aplicar al sustrato, tal como revistiendo el sustrato con una o más capas del al menos un material eléctricamente aislante. Como ejemplo, el material eléctricamente aislante puede comprender una o más resinas eléctricamente aislantes. Por tanto, el sustrato se puede revestir total o parcialmente con una o más capas de la resina eléctricamente aislante. Adicionalmente o de forma alternativa, se pueden usar otros tipos de materiales aislantes que cubran total o parcialmente el sustrato. El al menos un material eléctricamente aislante se puede aplicar directa o indirectamente al sustrato, tal como mediante técnicas de revestimiento. De nuevo, adicionalmente o de forma alternativa, el material eléctricamente aislante puede formar parte del propio sustrato. Por tanto, el propio sustrato puede estar hecho total o parcialmente de al menos un material eléctricamente aislante. Como ejemplo, el sustrato puede estar hecho total o parcialmente de un material plástico aislante tal como un poliéster aislante y/o puede estar hecho total o parcialmente de un material aislante tal como papel y/o un material cerámico aislante.

En general, como se usa en el presente documento, el término "eléctricamente conductor" se refiere a una conductividad eléctrica o, típicamente dada en S/m o 1/Qm, de al menos 1 x 100 S/m, preferentemente de al menos 1 x 103 S/m y, más preferentemente, de al menos 1 x 105 S/m. Como se usa además en el presente documento, el término "eléctricamente aislante" se refiere a una conductividad eléctrica de no más de 1 x 10 1 S/m, preferentemente de no más de 1 x 10-2 S/m y, lo más preferentemente, de no más de 1 x 10-5 S/m.

Como se explica anteriormente, en caso de que se use un material aislante separado, tal como un material aislante que forme una o más capas en la parte superior del sustrato, el material eléctricamente aislante se puede aplicar directa o indirectamente al sustrato, tal como formando una o más capas que se ponen en contacto directa o indirectamente con el sustrato y cubren total o parcialmente el sustrato. Por tanto, el material eléctricamente aislante, que forma preferentemente una o más capas de material eléctricamente aislante, se puede poner en contacto con el al menos un sustrato. Adicionalmente o de forma alternativa, en algunas regiones, se puede interponer al menos una capa adicional entre el material eléctricamente aislante y el sustrato, tal como al menos una línea de alimentación eléctricamente conductora u otros elementos del elemento sensor.

El material eléctricamente aislante puede comprender preferentemente uno o más materiales plásticos y/o uno o más materiales inorgánicos eléctricamente aislantes. Por tanto, como ejemplo, el al menos un material aislante puede comprender uno o más de los siguientes materiales: un policarbonato, una poliimida, un polímero cristal líquido (PCL), un poliuretano, un poliestireno, un tereftalato de polietileno, laminado epoxídico reforzado con fibra de vidrio, preferentemente un laminado epoxídico reforzado con fibra de vidrio retardante de llama y más preferentemente FR4, una sustancia fotorresistente eléctricamente aislante.

El material eléctricamente aislante rodea, preferentemente rodea perimetralmente, el contraelectrodo por todos los lados. Como se usa en el presente documento, el término "que rodea" se refiere al hecho de que el material eléctricamente aislante está presente a lo largo de un límite de una zona cerrada que comprende totalmente un contraelectrodo superficial. Por tanto, en una vista superior del contraelectrodo, el contraelectrodo está rodeado por el material eléctricamente aislante por todos los lados, tal como en un plano o en una superficie curva, mientras que, preferentemente, una superficie del contraelectrodo dentro de una abertura del material aislante permanece libre. Por tanto, como se explica con más detalle a continuación, el material aislante puede formar una o más ventanas, es decir, aberturas, en las que el contraelectrodo es visible a través de la ventana. El límite de la ventana, sin embargo, está totalmente definido por el material aislante. Adicionalmente o de forma alternativa, específicamente en caso de que el sustrato esté total o parcialmente hecho del material eléctricamente aislante, el material eléctricamente aislante puede formar una o más depresiones, en las que el contraelectrodo puede estar total o parcialmente localizado dentro de la al menos una depresión.

Además, la altura del material eléctricamente aislante es al menos igual o incluso superior a la altura de la almohadilla conductora del contraelectrodo. Por tanto, el material eléctricamente aislante puede cubrir los bordes de la almohadilla conductora del contraelectrodo. Como se usa en el presente documento, el término "altura" se puede referir específicamente a una extensión máxima del material eléctricamente aislante o del material sensor eléctricamente conductor, respectivamente, en una dirección perpendicular al sustrato. Adicionalmente o de forma alternativa, el término altura se puede referir a la altura de la almohadilla conductora del contraelectrodo en los bordes. Por tanto, preferentemente, la almohadilla conductora del contraelectrodo no sobresale del sustrato en mayor medida que el material eléctricamente aislante, al menos en la región de la ventana que engloba el contraelectrodo.

El elemento sensor, como se define anteriormente, se puede mejorar adicionalmente mediante uno o más de los siguientes modos de realización opcionales. Por tanto, el material eléctricamente aislante, como se explica anteriormente, puede formar al menos una capa que tiene al menos una abertura, en la que la almohadilla conductora puede estar localizada total o al menos parcialmente dentro de la abertura. Al menos la parte de la almohadilla conductora del contraelectrodo localizada dentro de la abertura puede estar preferentemente cubierta totalmente por el material sensor eléctricamente conductor. Por tanto, como se explica anteriormente, el material aislante puede proporcionar una o más capas aislantes que tienen una o más aberturas, también denominadas "ventanas", en las que la almohadilla conductora del contraelectrodo puede ser visible al menos parcialmente a través de estas ventanas.

Además, el material aislante puede cubrir preferentemente una parte del borde de la almohadilla conductora del contraelectrodo. Por tanto, en un modo de realización preferente, el material aislante se puede superponer a los bordes de la almohadilla conductora del contraelectrodo, mientras que, dentro de la ventana, la almohadilla conductora del contraelectrodo permanece libre del material aislante.

También se pueden realizar para el al menos un electrodo de trabajo modos de realización similares a los explicados anteriormente para el al menos un contraelectrodo. Por tanto, el material eléctricamente aislante, tal como la al menos una capa del material eléctricamente aislante, puede tener al menos una abertura adicional para el electrodo de trabajo. La almohadilla conductora del electrodo de trabajo puede estar localizada total o parcialmente dentro de la abertura adicional. Por tanto, como se explica anteriormente, se pueden proporcionar una o más ventanas en el material eléctricamente aislante, en el que la al menos una almohadilla conductora del electrodo de trabajo puede estar localizada total o parcialmente dentro de la ventana. Adicionalmente o de forma alternativa, el material aislante puede comprender una o más depresiones, en el que la al menos una almohadilla conductora del al menos un electrodo de trabajo puede estar localizada total o parcialmente dentro de la al menos una depresión del material aislante.

Como se usa en el presente documento, la expresión "abertura adicional" se refiere simplemente a una abertura adaptada para dar cabida total o parcialmente al electrodo de trabajo, independientemente de la abertura que se pueda proporcionar para el al menos un contraelectrodo.

En caso de que el al menos un material eléctricamente aislante tenga una abertura adicional, en el que la almohadilla conductora del electrodo de trabajo esté total o parcialmente localizada dentro de la abertura adicional, la almohadilla conductora del electrodo de trabajo, en un modo de realización, puede estar localizada totalmente dentro de la abertura adicional. Adicionalmente o de forma alternativa, de forma similar al modo de realización preferente del contraelectrodo como se explica anteriormente, la al menos una almohadilla conductora del electrodo de trabajo y el material aislante se pueden disponer de modo que el material aislante pueda cubrir una parte del borde de la almohadilla conductora del electrodo de trabajo.

Preferentemente, al menos una parte de la almohadilla conductora localizada dentro de la abertura adicional puede estar cubierta total o parcialmente por el material sensor eléctricamente conductor. Además, el al menos un material aislante puede cubrir total o parcialmente una parte del borde del material sensor eléctricamente conductor.

En otro modo de realización preferente, el material sensor eléctricamente conductor puede estar formado por una pasta, en estado deformable o endurecido. Como se usa en el presente documento, el término "pasta" se refiere a una sustancia amorfa que contiene uno o más componentes en partículas, tales como uno o más componentes y/o polvos conductores, así como uno o más materiales aglutinantes, tales como uno o más materiales aglutinantes orgánicos. Específicamente cuando se usan técnicas de impresión, el material sensor eléctricamente conductor puede estar formado por una pasta imprimible, tal como una pasta adaptada para procesos de serigrafía.

Como se explica además anteriormente, al menos una de la almohadilla conductora y/o la almohadilla conductora del contraelectrodo comprende preferentemente al menos una almohadilla metálica. Por tanto, la almohadilla conductora del electrodo de trabajo y/o la almohadilla conductora del contraelectrodo pueden estar hechas total o parcialmente de al menos un metal, formando el al menos un metal una almohadilla metálica. La al menos una almohadilla metálica puede comprender una o más capas metálicas. Además o de forma alternativa a al menos una almohadilla metálica, se pueden usar otros tipos de almohadillas conductoras, tales como almohadillas conductoras orgánicas, tales como almohadillas formadas total o parcialmente por polímeros conductores. En caso de que se usen una o más almohadillas metálicas, las almohadillas metálicas comprenden preferentemente al menos una almohadilla de oro. Sin embargo, adicionalmente o de forma alternativa, como se explica con más detalle anteriormente, se pueden usar otros tipos de materiales.

El elemento sensor puede comprender precisamente un electrodo de trabajo o puede comprender una pluralidad de electrodos de trabajo. De forma similar, el elemento sensor puede comprender exactamente un contraelectrodo o puede comprender una pluralidad de contraelectrodos. En caso de que se proporcionen uno o más electrodos de referencia adicionales, se puede proporcionar precisamente un electrodo de referencia o se puede proporcionar una pluralidad de electrodos de referencia.

El contraelectrodo puede estar formado únicamente por la almohadilla conductora del contraelectrodo. Por tanto, una superficie de la almohadilla conductora del contraelectrodo puede, en estado implantado del elemento sensor, estar en contacto con un líquido corporal. Por tanto, una superficie de la almohadilla conductora del contraelectrodo puede formar una interfase de transferencia de electrones que permita una transferencia de carga entre la almohadilla conductora del contraelectrodo y el líquido corporal o viceversa. Por tanto, la interfase de transferencia de electrones puede ser una interfase que permita reacciones redox.

Adicionalmente o de forma alternativa, la almohadilla conductora del contraelectrodo puede estar cubierta total o parcialmente por al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo. Por tanto, una o más capas del material eléctricamente conductor del contraelectrodo pueden revestir la almohadilla conductora del contraelectrodo. En este caso, una superficie del material eléctricamente conductor del contraelectrodo orientada en dirección opuesta a la almohadilla conductora del contraelectrodo puede formar una interfase de transferencia de electrones y puede estar en contacto con un líquido corporal cuando el elemento sensor está en estado implantado. En este caso, puede tener lugar una transferencia de carga entre el material eléctricamente conductor del contraelectrodo y el líquido corporal o viceversa, y/o pueden tener lugar reacciones redox en la interfase entre el material eléctricamente conductor del contraelectrodo y el líquido corporal.

En caso de que el contraelectrodo comprenda además al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo, tal como en el caso de que la almohadilla conductora del contraelectrodo esté cubierta por una o más capas del material eléctricamente conductor del contraelectrodo, la altura del material eléctricamente aislante preferentemente es al menos igual a la altura del material eléctricamente conductor del contraelectrodo. Por tanto, preferentemente, el material eléctricamente conductor del contraelectrodo no sobresale del material eléctricamente aislante.

En caso de que el contraelectrodo comprenda al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo que cubra total o parcialmente la almohadilla conductora del contraelectrodo, el al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo puede estar localizado totalmente dentro de una abertura del material aislante y/o puede estar totalmente localizado dentro de una depresión formada dentro del material eléctricamente aislante. Adicionalmente o de forma alternativa, el material eléctricamente aislante puede cubrir una parte del borde del material eléctricamente conductor del contraelectrodo.

En caso de que se proporcione al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo, en general, se puede usar un material eléctricamente conductor arbitrario o una mezcla de materiales eléctricamente conductores. En un modo de realización preferente, el material eléctricamente conductor del contraelectrodo puede comprender al menos uno de: una pasta, preferentemente una pasta conductora, más preferentemente una pasta de carbono; una tinta, preferentemente una tinta conductora, más preferentemente una tinta de carbono.

Como se explica anteriormente, una superficie del contraelectrodo que esté en contacto con un líquido corporal cuando el elemento sensor esté en estado implantado puede formar una interfase de transferencia de electrones o una parte de una interfase de transferencia de electrones. En caso de que la almohadilla conductora del contraelectrodo esté total o parcialmente sin cubrir por material eléctricamente conductor del contraelectrodo y en caso de que la almohadilla conductora del contraelectrodo esté total o parcialmente en contacto con el líquido corporal cuando el elemento sensor esté en estado implantado, la parte descubierta de la almohadilla conductora del contraelectrodo que está en contacto con el líquido corporal puede formar la interfase de transferencia de electrones o una parte de la interfase de transferencia de electrones. En caso de que la almohadilla conductora del contraelectrodo esté cubierta total o parcialmente por al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo, una superficie del material eléctricamente conductor del contraelectrodo orientada en dirección opuesta a la almohadilla conductora del contraelectrodo y que está en contacto con el líquido corporal cuando el elemento sensor está en estado implantado puede formar la interfase de transferencia de electrones o una parte de la interfase de transferencia de electrones.

Lo más preferentemente, la interfase de transferencia de electrones no sobresale del material eléctricamente aislante. Por tanto, preferentemente, la altura del material eléctricamente aislante es al menos igual a la altura de la interfase de transferencia de electrones. Como se usa en el presente documento, la altura de la interfase de transferencia de electrones se puede definir como la distancia máxima de la interfase de transferencia de electrones que sobresale del sustrato. Por tanto, como ejemplo, en una dirección perpendicular al sustrato, preferentemente, ningún punto de la interfase de transferencia de electrones sobresale más del sustrato que el material eléctricamente aislante. Preferentemente, la interfase de transferencia de electrones está totalmente localizada dentro de una abertura del material eléctricamente aislante y/o dentro de una depresión dentro del material eléctricamente aislante. De nuevo, el material eléctricamente aislante puede cubrir total o parcialmente una parte del borde o definir un borde de la interfase de transferencia de electrones.

El elemento sensor, como se explica con más detalle anteriormente, puede estar cubierto total o parcialmente por una o más capas que mejoran la biocompatibilidad del elemento sensor o al menos de una parte del elemento sensor, tal como una parte implantable del elemento sensor. Por tanto, el elemento sensor puede estar cubierto al menos parcialmente por al menos una membrana semipermeable, evitando la membrana semipermeable que la sustancia detectora migre al líquido corporal. La membrana semipermeable puede ser además permeable al analito. Además, la membrana semipermeable puede ser además permeable a al menos un electrólito contenido en el líquido corporal, tal como al agua. Con respecto a los materiales potenciales de la membrana, nuevamente, se puede hacer referencia a los documentos de la técnica anterior citados anteriormente, tales como el documento WO 2007/071562 A1, el documento WO 2005/078424 A1 o el documento US 2010/0230285 A1. Sin embargo, se pueden usar otros tipos de materiales de membrana, específicamente materiales de membrana poliméricos, tales como materiales polielectrolíticos y/o materiales de hidrogel.

Otros modos de realización se pueden referir al contraelectrodo. Como se explica anteriormente, el contraelectrodo puede comprender al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo. El material eléctricamente aislante rodea preferentemente el material eléctricamente conductor del contraelectrodo por todos los lados. En el mismo, preferentemente, la altura del material eléctricamente aislante es al menos igual o incluso superior a la altura del material eléctricamente conductor del contraelectrodo. Para obtener más detalles de esta configuración geométrica, se puede hacer referencia a la configuración del electrodo de trabajo divulgada anteriormente, en la que los detalles geométricos se pueden aplicar también, mutatis mutandis, al material del contraelectrodo y al contraelectrodo.

El material eléctricamente conductor del contraelectrodo puede comprender además al menos un material redox del contraelectrodo adaptado para realizar al menos una reacción redox y/o puede comprender uno o más materiales eléctricamente conductores tales como uno o más metales. Como se usa en el presente documento, el término "reacción redox" se refiere al hecho de que un compañero de la reacción redox se reduce, mientras que otro compañero de la reacción redox se oxida. Por tanto, el término "material redox" se refiere a un material que comprende al menos un componente reducible y al menos un componente oxidable. Como ejemplo, el material redox del contraelectrodo puede comprender uno o más de los siguientes sistemas redox: Ag/AgCl, Hg/HgCl². El al menos un material eléctricamente conductor puede comprender uno o más de los siguientes materiales eléctricamente conductores: Au, Pt, Pd, carbono. En el mismo, el al menos un material eléctricamente conductor, tal como uno o más de Au, Pt, Pd y carbono, se usa preferentemente en sistemas de 3 electrodos, solo. El al menos un material eléctricamente conductor puede proporcionar al menos una superficie eléctricamente conductora que, preferentemente, es una superficie eléctricamente polarizable, preferentemente está adaptada de modo que puedan tener lugar una o más reacciones redox con uno o más componentes contenidos en el líquido corporal, tal como una o más de las siguientes reacciones redox: O²/H²O, H²O²/H²O, H²O/H². Sin embargo, son posibles otros modos de realización.

De forma similar, como se explica anteriormente, el elemento sensor puede comprender además al menos un electrodo de referencia. Como se explica anteriormente, el al menos un electrodo de referencia se puede combinar con el al menos un contraelectrodo (también denominada "configuración de dos electrodos", independientemente del número de electrodos de trabajo, contraelectrodos/electrodos de referencia). De forma alternativa, el al menos un electrodo de referencia puede estar formado por al menos un electrodo separado, independientemente del al menos un contraelectrodo (también denominada "configuración de tres electrodos", independientemente del número de electrodos de trabajo, contraelectrodos y electrodos de referencia).

De nuevo, el electrodo de referencia puede comprender al menos una almohadilla conductora del electrodo de referencia, preferentemente al menos una almohadilla metálica del electrodo de referencia. Para obtener detalles potenciales, se puede hacer referencia a los modos de realización opcionales mencionados anteriormente de la almohadilla conductora del contraelectrodo. El electrodo de referencia puede comprender además al menos un material eléctricamente conductor del electrodo de referencia. El material eléctricamente conductor del electrodo de referencia puede comprender preferentemente al menos un material redox de referencia que proporcione un potencial redox conocido. Como se usa en el presente documento, el término "proporcionar un potencial redox conocido" se refiere al hecho de que el material redox de referencia puede realizar una reacción redox cuyo potencial está definido con precisión. Adicionalmente o de forma alternativa, puede comprender uno o más de otros tipos de materiales eléctricamente conductores, tales como uno o más metales y/o carbono.

En caso de que el elemento sensor comprenda al menos un electrodo de referencia, la capa del material eléctricamente aislante puede tener al menos una de las aberturas adicionales para el electrodo de referencia, en la que el electrodo de referencia puede estar localizado al menos parcialmente dentro de la abertura adicional. Los detalles geométricos del material aislante mencionados anteriormente también se pueden referir al al menos un electrodo de referencia. Por tanto, el material eléctricamente aislante puede rodear el material eléctricamente conductor del electrodo de referencia por todos los lados. En el mismo, preferentemente, la altura del material eléctricamente aislante es al menos igual o incluso puede superar la altura del material eléctricamente conductor del electrodo de referencia.

El material redox de referencia puede comprender preferentemente uno o más sistemas redox que tienen un potencial redox definido con precisión. De forma similar al contraelectrodo, el al menos un material redox puede comprender preferentemente uno o más de los siguientes sistemas redox: Ag/AgCl, Hg/HgCl², Hg/Hg2SO4, Hg/HgO. Adicionalmente o de forma alternativa, se pueden emplear otros sistemas redox.

El elemento sensor, como se explica anteriormente, puede tener en general una conformación arbitraria. Preferentemente, el elemento sensor puede tener una conformación alargada que tiene una longitud y una anchura. Por tanto, el elemento sensor puede tener un eje longitudinal o eje de extensión longitudinal, a lo largo del cual se puede extender el elemento sensor. El elemento sensor puede ser un elemento sensor rígido o puede ser flexible o deformable. Preferentemente, la longitud del elemento sensor supera la anchura en al menos un factor de 10, preferentemente en al menos un factor de 20. Por tanto, preferentemente, el elemento sensor puede ser un elemento sensor de tipo aguja y/o puede comprender una tira de elemento sensor.

A lo largo del eje longitudinal de extensión, el elemento sensor se puede extender hacia el interior del tejido corporal. El elemento sensor puede tener preferentemente una longitud de 0,5 a 100 mm, tal como una longitud de 5 mm a 20 mm y, más preferentemente, una longitud de 13 mm. Sin embargo, son posibles otras longitudes, tales como longitudes inferiores a 13 mm. En uso, el elemento sensor se puede extender hacia el interior del organismo preferentemente más de 3 mm, tal como de 7 mm a 10 mm o incluso más.

La anchura del elemento sensor, tal como una anchura perpendicular a un eje longitudinal de extensión, puede ser preferentemente de alrededor de 0,1 mm a alrededor de 10 mm, preferentemente de alrededor de 0,2 mm a alrededor de 1 mm, tal como 0,4 mm o 0,7 mm. Sin embargo, en general, es posible una anchura de menos de 0,5 mm, tal como una anchura de menos de 0,4 mm.

El electrodo de trabajo y el contraelectrodo se aplican a superficies opuestas del sustrato. Nuevamente, al menos un electrodo de trabajo puede estar localizado en un primer lado del sustrato y al menos un contraelectrodo puede estar localizado en un lado opuesto del sustrato. Por tanto, preferentemente, el sustrato puede tener una conformación plana alargada, en la que el al menos un electrodo de trabajo se aplica al sustrato en un lado de la conformación plana alargada, y en la que el al menos un contraelectrodo se aplica al sustrato en un lado opuesto. El electrodo de trabajo y el contraelectrodo se aplican a superficies opuestas del sustrato, en las que el contraelectrodo se superpone a una proyección del electrodo de trabajo en un plano del contraelectrodo. Por tanto, cuando se proyectan el electrodo de trabajo y el contraelectrodo en un plano común, tal como un plano de extensión del elemento sensor y/o un plano de extensión del sustrato, el contraelectrodo se superpone preferentemente totalmente a la proyección del electrodo de trabajo. Por tanto, la proyección del electrodo de trabajo puede estar localizado totalmente dentro de la proyección del contraelectrodo.

Otros aspectos preferentes del elemento sensor se refieren a una simetría de la localización del electrodo de trabajo y el contraelectrodo. De acuerdo con la invención, el elemento sensor se realiza de modo que el electrodo de trabajo y el contraelectrodo se aplican a superficies opuestas del sustrato, en las que las proyecciones del electrodo de trabajo y el contraelectrodo en un plano común, tal como en un plano del sustrato, están dispuestas esencialmente simétricas con respecto a al menos un eje de simetría. Por tanto, pueden estar presentes uno, dos o más ejes de simetría, que pueden funcionar como ejes especulares. Por tanto, las proyecciones del electrodo de trabajo y del contraelectrodo en el plano común pueden ser simétricas con respecto a un mismo eje de simetría y/o con respecto a dos ejes de simetría. Específicamente, puede estar presente una simetría especular. El al menos un eje de simetría puede comprender al menos una extensión longitudinal del elemento sensor, es decir, un eje longitudinal de extensión del elemento sensor y/o un eje que es paralelo a este eje de extensión longitudinal del elemento sensor. Como se usa en el presente documento, el término "esencialmente simétrico" se refiere a una simetría perfecta, en la que, dentro de las tolerancias de fabricación, pueden ser posibles ligeras desviaciones de una simetría perfecta, preferentemente desviaciones de no más de 1 mm, preferentemente de no más de 0,5 mm y más preferentemente de no más de 0,02 mm. Adicionalmente o de forma alternativa a la extensión longitudinal del elemento sensor, puede existir una simetría con respecto a al menos un eje perpendicular a la extensión lateral del elemento sensor. A continuación se explicarán otros detalles con respecto a modos de realización específicos del elemento sensor.

Por tanto, como ejemplo, el elemento sensor puede comprender al menos dos contraelectrodos que están dispuestos en lados opuestos del electrodo de trabajo o, en caso de que se proporcione una pluralidad de electrodos de trabajo, de al menos uno de los electrodos de trabajo. Por tanto, como se explicará con más detalle a continuación, el sustrato puede tener una conformación alargada con un eje de extensión longitudinal. A lo largo del eje de extensión longitudinal, en primer lugar, se puede disponer un contraelectrodo, seguido de un electrodo de trabajo, seguido de nuevo de otro contraelectrodo. Pueden estar presentes otros electrodos. Los contraelectrodos pueden estar sustancialmente equidistantes del electrodo de trabajo. Como se usa en el presente documento, sustancialmente equidistantes se refiere en general al hecho de que las distancias entre los contraelectrodos y el electrodo de trabajo son iguales dentro de las tolerancias de fabricación. Por tanto, dentro de las tolerancias de fabricación, la distancia más pequeña entre el primer contraelectrodo y el electrodo de trabajo y la distancia más pequeña entre el segundo contraelectrodo y el electrodo de trabajo pueden ser idénticas. Como se usa en el presente documento, la distancia más pequeña entre el contraelectrodo y el electrodo de trabajo puede ser una distancia entre un borde del contraelectrodo más cercano al electrodo de trabajo y un borde del electrodo de trabajo más cercano al contraelectrodo. Con respecto a las posibles tolerancias de fabricación, se puede hacer referencia al párrafo anterior. Por tanto, en general, el electrodo de trabajo puede estar rodeado simétricamente por al menos dos contraelectrodos.

Como se explica anteriormente, el sustrato puede tener preferentemente una conformación alargada que tiene un eje de extensión longitudinal. El elemento sensor puede comprender al menos dos contraelectrodos, en los que, en una dirección de extensión longitudinal del elemento sensor, uno de los contraelectrodos está localizado a cada lado del electrodo de trabajo, en el que los contraelectrodos están equidistantes del electrodo de trabajo. Por tanto, dos o más contraelectrodos pueden estar localizados simétricamente a ambos lados del electrodo de trabajo.

Adicionalmente o de forma alternativa, teniendo el sustrato una conformación alargada con un eje de extensión longitudinal, el elemento sensor también puede comprender al menos dos electrodos de trabajo, en los que, en una dirección de la extensión longitudinal del elemento sensor, uno de los electrodos de trabajo está localizado a cada lado del contraelectrodo, en el que los electrodos de trabajo están equidistantes del contraelectrodo. Por tanto, dos o más electrodos de trabajo pueden estar localizados simétricamente a ambos lados del contraelectrodo. La colocación simétrica preferente de al menos dos contraelectrodos con respecto a un electrodo de trabajo y/o la colocación simétrica preferente de al menos dos electrodos de trabajo con respecto a un contraelectrodo se puede realizar de modo que los electrodos se coloquen dentro de las tolerancias de colocación. Por tanto, son preferentes tolerancias de colocación de menos de 100 pm en cada dirección, más preferentemente tolerancias de colocación de no más de 50 pm en cada dirección y, lo más preferentemente, tolerancias de colocación de los electrodos de no más de 20 pm en cada dirección.

Como se explica anteriormente, el sustrato puede tener preferentemente una conformación alargada que tiene un eje de extensión longitudinal. El elemento sensor puede tener una anchura en una dimensión perpendicular a este eje de extensión longitudinal. Preferentemente, en esta dirección de la anchura del elemento sensor, el electrodo de trabajo y el contraelectrodo están cada uno equidistantes de al menos dos bordes laterales del sustrato. Por tanto, el electrodo de trabajo puede estar equidistante de un primer borde lateral del sustrato y de un segundo borde lateral del sustrato. De forma similar, el contraelectrodo puede estar equidistante del primer borde lateral del sustrato y del segundo borde lateral del sustrato. Por tanto, en ambas direcciones perpendiculares al eje de extensión longitudinal, el electrodo de trabajo puede estar equidistante de los bordes laterales del sustrato.

De forma similar, en estas dos direcciones perpendiculares al eje de extensión longitudinal, el contraelectrodo puede estar equidistante de los bordes laterales del sustrato. A continuación se explicarán otros detalles con respecto a modos de realización específicos de la invención.

En un aspecto adicional de la presente invención, se divulga un procedimiento de fabricación del elemento sensor de la invención, en uno o más de los modos de realización divulgados anteriormente o divulgados con más detalle a continuación. En este procedimiento de fabricación, el material sensor eléctricamente conductor se aplica a la almohadilla conductora mediante al menos una técnica de revestimiento. Por tanto, el procedimiento puede comprender una o más etapas de revestimiento, usando al menos una técnica de revestimiento, en la que durante la al menos una etapa de revestimiento se aplica a la almohadilla conductora el material sensor eléctricamente conductor. De este modo, el material sensor eléctricamente conductor puede cubrir total o parcialmente la almohadilla conductora.

De forma similar, en caso de que el al menos un contraelectrodo comprenda además al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo que cubra al menos parcialmente la almohadilla conductora del contraelectrodo, el procedimiento puede comprender al menos una etapa de aplicación del material eléctricamente conductor del contraelectrodo a la almohadilla conductora del contraelectrodo usando al menos una técnica de revestimiento.

La al menos una técnica de revestimiento puede comprender preferentemente una o más de las siguientes técnicas: una técnica de impresión, una técnica de dispensación. La técnica de impresión puede comprender una técnica de impresión arbitraria, tal como serigrafía, impresión con chorro de tinta, impresión por estarcido, impresión offset, impresión por tampón o cualquier otra técnica de impresión o cualquier combinación arbitraria de las mismas. Adicionalmente o de forma alternativa, se pueden emplear otras técnicas de revestimiento. El material sensor eléctricamente conductor se puede aplicar en forma amorfa, tal como una pasta o un líquido, preferentemente seguido de al menos una etapa de secado. Se pueden emplear otros tipos de técnicas de revestimiento adicionalmente o de forma alternativa.

Por tanto, el procedimiento puede comprender etapas adicionales, tales como al menos una etapa para proporcionar el al menos un sustrato, al menos otra etapa para proporcionar la al menos una almohadilla conductora y/o la al menos un ruta conductora del contraelectrodo en el sustrato y, finalmente, la etapa de revestimiento mencionada anteriormente en la que el material sensor eléctricamente conductor se aplica a la almohadilla conductora y/o en la que el material eléctricamente conductor del contraelectrodo se aplica a la almohadilla conductora del contraelectrodo mediante al menos una técnica de revestimiento, tal como mediante al menos una técnica de impresión y/o al menos una técnica de dispensación. En caso de que se use una técnica de impresión, la al menos una técnica de impresión puede comprender uno o más tipos diferentes de técnicas de impresión. Preferentemente, la técnica de impresión comprende al menos una técnica de serigrafía. El material sensor eléctricamente conductor y/o el material eléctricamente conductor del contraelectrodo, como se explica anteriormente, se pueden aplicar preferentemente como una pasta. El material sensor eléctricamente conductor y/o el material eléctricamente conductor del contraelectrodo pueden revestir además una o más aberturas del material eléctricamente aislante, tal como mediante al menos una de una técnica de impresión y una técnica de dispensación, tal como por serigrafía. Adicionalmente o de forma alternativa, el material aislante se puede aplicar después del revestimiento, tal como después de la impresión y/o dispensación, del material sensor eléctricamente conductor y/o del material eléctricamente conductor del contraelectrodo, respectivamente.

El elemento sensor, así como el procedimiento de acuerdo con la presente invención, proporcionan un gran número de ventajas sobre los elementos sensores y las técnicas de fabricación conocidos. Por tanto, el contraelectrodo puede incluso estar hecho total o parcialmente de un material no reducible. Dado que, en este caso, solo existen in vivo un número típico de compañeros de reacción reducibles, tal como oxígeno, H²O²o agua, la reacción de electrodos en el contraelectrodo implicará típicamente una formación de gas, tales como la formación de H²gaseoso. Usando la presente invención, como se explicará con más detalle a continuación, se puede realizar una formación de gas de una forma significativamente más homogénea, tal como distribuyendo homogéneamente la formación de gas sobre el contraelectrodo y permitiendo de este modo una eliminación mejorada de esta formación de gas, tal como por procesos de difusión. Incluso se puede usar una membrana que cubra total o parcialmente el contraelectrodo. Por tanto, se pueden usar una o más membranas con el propósito de inmovilizar el material sensor conductor y/o la sustancia detectora, tal como inmovilizar una enzima. Además, el propósito de la membrana puede residir en una limitación de la difusión del analito. Además, la membrana puede incrementar la biocompatibilidad global del elemento sensor. Mejorando la geometría del electrodo, como se explica anteriormente, la membrana puede incluso cubrir todos los electrodos, tales como el electrodo de trabajo, el contraelectrodo y, opcionalmente, el al menos un electrodo de referencia, lo que mejora y simplifica significativamente las técnicas de fabricación. Todavía, usando la presente invención, la formación de gas puede tener lugar de una forma más homogénea y/o incluso a una distancia del electrodo de trabajo y del electrodo de referencia, evitando o al menos disminuyendo de este modo en general los problemas mencionados anteriormente de formación de gas, tales como problemas de deshumectación, interacción con el proceso de los electrodos, problemas eléctricos o incluso un desprendimiento de la membrana o de los electrodos. En general, la formación de gas puede tener lugar de una forma más homogénea, ya que, cubriendo los bordes de los electrodos con el material eléctricamente aislante, los campos eléctricos globales en los electrodos se pueden diseñar de una forma significativamente más homogénea en comparación con los elementos sensores convencionales. De este modo, a una corriente dada, en cada punto del contraelectrodo se puede generar y eliminar la misma cantidad de gas. El material eléctricamente aislante puede formar parte del propio sustrato, que puede estar hecho total o parcialmente del material eléctricamente aislante. Adicionalmente o de forma alternativa, el al menos un material eléctricamente aislante se puede aplicar al sustrato, tal como revistiendo el sustrato con una o más capas del material eléctricamente aislante. Por tanto, como se explica anteriormente o como se explica con más detalle a continuación, el material eléctricamente aislante puede comprender al menos una resina eléctricamente aislante.

La presente invención es específicamente ventajosa junto con elementos sensores alargados, tales como los denominados sensores de tipo aguja, y/o junto con otros sensores in vivo que tienen una geometría de sensor compleja. Por tanto, en estas geometrías de sensor complejas, el electrodo de trabajo y el contraelectrodo se proporcionan típicamente en una geometría no ideal, que se desvía fuertemente de una geometría de planos paralelos de las superficies de los electrodos que generan un campo eléctrico homogéneo. Por tanto, específicamente, en los sensores de tipo aguja se usan configuraciones de electrodos que tienen estructuras significativamente complejas de los campos eléctricos, que tienen campos eléctricos contorsionados y/o campos eléctricos de una densidad localmente alta. Por tanto, la densidad de las líneas de flujo eléctrico puede ser significativamente alta en la región de las esquinas, bordes u otras partes de los electrodos, lo que da lugar a grandes variaciones en la caída de tensión en el contraelectrodo. Usando la geometría de electrodo mencionada anteriormente que cubre total o parcialmente estos bordes con el material aislante que rodea el material sensor eléctricamente conductor de al menos el electrodo de trabajo y, más preferentemente, también del contraelectrodo, se puede proporcionar una distribución más homogénea del campo eléctrico. En consecuencia, evitando áreas locales que tengan una alta densidad de líneas de flujo eléctrico, las reacciones de los electrodos se pueden diseñar de una forma significativamente más homogénea, lo que da lugar de este modo a una formación de gas más homogénea.

De este modo, junto con una técnica de medición apropiada, tal como usando una o más mediciones potenciostáticas para una configuración de dos electrodos o una configuración de tres electrodos, se pueden evitar los problemas mencionados anteriormente. Como ejemplo, se puede usar la configuración de medición divulgada en el documento WO 2007/071562 A1. Haciendo que las reacciones de electrodo, específicamente en el contraelectrodo, sean más homogéneas, la configuración potenciostática puede controlar el potencial del contraelectrodo de modo que fluirá una corriente homogénea distribuida sobre la superficie del electrodo, teniendo la corriente una homogeneidad significativamente incrementada en comparación con los elementos sensores convencionales con esquinas y/o bordes de los electrodos descubiertos. De nuevo, puede tener lugar una formación de gas más homogénea. En consecuencia, usando la presente invención, se puede evitar una formación de gas debajo de la membrana y/o una deshumectación del contraelectrodo, provocando un incremento significativo de la densidad de corriente en una superficie que disminuye. De forma similar, se pueden evitar las perturbaciones de la ruta de corriente entre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo, así como las perturbaciones de los procesos de transporte en el electrodo de trabajo y en el contraelectrodo.

De acuerdo con la presente invención, el elemento sensor comprende una pluralidad de electrodos de trabajo. El elemento sensor puede comprender además una pluralidad de contraelectrodos. Por tanto, se pueden realizar geometrías cambiantes, tales como elementos sensores que tienen disposiciones alternas de electrodos de trabajo y contraelectrodos. En los dispositivos convencionales, estas geometrías cambiantes pueden dar lugar a una situación no deseada en la que la corriente fluya por una sola de una pluralidad de rutas de corriente potenciales, dando lugar de este modo a una formación de gas localizada y/u otros problemas localizados. Usando la invención mencionada anteriormente, proporcionando de este modo una distribución más homogénea de los campos eléctricos y/o de las rutas de corriente, se pueden evitar estos problemas. En consecuencia, se puede proporcionar una pluralidad de electrodos de trabajo en el mismo perímetro del sensor, permitiendo de este modo, por ejemplo, promediar el tejido en el proceso de medición, preferentemente sin cambiar el ángulo de implantación del elemento sensor. Específicamente, cubriendo los bordes del electrodo de trabajo y, opcionalmente, del contraelectrodo usando el material eléctricamente aislante, se puede evitar una extensión directa de las líneas de flujo eléctrico desde el borde del electrodo de trabajo hasta el borde del contraelectrodo o viceversa, incluso si el electrodo de trabajo y el contraelectrodo están localizados contiguos entre sí en la misma superficie del elemento sensor. En consecuencia, solo son posibles líneas de flujo eléctrico curvas, proporcionando de este modo un campo eléctrico más homogéneo, evitando los efectos de borde y dando lugar a una distribución más homogénea de la densidad de corriente.

Breve descripción de las figuras

Se pueden derivar otros detalles potenciales y rasgos característicos opcionales de la invención de la siguiente descripción de modos de realización preferentes. En estos modos de realización preferentes, los rasgos característicos de los modos de realización se pueden realizar de forma aislada o en cualquier combinación arbitraria. La invención no está restringida a los modos de realización preferentes. Los modos de realización se representan esquemáticamente en las figuras. Los números de referencia idénticos en estas figuras se refieren a elementos idénticos o funcionalmente idénticos.

En las figuras:

Figura 1 muestra una vista en sección transversal de un primer modo de realización de un elemento sensor de acuerdo con la presente invención;

Figuras 2A y 2B muestran en una vista superior (figura 2A) y en una vista en sección transversal (figura 2B) una formación de gas y una distribución homogénea de líneas de flujo eléctrico en el elemento sensor de acuerdo con la presente invención;

Figuras 3A y 3B en una vista similar a las figuras 2A y 2B, muestran el problema de la formación heterogénea de gas en elementos sensores convencionales sin revestimiento del borde de los electrodos;

Figura 4 muestra un modo de realización de la presente invención que tiene una pluralidad de electrodos de trabajo y una pluralidad de contraelectrodos, con una distribución preferente de la formación de gas;

Figura 5 muestra el problema de la formación heterogénea de gas en modos de realización sin revestimiento del borde de los electrodos;

Figura 6 muestra una configuración multicapa de un elemento sensor con electrodos en lados opuestos;

Figura 7 muestra un modo de realización diferente de un elemento sensor que tiene electrodos sensores en lados opuestos;

Figuras 8A a 8E muestran diferentes vistas de otro modo de realización de un elemento sensor que tiene electrodos en lados opuestos;

Figura 9 muestra un modo de realización de un elemento sensor de acuerdo con la presente invención que tiene un material aislante superpuesto a los materiales conductores del electrodo de trabajo y del contraelectrodo; y

Figuras 10 y 11 muestran modos de realización de un elemento sensor que tiene electrodos sensores en lados opuestos.

Modos de realización preferentes

En la figura 1 se muestra una vista en sección transversal de un primer modo de realización de un elemento sensor 110 de acuerdo con la presente invención. La sección transversal se puede mostrar en un plano en sección transversal a lo largo de un eje longitudinal de extensión del elemento sensor 110.

El elemento sensor 110 puede comprender al menos un sustrato 112. El elemento sensor 110 comprende además al menos un electrodo de trabajo 114 y al menos un contraelectrodo 116. El electrodo de trabajo 114 comprende una almohadilla conductora del electrodo de trabajo 118, tal como una almohadilla metálica, y al menos un material sensor eléctricamente conductor 120 que cubre total o parcialmente la almohadilla conductora del electrodo de trabajo 118. El material sensor eléctricamente conductor 120 comprende al menos una sustancia detectora 122, como se explica con más detalle anteriormente. La sustancia detectora 122 está adaptada para realizar una reacción de detección electroquímica detectable eléctricamente con un analito que va a detectar el elemento sensor 110 en un líquido corporal 124 que rodea el elemento sensor 110, tal como un líquido corporal 124 comprendido en un tejido corporal de un usuario humano o animal.

El contraelectrodo 116 comprende al menos una almohadilla conductora del contraelectrodo 126. Además, el contraelectrodo 116 puede comprender uno o más materiales eléctricamente conductores del contraelectrodo 128, tales como Ag/AgCl o Hg/HgCl². Sin embargo, son factibles modos de realización sin material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128. En cualquier caso, una superficie del contraelectrodo 116 orientada en dirección opuesta al sustrato 112 puede estar en contacto con un líquido corporal o una parte del mismo cuando el elemento sensor 110 está en estado implantado. Esta superficie superior del contraelectrodo, en estado implantado, puede formar una interfase de transferencia de electrones que, en la figura 1, se indica con el número de referencia 129. En el modo de realización representado en la figura 1, la superficie superior del material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128 o una parte del mismo, que se puede poner en contacto con el líquido corporal, forma la interfase de transferencia de electrones 129. En modos de realización en los que no se deposita ningún material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128 sobre la almohadilla conductora del contraelectrodo 126, la interfase de transferencia de electrones 129 puede estar formada por la superficie superior de la almohadilla conductora del contraelectrodo 126. Son factibles otros modos de realización, tales como modos de realización en los que la almohadilla conductora del contraelectrodo 126 está cubierta solo parcialmente por el material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128. En este caso, la interfase de transferencia de electrones 129 puede estar formada parcialmente por una superficie superior del material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128 y puede estar formada parcialmente por una superficie de la almohadilla conductora del contraelectrodo 126 que no está cubierta por el material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128.

El elemento sensor 110 comprende además al menos un material eléctricamente aislante 130, que forma una o más capas eléctricamente aislantes 132. La capa eléctricamente aislante 132 comprende una pluralidad de aberturas 134, 136, también denominadas "ventanas", que pueden definir una zona accesible del electrodo de trabajo 114 y del contraelectrodo 116, respectivamente. Como se representa esquemáticamente en la figura 1, la altura del material sensor eléctricamente conductor 120 y la altura del material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128 preferentemente no superan la altura de la capa eléctricamente aislante 132. En la figura 1, la altura del material eléctricamente aislante 130 se indica con H¹, mientras que la altura del material sensor eléctricamente conductor 120 se indica con H². Como se puede observar, H¹es preferentemente al menos igual a H²o, preferentemente, supera a H². De forma similar, la altura H¹del material eléctricamente aislante 130 es al menos igual a una altura H³de la interfase de transferencia de electrones 129. Por tanto, la interfase de transferencia de electrones 129 no sobresale del material eléctricamente aislante 130, y la interfase de transferencia de electrones 129 está debajo de una superficie superior 133 del material eléctricamente aislante 130 que rodea el contraelectrodo 116, al menos en la región del respectivo contraelectrodo 116. De forma similar, preferentemente, el material sensor eléctricamente conductor 120 no sobresale del material eléctricamente aislante 130 que rodea el electrodo de trabajo 114, y una superficie superior del material sensor eléctricamente conductor 120 está debajo de una superficie superior 133 del material eléctricamente aislante 130 que rodea el electrodo de trabajo 114, al menos en la región del respectivo electrodo de trabajo 114.

El elemento sensor 110 puede comprender además al menos una membrana 138 que al menos puede cubrir al electrodo de trabajo 114 y que, como en el modo de realización representado en la figura 1, también puede cubrir total o parcialmente al contraelectrodo 116. La membrana 138 es una membrana semipermeable que permite una difusión del analito desde el líquido corporal 124 hasta la sustancia detectora 122 y, preferentemente, una difusión de un electrólito desde el líquido corporal 124 hasta el electrodo de trabajo 114 y/o el contraelectrodo 116, mientras que la sustancia detectora 122 y/o el material sensor eléctricamente conductor 120 se retienen en el electrodo de trabajo 114. Por tanto, en modos de realización con o sin membrana, el líquido corporal 124 o una parte del mismo puede alcanzar el contraelectrodo 116. En el contexto de la presente invención, no se hace distinción entre los modos de realización en los que el líquido corporal 124 puede alcanzar totalmente el contraelectrodo 116 y los modos de realización en los que la membrana 138 retiene parte del líquido corporal 124, mientras que otras partes del líquido corporal 124 alcanzan el contraelectrodo 116.

En las figuras 2A a 3B se representa el efecto de la presente invención. Por tanto, las figuras 2A y 3A muestran una vista superior de un elemento sensor 110 de acuerdo con la presente invención (figura 2A) con el material eléctricamente aislante 130 y de un elemento sensor 110 sin el material eléctricamente aislante 130 (figura 3A). De forma similar, la figura 2B muestra una vista lateral de la figura 2A, y la figura 3B muestra una vista lateral de la figura 3A.

En las figuras 2B y 3B se representan esquemáticamente las líneas de flujo eléctrico 140 para ambos casos. Por tanto, en el elemento sensor 110 de acuerdo con la presente invención como se representa en la figura 2B, en los bordes de los electrodos 114, 116, las líneas de flujo eléctrico 140 están bloqueadas por el material eléctricamente aislante 130. De este modo se evitan los efectos de borde con alta densidad de líneas de flujo eléctrico 140, a diferencia de la situación de la figura 3B sin el material eléctricamente aislante 130. En este caso, que no constituye un modo de realización de la presente invención, se puede reconocer una alta densidad de líneas de flujo eléctrico 140 entre los bordes de los electrodos 114, 116.

En consecuencia, una formación de gas, indicada con el número de referencia 142, puede ser diferente en ambos casos. Por tanto, en la configuración de acuerdo con la presente invención como se representa en las figuras 2A y 2B, puede tener lugar una formación homogénea de gas 142, que se puede distribuir uniformemente a lo largo del contraelectrodo 116. Por el contrario, en la configuración de las figuras 3A y 3B, que no constituyen un modo de realización de la presente invención, puede tener lugar una formación de gas de una manera bastante puntual, proporcionando una enorme burbuja de gas en lugar de una película de gas distribuida uniformemente sobre el contraelectrodo 116. Esta formación de gas 142 como se representa en la figura 3A, que genera una o más burbujas de gas localizadas, puede dar lugar a la destrucción de uno o más de los electrodos 114, 116 y/o al desprendimiento de la membrana 138 (no representada en estas figuras).

Por tanto, una comparación de las figuras 2A, 2B y las figuras 3A y 3B muestra claramente el efecto de la presente invención haciendo que la densidad de las líneas de flujo eléctrico 140 y/o la densidad de la corriente eléctrica a través de los electrodos 114, 116 sean más homogéneas, distribuyendo de este modo de forma homogénea la formación de gas 142 y evitando la destrucción del elemento sensor 110 u otros problemas de formación heterogénea de gas, como se explica con más detalle anteriormente.

En las figuras 4 y 5 se representa una configuración de un elemento sensor 110 que tiene una pluralidad de electrodos de trabajo 114 y contraelectrodos 116 alternos, una vez situados en una configuración de acuerdo con la presente invención (figura 4) y en una configuración sin el material eléctricamente aislante 130 (figura 5) y, por tanto, no correspondiente a la presente invención. Para detalles de una vista en sección transversal, se puede hacer referencia a las figuras 2a a 3B anteriores.

El elemento sensor 110 de acuerdo con la presente invención como se representa en la figura 4, aparte de la capa eléctricamente aislante 132, muestra además una simetría de dos contraelectrodos 116 con respecto a un eje de simetría 144. Por tanto, al menos el izquierdo de los electrodos de trabajo 114 preferentemente está equidistante de dos contraelectrodos 116, uno en el lado izquierdo del eje de simetría 144 y otro en el lado derecho del eje de simetría 144. Además del efecto del material eléctricamente aislante 130 como se explica anteriormente, esta simetría potencia además la uniformidad de la densidad de corriente y/o las líneas de flujo eléctrico 140 (no representadas en estas figuras). Por tanto, en la configuración simétrica de la figura 4 tiene lugar una distribución uniforme de la formación de gas 142, ya que las líneas de flujo eléctrico 140 están distribuidas uniformemente a la derecha y a la izquierda. Por el contrario, en la configuración asimétrica de acuerdo con la figura 5, tiene lugar una formación de gas 142 localizada entre un electrodo de trabajo 114 y el contraelectrodo 116 más cercano. Por tanto, localizando al menos dos contraelectrodos simétricamente con respecto a un electrodo de trabajo correspondiente y/o localizando al menos dos electrodos de trabajo simétricamente con respecto a un contraelectrodo, introduciendo de este modo una simetría específica, en este u otros modos de realización de la presente invención se puede provocar una formación de gas más uniforme.

Además, la configuración del elemento sensor 110 como se muestra en la figura 4 muestra un modo de realización de dos contraelectrodos 116 dispuestos en lados opuestos de un electrodo de trabajo 114. Además, preferentemente, los contraelectrodos 116 están sustancialmente equidistantes del electrodo de trabajo 114. Por tanto, los contraelectrodos 116 pueden estar equidistantes del electrodo de trabajo 114 o de uno de los electrodos de trabajo 114, dentro de las tolerancias de fabricación. Por tanto, en general, se pueden tolerar desviaciones de no más de 1 mm, preferentemente de no más de 0,5 mm y más preferentemente de no más de 0,02 mm. En referencia a las distancias, se hace referencia a las distancias más pequeñas de los respectivos electrodos 114, 116. En la figura 4, la distancia entre el contraelectrodo izquierdo 116 y el electrodo de trabajo 114 se indica con L¹, mientras que la distancia entre el contraelectrodo derecho 116 y el electrodo de trabajo 114 se indica con L². Dentro de las tolerancias de fabricación, preferentemente, L¹es igual a L².

La distancia entre el electrodo de trabajo 114 y el contraelectrodo 116 se define por la distancia mínima de los bordes enfrentados del respectivo electrodo de trabajo 114 y el contraelectrodo 116.

Además, para el caso de que más de un electrodo de trabajo 114 esté dispuesto sobre el sustrato, preferentemente en el mismo lado del sustrato, cada electrodo de trabajo 114 es colindante de un par respectivo de contraelectrodos 116 y las distancias L¹, L²entre cada electrodo de trabajo 114 y el respectivo par colindante de contraelectrodos 116 son iguales dentro de la tolerancia de fabricación para cada electrodo de trabajo. En particular, todas las distancias entre los electrodos de trabajo 114 y los contraelectrodos sobre el sustrato son iguales dentro de la tolerancia de fabricación.

En la figura 6 se representa una vista lateral en sección transversal de otro modo de realización de un elemento sensor 110 de acuerdo con la presente invención. En este modo de realización, un electrodo de referencia 146 y una pluralidad de electrodos de trabajo 114 están localizados en una primera superficie 148 de un sustrato. Además, al menos una almohadilla de contacto 150 puede estar localizada en esta primera superficie 148. En una segunda superficie 152 opuesta a la primera superficie 148, se puede proporcionar al menos un contraelectrodo 116. Los electrodos de trabajo 114, el electrodo de referencia 146 y el contraelectrodo 116 están rodeados perimetralmente por un material eléctricamente aislante 130. En la figura 6 no se muestra el material sensor eléctricamente conductor 120. Además, no se muestra el material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128 opcional. Por tanto, los electrodos 114 y 116 solo se muestran de forma esquemática.

El elemento sensor 110 de acuerdo con la figura 6 puede comprender además una configuración multicapa que comprende una capa interior de rutas conductoras 154 y una pluralidad de vías eléctricas 156 que conectan las rutas conductoras 154 a los electrodos apropiados 114, 116, 146 o a la almohadilla de contacto 150.

Además de la cobertura de los bordes de los electrodos 114, 116 por el material eléctricamente aislante 130, como se divulga en el contexto de los modos de realización divulgados anteriormente, la localización de los electrodos 114, 116 en superficies opuestas 148, 152 del sustrato 112 evita además una interconexión directa de borde a borde de los bordes de los electrodos 114, 116 mediante líneas de flujo eléctrico 140 y, por tanto, evita una alta densidad de corriente localizada en estos bordes, además de evitar un incremento localizado de la formación de gas. En consecuencia, usando electrodos en superficies opuestas del sustrato 112, el efecto mencionado anteriormente de una formación de gas más homogénea en uno o más de los electrodos 114, 116 se puede avalar adicionalmente. Además, colocando los electrodos 114 y 116 en superficies opuestas 148 y 152, la distancia entre los electrodos de trabajo 114 y los contraelectrodos 116 se puede incrementar. De este modo, se puede destacar aún más el efecto mencionado anteriormente, y se puede evitar la formación de gas por campos eléctricos incrementados separando espacialmente los electrodos 114 y 116 en la medida de lo posible.

En la figura 7 se muestra una configuración de capas de un elemento sensor 110 de acuerdo con la presente invención en una vista similar en comparación con la figura 6, que incluye ligeras modificaciones de la configuración. Por tanto, en lugar de usar un sustrato multicapa 112, se puede usar un sustrato monocapa 112, que incluye una o más vías 156. Por tanto, la configuración de capas se puede simplificar significativamente en términos de complejidad. Nuevamente, como en la figura 6 divulgada anteriormente, el contraelectrodo 116 puede comprender opcionalmente un material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128.

En las figuras 8A a 8E se muestran diferentes vistas de una configuración potencial de un elemento sensor 110 de acuerdo con la presente invención, tal como el elemento sensor 110 de acuerdo con el modo de realización representado en la figura 7. En las mismas, la figura 8C muestra una vista en sección transversal, mientras que las figuras 8A y 8E muestran una vista superior de la segunda superficie 152, que incluye el contraelectrodo. Las figuras 8B y 8D muestran una vista superior de la primera superficie 148, que incluye el electrodo de referencia 146 y los electrodos de trabajo 114. Las figuras 8D y 8E, adicionalmente, muestran algunas dimensiones potenciales de la configuración.

En primer lugar, como se puede observar comparando las figuras 8A y 8B, todos los electrodos en este modo de realización están dispuestos simétricamente con respecto a un eje de simetría 144 que, en este modo de realización, preferentemente discurre paralelo a un eje de extensión longitudinal del elemento sensor 110. Por tanto, el contraelectrodo 116 preferentemente está equidistante de ambos bordes laterales 158, 160 del elemento sensor 110 y, de forma similar, los electrodos 114 están equidistantes de estos bordes laterales 158, 160. Como se expone anteriormente con respecto a la simetría en la figura 4, esta medida para introducir una simetría en la localización de los electrodos 114, 116 puede ayudar además a hacer más homogéneos los campos eléctricos, la densidad de las líneas de flujo eléctrico 140 y las densidades de corriente sobre los electrodos 114, 116, evitando de este modo una formación de gas fuertemente localizada.

Además, específicamente en caso de que tenga lugar una formación de gas en el contraelectrodo 116, el contraelectrodo 116, en una proyección de los electrodos de trabajo 114 y del contraelectrodo 116 en un plano común, se puede superponer a los electrodos de trabajo 116 por todos los lados. Por tanto, cuando se proyectan los electrodos de trabajo 114 en un plano del contraelectrodo 116, los electrodos de trabajo 114 están preferentemente localizados totalmente dentro del contraelectrodo 116. Más preferentemente, el contraelectrodo 116, en esta proyección, se superpone en cada dirección del plano a los bordes de los electrodos de trabajo 114 preferentemente en al menos 100 pm, preferentemente en al menos 200 pm.

Las colocaciones y las simetrías mencionadas anteriormente se deben entender dentro de las tolerancias específicas de colocación que, típicamente, se determinan mediante técnicas de fabricación y distribución. Por tanto, preferentemente, el al menos un electrodo de trabajo 114 y el al menos un contraelectrodo 116 se colocan dentro de tolerancias de colocación de no más de 100 pm, más preferentemente dentro de tolerancias de colocación de no más de 50 pm y, lo más preferentemente, dentro de tolerancias de colocación de no más de 20 pm.

En la figura 9 se representa otro modo de realización de un elemento sensor 110 de acuerdo con la presente invención. A primera vista, el elemento sensor 110 corresponde al modo de realización como se representa en la figura 1, de modo que se puede hacer referencia a la descripción de la figura 1 anterior. Sin embargo, desviándose del modo de realización de la figura 1, el material eléctricamente aislante 130 se superpone al material sensor eléctricamente conductor 120 en una región del borde 162, también denominada región de superposición, cubriendo de este modo además los bordes del electrodo de trabajo 114 y evitando los efectos de borde no deseados mencionados anteriormente. De forma similar, el material eléctricamente aislante 130 se puede superponer a una parte del contraelectrodo 116, en una región del borde 164, específicamente el material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128.

En la figura 10 se representa una variación de la modificación mostrada en la figura 8C. Nuevamente, el elemento sensor 110 de acuerdo con la figura 10 comprende una configuración de capas que tiene los electrodos de trabajo 114 y el electrodo de referencia 146 en una primera superficie 148 del sustrato 112, y el al menos un contraelectrodo 116 en la segunda superficie opuesta 152. Como se puede observar en la figura 10, la almohadilla conductora del contraelectrodo 126 puede estar sin cubrir por el material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128. Por tanto, la superficie libre de la almohadilla conductora del contraelectrodo 126 puede formar la interfase de transferencia de electrones 129 que, en estado implantado, se pone en contacto con el líquido corporal 124 y/o una parte del mismo. Además, en este modo de realización, los bordes de los electrodos 114, 116 y 146 pueden permanecer libres y sin cubrir por el material eléctricamente aislante 130. Además, de forma similar a los modos de realización mostrados en las figuras 6 y 7, se pueden proporcionar una o más vías 156 que penetren en el sustrato 112, permitiendo de este modo, por ejemplo, poner en contacto eléctricamente el contraelectrodo 116 en la primera superficie 148.

En la figura 11 se representa una modificación del modo de realización mostrado en la figura 10. En este modo de realización, el al menos un electrodo de referencia 146 se reemplaza por al menos otro electrodo de trabajo 114, en la primera superficie 148. Además, como en la figura 7, el al menos un contraelectrodo 116 en la segunda superficie 152 se puede realizar sin un material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128, como se representa en la figura 11, o se puede realizar con un material eléctricamente conductor del contraelectrodo 128, como se representa en la figura 7.

Estos modos de realización demuestran claramente que son factibles diversas configuraciones geométricas.

Los detalles de diseño de los modos de realización se pueden combinar de cualquier forma factible, como reconocerá inmediatamente el experto en la técnica.

En todos los modos de realización, tales como el modo de realización representado en la figura 1 y el modo de realización representado en la figura 11, el material sensor eléctricamente conductor 120 se puede aplicar total o parcialmente al sustrato 112 usando al menos una técnica de revestimiento, tal como usando al menos una técnica de impresión (tal como serigrafía y/u otros tipos de técnicas de impresión) y/o usando al menos una técnica de dispensación. Por tanto, el material sensor eléctricamente conductor 120 puede estar formado por al menos una pasta que se puede aplicar al sustrato 112 mediante una técnica de serigrafía y/o una técnica de impresión por estarcido y/o mediante una técnica de dispensación. Se pueden aplicar adicionalmente o de forma alternativa otros tipos de técnicas de revestimiento, tales como otros tipos de técnicas de impresión.

Lista de números de referencia

110 elemento sensor

112 Sustrato

114 electrodo de trabajo

116 contraelectrodo

118 almohadilla conductora del electrodo de trabajo 120 material sensor eléctricamente conductor

122 sustancia detectora

124 líquido corporal

126 almohadilla conductora del contraelectrodo

128 material eléctricamente conductor del contraelectrodo 129 Interfase de transferencia de electrones

130 material eléctricamente aislante

132 capa eléctricamente aislante

133 Superficie superior

134 abertura

136 abertura

138 membrana

140 líneas de flujo eléctrico

142 formación de gas

144 eje de simetría

146 electrodo de referencia

148 primera superficie

150 almohadilla de contacto

152 segunda superficie

154 rutas conductoras

156 Vía

158 borde lateral

160 borde lateral

162 región del borde

164 región del borde

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un elemento sensor (110) para determinar la concentración de al menos un analito en un líquido corporal (124), en el que el elemento sensor (110) es al menos parcialmente implantable en un tejido corporal, teniendo el elemento sensor (110) un sustrato (112) y al menos dos electrodos (114, 116), comprendiendo los electrodos (114, 116) al menos un electrodo de trabajo (114) y al menos un contraelectrodo (116), en el que el electrodo de trabajo (114) comprende al menos una almohadilla conductora (118) aplicada al sustrato (112), en el que al menos un material sensor eléctricamente conductor (120) se aplica a la almohadilla conductora (118), comprendiendo el material sensor eléctricamente conductor (120) al menos una sustancia detectora (122) adaptada para realizar una reacción de detección electroquímica detectable eléctricamente con el analito, en el que el contraelectrodo (116) comprende al menos una almohadilla conductora del contraelectrodo (126) aplicada al sustrato (112), en el que el elemento sensor (110) comprende además al menos un material eléctricamente aislante (130), en el que el material eléctricamente aislante (130) rodea el contraelectrodo (116) por todos los lados, en el que la altura del material eléctricamente aislante (130) es al menos igual a la altura de la almohadilla conductora del contraelectrodo (126), en el que las proyecciones del electrodo de trabajo (114) y del contraelectrodo (116) en un plano común están dispuestas simétricamente con respecto a un eje (144) de simetría, en el que el eje (144) de simetría es paralelo a un eje de extensión longitudinal del elemento sensor (110), en el que el electrodo de trabajo (114) y el contraelectrodo (116) se aplican a superficies opuestas (148, 152) del sustrato (112), caracterizado por que el contraelectrodo (116) se superpone a una proyección del electrodo de trabajo (114) en un plano del contraelectrodo (116), en el que el elemento sensor (110) comprende al menos dos electrodos de trabajo (114), en el que en una dirección de la extensión longitudinal del elemento sensor (110), uno de los electrodos de trabajo (114) está localizado a cada lado del contraelectrodo (116), en el que los electrodos de trabajo (114) están equidistantes del contraelectrodo (116).

2. El elemento sensor (110) de acuerdo con la reivindicación precedente, en el que el material eléctricamente aislante (130) forma al menos una capa (132) que tiene al menos una abertura (134, 136), en el que la almohadilla conductora del contraelectrodo (126) está localizada al menos parcialmente dentro de la abertura (134, 136).

3. El elemento sensor (110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material eléctricamente aislante (130) cubre una parte del borde de la almohadilla conductora del contraelectrodo (126).

4. El elemento sensor (110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el contraelectrodo (116) comprende además al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo (128), en el que el al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo (128) cubre al menos parcialmente la almohadilla conductora del contraelectrodo (126).

5. El elemento sensor (110) de acuerdo con la reivindicación precedente, en el que la altura del material eléctricamente aislante (130) es al menos igual a la altura del material eléctricamente conductor del contraelectrodo (128).

6. El elemento sensor (110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el contraelectrodo (116) comprende al menos una interfase de transferencia de electrones, en el que la interfase de transferencia de electrones (129), en estado implantado del elemento sensor (110), está en contacto con al menos un líquido corporal, en el que la altura del material eléctricamente aislante (130) es al menos igual a la altura de la interfase de transferencia de electrones (129).

7. El elemento sensor (110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material eléctricamente aislante (130) rodea el material sensor eléctricamente conductor (120) por todos los lados, en el que la altura del material eléctricamente aislante (130) es al menos igual a la altura del material sensor eléctricamente conductor (120).

8. El elemento sensor (110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el contraelectrodo (116) comprende además al menos un material eléctricamente conductor del contraelectrodo (128), comprendiendo el material eléctricamente conductor del contraelectrodo (128) al menos un material redox del contraelectrodo adaptado para realizar al menos una reacción redox, en el que el material eléctricamente aislante (130) rodea el material eléctricamente conductor del contraelectrodo (128) por todos los lados, en el que la altura del material eléctricamente aislante (130) es al menos igual a la altura del material eléctricamente conductor del contraelectrodo (128).

9. El elemento sensor (110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el elemento sensor (110) comprende además al menos un electrodo de referencia (146), comprendiendo el electrodo de referencia (146) al menos una almohadilla conductora del electrodo de referencia y al menos una material eléctricamente conductor del electrodo de referencia, comprendiendo el material eléctricamente conductor del electrodo de referencia al menos un material redox de referencia que proporciona un potencial redox conocido.

10. El elemento sensor (110) de acuerdo con la reivindicación precedente, en el que el material eléctricamente aislante (130) rodea el material eléctricamente conductor del electrodo de referencia por todos los lados, en el que la altura del material eléctricamente aislante (130) es al menos igual a la altura del material eléctricamente conductor del electrodo de referencia.

11. El elemento sensor (110) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sustrato (112) tiene una conformación alargada que tiene un eje de extensión longitudinal, en el que, en una dirección perpendicular al eje de extensión longitudinal, al menos uno del electrodo de trabajo (114) y el contraelectrodo (116) están equidistantes de al menos dos bordes laterales (158, 160) del sustrato (112).