Detección de capacidad en ensayo electroquímico con comprobación mejorada de tiempo de muestreo.

Un método de capacitancia determinante de una cámara de biosensor (6a) teniendo dos electrodos

(64a, 66a) dispuestos en la cámara y asociados a un microcontrolador, el método consta de:

iniciar una reacción electroquímica de una muestra sobre la deposición de la muestra en la cámara del biosensor;

aplicar una señal oscilante de una frecuencia predeterminada a la cámara;

determinar un primer intervalo de muestra-tiempo para la medición de una señal de salida basada en una tasa predeterminada de muestreo por ciclo de la señal de salida en la frecuencia predeterminada;

probar la señal de salida de la cámara en un segundo intervalo de muestra-tiempo diferente del primer intervalo de muestra-tiempo tal que una magnitud de cada prueba de señal de salida se mide en cada sucesión del segundo intervalo de muestra-tiempo en vez de en el primer intervalo;

determinar un ángulo de fase entre una señal de salida y la señal de entrada oscilante de la cámara basada en la prueba de señal de salida del ritmo de muestreo; y

calcular una capacitancia de la cámara del ángulo de fase.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2011/001210.

Solicitante: LIFESCAN SCOTLAND LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: Beechwood Park North Inverness IV2 3ED REINO UNIDO.

Inventor/es: ELDER,DAVID.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales por métodos... > G01N33/487 (de material biológico líquido)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales mediante... > G01N27/22 (investigando la capacidad)

PDF original: ES-2543911_T3.pdf

 

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Detección de capacidad en ensayo electroquímico con comprobación mejorada de tiempo de muestreo.

Fragmento de la descripción:

Antecedentes El descubrimiento de analito en fluidos fisiológicos, como por ejemplo, la sangre o sus productos derivados, es de una gran importancia para la sociedad actual. Los ensayos de detección de analito tienen una gran variedad de aplicaciones, entre ellas, pruebas de laboratorio clínico, pruebas para realizar en casa, etc., en las que los resultados juegan un importante papel en la diagnosis y gestión de una gran variedad de patologías. Analitos de interés son la glucosa para el control de la diabetes, del colesterol, y similares. Para dar respuesta a la creciente relevancia de la detección de analitos, se han desarrollado diversos protocolos y dispositivos tanto para pruebas en casa como para pruebas clínicas.

Uno de los tipos de método que se emplea para detectar analitos es un método electroquímico. En estos métodos, se deposita una muestra acuosa en el pocillo de una placa de microtitulación celular en una célula electroquímica con dos electrodos, por ejemplo, un electrodo de trabajo y recuento. El analito reacciona con un reactivo redox (oxidación-reducción) formando una sustancia oxidable o reducible en una cantidad correspondiente a la concentración del analito. La cantidad de sustancia oxidable (o reducible) presente se calcula electroquímicamente y se refleja como la cantidad de analito presente en la muestra inicial.

Tales métodos son susceptibles de ineficacia y/o errores. Por ejemplo, las variaciones de temperatura pueden afectar a los resultados del método. Esto es especialmente relevante cuando el método se lleva a cabo en un entorno sin condiciones controladas, como ocurre a menudo en el caso de aplicaciones en casa o países del tercer mundo. También pueden darse errores cuando el tamaño de la muestra no es suficiente para conseguir resultados precisos. Las tiras de prueba parcialmente impregnadas pueden dar lugar a resultados inexactos ya que las corrientes eléctricas de la prueba de medición son proporcionales al área del electrodo impregnada con muestra. Así pues, las tiras de prueba parcialmente impregnadas, bajo ciertas condiciones, pueden obviar la existencia de una concentración de glucosa que no ha sido testada.

Para evitar algunos de estos problemas, los investigadores han vuelto a utilizar la capacitancia de la cámara de ensayo para asegurar el llenado suficiente del mismo. Se muestran y describen ejemplos en /WO 03/0692 y las patentes de EEUU nºs 6.856.125; 6.872.298; 7.195.704.

Resumen de la Invención El demandante considera que los efectos de la resistencia de las bandas paralelas para las tiras de prueba de llenado del biosensor han sido ignoradas, lo que lleva a imprecisiones en la medición de la capacitancia en una tira de prueba, especialmente cuando se encuentra la resistencia en paralelo más baja. Ejemplos de realización de la invención toman en consideración este efecto y al mismo tiempo evitan la necesidad de determinar la resistencia de un biosensor electroquímico en la celda de ensayo.

En un aspecto, se proporciona un método de determinación de la capacitancia de una célula de ensayo del biosensor de una tira de prueba. La cámara de ensayo tiene por lo menos dos electrodos asociados a un microcontrolador. El método se puede conseguir de la siguiente forma: iniciando una reacción electroquímica de una muestra de deposición de la muestra en la cámara del biosensor; aplicando una señal oscilante de una frecuencia predeterminada a la cámara; determinar un primer intervalo de muestra-tiempo para la medición de una señal de salida en función de una predeterminada frecuencia de muestreo por ciclo de la señal de salida en la frecuencia predeterminada; probando la señal de salida de la cámara en un segundo muestreo de intervalo de distinto al del primer intervalo de muestra-tiempo, por lo que una magnitud de cada muestra de señal de salida se mide en cada sucesión de intervalo de segundo de tiempo de la muestra, en lugar del primer intervalo de tiempo; determinando el ángulo de fase entre la señal de salida y la oscilación de la señal de entrada de muestreo basada en la señal de salida de la toma de muestras; y calculando la capacitancia de la cámara del ángulo de la fase. En una variación de este aspecto, el segundo muestreo de intervalo de tiempo se basa en un tiempo predeterminado de desplazamiento con respecto a la primer intervalo de muestra de tiempo, o el primer muestreo de intervalo de tiempo se compone de una duración entre cada cambio de ritmo en la magnitud de la señal de salida; y el tiempo de desplazamiento se compone de un porcentaje del primer muestreo de intervalo de tiempo, cuyo porcentaje está compuesto por una serie de 5% a aproximadamente el 30% de la primera muestra de intervalo de tiempo. En otra variante de este aspecto, la verificación puede incluir: determinar la duración para una onda de la señal en la frecuencia predeterminada; dividiendo la duración durante un número de muestras de medición para cada una de las ondas para obtener una duración del tiempo; y establecer poner el primer muestreo de intervalo de tiempo que suele ser igual al tiempo de duración. En otra variante, la verificación puede incluir la evaluación de la señal de salida para determinar un periodo de tiempo entre cada cambio de ritmo de la señal de salida; y el establecimiento del primer muestreo de intervalo de tiempo, son en general, igual a la duración temporal. Además, se observa que en este aspecto, el tiempo de desplazamiento puede incluir un porcentaje del primer muestreo de intervalo de tiempo, cuyo porcentaje puede variar de 5% a aproximadamente el 30% de la primera muestra de intervalo de tiempo. En una

variación de este aspecto, el cálculo puede incluir el cálculo de la capacitancia con un ángulo de fase de compensación para justificar el desplazamiento de fase en un circuito utilizado para probar la señal de salida. En particular, el cálculo puede incluir el cálculo de capacitancia con una ecuación de la fórmula:

donde:

C = capacitancia; iT = corriente total; Φ = ángulo de fase entre corriente total y corriente de la resistencia; Φcomp= ángulo de fase de compensación; f = frecuencia; y V = voltaje.

En otra variante, el ángulo de fase de la compensación puede incluir cualquier valor de 3 a 20 grados. En una variante más particular, el ángulo de fase de compensación puede incluir alrededor de 11 grados. Es de notar que en otra variante, el cálculo puede incluir: muestreo de una pluralidad de salida de corriente de la cámara de un ciclo de frecuencia; obtener una medida de muestra de salida de corriente; restar la medida de cada muestra de la pluralidad de salidas de corriente; y extraer la raíz cuadrada de la media del valor al cuadrado de los valores negativos de la sustracción de la corriente total de salida. Por otra parte, el cálculo de la identificación de la muestra, por lo menos un ensayo cruzado sobre el punto de la corriente de negativo a positivo; e interpolando al menos un punto de paso de ensayo cruzado de la corriente para determinar un primer ángulo en que la corriente cambia de positiva a negativa o el negativo a positivo. Se observa, además, que al menos un punto de la corriente de cruce de interpolación puede incluir interpolación a otro punto de cruce de la toma de muestras para determinar otro ángulo en el que la corriente cambia de positivo a negativo o de negativo a positivo; y restando del otro ángulo de aproximadamente 180 grados para proporcionar un segundo ángulo. La substracción puede incluir además calcular un promedio de los ángulos primero y segundo. El cálculo puede incluir la determinación determinar una diferencia de ángulo entre la corriente de entrada oscilante y la corriente de salida como el ángulo de fase.

En otro aspecto, se proporciona un sistema... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de capacitancia determinante de una cámara de biosensor (6a) teniendo dos electrodos (64a, 66a) dispuestos en la cámara y asociados a un microcontrolador, el método consta de:

iniciar una reacción electroquímica de una muestra sobre la deposición de la muestra en la cámara del biosensor; aplicar una señal oscilante de una frecuencia predeterminada a la cámara; determinar un primer intervalo de muestra-tiempo para la medición de una señal de salida basada en una tasa predeterminada de muestreo por ciclo de la señal de salida en la frecuencia predeterminada; probar la señal de salida de la cámara en un segundo intervalo de muestra-tiempo diferente del primer intervalo de muestra-tiempo tal que una magnitud de cada prueba de señal de salida se mide en cada sucesión del segundo intervalo de muestra-tiempo en vez de en el primer intervalo; determinar un ángulo de fase entre una señal de salida y la señal de entrada oscilante de la cámara basada en la prueba de señal de salida del ritmo de muestreo; y calcular una capacitancia de la cámara del ángulo de fase.

2. Un sistema de medición del analito que consta de:

una tira de prueba del analito (80) que incluye:

un sustrato que tiene un reactivo dispuesto sobre el mismo; por lo menos dos electrodos (64a, (66a) cercanos al reactivo en una cámara de prueba (6a) de la tira de prueba;

un medidor de analito (10) que incluye:

un conector del puerto de la tira (308) dispuesto para conectar a los dos electrodos (64a, 66a) ; una fuente de alimentación; y un microcontrolador (300) asociado eléctricamente al conector del puerto de la tira y a la fuente de alimentación, el microcontrolador está programado para:

a) iniciar una reacción electroquímica en la cámara del biosensor; b) aplicar un voltaje oscilante de una frecuencia predeterminada a la cámara; c) determinar un primer intervalo de muestra-tiempo para la medición de una señal de salida basada en una tasa predeterminada de muestreo por ciclo de la señal de salida en la frecuencia predeterminada; d) probar la señal de salida de la cámara en un segundo intervalo de muestra-tiempo diferente del primer intervalo de muestra-tiempo tal que una magnitud de cada prueba de señal de salida se mide en cada sucesión del segundo intervalo de muestra-tiempo en vez de en el primer intervalo; e) determinar un ángulo de fase entre una salida de corriente y el voltaje oscilante de la cámara basada en la prueba de señal de salida; y f) calcular una capacitancia de la cámara basada en un ángulo de fase determinado.

3. El método de reivindicación 1 o el sistema de reivindicación 2, en el que el segundo muestreo de intervalo de tiempo se basa en un tiempo predeterminado de desplazamiento con respecto al primer intervalo de tiempo de muestreo.

4. El método de reivindicación 3 o el sistema de reivindicación 3, en el que el primer intervalo de tiempo muestreo incluye una duración entre cada cambio de ritmo en la magnitud de la señal de salida.

5. El método de reivindicación 1, en el que la determinación se compone de:

determinar una duración para una onda de señal a una frecuencia determinada; dividir la duración durante un número de muestras de medición para cada onda para obtener una duración de tiempo; y ajustar el primer intervalo de muestra-tiempo como siendo generalmente igual a la duración del tiempo.

6. El método de reivindicación 1, en el que la determinación se compone de:

evaluar la señal de salida para determinar una duración del tiempo entre cada cambio de ritmo de la señal de salida; y ajustar el primer intervalo de muestra-tiempo como siendo generalmente igual a la duración del tiempo.

7. El método de una, de la reivindicación 3, la reivindicación 5 o la reivindicación 6 o el sistema de una, de la

reivindicación 3 o la reivindicación 4, en que el tiempo de desviación se compone de un porcentaje del primer intervalo de muestra-tiempo.

8. El método de reivindicación 7 o el sistema de reivindicación 7, en que el porcentaje se compone de una gama de 5 aproximadamente el 5% a aproximadamente el 30% del primer intervalo de muestra-tiempo.

9. El método de reivindicación 1, en el que el cálculo se compone del cálculo de la capacitancia con un ángulo de fase de compensación para justificar el desplazamiento de fase en un circuito utilizado para probar la señal de salida.

10. El método de una, de la reivindicación 1 o la reivindicación 9, en que el cálculo se compone del cálculo de la capacitancia con una ecuación de la forma:

donde:

C = capacitancia; iT = corriente total; Φ =ángulo de fase entre corriente total y corriente de la resistencia; ΦCOMP = compensación del ángulo de fase; f= frecuencia; y V= voltaje.

11. El método de una, de la reivindicación 9 o la reivindicación 10, en que la compensación del ángulo de fase se compone de cualquier valor de aproximadamente 3 grados a aproximadamente 20 grados.

12. El método de la reivindicación 11, en el que la compensación de ángulo de fase se compone de aproximadamente 11 grados.

13. El método de reivindicación 10, en el que el cálculo se compone de:

probar una pluralidad de salidas de corriente de la cámara sobre un ciclo de la frecuencia; obtener un medio de salida de corriente de muestra; restando el medio de cada corriente de prueba de la pluralidad de salidas de corriente; y extraer el valor de la raíz-media-cuadrada de todos los valores negativos de la resta para prever la salida de corriente total.

14. El método de reivindicación 13, en el que el cálculo se compone de:

determinar desde el muestreo, por lo menos un punto de paso de la corriente de los valores negativos a positivos; e interpolar próximo el por lo menos un punto de paso de la corriente para determinar un primer 45 ángulo en el que la corriente cambia del positivo •al negativo o del negativo al positivo.

15. El método de la reivindicación 14, en que interpolar por lo menos un punto de paso de la corriente se compone de:

interpolar otro punto de paso de la de la muestra para determinar otro ángulo en el que la corriente cambia de positiva a negativa o de negativa a positiva; y restar del otro ángulo aproximadamente 180 grados para proporcionar para un segundo ángulo.

16. El método de la reivindicación 15, en que la sustracción además se compone de calcular un promedio de los ángulos primero y segundo.

17. El método de la reivindicación 1, en que el cálculo se compone de determinar una diferencia en el ángulo entre la señal de entrada oscilante y la señal de salida como el ángulo de fase.