Sistema de calibración de biosensor.

Un sistema (100) de biosensor para determinar la concentración de un análito de un fluido biológico, que comprende:

un dispositivo

(102) de medición que incorpora un procesador (122) conectado a un dispositivo (132; 532) de lectura de patrón y a una interfaz (118) de sensor;

una tira (104; 204; 504) de sensor que incluye una interfaz (114) de muestra conectada a un contraelectrodo y a un electrodo de trabajo, y un patrón (130, 230, 530) de codificación con al menos dos circuitos (234, 236; 534, 536);

en el que el dispositivo (102) de medición y la tira (104; 204; 504) de sensor llevan a cabo un análisis de análito, en el que el análisis de análito presenta al menos una ecuación de correlación;

en el que la interfaz (118) de sensor está adaptada para estar en comunicación eléctrica con la interfaz (114) de muestra;

en el que el dispositivo (132, 532) de lectura de patrón está adaptado para situarse en comunicación eléctrica con el patrón (130, 230, 530) de codificación y para detectar el patrón de los al menos dos circuitos (234, 236; 534, 536) del patrón (130, 230, 530) de codificación;

en el que el procesador (122) está adaptado para determinar la información de calibración sensible a una señal de patrón;

en el que el procesador (122) está adaptado para calibrar la al menos una ecuación de correlación sensible a la información de calibración; y

en el que el procesador (122) está adaptado para determinar la concentración de un análito sensible a al menos una ecuación de correlación calibrada y a las señales procedentes de la interfaz (118) de sensor; caracterizado porque

el patrón de codificación presenta unas áreas de contacto (A, B, C, D, E, F);

el patrón de uno o más circuitos (234, 236; 534, 536) incluye una combinación única o seleccionada de áreas de contacto eléctricamente interconectadas (A, B, C, D, E, F) sobre el patrón (130, 230, 530) de codificación;

en el que el dispositivo (132, 532) de lectura de patrón está adaptado

para determinar un patrón de contactos (238, 538) eléctricos correspondientes con los patrones de cada uno de los circuitos (234, 236; 534, 536), en el que el patrón de los contactos (238, 538) eléctricos identifica el patrón de circuito de cada circuito (234, 236; 534, 536); y

para generar la señal de patrón sensible a los patrones de circuito que es una representación digital única de los patrones de circuito basados en una secuencia de numeración de las áreas de contacto (A, B, C, D, E, F) que se corresponde con los contactos eléctricos (238; 538).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/069408.

Solicitante: BAYER HEALTHCARE LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 100 Bayer Boulevard Whippany, NJ 07981-0915 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: SCHELL,ROBERT, PERRY,JOSEPH.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales mediante... > G01N27/327 (Electrodos bioquímicos)

PDF original: ES-2458311_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de calibración de biosensor

Antecedentes Los biosensores proporcionan un análisis de un fluido biológico, como por ejemplo sangre, orina o saliva. Típicamente, los biosensores incorporan un dispositivo de medición que analiza una muestra del fluido biológico situado en una tira de sensor. El análisis determina la concentración de uno o más análitos, como por ejemplo alcohol, glucosa, ácido úrico, lactato, colesterol o bilirrubina, en una muestra del fluido biológico. La muestra del fluido biológico puede ser directamente recogida o puede ser un derivado de un fluido biológico, como por ejemplo un extracto, una dilución, un filtrado o un precipitado reconstituido. El análisis es útil en el diagnóstico y el tratamiento de anormalidades fisiológicas. Por ejemplo, un paciente diabético puede utilizar un biosensor para determinar el nivel de glucosa en sangre para ajustar la dieta y / o la medicación.

Muchos sistemas biosensores ofrecen información de la calibración en el dispositivo de medición antes del análisis. El dispositivo de medición puede utilizar la información de la calibración para ajustar el análisis del fluido biológico en uno o más parámetros, como por ejemplo el tipo de fluido biológico, el (los) anláito (s) concreto (s) , y las variaciones de fabricación de la tira de sensor. La exactitud y / o la precisión del análisis puede ser mejorada con la información de la calibración. La exactitud se puede expresar en términos de la desviación de la lectura del análito del sistema de sensor en comparación con la una lectura del análito de referencia, siendo los valores tanto más precisos cuanto más amplias sean las desviaciones, mientras que la precisión se puede expresar en términos de los intervalos o variaciones entre múltiples mediciones. Si la información de la calibración no se lee convenientemente, el dispositivo de medición puede no completar el análisis o puede llevar a cabo un análisis equivocado del fluido biológico.

Los biosensores pueden ser diseñados para analizar uno o más análitos o pueden utilizar diferentes volúmenes de fluidos biológicos. Algunos biosensores pueden analizar una sola gota de sangre, como por ejemplo de 0, 25 a 15 microlitros (μl) por volumen. Los biosensores pueden ser realizados utilizando dispositivos de medición en banco, portátiles, y similares. Los dispositivos de medición portátiles pueden ser de sujeción manual y permiten la identificación y / o la cuantificación de uno o más análitos en una muestra. Ejemplos de sistemas de medición portátiles incluyen los medidores Ascensia Breeze® y Elite® de Bayer HealthCare en Tarr y town, Nueva York, mientras que ejemplos de sistemas de mediciones eN banco incluyen el Electrochemical Workstation disponible en CH Instruments en Austin, Tejas.

Los biosensores pueden utilizar procedimientos ópticos y / o electroquímicos para analizar la muestra de fluido biológico. En algunos sistemas ópticos, la concentración del análito se determina midiendo la luz que ha interactuado con una especie identificable por la luz, como por ejemplo el análito o una reacción o producto constituido a partir de un indicador químico que reacciona con una reacción de oxidorreducción del análito. Hay otros sistemas ópticos fluorescentes o que emiten luz en respuesta a la reacción de oxidorreducción del análito cuando son iluminados por un haz de excitación. En uno u otro sistema óptico, el sensor mide y correlaciona la luz con la concentración del análito de la muestra biológica.

En biosensores electroquímicos, la concentración del análito se determina a partir de una señal eléctrica generada por una reacción de oxidación / reducción u oxidorreducción del análito cuando una señal de entrada es aplicada a la muestra. Una enzima o especie similar puede ser añadida a la muestra para potenciar la reacción óxidorreductora. La reacción óxidorreductora genera una señal de salida eléctrica en respuesta a la señal de entrada. La señal de entrada puede ser una corriente, un voltaje o una combinación de estas. La señal de salida puede ser una corriente (generada por amperometría o voltametría) , un voltaje (generado por potenciometría / galvanometría) , o una carga acumulada (como la generada por colombometría) . En procedimientos electroquímicos, el biosensor mide y correlaciona la señal eléctrica con la concentración del análito del fluido biológico.

Los biosensores electroquímicos generalmente incluyen un dispositivo de medición que aplica una señal de entrada por medio de unos contactos eléctricos a unos conductores eléctricos de la tira de sensor. Los conductores pueden estar fabricados en materiales conductores, como por ejemplo metales macizos, pastas metálicas, carbono conductor, pastas de carbono conductor, polímeros conductores y similares. Los conductores eléctricos típicamente conectan con unos electrodos de trabajo, contraelectrodos de referencia, y / u otros electrodos que se extienden por dentro de un electrodo de referencia. Uno o más conductores eléctricos pueden también extenderse por dentro del depósito de muestras para ofrecer la funcionalidad no suministrada por los electrodos. El dispositivo de medición puede incorporar la capacidad de procesamiento para medir y correlacionar la señal de salida con la presencia y / o la concentración de uno o más análitos existentes en el fluido biológico.

En muchos biosensores, la tira de sensor puede estar adaptada para su uso exterior, interior, o parcialmente interior de un organismo vivo. Cuando se utiliza en el exterior de un organismo vivo, una muestra del fluido biológico es introducida en un dispositivo de muestras de la tira de sensor. La tira de sensor puede ser situada dentro del dispositivo de medición antes, después o durante la introducción de la muestra de análisis. Cuando se sitúe dentro o parcialmente dentro de un organismo vivo, la tira de sensor puede sumergirse continuamente dentro de la muestra o la muestra puede ser introducida de forma intermitente en la tira. La tira de sensor puede incluir un depósito que

parcialmente aísle un volumen de la muestra o que esté abierto a la muestra. De modo similar, la muestra puede fluir continuamente a lo largo de la tira o interrumpirse con fines de análisis,

Las tiras de sensor pueden incluir agentes reactivos que reaccionen con el análito de la muestra del fluido biológico. Los reactivos pueden incluir un agente ionizante para facilitar la reacción óxidorreductora del análito así como unos mediadores u otras sustancias que ayuden a la transferencia de electrones entre el análito y el conductor. El agente ionizante puede ser una óxidorreductasa, como por ejemplo una enzima específica del análito la cual catalice la oxidación de la glucosa de la muestra de sangre. Los reactivos pueden incluir un aglutinante que mantenga unidos la enzima y el mediador.

Las tiras de sensor pueden incluir uno o más patrones de codificación que proporcionen la información de calibración al dispositivo de medición. La información de calibración puede ser una información de identificación que indique el tipo de tira de sensor, el (los) análito (s) o fluido biológico asociado con la tira de sensor, el lote de fabricación de la tira de sensor o aspectos similares. La información de calibración puede indicar las indicaciones de correlación que hay que utilizar, el cambio de las ecuaciones de correlación o aspectos similares. Las ecuaciones de correlación son representaciones matemáticas de las relaciones entre la señal eléctrica y el análito en un biosensor químico o entre la luz y el análito en un biosensor óptico. Las ecuaciones de correlación pueden ser implantadas para manipular la señal eléctrica o la luz para la determinación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema (100) de biosensor para determinar la concentración de un análito de un fluido biológico, que comprende:

un dispositivo (102) de medición que incorpora un procesador (122) conectado a un dispositivo (132; 532) de lectura de patrón y a una interfaz (118) de sensor;

una tira (104; 204; 504) de sensor que incluye una interfaz (114) de muestra conectada a un contraelectrodo y a un electrodo de trabajo, y un patrón (130, 230, 530) de codificación con al menos dos circuitos (234, 236; 534, 536) ;

en el que el dispositivo (102) de medición y la tira (104; 204; 504) de sensor llevan a cabo un análisis de análito, en el que el análisis de análito presenta al menos una ecuación de correlación;

en el que la interfaz (118) de sensor está adaptada para estar en comunicación eléctrica con la interfaz

(114) de muestra;

en el que el dispositivo (132, 532) de lectura de patrón está adaptado para situarse en comunicación eléctrica con el patrón (130, 230, 530) de codificación y para detectar el patrón de los al menos dos circuitos (234, 236; 534, 536) del patrón (130, 230, 530) de codificación;

en el que el procesador (122) está adaptado para determinar la información de calibración sensible a una señal de patrón;

en el que el procesador (122) está adaptado para calibrar la al menos una ecuación de correlación sensible a la información de calibración; y

en el que el procesador (122) está adaptado para determinar la concentración de un análito sensible a al menos una ecuación de correlación calibrada y a las señales procedentes de la interfaz (118) de sensor;

caracterizado porque el patrón de codificación presenta unas áreas de contacto (A, B, C, D, E, F) ;

el patrón de uno o más circuitos (234, 236; 534, 536) incluye una combinación única o seleccionada de áreas de contacto eléctricamente interconectadas (A, B, C, D, E, F) sobre el patrón (130, 230, 530) de codificación;

en el que el dispositivo (132, 532) de lectura de patrón está adaptado para determinar un patrón de contactos (238, 538) eléctricos correspondientes con los patrones de cada uno de los circuitos (234, 236; 534, 536) , en el que el patrón de los contactos (238, 538) eléctricos identifica el patrón de circuito de cada circuito (234, 236; 534, 536) ; y

para generar la señal de patrón sensible a los patrones de circuito que es una representación digital única de los patrones de circuito basados en una secuencia de numeración de las áreas de contacto (A, B, C, D, E, F) que se corresponde con los contactos eléctricos (238; 538) .

2. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 1, en el que el dispositivo (132; 532) de lectura de patrón aplica de manera selectiva las señales de prueba al patrón (130, 530) de codificación, y en el que, de modo preferente, el dispositivo de lectura de patrón conduce al menos una señal de prueba a tierra.

3. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 2, en el que el dispositivo (132: 532) de lectura de patrón aplica al menos otra señal de prueba en una tensión de subida.

4. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 2, en el que el dispositivo (132; 532) de lectura de patrón comprende una pluralidad de circuitos de prueba, en el que un primer circuito de elementos de prueba conduce una primera señal de prueba a tierra durante una primera etapa, y en el que un segundo circuito de prueba conduce una segunda señal de prueba a tierra durante una segunda etapa, y en el que, de modo preferente, un tercer circuito de prueba conduce una tercera señal de prueba a tierra durante una tercera etapa.

5. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 1, en el que el dispositivo (132; 532) de lectura de patrón presenta una serie de contactos eléctricos, en el que cada circuito presenta al menos dos áreas de contacto, estando las áreas de contacto en comunicación eléctrica con los contactos eléctricos.

6. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 1, que comprende al menos un circuito de múltiples contactos y al menos un circuito de contacto único o que comprende al menos un circuito que incorpora una conexión eléctrica entre emplazamientos no adyacentes dispuestos sobre el patrón de codificación.

7. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 1, en el que las señales de prueba presentan una corriente limitada, de modo preferente las señales de prueba son inferiores a aproximadamente 50 μA y, como máxima preferencia, las señales de prueba se incluyen dentro de los siguientes intervalos: de aproximadamente 1 μA a aproximadamente 45 μA, de aproximadamente 2 μA a aproximadamente 15 μA, de aproximadamente 2 μA a aproximadamente 10 μA, de aproximadamente 4 μA a aproximadamente 8 μA.

8. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 1, en el que las áreas de contacto dispuestas sobre el patrón (130; 530) de codificación están dispuestas en al menos dos filas y al menos dos columnas.

9. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 1, que comprende un patrón (130; 530) de codificación con un primer circuito, un segundo circuito, y al menos un circuito aislado, en el que los primero y segundo circuitos presentan cada uno al menos dos áreas de contacto, y en el que al menos un circuito aislado presenta un área de contacto, o que comprende un patrón de codificación con un circuito de un solo contacto y un circuito de múltiples contactos.

10. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 1, en el que el procesador (122) está adaptado para controlar los errores de la información de calibración, de modo preferente el procesador está adaptado para hacer cumplir al menos una regla relativa a un número total de circuitos y a un número total de circuitos aislados.

11. El sistema (100) de biosensor de la reivindicación 1, en el que el dispositivo (132; 532) de lectura de patrón presenta una serie de contactos eléctricos, en el que cada uno de los al menos dos circuitos presenta al menos un área de contacto, y en el que las áreas de contacto están en comunicación eléctrica con los contactos eléctricos.

12. Un procedimiento para calibrar un análisis de un análito de un fluido biológico, que comprende:

la provisión de un dispositivo (102) de medición que incorpora un procesador (122) conectado a un dispositivo (132; 532) de lectura de patrón y a una interfaz (118) de sensor;

la provisón de una tira (104, 204; 504) de sensor que incluye una interfaz (104) de muestra conectada a un contraelectrodo y a un electrodo de trabajo, y un patrón (130; 530) de codificación con al menos dos circuitos (234, 236; 534, 536) , de los que uno o más circuitos (234, 236; 534, 536) forman un patrón de circuito que incluye una combinación única o seleccionada de áreas de contacto eléctricamente interconectadas (A, B, C, D, E, F) , en el que el patrón de los contactos (238, 538) eléctricos identifica el patrón de circuito de cada circuito (234, 236; 534, 536) ;

la colocación de la interfaz (114) de muestra en comunicación eléctrica con la interfaz (118) de sensor;

la colocación del patrón (130, 230, 530) de codificación en comunicación eléctrica con el dispositivo (132, 532) de patrón;

la transferencia de señales eléctricas entre la interfaz (118) de sensor y la interfaz (114) de muestra;

la transferencia de señales eléctricas entre los dispositivos (132; 532) de lectura de patrón y las áreas de contacto (A, B, C, D, E, F) del patrón (130, 530) de codificación;

la generación de una señal de patrón sensible a los patrones de circuito que es una representación digital única de los patrones de circuito en base a una secuencia de numeración de las áreas de contacto (A, B, C, D, E, F) que se corresponde con los contactos (238, 538) eléctricos;

la determinación de la información de calibración en respuesta a la señal de patrón;

la calibración de al menos una ecuación de correlación en respuesta a la información de calibración; y

la determinación de una concentración de análito en respuesta a al menos una ecuación de correlación calibrada y a las señales de salida eléctricas recibidas de la interfaz (118) de sensor.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, que comprende también la aplicación de manera selectiva de las señales de prueba al patrón (130; 530) de codificación.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, que comprende también la limitación de la corriente de las señales de prueba, de modo preferente en las señales de prueba son inferiores a aproximadamente a 50 μA y, como máxima de preferencia, las señales de prueba se incluyen dentro de los siguientes intervalos de aproximadamente 1 μA a aproximadamente 45 μA, de aproximadamente 2 μA a aproximadamente 15 μA, de aproximadamente 2 μA a aproximadamente 10 μA, de aproximadamente 4 μA a aproximadamente 8 μA.

15. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende también:

la aplicación de unas señales de prueba al patrón (130; 530) de codificación; y la conducción de al menos una señal de prueba a tierra; y, de modo preferente, comprendiendo también la aplicación de al menos otra señal de prueba a una tensión de subida.

16. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende también:

la conducción de una primera señal de prueba a tierra durante una primera etapa;

la conducción de una segunda señal de prueba a tierra durante una segunda etapa; y de modo preferente, comprendiendo también la conducción de una tercera señal de prueba a tierra durante una tercera etapa.

17. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que cada patrón de circuito presenta al menos dos áreas de contacto, o en el que al menos un patrón de circuito presenta un área de contacto.

18. El procedimiento de la reivindicación 12, comprende también la disposición de las áreas de contacto sobre el 10 patrón (130; 530) de codificación en al menos dos filas y al menos dos columnas.

19. El procedimiento de la reivindicación 13, que comprende también el control de los errores de la información de calibración, en el que el control de los errores de la información de calibración incluye, de modo preferente, el cumplimiento forzoso de al menos una regla relativa a un número total de circuitos y a un número total de circuitos aislados.