METODO DE FABRICACION DE SENSORES ELECTROQUIMICOS.

Un método de fabricación de sensores electroquímicos que comprende el transporte de una banda de un sustrato desde un primer rollo de material de sustrato pasando por una o más estaciones de impresión (103,

104, 105, 106) e imprimiendo uno o más electrodos sobre el sustrato en una o más estaciones de impresión mediante serigrafiado plano, caracterizado por el ensamblado de un segundo rollo de material de sustrato al final del primer rollo (242) y pasando el sustrato empalmado a través de una o más estaciones de impresión

Método de fabricación de sensores electroquímicos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a un proceso para la fabricación de sensores electroquímicos en una banda continua y, más particularmente, a un proceso de fabricación de la banda en el que se imprimen los sensores electroquímicos sobre una banda continua en el que nuevos rollos de material de banda se unen dentro del proceso para formar una hoja continua de material de substrato.

Antecedentes de la invención

Los sensores electroquímicos se usan en una variedad de procedimientos de diagnóstico, incluyendo la medición de la glucosa en la sangre humana. La fabricación de tales sensores electroquímicos involucra la fabricación de millones de pequeñas tiras incluyendo cada una electrodos dispuestos en una célula de recepción de muestras que se adapta para recibir sangre u otros fluidos fisiológicos. Los fluidos fisiológicos forman un circuito completo entre los electrodos de la célula. Los electrodos están generalmente recubiertos con al menos un reactivo que reacciona con el analito (por ejemplo glucosa) en la sangre para formar un analito intermedio que puede medirse mediante un medidor adaptado para medir intensidad o carga en los electrodos. La fabricación de tales sensores electroquímicos requiere la deposición de varias capas de material de electrodo, material de aislamiento y reactivos en un espacio muy pequeño y la precisión y disposiciones de tales capas son críticas para la función final del dispositivo. Además, para contener los costes y satisfacer la demanda, es imperativo que los sensores electroquímicos se fabriquen a muy altas velocidades y con una absoluta precisión en la alineación entre las capas.

Los sensores electroquímicos pueden usarse para muchas aplicaciones. En una aplicación, la tira de sensores electroquímicos se inserta en medidores especialmente adaptados para la autovigilancia de la glucosa u otros analitos (tales como la fructosamina, el hematocrito, etc.) en, por ejemplo, la sangre o el fluido intersticial. Muchos analitos pueden probarse acusando tales sensores electroquímicos, dependiendo del diseño del sensor electroquímico, la disposición de los electrodos, el reactivo utilizado y otros factores. Muchas de estas aplicaciones, y en particular las tiras para la prueba de la glucosa, requieren disposiciones del sensor de un tamaño y construcción particulares, en donde la fabricación se realiza con tolerancias particulares para hacer que los sensores electroquímicos tengan características que sean tan predecibles y repetibles como sea posible.

El proceso de fabricación se complica además por la necesidad de fabricar sensores, muchos sensores muy rápidamente en donde los sensores tienen tamaños de célula muy pequeños y, por lo tanto, electrodos muy pequeños dentro de tolerancias muy estrechas. Cuando se prueba la glucosa de la sangre o del fluido intersticial, uno de los muchos factores que desaniman las pruebas regulares es el dolor involucrado en la extracción de la cantidad requerida de sangre o fluido intersticial. Típicamente un mayor volumen requiere una cantidad de dolor mayor que un pequeño volumen. Por ello, es ventajoso producir sensores que requieran una pequeña cantidad de sangre o fluido intersticial y por lo tanto sean menos dolorosos de utilizar, animando a una prueba más regular discreta o continua. Una forma de que se requiera menos analito es producir tiras de sensor electroquímico que tengan unas características estructurales muy pequeñas tales como, células receptoras de muestra muy pequeñas y electrodos muy pequeños dentro de esas células receptoras de muestra, sin embargo, tales características de pequeñez son más difíciles de fabricar, particularmente de una forma precisa y reproducible de modo que produzcan mediciones de analito precisas y reproducibles.

Pueden utilizarse muchos métodos para fabricar los sensores electroquímicos, incluyendo procesos tales como huecograbado y serigrafía de cilindros. En la impresión por huecograbado se recubre un cilindro con una cubierta que define la forma de la característica (por ejemplo los electrodos) a imprimir. Pueden usarse cilindros adicionales para imprimir películas o capas adicionales (por ejemplo capas de encimas o de aislamiento).

Donde se fabrica un sensor electroquímico mediante impresión por huecograbado de tinta eléctricamente conductora para formar uno o más electrodos sobre una banda flexible, que puede ser poliméricos, es posible una alta calidad en la definición de la impresión usando tintas muy poco espesas. Para las tintas más espesas y mayores grosores de impresión requeridos cuando se imprimen sensores electroquímicos se han usado generalmente mallas planas fijas únicas sobre impresoras planas de sensores electroquímicos. Se han descrito también otros métodos, incluyendo métodos de fabricación de sensores electroquímicos que utilizan estructuras de impresión rotativas.

En un proceso de fabricación de una banda para sensores electroquímicos, se pasa una banda de material de substrato a través de una serie de estaciones de impresión. En cada punto de la estación, se deposita una nueva capa de material tal como, por ejemplo, material de electrodo sobre el sustrato o sobre una capa depositada previamente utilizando, por ejemplo, un proceso de serigrafiado. En el proceso de serigrafiado, la banda se posiciona bajo una malla y una tinta, por ejemplo, una tinta conductora utilizada para realizar los electrodos se presiona a través de las zonas seleccionadas de la malla para imprimir una capa que tenga una disposición predeterminada sobre la parte de la banda posicionada por debajo de la malla. Así, es posible construir el sensor electroquímico sobre el sustrato mediante el movimiento del sustrato desde una estación de impresión a la siguiente, imprimiendo cada capa consecutivamente y cortando los sensores individuales a partir de la banda finalizada.

El documento WO 01/73109 A2 describe una proceso basado en una banda continua para la fabricación de sensores electroquímicos.

En un método de fabricación se fabrican una capa de electrodo y al menos una primera capa de reactivo mediante al transporte de una banda continua de sustrato pasando al menos por dos estaciones de impresión. Las estaciones de impresión pueden ser estaciones de impresión de huecograbado cilíndrico o estaciones de impresión de serigrafía cilíndrica. Sin embargo los métodos de huecograbado (girando un cilindro grabado) y de serigrafiado de cilindros (girando una malla/plantilla cilíndrica) padecen de inconvenientes cuando se imprimen sensores Electroquímicos sobre una banda. La impresión por huecograbado típicamente da alturas de impresión muy delgadas. Las espesas tintas eléctricamente conductoras necesarias para producir el grosor de electrodos requerido para los sensores electroquímicos (especialmente aquellos para la detección de glucosa en sangre) son particularmente propensas a sufrir una impresión incompleta, inconsistente con la consiguiente reducción en la calidad, consistencia y fiabilidad del sensor electroquímico. La impresión por huecograbado con tintas de carbón (que típicamente tienen un alto contenido en sólidos y que pueden ser muy viscosas) para producir electrodos de carbón es especialmente difícil dado que las fases sólida/líquida en la tinta pueden separarse dando como resultado un rellenado incompleto o irregular o un vaciado de los huecos de impresión a impresión. Esto puede dar como resultado un grosor de impresión irregular y la degradación de la calidad y consistencia del electrodo de carbón. El serigrafiado sobre cilindro es muy adecuado para disposiciones de alimentación única (al contrario que las disposiciones de banda continua). Adicionalmente, la capacidad para manipular la forma en que la malla interactúa con el medio de impresión, y por ello ejercer una influencia sobre la calidad de la impresión realizando esto, es limitada debido a la naturaleza cilíndrica de la malla. También, la variedad de plantillas disponibles para obtener el grosor de tinta correcto para cada tipo de tinta (carbón, plata/cloruro de plata, aislamiento, encimas u otro agente reactivo) no están fácilmente disponibles comercialmente.

Los sensores electroquímicos para las pruebas de glucosa en sangre o fluido intersticial pueden producirse también en un proceso de impresión multietapa utilizando impresoras planas (tales como las Thieme o Svecia disponibles en Kippax UK, Huddersfield, Reino Unido y Registerprint, Londres, Reino Unido) y la medición de tinta a través de las plantillas de malla disponibles de DEK Machinery,...

1. Un método de fabricación de sensores electroquímicos que comprende el transporte de una banda de un sustrato desde un primer rollo de material de sustrato pasando por una o más estaciones de impresión (103, 104, 105, 106) e imprimiendo uno o más electrodos sobre el sustrato en una o más estaciones de impresión mediante serigrafiado plano, caracterizado por el ensamblado de un segundo rollo de material de sustrato al final del primer rollo (242) y pasando el sustrato empalmado a través de una o más estaciones de impresión.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que se imprime una primera capa de aislamiento sobre el sustrato en una estación de impresión (104) mediante serigrafiado de una tinta de aislamiento utilizando serigrafiado plano.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 en el que una primera capa de reactivo se imprime sobre el sustrato en una estación de impresión adicional (105) mediante serigrafiado plano de una primera tinta de reactivo utilizando serigrafiado plano.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3 en el que una segunda capa de reactivo se imprime sobre el sustrato en una estación de impresión adicional (106) mediante serigrafiado plano de una segunda tinta de reactivo utilizando serigrafiado plano.

5. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 2, 3 ó 4 en el que una segunda capa de aislamiento se imprime sobre el sustrato en una estación de impresión mediante serigrafiado de una segunda tinta de aislamiento utilizando serigrafiado plano.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5 en el que la segunda tinta de aislamiento comprende una tinta adhesiva.

7. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el que una o más capas adicionales de electrodo, reactivo, aislamiento o adhesivo se imprimen sobre el sustrato en una estación de impresión mediante tinta de serigrafiado utilizando serigrafiado plano.

8. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el que uno o más electrodos se imprimen sobre el sustrato en unas primeras estaciones de impresión (103) mediante serigrafiado de tinta eléctricamente conductora utilizando serigrafiado plano; una primera capa de aislamiento se imprime sobre el sustrato en una segunda estación de impresión (104) mediante serigrafiado de una tinta de aislamiento utilizando serigrafiado plano, una primera capa de reactivo se imprime sobre el sustrato en una tercera estación de impresión (105) mediante el serigrafiado de una primera tinta de reactivo utilizando serigrafiado plano y las capas se imprimen en ese orden.

9. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el que se descartan aproximadamente 10 m de sustrato a ambos lados del empalme.

10. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el que se forma un empalme a tope con una longitud de cinta de empalme en ambos lados de la unión.

11. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el que el sustrato se mueve en una estación de pre-acondicionamiento (102) bajo una tensión de aproximadamente 80 N.