Método para comprobar la calidad del acoplamiento térmico de una celda de medición.

Método para comprobar la calidad del acoplamiento térmico de una celda de medición (1) a un elementotermostatizable (4) de un analizador,

donde la celda de medición, que sirve para medir al menos un parámetro deuna muestra, se puede insertar como pieza intercambiable en el analizador y presenta al menos un elemento sensor(10) en el canal de medición (7), caracterizado por los siguientes pasos:

a) insertar la celda de medición (1) en el analizador, estableciendo un contacto mecánico con el elementotermostatizable (4);

b) llenar el canal de medición (7) con un líquido interno proporcionado por el analizador, como líquido calibrador,solución de limpieza, etc., o con un líquido externo, como muestra líquida, líquido de control de calidad, etc.;

c) esperar un equilibrio térmico entre el líquido interno o externo y el canal de medición;

d) efectuar una variación rápida de temperatura mediante el elemento termostatizable (4);

e) medir una secuencia temporal de una señal en al menos un elemento sensor (10), después de efectuar lavariación rápida de temperatura, de modo que con el elemento sensor (10) no se mide realmente la temperatura,sino la secuencia temporal de una señal de una magnitud dependiente de la temperatura del líquido interno oexterno o la secuencia temporal de una señal de un elemento sensor (10) electroquímico u óptico dependiente dela temperatura; y

f) determinar la calidad del acoplamiento térmico a partir de un análisis de la secuencia temporal de la señalmedida en el paso e).

Método para comprobar la calidad del acoplamiento térmico de una celda de medición

La presente invención se refiere a un método para comprobar la calidad del acoplamiento térmico de una celda de medición a un elemento termostatizable de un analizador.

La celda de medición, o también cartucho sensor, - que dispone al menos de un elemento sensor en un canal de medición - es una pieza intercambiable que se puede insertar en el analizador provisto de una superficie de soporte termostatizable y ponerse en contacto con dicha superficie en al menos una zona de la misma. La calidad del acoplamiento térmico entre el elemento termostatizable y la pared de la celda de medición tiene una importancia decisiva para que la termostatización de los medios y elementos sensores existentes en la celda sea rápida y reproducible. Un espacio de aire entre el elemento termostatizable y la celda de medición o cartucho sensor es casi siempre inevitable y debe permanecer dentro de un estrecho margen de tolerancia.

Es sabido que los elementos sensores de muchos dispositivos medidores y analizadores registran señales cuyas características dependen de la temperatura. Esta dependencia de la temperatura se debe, según el tipo de sensor, a la influencia de procesos químicos condicionados por su estado de equilibrio y/o por su cinética o, en caso concreto de sensores electroquímicos, a la variación de propiedades químico-físicas.

Estos sensores se usan frecuentemente en sistemas de análisis médicos para determinar presiones las parciales de gas, el valor del pH o las concentraciones de iones y metabolitos en líquidos corporales. Estos sensores se usan sobre todo en analizadores de sangre, los cuales tienen un papel muy importante en el diagnóstico médico.

Mientras que los coeficientes térmicos de los sensores pueden determinarse con bastante facilidad por medio de mediciones de calibración adecuadas, el problema es, por ejemplo, que en la determinación de gases y pH en la sangre las magnitudes de medición (pO2, pCO2, pH) dependen de la temperatura y los coeficientes térmicos de la muestra, necesarios para el cálculo de conversión, no se conocen con suficiente exactitud. Por tanto un cálculo de conversión de los valores de una muestra de sangre, medidos por ejemplo a temperatura ambiente, a los valores existentes a la temperatura corporal (37ºC) es inexacto.

Para evitar las dependencias de la temperatura arriba mencionadas es conocido el empleo de celdas de medición con sensores, en condiciones de temperatura controlada – en termostatos. Cuando al cabo de cierto tiempo de uso hay que sustituir las celdas de medición, debe procurarse que la celda de medición sea fácilmente separable del termostato, que es una pieza fija del analizador.

En general las celdas de medición funcionan en una cámara termostatizada del analizador, que se mantiene a una temperatura constante y está formada mayormente por materiales sintéticos.

Para reproducir de la mejor manera posible la situación en el cuerpo del paciente, las muestras se miden a una temperatura de 37ºC. Aunque transcurra poco tiempo entre la toma de muestra y el momento de la medición, la muestra de sangre se enfría claramente y debe calentarse de nuevo muy rápidamente hasta la temperatura corporal en la celda de medición, la cual se halla casi siempre en el analizador.

Para una termostatización rápida y reproducible es fundamental que, además de los medios incorporados en la celda de medición – como medios de calibración, medios de control o muestras líquidas, los sensores existentes en la celda de medición se lleven asimismo del modo más rápidamente posible y reproducible a la temperatura de operación requerida.

En este contexto, por la patente US 5, 046, 496 A se ha difundido un dispositivo sensor para medir los parámetros pH, pCO2 y pO2 de la sangre, en el cual cada uno de los electrodos va fijado mediante una técnica de film grueso sobre una plaquita rectangular soporte de cerámica no conductora. La plaquita soporte con los electrodos de medición se pega en la carcasa de una celda de flujo. Sobre la plaquita soporte hay además un sensor térmico y un elemento calefactor para proporcionar y regular la temperatura adecuada de medición.

A través de la patente US 6, 890, 757 B2 se conoce un sistema de diagnóstico portátil, donde el elemento calefactor también está integrado directamente en el chip sensor con cada uno de los electrodos. Para medir la temperatura el chip sensor es pulsado por un sensor IR sin establecer contacto.

Por último, a través de la patente US 2003/0057108 A1 se conoce un método para hidratar y calentar rápidamente sensores químicos, electroquímicos y bioquímicos. El cartucho sensor consta de una parte inferior de plástico, en la cual están colocados los sensores, y de una tapa metálica, que también se puede utilizar para transmitir calor al cartucho sensor. A tal fin la tapa va provista de contactos con los respectivos elementos calefactores o refrigerantes, por ejemplo un elemento Peltier.

La desventaja de dichos dispositivos es la complejidad adicional de integrar directamente un elemento calefactor y

un medidor de temperatura en la celda de medición.

De la patente EP 1 367 392 B1 se conoce un aparato analítico con una celda de medición termostatizable y provista de unos electrodos electroquímicos que no se describen con mayor detalle. La celda de medición se termostatiza con elementos Peltier, y entre éstos y la pared de la celda de medición hay un elemento distribuidor térmicamente conductor. Por consiguiente, debido al inevitable espacio de aire, la termostatización elegida de este modo equivale a un baño de aire y la transmisión de calor queda limitada principalmente por el grosor del material polimérico - que es un mal conductor térmico -alrededor del sensor electroquímico y por el espacio de aire restante hasta la superficie termostatizada.

Para mejorar la transmisión de calor a la celda de medición se conoce de la patente EP 1 674 866 una capa elástica

o plástica térmicamente conductora, que se adhiere en la zona de contacto, al menos a una pared de la celda de medición o a la superficie soporte termostatizable del analizador, y que al reemplazar la celda de medición se puede retirar de la superficie soporte termostatizable opuesta o de la celda de medición, sin dejar prácticamente residuos. También se propone que la pared de la celda de medición, cuyo lado interno dirigido al canal de medición lleva uno

o varios elementos sensores, sea de un metal térmicamente conductor o de una aleación metálica térmicamente conductora, al menos en la zona de contacto con la superficie soporte termostatizable del analizador.

Con estas medidas (capa térmicamente conductora o bien pared metálica de la celda de medición) , que también se pueden combinar, se minimiza sustancialmente la resistencia a la transmisión del calor desde la fuente térmica y de la superficie soporte termostatizada del analizador, hasta el sensor o el plano de la muestra.

Cuando la celda de medición está dañada o las superficies de contacto tienen mucha suciedad, el contacto con la superficie termostatizada solo existe en algunos puntos y no es reproducible, de lo cual se resiente la calidad del acoplamiento térmico, sin que este funcionamiento defectuoso pueda detectarse al momento.

Un acoplamiento insuficiente produce una adaptación térmica retardada del sensor y de la muestra. Entonces se retrasa la disponibilidad de la medición a la debida temperatura o podría tener lugar una medición demasiado pronto, antes de alcanzar dicha temperatura, p.ej. 37ºC.

Partiendo del estado técnico descrito, la presente invención tiene por objeto proponer un método para controlar el acoplamiento térmico de una celda de medición utilizable en un analizador, prescindiendo en lo posible de un elemento calefactor y de un sensor de temperatura en la celda de medición, de modo que un fallo del acoplamiento térmico al cambiar la celda de medición, en caso de funcionamiento defectuoso o durante el uso de la celda de medición pueda ser detectado claramente al momento.

La solución aportada por la presente invención consta de los siguientes pasos:

a) colocar la celda de medición en el analizador, estableciendo contacto mecánico con el elemento termostatizable;

1. Método para comprobar la calidad del acoplamiento térmico de una celda de medición (1) a un elemento

termostatizable (4) de un analizador, donde la celda de medición, que sirve para medir al menos un parámetro de 5 una muestra, se puede insertar como pieza intercambiable en el analizador y presenta al menos un elemento sensor

(10) en el canal de medición (7) , caracterizado por los siguientes pasos: a) insertar la celda de medición (1) en el analizador, estableciendo un contacto mecánico con el elemento termostatizable (4) ; b) llenar el canal de medición (7) con un líquido interno proporcionado por el analizador, como líquido calibrador,

solución de limpieza, etc., o con un líquido externo, como muestra líquida, líquido de control de calidad, etc.; c) esperar un equilibrio térmico entre el líquido interno o externo y el canal de medición; d) efectuar una variación rápida de temperatura mediante el elemento termostatizable (4) ; e) medir una secuencia temporal de una señal en al menos un elemento sensor (10) , después de efectuar la variación rápida de temperatura, de modo que con el elemento sensor (10) no se mide realmente la temperatura,

sino la secuencia temporal de una señal de una magnitud dependiente de la temperatura del líquido interno o externo o la secuencia temporal de una señal de un elemento sensor (10) electroquímico u óptico dependiente de la temperatura; y f) determinar la calidad del acoplamiento térmico a partir de un análisis de la secuencia temporal de la señal medida en el paso e) .

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque, para medir la secuencia temporal de la señal según el paso e) se usan los elementos sensores (10) ya existentes en la celda (1) para la medición de la muestra.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en el paso e) se mide la secuencia temporal de la 25 señal de una magnitud del líquido interno o externo, dependiente de la temperatura.

4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se mide la secuencia temporal de la señal de la conductividad, de la resistencia o de la impedancia del líquido interno o externo.

30 5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque se mide la máxima diferencia D entre la secuencia normalizada de temperatura del elemento termostatizable (4) y la secuencia normalizada de la conductividad, de la resistencia o de la impedancia, valorando la calidad del acoplamiento térmico en función de un valor umbral elegible de la diferencia máxima D.

35 6. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque se calcula el cociente Q entre la subida de la curva de temperatura del elemento termostatizable (4) y la subida de la secuencia temporal de la conductividad, de la resistencia o de la impedancia del líquido de servicio, y la calidad del acoplamiento térmico se valora en función de un valor umbral elegible del cociente Q.

40 7. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en el paso e) se mide la secuencia temporal de la señal de un elemento sensor (10) electroquímico u óptico dependiente de la temperatura.

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque se mide la secuencia temporal de la señal de al

menos un elemento sensor (10) electroquímico u óptico para determinar iones, por ejemplo Li+, Na+, K+, Mg++, Ca++ o 45 aniones como Cl-.

9. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque se mide la secuencia temporal de la señal de al menos un elemento sensor (10) electroquímico u óptico para determinar sustancias bioquímicas como p.ej. glucosa, lactato, urea, creatinina.

10. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque se mide la secuencia temporal de la señal de al menos un elemento sensor (10) electroquímico u óptico para determinar gases disueltos, como p.ej. oxígeno y dióxido de carbono, o el valor pH.

55 11. Método según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque se calcula la diferencia máxima D entre la secuencia normalizada de temperatura del elemento termostatizable (4) y la secuencia normalizada de la señal del elemento sensor (10) electroquímico u óptico, valorando la calidad del acoplamiento térmico en función de un valor umbral elegible de la diferencia máxima D.

60 12. Método según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque se calcula el cociente Q entre la subida de la curva de temperatura del elemento termostatizable (4) y la subida de la secuencia temporal de la señal de medición del sensor (10) electroquímico u óptico, valorando la calidad del acoplamiento térmico en función de un valor umbral elegible del cociente Q.

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