Un sensor electroquímico para la determinación analítica de glucosa en una muestra líquida de sangre,

comprendiendo el sensor:

una primera hoja de material eléctricamente resistivo que define una primera pared terminal de una celda electroquímicay que tiene dispuesta sobre ella un electrodo;

una segunda hoja de material eléctricamente resistivo que define una segunda pared terminal de una celdaelectroquímica y que tiene dispuesta sobre ella un electrodo;

una tercera hoja de material eléctricamente resistivo que tiene un orificio que se extiende a través de la tercera hoja y quedefine una pared lateral de la celda electroquímica, en la que el espacio entre la primera pared terminal y la segundapared terminal comprende un espacio capilar;

una primera muesca en un borde lateral del sensor, que se extiende a través de la primera hoja, la segunda hoja y latercera hoja, en la que una muestra líquida de sangre en contacto con la muesca es arrastrada espontáneamente poracción capilar adentro de la celda electroquímica;

una segunda muesca en un segundo borde lateral del sensor, que se extiende a través de la primera hoja, la segundahoja y la tercera hoja, en comunicación con la celda y adaptada para permitir que escape aire desde la celdaelectroquímica; y

un sistema glucosa oxidasa / ferricianuro para medir la concentración inicial de glucosa en la muestra líquida.

Sensor electroquímico

5 Campo de la invención

Esta invención se refiere a una celda electroquímica para determinar la concentración de un analito en un vehículo.

Técnica antecedente

La invención que se describe en este documento es una mejora o una modificación de la invención descrita en la solicitud de los autores pendiente de tramitación PCT/AU96/00365 (WO-A-97/00441) , cuyo contenido se incorpora a este documento por referencia.

La invención se describirá en este documento con particular referencia a un biosensor adaptado para medir la concentración de glucosa en sangre.

Se sabe medir la concentración de un componente que se ha de analizar en una muestra líquida acuosa colocando la muestra en una zona de reacción en una celda electroquímica que comprende dos electrodos que tienen una impedancia que los hace adecuados para medición amperométrica. Se deja que reaccione el componente que se ha de analizar directa o indirectamente con un reactivo redox de modo que forme una sustancia oxidable (o reducible) en una cantidad correspondiente a la concentración del componente que se ha de analizar. La cantidad de sustancia oxidable (o reducible) presente se estima a continuación electroquímicamente. En general este método requiere suficiente separación de los electrodos de manera que los productos de electrolisis en un electrodo no puedan alcanzar al otro electrodo ni interferir con los procesos en el otro electrodo durante el período de medición.

En la solicitud pendiente de tramitación de los autores se describe un nuevo método para determinar la concentración de la forma reducida (u oxidada) de una especie redox en una celda electroquímica de la clase que comprende un electrodo de trabajo y un electrodo contador (o contador/referencia) espaciado del electrodo de trabajo por una distancia predeterminada. El método implica aplicar una diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos y seleccionar el potencial del electrodo de trabajo de manera que la velocidad de electro-oxidación de la forma reducida de la especie química (o de la electro-reducción de la forma oxidada) se controla por difusión. El espaciado entre el electrodo de trabajo y el electrodo contador se selecciona de manera que los productos de reacción del electrodo contador lleguen al electrodo de trabajo. Determinando la corriente en función del tiempo después de la aplicación del potencial y antes de la consecución de corriente en estado estacionario y estimando a continuación la magnitud de la corriente en estado estacionario, el método anteriormente descrito permite estimar el coeficiente de difusión y/o la concentración de la forma reducida (u oxidada) de las especies.

La solicitud pendiente de tramitación de los autores ejemplifica este método con referencia al uso de una "celda electroquímica de capa delgada" que emplea un sistema GOD/ferrocianuro. Según se usa en este documento la expresión "celda electroquímica de capa delgada" se refiere a una celda que tiene electrodos espaciados muy próximos de manera que el producto de reacción del electrodo contador llegue al electrodo de trabajo. En la práctica, la separación de electrodos en una celda de este tipo para medir glucosa en sangre será menos de 500 micrómetros, y preferiblemente menos de 200 micrómetros.

45 La química usada en la celda electroquímica ejemplificada es como sigue:

glucosa + GOD - ácido glucónico + GOD* reacción 1

GOD* + 2ferricianuro - GOD + 2ferrocianuro reacción 2

donde GOD es la enzima glucosa oxidasa, y GOD* es la enzima "activada". Ferricianuro ([Fe (CN) 6]3-) es el "mediador" que devuelve la GOD* a su estado catalítico. GOD, un catalizador enzimático, no se consume durante la reacción siempre que esté presente mediador en exceso. Ferrocianuro ([Fe (CN) 6]4-) es el producto de la reacción total. Idealmente no hay ferrocianuro inicialmente, aunque en la práctica a menudo hay una pequeña cantidad. Después de que la reacción se termina la concentración de ferrocianuro (medida electroquímicamente) indica la concentración inicial de glucosa. La reacción total es la suma de las reacciones 1 y 2:

55 GOD

glucosa + 2ferricianuro -ácido glucónico + 2ferrocianuro reacción 3

"Glucosa" se refiere específicamente a β-D-glucosa.

La técnica anterior sufre una serie de inconvenientes. En primer lugar, el tamaño de muestra requerido es mayor de lo deseable. En general sería preferible que se pudieran hacer las mediciones sobre muestras de volumen reducido porque esto a su vez facilita el uso de métodos menos invasivos para obtener muestras.

En segundo lugar, sería deseable generalmente mejorar la precisión de la medición y eliminar o reducir las variaciones debidas, por ejemplo, a la asimetría de la celda u otros factores que se introducen durante la producción en gran cantidad 5 de microceldas. Igualmente, sería deseable reducir los efectos "de borde" del electrodo.

En tercer lugar, dado que las celdas son desechables después de usar, es deseable que permitan la producción en gran cantidad a coste relativamente bajo.

Exposición de la invención

Según la presente invención se proporciona un sensor electroquímico para la determinación analítica de glucosa en una muestra líquida de sangre, comprendiendo el sensor: 15 una primera hoja de material eléctricamente resistivo que define una primera pared terminal de una celda electroquímica y que tiene dispuesta sobre ella un electrodo; una segunda hoja de material eléctricamente resistivo que define una segunda pared terminal de una celda electroquímica y que tiene dispuesta sobre ella un electrodo;

una tercera hoja de material eléctricamente resistivo que tiene un orificio que se extiende a través de la tercera hoja y que define una pared lateral de la celda electroquímica, en la que el espacio entre la primera pared terminal y la segunda pared terminal comprende un espacio capilar;

una primera muesca en un borde lateral del sensor, que se extiende a través de la primera hoja, la segunda hoja y la tercera hoja, en la que una muestra líquida de sangre en contacto con la muesca es arrastrada espontáneamente por acción capilar adentro de la celda electroquímica;

una segunda muesca en un segundo borde lateral del sensor, que se extiende a través de la primera hoja, la segunda hoja y la tercera hoja, en comunicación con la celda y adaptada para permitir que escape aire desde la celda electroquímica; y un sistema glucosa oxidasa / ferricianuro para medir la concentración inicial de glucosa en la muestra líquida. 35 Descripción de realizaciones preferidas La invención se describirá ahora particularmente solo a manera de ejemplo con referencia a los dibujos esquemáticos que se acompañan en los que: La figura 1 muestra el producto de la etapa 2 de fabricación en planta. La figura 2 muestra el producto de la figura 1 en perfil. La figura 3 muestra el producto de la figura 1 en alzado.

45 La figura 4 muestra el producto de la etapa 3 de fabricación en planta. La figura 5 muestra el producto de la figura 4 en sección trasversal sobre la línea 5-5 de la figura 4. La figura 6 muestra el producto de la etapa 5 de fabricación en planta. La figura 7 muestra el producto de la figura 6 en perfil. La figura 8 muestra el producto de la figura 6 en alzado. 55 La figura 9 muestra el producto la etapa 7 de fabricación en planta. La figura 10 es una sección trasversal de la figura 9 sobre la línea 10-10. La figura 11 muestra el producto de la figura 9 en alzado. La figura 12 muestra una celda según la invención en planta. La figura 13 muestra la celda de la figura 12 en perfil. 65 La figura 14 muestra la celda de la figura 12 en alzado.

La figura 15 muestra una pequeña porción de una segunda realización de la invención en sección ampliada.

La construcción de una celda electroquímica de capa delgada se describirá ahora a manera de ejemplo del método de 5 fabricación mejorado.

Etapa 1: Una hoja 1 de Melinex® (un poli (tereftalato de etileno) ["PET"] químicamente inerte y eléctricamente resistivo) de aproximadamente 13 cm x 30 cm y 100 micrómetros de espesor se extendió en plano sobre una hoja de papel antiadhesivo 2 y se revistió usando una barra MYAR Número 2 con un espesor de 12 micrómetros en húmedo (aproximadamente 2-5 micrómetros en seco) con un adhesivo 3 basado en agua activado por calor (sistema ICI Novacoat que usa... [Seguir leyendo]

1. Un sensor electroquímico para la determinación analítica de glucosa en una muestra líquida de sangre, comprendiendo el sensor:

una primera hoja de material eléctricamente resistivo que define una primera pared terminal de una celda electroquímica y que tiene dispuesta sobre ella un electrodo;

una segunda hoja de material eléctricamente resistivo que define una segunda pared terminal de una celda 10 electroquímica y que tiene dispuesta sobre ella un electrodo;

una tercera hoja de material eléctricamente resistivo que tiene un orificio que se extiende a través de la tercera hoja y que define una pared lateral de la celda electroquímica, en la que el espacio entre la primera pared terminal y la segunda pared terminal comprende un espacio capilar;

una primera muesca en un borde lateral del sensor, que se extiende a través de la primera hoja, la segunda hoja y la tercera hoja, en la que una muestra líquida de sangre en contacto con la muesca es arrastrada espontáneamente por acción capilar adentro de la celda electroquímica;

una segunda muesca en un segundo borde lateral del sensor, que se extiende a través de la primera hoja, la segunda hoja y la tercera hoja, en comunicación con la celda y adaptada para permitir que escape aire desde la celda electroquímica; y un sistema glucosa oxidasa / ferricianuro para medir la concentración inicial de glucosa en la muestra líquida. 25

2. Un sensor electroquímico según la reivindicación 1, en el que los electrodos no cubren completamente las aberturas terminales de la celda.

3. Un sensor electroquímico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada una de las hojas 30 está unida mediante un adhesivo.

4. Un sensor electroquímico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el adhesivo es un adhesivo pegajoso de contacto.

5. Un sensor electroquímico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el adhesivo es una película entrelazada de fusión en caliente.

6. Un sensor electroquímico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende adicionalmente un conector de borde, por lo que el sensor se puede colocar en un circuito de medición. 40

7. Un sensor electroquímico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos una de las hojas de material eléctricamente resistivo comprende poli (tereftalato de etileno) .

8. Un sensor electroquímico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende adicionalmente 45 un tampón y un tensioactivo para ayudar a arrastrar una muestra líquida de sangre adentro de la celda electroquímica.

9. Un sensor electroquímico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los electrodos comprenden un revestimiento de paladio por pulverización catódica, que tiene un espesor de 100 a 1.000 angstroms.