TARJETA DE SENSORES PARA DETERMINAR ANALITOS EN MUESTRAS DE LÍQUIDOS O GASES Y PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR UNA TAL TARJETA DE SENSORES.

Tarjeta de sensores para determinar analitos en muestras de líquido o gas con láminas unidas entre sí de forma plana,

que presenta una lámina de sensores (4) orientada hacia la muestra con aberturas (10-24, 26, 28, 29), una lámina de cubierta (6) en el lado opuesto a la muestra y al menos un sensor o una parte de un sensor (48, 50, 52), dispuesto entre la lámina de sensores (4) y la lámina de cubierta (6), estando prevista entre la lámina de sensores (4) y la lámina de cubierta (6) al menos una lámina intermedia (8) con escotaduras (36, 38, 40, 42, 44, 46) y estando dispuesto el sensor (48, 50, 52) en una de las escotaduras (36, 38), caracterizada porque la lámina de cubierta (6) del lado opuesto al de la muestra está dotada de aberturas (64, 66) para la toma eléctrica del sensor (48,50,52), de los que al menos hay uno

Tarjeta de sensores para determinar analitos en muestras de líquidos o gases y procedimiento para fabricar una tal tarjeta de sensores.

La presente invención se refiere a una tarjeta de sensores para determinar analitos en muestras de líquidos o gases con láminas unidas entre sí de forma plana. Además se refiere la invención a un procedimiento para fabricar una tal tarjeta de sensores.

Tales tarjetas de sensores se utilizan en instrumentos de medida o bien sistemas de análisis, en los que una muestra de líquido o de gas se somete a un análisis químico, siendo posible la determinación cuantitativa de distintos analitos en muestras gaseosas y líquidas. Tales sistemas de análisis se utilizan cada vez más en la técnica médica, el control de procesos, así como en la analítica de alimentos y del medio ambiente.

El análisis de parámetros de líquidos corporales en el marco de las pruebas en el point-of-care (POC, punto de atención) en el campo de la diagnosis médica, es al respecto un campo de aplicación principal de estos sistemas de análisis. En el tratamiento de pacientes con enfermedades agudas y gravemente enfermos, es importante para los médicos que realizan el tratamiento obtener rápida y sencillamente informaciones precisas sobre por ejemplo los parámetros fisiológicos de la sangre del paciente. Entre estos parámetros de la sangre se encuentran los gases de la sangre (pO2, pCO2, pH) , los electrolitos (Na, K, Ca, Cl) , la conductividad de la sangre y, derivado de ellos, el hematocrito y los metabolitos (glucosa, lactato, urea, creatinina) . Cada vez más se desplaza al respecto el lugar del análisis desde el laboratorio central hasta las proximidades del paciente. Por lo tanto, los análisis ya no tienen que ser realizados por personal de laboratorio especializado, sino que puede realizarlos el personal que a la vez trata al paciente. De esta manera se gana un tiempo considerable, que favorece un tratamiento más rápido y eficiente del paciente.

En el desarrollo de los sistemas de análisis utilizados para ello es en consecuencia especialmente importante que los aparatos sean fáciles y seguros de manejar, no precisen de ninguna medida de mantenimiento complicada ni costosa en tiempo y que los costes del análisis por cada muestra se mantengan tan reducidos como sea posible. Existen ya diversos sistemas de análisis clínicos que se utilizan para esta tarea. Los mismos utilizan predominantemente sensores electroquímicos para medir los analitos. En algunos sistemas se utilizan al respecto sensores de forma constructiva convencional, compuestos por el cuerpo del electrodo, el electrólito interior y la membrana selectiva en cuanto al analito, que se conservan mucho tiempo pero en cambio cuesta mucho tiempo mantenerlos una y otra vez.

Los nuevos aparatos de análisis utilizan cada vez más sensores planares, que no precisan de mantenimiento, que pueden ser fabricados entre otros procedimientos según la técnica de capa delgada y de capa gruesa en grandes series. Varios sensores, de los cuales cada uno puede determinar un analito específicamente, se colocan sobre un sustrato. A la célula de paso del flujo se llevan, para averiguar las concentraciones de analito, la solución calibradora y la muestra de líquido a través de los sensores.

Así se presentó en el marco del 17 Simposio Internacional de la International Federation of Clinical Chemistr y and Laborator y Medicine (IFCC) , del 4 al 7 de junio 1998 en Niza (Francia) , una nueva generación de tarjetas de sensores, que utilizan la llamada tecnología de membrana de doble matriz (DMM) . Las tarjetas de sensores conocidas con membrana de doble matriz presentan una lámina de sensores con aberturas, que se orienta a la muestra de líquido a investigar en la posición de utilización. En el lado de la lámina opuesto al de la muestra de líquido está dispuesta una lámina de cubierta, sobre la que están impresas vías eléctricamente conductoras de plata/cloruro de plata, estando orientadas estas vías conductoras a la lámina de sensores. Entre la lámina de sensores y la lámina de cubierta están dispuestos materiales de substrato para sensores DMM selectivos en cuanto a iones, que por un lado son contiguos a una abertura en la lámina de sensores y por otro lado a una de las vías conductoras sobre la lámina de cubierta. En esta configuración se unen las láminas y los sensores, estando configuradas las aberturas de la lámina de sensores más pequeñas que la superficie del sensor, con lo que el borde de la abertura oprime el borde del sensor hacia abajo, lo cual en definitiva conduce a que se eleve el borde de la abertura. La toma eléctrica se realiza directamente en las vías conductoras, que se extienden para este fin hasta el borde de la lámina de cubierta, que está configurada de mayor tamaño que la lámina de sensores, con lo que una parte de la vía conductora no está cubierta por la lámina de sensores y puede realizarse allí la toma.

Dentro del sistema de análisis está unida de forma plana la tarjeta de sensores DMM conocida con una placa, en la que se encuentran una o varias ranuras. Mediante esta unión resulta un canal de flujo para la muestra de líquido, que está limitado por un lado por la pared de las ranuras y por otro lado por la lámina de sensores de la tarjeta de sensores DMM. Las aberturas de la lámina de sensores están orientadas entonces hacia el canal de flujo, con lo que los sensores pueden ser mojados por la muestra de líquido que fluye por el canal de flujo. La tarjeta de sensores DMM conocida tiene el inconveniente de que la misma no garantiza una estanqueidad segura de los canales de flujo dentro de la placa.

El documento DE 197 47 875 A1 describe una tarjeta de sensores que dispone de una lámina de sensores, una lámina de cubierta y una lámina intermedia. En una escotadura de la lámina intermedia se encuentra un sensor. La toma eléctrica se realiza mediante contactos y vías de contacto que conducen a laminillas de contacto. Los contactos, vías de contacto y laminillas de contacto se encuentran en el lado de la lámina de cubierta orientado hacia la lámina intermedia. El sensor toma contacto con la muestra a través de una abertura en la lámina de sensores. En la tarjeta de sensores conocida la toma de contacto del sensor tiene el inconveniente de que las vías de contacto y las laminillas de contacto están realizadas en el lado de la lámina de cubierta orientado hacia la lámina intermedia. Debido a ello resulta el problema de que en las laminillas de contacto no puede realizarse la toma sin más. El problema se resuelve disponiendo la lámina de cubierta por un lado y la lámina intermedia y de sensores por otro lado una encima de otra tal que la zona de la lámina de cubierta en la que están dispuestas las laminillas de contacto sobresale hacia fuera.

El documento WO 02/097415 A2 describe un sensor de oxígeno que dispone de un electrodo de trabajo, un electrodo de referencia y un electrodo de masa. En una forma de ejecución preferente del sensor, presenta el electrodo de trabajo un hilo de platino que se asienta en el centro de una hoja de vidrio. En uno de los lados de la hoja de vidrio está cubierto el hilo de platino por dos membranas, mientras que el hilo está en contacto por el otro lado del disco con un electrodo. El hilo de platino está sometido en el lado opuesto a la toma de contacto con el electrodo a una corriente de gas, mientras que la toma eléctrica se realiza en el lado de la toma de contacto con el electrodo.

La presente invención tiene así como tarea básica lograr una tarjeta de sensores para determinar analitos en muestras de líquido que garantice una estanqueidad segura de los canales de flujo para la muestra de líquido, así como un procedimiento para fabricar una tal tarjeta de sensores.

La solución a esta tarea se realiza en base a las características indicadas en las reivindicaciones 1 y 16. Ventajosas formas de ejecución de la invención son objeto de las reivindicaciones secundarias.

La tarjeta de sensores correspondiente a la invención para determinar analitos en las muestras de líquido o gas presentan láminas unidas entre sí de forma plana. La lámina orientada a la muestra de líquido se denomina lámina de sensores y está dotada de aberturas. Orientada a la muestra de líquido significa en este contexto... [Seguir leyendo]

1. Tarjeta de sensores para determinar analitos en muestras de líquido o gas con láminas unidas entre sí de forma plana, que presenta una lámina de sensores (4) orientada hacia la muestra con aberturas (10-24, 26, 28, 29) , una lámina de cubierta (6) en el lado opuesto a la muestra y al menos un sensor o una parte de un sensor (48, 50, 52) , dispuesto entre la lámina de sensores (4) y la lámina de cubierta (6) , estando prevista entre la lámina de sensores (4) y la lámina de cubierta (6) al menos una lámina intermedia (8) con escotaduras (36, 38, 40, 42, 44, 46) y estando dispuesto el sensor (48, 50, 52) en una de las escotaduras (36, 38) , caracterizada porque la lámina de cubierta (6) del lado opuesto al de la muestra está dotada de aberturas (64, 66) para la toma eléctrica del sensor (48, 50, 52) , de los que al menos hay uno.

2. Tarjeta de sensores según la reivindicación 1, caracterizada porque el espesor de la lámina intermedia (8) es mayor o igual que el espesor del sensor o de la parte del sensor (48, 50, 52) .

3. Tarjeta de sensores según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las aberturas (64, 66) para la toma eléctrica están rellenas de una pasta (67) endurecida, eléctricamente conductora.

4. Tarjeta de sensores según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el sensor es un sensor selectivo respecto a los iones (48) , del que por un lado puede realizarse una toma eléctrica a través de una de las aberturas (66) de la lámina de cubierta (6) y por otro lado puede entrar en contacto a través de una de las aberturas (10, 12, 14, 20) de la lámina de sensores (4) con la muestra de líquido o de gas.

5. Tarjeta de sensores según la reivindicación 4, caracterizada porque la abertura (66) para la toma eléctrica está dispuesta en la lámina de cubierta (6) decalada respecto a la abertura (10, 12, 14, 20) de la lámina de sensores (4) .

6. Tarjeta de sensores según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque el sensor selectivo respecto a los iones (48) presenta un material de substrato (48') introducido en la escotadura (36) , que en la zona de la abertura (10, 12, 14, 20) de la lámina de sensores (4) está activado con una mezcla de reactivos (48”) selectivos respecto a los iones.

7. Tarjeta de sensores según la reivindicación 6, caracterizada porque el material de substrato presenta en su lado orientado hacia la abertura (66) para la toma eléctrica un recubrimiento conductor (70) .

8. Tarjeta de sensores según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la lámina de sensores (4) presenta vías eléctricamente conductoras (30, 32, 34) impresas orientadas hacia la lámina intermedia (8) , pudiendo realizarse la toma eléctrica de las vías conductoras (30, 32, 34) a través de respectivas aberturas (64, 66) y pudiendo realizarse la toma eléctrica en al menos una de las escotaduras (40, 42) de la lámina intermedia (8) .

9. Tarjeta de sensores según la reivindicación 8, caracterizada porque el sensor es un sensor de gas, que se encuentra en contacto con una primera vía conductora

(30) y una segunda vía conductora (32) sobre la lámina de sensores (4) y que puede entrar en contacto a través de una de las aberturas (18, 22) de la lámina de sensores (4) con la muestra de líquido o de gas.

10. Tarjeta de sensores según la reivindicación 9, caracterizada porque el sensor de gas es un sensor de dióxido de carbono (52) , en particular un sensor de dióxido de carbono que presenta un material de substrato (52') , el cual presenta un recubrimiento orientado hacia la lámina de sensores (4) , preferiblemente un recubrimiento impreso de material de plata/cloruro de plata y un material sensible al pH, estando aplicado sobre el recubrimiento un electrólito interior (52”) y una membrana permeable al gas (52”) como activación.

11. Tarjeta de sensores según la reivindicación 9, caracterizada porque el sensor de gas es un sensor de oxígeno (50) , en particular un sensor de oxígeno que presenta un material de substrato con capas aplicadas sobre el mismo, preferiblemente impresas, de un material adecuado como electrodo de trabajo y de un material adecuado como electrodo de referencia, estando aplicados sobre las capas un electrólito interior y una membrana permeable al gas como activación.

12. Tarjeta de sensores según la reivindicación 8, caracterizada porque el sensor es un sensor de conductividad (56) , que presenta dos tramos de línea (58, 60) eléctricamente conductores y distanciados entre sí, impresos sobre el lado de la capa intermedia (8) orientado hacia la lámina de sensores (4) , estando en contacto uno de los tramos de línea (58) con una primera vía conductora (30) sobre la lámina de sensores (4) y el otro tramo de línea (60) con una segunda vía conductora (32) sobre la lámina de sensores (4) y pudiendo unirse eléctricamente ambos tramos de línea (58, 60) a través de una abertura (16, 24) dentro de la lámina de sensores (4) , pudiendo mojarse por la muestra de líquido.

13. Tarjeta de sensores según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en al menos una de las escotaduras (44) de la lámina intermedia (8) está dispuesta una membrana de aireación (54) , limitando la membrana de aireación (54) por un lado con una abertura de aireación (29) de la lámina de sensores (4) y por otro lado con una abertura de aireación (68) de la lámina de cubierta (6) .

14. Tarjeta de sensores según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque una de las escotaduras (46) de la lámina intermedia (8) está configurada alargada, estando unida mediante flujo la escotadura alargada (46) con al menos dos aberturas separadas (26, 28) en la lámina de sensores (4) .

15. Tarjeta de sensores según la reivindicación 14, caracterizada porque ambas aberturas separadas (26, 28) están configuradas alargadas y discurren transversalmente, preferiblemente en ángulo recto, respecto a la escotadura alargada (46) de la lámina intermedia (8) .

16. Configuración para determinar analitos en muestras de líquido o gas, que presenta una tarjeta de sensores según una de las reivindicaciones precedentes y una placa con al menos un canal lateralmente abierto, estando fijada la lámina de sensores de la tarjeta de sensores a la placa, configurando un canal de flujo cerrado lateralmente para la muestra.

17. Procedimiento para fabricar una tarjeta de sensores para determinar analitos en muestras de líquido con láminas unidas entre sí de forma plana, con las etapas de procedimiento aportación de una lámina de sensores con aberturas, una lámina de cubierta con aberturas para la toma eléctrica y al menos una lámina intermedia, en la que están previstas escotaduras, colocación de al menos un sensor o una parte de un sensor en una de las escotaduras de la lámina intermedia y unión en forma plana de las láminas dispuestas una sobre otra, estando dispuesta la lámina intermedia entre la lámina del sensor y la lámina de cubierta.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque al menos una de las láminas se une en forma plana en una de las escotaduras con la lámina intermedia antes de colocar el sensor o la parte del sensor.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque tanto la lámina de sensores como también la lámina de cubierta se unen en parte en forma plana con la lámina intermedia antes de colocar el sensor o la parte del sensor en una de las escotaduras.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque antes de aportar la lámina de sensores se imprimen vías conductoras sobre el lado de la lámina de sensores a orientar hacia la lámina intermedia, preferiblemente mediante serigrafía.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque antes de aportar la lámina intermedia se imprimen tramos de línea sobre el lado de la lámina intermedia a orientar hacia la lámina de sensores, preferiblemente mediante serigrafía.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque la unión se realiza mediante pegado, laminación en caliente, soldadura al calor o soldadura de alta frecuencia.