Dispositivo de análisis con elementos de refuerzo del transductor.

Un dispositivo de análisis para su uso con un aparato de pruebas externas para detectar la presencia de un analito en una muestra de prueba,

comprendiendo el dispositivo:

un transductor (109) formado de una capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico intercalada entre las primera y segunda capas de electrodo, estando el transductor dispuesto para producir una tensión eléctrica a través de las capas de electrodo en respuesta al calentamiento o esfuerzo de la capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico; y

primer y segundo elementos de refuerzo (10 111(a), 111(b)) del transductor (109), estando el transductor (109) intercalado entre los elementos de refuerzo, definiendo cada uno de los elementos de refuerzo una superficie plana para mantener el transductor en una condición plana,

donde cada uno de los elementos de refuerzo (111(a), 111(b) expone una porción de una capa de electrodo respectiva del transductor para conectar eléctricamente el transductor (109) al aparato de pruebas externas, estando las porciones expuestas lateralmente desplazadas entre sí de manera que las porciones expuestas se soportan cada una en toda su área por el elemento de refuerzo en el lado opuesto del transductor.

Dispositivo de análisis con elementos de refuerzo del transductor

Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo de análisis que comprende un transductor o un sensor piroeléctrico o piezoeléctrico. Tal dispositivo puede, por ejemplo, utilizarse para realizar el diagnóstico in vitro (DIV) de una variedad de condiciones o enfermedades médicas. Más particularmente, aunque no exclusivamente, la invención se refiere a un dispositivo de este tipo que utiliza un reactivo que experimenta un cambio de color en presencia de un analito, detectándose el cambio irradiando el reactivo con radiación electromagnética de una longitud de onda apropiada y detectando después la absorción de la radiación como calentamiento microscópico del transductor. La invención se refiere también a un dispositivo de este tipo donde la migración de una especie coloreada hacia el transductor se puede detectar mediante el análisis del retraso de tiempo entre la irradiación de una muestra y el calentamiento microscópico posterior del transductor.

La invención se refiere también a un método de fabricación de un dispositivo de análisis que tiene un transductor piezoeléctrico o piroeléctrico.

Antecedentes de la invención Una amplia variedad de pruebas bioquímicas de diagnóstico y otras emplean un reactivo que experimenta un cambio de color detectable en presencia del analito. El reactivo se porta convenientemente, a menudo, en una tira reactiva. La óptica se puede proporcionar para ayudar a la comparación del cambio de color que se observa con una carta de colores estándar. Como alternativa, la absorción óptica se puede medir en una o más longitudes de onda seleccionadas.

Por ejemplo, en el campo particular de los inmunoensayos, se utiliza la espectroscopia de reflexión interna. De acuerdo con esta técnica, una fina capa de material de muestra se establece sobre una superficie de un elemento óptico transparente y se realizan mediciones de la reflexión interna de la luz en la interfaz con la muestra.

Un inconveniente de muchas técnicas de análisis conocidas es que se basan en la detección óptica de la luz o fluorescencia emitida, reflejada o transmitida con el procesamiento de señal subsiguiente que proporciona la medida de absorción requerida. Esto se cree que ha impedido el desarrollo de un aparato de análisis que sea sensible, compacto y resistente. Bajo ciertas circunstancias, por ejemplo, cuando el analito es potencialmente tóxico o plantea una contaminación microbiológica o un riesgo para la salud, también es deseable tener un aparato analítico de una forma que se pueda desechar después de cada análisis.

La Patente de Estados Unidos Nº 5.622.868 desvela un dispositivo de análisis bioquímico que comprende un transductor piroeléctrico en forma de tira. El transductor está provisto de electrodos de película finos y uno o más reactivos se depositan sobre la superficie del transductor. El reactivo se somete a un cambio colorimétrico cuando entra en contacto con el analito que se detecta. El dispositivo de análisis se inserta después típicamente en un aparato de ensayo y el reactivo se ilumina por un diodo emisor de luz estrecho que proporciona luz de una longitud de onda predeterminada. La absorción de la luz por el reactivo se detecta como calentamiento microscópico en la superficie del transductor y la salida de señal eléctrica desde el transductor se procesa para derivar la concentración del analito que se detectada. Los transductores piezoeléctricos se pueden utilizar también por el dispositivo de análisis.

El documento WO 2004/0905 12 A1 desvela un dispositivo de análisis similar, donde la migración de una especie coloreada hacia la superficie del transductor se puede detectar mediante el análisis del retraso de tiempo entre la irradiación impulsada de una muestra con la radiación electromagnética y el calentamiento microscópico posterior del transductor causado por la absorción de la radiación por las especies coloreadas.

Los dispositivos de análisis bioquímicos de la patente de Estados Unidos Nº 5.622.868 y el documento WO 2004/0905 12 A1 evitan la necesidad de sistemas de detección ópticos complicados y la electrónica de procesamiento de señales y pueden, por lo tanto, fabricarse en una forma desechable, de un solo uso. Sin embargo, un problema importante asociado con los dispositivos de análisis bioquímicos que comprenden transductores piroeléctricos y piezoeléctricos es que los transductores son muy sensibles al movimiento mecánico y a la vibración, efectos ambientales que tienden a conducir a un alto nivel de ruido en la señal de salida eléctrica.

Por tanto, existe la necesidad de un dispositivo de análisis que comprenda un transductor piezoeléctrico o piroeléctrico donde se reduzca el ruido causado por los efectos ambientales.

Sumario de la invención De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo de análisis para su uso con un aparato de pruebas externas para detectar la presencia de un analito en una muestra de prueba, comprendiendo el dispositivo:

un transductor formado por una capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico intercalada entre las primera y segunda capas de electrodo, estando el transductor dispuesto para producir una tensión eléctrica a través de las capas de electrodo en respuesta al calentamiento o esfuerzo de la capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico; y primer y segundo elementos de refuerzo para el transductor, estando el transductor intercalado entre los elementos de refuerzo, definiendo cada uno de los elementos de refuerzo una superficie plana para mantener el transductor en una condición plana, donde cada uno de los elementos de refuerzo expone una porción de una capa de electrodo respectiva del transductor para conectar eléctricamente el transductor al aparato de texto externo, estando las porciones expuestas lateralmente desplazadas entre sí de tal manera que las porciones expuestas se soportan cada una a través de toda su área por el elemento de refuerzo en el lado opuesto del transductor.

Los inventores han descubierto que, intercalando el transductor piezoeléctrico o piroeléctrico entre los elementos de refuerzo planos, el ruido causado por los efectos ambientales se puede reducir. Los inventores han desarrollado además una disposición particularmente efectiva para soportar el transductor con los elementos de refuerzo, mientras que al mismo tiempo permite el acceso a las capas de electrodo del transductor para hacer las conexiones eléctricas.

En los dispositivos de análisis conocidos que tiene un transductor, una porción del transductor queda típicamente expuesta, de modo que los contactos de muelle son capaces de apoyarse elásticamente contra las capas de electrodo opuestos. Los inventores han encontrado que una disposición de este tipo, en la que el transductor no soportado es agarrado entre contactos de muelle opuestos, puede vibrar o incluso resonar, provocando de este modo altos niveles de ruido. De acuerdo con la invención, las porciones de conexión del transductor se desplazan lateralmente y están cada una soportada en un lado por un elemento de refuerzo, para reducir así el ruido.

La nueva disposición no solo soporta mecánicamente el transductor a través de las porciones de conexión eléctrica de las capas de electrodo, sino que también facilita la realización de las conexiones eléctricas en las posiciones lateralmente desplazadas. Se ha encontrado que cada una de estas características conduce a reducir significativamente el ruido causado por factores ambientales. En la presente memoria, el término "lateralmente" se refiere a direcciones paralelas al plano del transductor.

En las realizaciones preferidas, las porciones expuestas de las primera y segunda capas de electrodo se definen por recortes formados en los respectivos primer y segundo elementos de refuerzo. Los recortes pueden tener cualquier forma, pero los recortes rectangulares son generalmente preferidos. La disposición de los recortes puede permitir que el tamaño de las partes expuestas sea relativamente pequeño, lo que limita la extensión de las áreas sobre las que el transductor se soporta solo en un lado. Los recortes se pueden proporcionar en los bordes de los elementos de refuerzo.

Los recortes se pueden separar lateralmente de manera que un área del transductor entre los cortes se soporta tanto por el primer como por el segundo elementos de refuerzo. De esta manera, la estabilidad mecánica del transductor se puede mejorar. Los recortes se pueden disponer a lo largo de un borde recto del transductor, que puede por ejemplo, ser sustancialmente rectangular en forma.

Preferentemente, toda... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de análisis para su uso con un aparato de pruebas externas para detectar la presencia de un analito en una muestra de prueba, comprendiendo el dispositivo:

un transductor (109) formado de una capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico intercalada entre las primera y segunda capas de electrodo, estando el transductor dispuesto para producir una tensión eléctrica a través de las capas de electrodo en respuesta al calentamiento o esfuerzo de la capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico; y primer y segundo elementos de refuerzo (111 (a) , 111 (b) ) del transductor (109) , estando el transductor (109) intercalado entre los elementos de refuerzo, definiendo cada uno de los elementos de refuerzo una superficie plana para mantener el transductor en una condición plana, donde cada uno de los elementos de refuerzo (111 (a) , 111 (b) expone una porción de una capa de electrodo respectiva del transductor para conectar eléctricamente el transductor (109) al aparato de pruebas externas, estando las porciones expuestas lateralmente desplazadas entre sí de manera que las porciones expuestas se soportan cada una en toda su área por el elemento de refuerzo en el lado opuesto del transductor.

2. Un dispositivo de análisis de acuerdo con la reivindicación 1, donde las porciones expuestas de las primera y segunda capas de electrodo están definidas por recortes en los respectivos primer y segundo elementos de refuerzo, y opcionalmente donde los recortes están separados lateralmente entre sí de tal manera que un área del transductor entre los recortes está soportada por ambos de los primer y segundos elementos de refuerzo.

3. Un dispositivo de análisis de acuerdo con la reivindicación 2, donde los recortes están dispuestos a lo largo de un borde recto del transductor.

4. Un dispositivo de análisis de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el transductor y al menos uno de los elementos de refuerzo tienen forma rectangular.

5. Un dispositivo de análisis de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde toda el área del transductor está soportada por al menos uno de los elementos de refuerzo.

6. Un dispositivo de análisis de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde la capa de material piroeléctrico

o piezoeléctrico del transductor comprende fluoruro de polivinilideno (PVDF) y/o donde las primera y segunda capas de electrodo están formadas de óxido de indio y estaño (ITO) .

7. Un dispositivo de análisis de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde al menos una de las primera y segunda capas de electrodo del transductor cubre al menos el 90% de la superficie de la capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico.

8. Un dispositivo de análisis de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además al menos un reactivo dispuesto en la proximidad del transductor, y que comprende opcionalmente además un elemento de separación dispuesto entre el transductor y el primer elemento de refuerzo, y donde se proporciona el elemento de separación con al menos una abertura que define una cámara de análisis, estando el al menos un reactivo dispuesto en su interior, y, opcionalmente, donde el elemento de separación es más fino que cualquiera de los primer y segundo elementos de refuerzo.

9. Un dispositivo de análisis de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde al menos uno de los primer y segundo elementos de refuerzo está formado de polimetacrilato de metilo (PMMA) .

10. Un dispositivo de análisis de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el primer elemento de refuerzo es parte de un cuerpo principal, definiendo el cuerpo principal un rebaje, estando el transductor y el segundo elemento de refuerzo dispuestos en el interior del rebaje de tal manera que las porciones expuestas de la primera y segunda capas de electrodo del transductor permanecen expuestas, y, opcionalmente, donde el cuerpo principal define canales de fluido para la recepción de la muestra de prueba.

11. Un dispositivo de análisis de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde los primer y segundo elementos de refuerzo se adhieren al transductor.

12. Un dispositivo de análisis de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde dicho dispositivo de análisis es un cartucho bioquímico (101) .

13. Un sistema de análisis bioquímico que comprende:

un dispositivo de análisis bioquímico como se reivindica en la reivindicación 12; y un aparato de pruebas conectado eléctricamente a las porciones expuestas de las primera y segunda capas de electrodo del transductor, teniendo el aparato de pruebas un microprocesador para el procesamiento de las señales eléctricas recibidas de las primera y segunda capas de electrodo.

14. Un método de fabricación de un dispositivo de análisis para su uso con un aparato de pruebas externas para detectar la presencia de un analito en una muestra de prueba, comprendiendo el método:

formar un transductor mediante la formación de primera y segunda capas de electrodo sobre superficies opuestas de una capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico, estando el transductor dispuesto para producir una tensión eléctrica a través de las capas de electrodo en respuesta al calentamiento o esfuerzo de la capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico; y

proporcionar los primer y segundo elementos de refuerzo sobre las respectivas capas de electrodo del transductor, definiendo cada uno de los elementos de refuerzo una superficie plana para mantener el transductor en una condición plana, donde los elementos de refuerzo están dispuestos de manera que cada uno de los elementos de refuerzo expone una porción de una capa de electrodo respectiva del transductor para conectar eléctricamente el

transductor al aparato de texto externo, estando las porciones expuestas lateralmente desplazadas entre sí de tal manera que las porciones expuestas se soportan cada una en toda su área por el elemento de refuerzo en el lado opuesto del transductor.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, donde la etapa de formar el transductor comprende polarizar la 20 capa de material piroeléctrico o piezoeléctrico antes de formar las capas de electrodo.