Reducción de interferencia del monóxido de carbono en detectores de analitos gaseosos.

Un dispositivo para detectar un analito gaseoso en una muestra de gas,

comprendiendo el citado dispositivo un sensor que se une al citado analito y a monóxido de carbono y experimenta un cambio detectable cuando se une al citado analito, estando contenido el citado sensor en una carcasa fabricada de un material que desprende monóxido de carbono,

caracterizado por que el citado dispositivo comprende además un eliminador de monóxido de carbono que es un metal u óxido metálico, que origina la oxidación de monóxido de carbono, en el que el citado eliminador de monóxido de carbono que es un metal u óxido metálico está contenido dentro de una carcasa o dentro de un envase que encierra a la citada carcasa, o dentro del citado dispositivo.

Reducción de interferencia del monóxido de carbono en detectores de analitos gaseosos Campo de la invención La invención cae dentro del campo de análisis de gases de alta sensibilidad Descripción de la técnica anterior 5

Las personas que padecen asma pueden monitorizar la intensidad de su enfermedad y predecir la posibilidad de un ataque asmático monitorizando el nivel de óxido nítrico (NO) en su aliento exhalado. Se describen sensores que detectan niveles de óxido nítrico en aliento exhalado en la patente de los Estados Unidos número 5.795.787 expedida el 18 de agosto de 1998, patente de los Estados Unidos número 6.010.459 expedida el 4 de enero de 2000, publicación preconcedida de los Estados Unidos número US 2004-0017570 A1 publicada el 29 de enero de 10 2004, publicación preconcedida de los Estados Unidos número US 2005-0083527 A1 publicada el 21 de abril de 2005 y publicación preconcedida de los Estados Unidos número US 2005-0053549 A1 publicada el 10 de marzo de 2005.

Los sensores descritos en estos documentos están contenidos en dispositivos con pasillos de recorrido del flujo para la retención de materiales que se unen al óxido nítrico, permitiendo al usuario exhalar en el dispositivo y obtener una 15 lectura del dispositivo que indica el nivel de óxido nítrico en el aliento exhalado. Los propios sensores usan tecnología sofisticada de sol-gel conjuntamente con agentes de unión al óxido nítrico como citocromo C y otras proteínas que se unen al óxido nítrico tras contactar con éste y experimentan cambios químicos detectables ópticamente, lo más notablemente absorción óptica, cuando se produce dicha unión. Los sensores que se han desarrollado bajo esta tecnología son lo suficientemente sensibles para detectar óxido nítrico en el intervalo de 20 partes por billón.

Este alto nivel de sensibilidad hace a los sensores vulnerables a interferentes que estén presentes en cantidades extremadamente bajas, incluidos interferentes gaseosos que son emitidos de los materiales de construcción del propio dispositivo. En realidad se ha descubierto que la monitorización de dispositivos que contienen estos sensores en ciertas carcasas poliméricas, especialmente carcasas fabricadas de resinas acrílicas, presenta una pérdida 25 gradual de sensibilidad a lo largo del tiempo. La pérdida de sensibilidad limita la vida útil de estos dispositivos y, por lo tanto, la conveniencia de estos dispositivos para un almacenamiento de larga duración con la finalidad de envíos a larga distancia y para la elaboración de inventarios adecuados para satisfacer demandas de crecimiento o fluctuaciones. Esta pérdida de sensibilidad es debida a la emisión de niveles bajos de monóxido de carbono por el material polimérico del que se ha fabricado la carcasa del dispositivo. No se conoce la razón de la emisión de 30 monóxido de carbono y puede ser una desgasificación del polímero que desprende monóxido de carbono disuelto, una descomposición de aditivos incluidos en el polímero o una descomposición del propio polímero. Cada uno de los términos "emisión" y "desprendimiento" usados en la presente memoria cubren genéricamente todos estos mecanismos posibles. Con independencia de la razón de la emisión, se cree que la adsorción acumulada del monóxido de carbono emitido por el material sensor origina una reducción de los sitios de unión disponibles para el 35 óxido nítrico. Sin asegurar que esta explicación sea incontestable, los autores de la presente invención proponen que es una explicación posible para la pérdida de sensibilidad. Problemas similares surgen con otros dispositivos sensores del óxido nítrico fabricados con polímeros que emiten monóxido de carbono, incluidos dispositivos diseñados para ensayos atmosféricos o para ensayos fisiológicos distintos del aliento exhalado, como emisiones nasales. En muchos de estos dispositivos, es necesario detectar óxido nítrico a concentraciones mayores que las 40 presentes en el aliento exhalado de un individuo que padece asma. No obstante, estos dispositivos pueden ser susceptibles de una pérdida de sensibilidad por las mismas razones que las de los analizadores del aliento exhalado citados anteriormente.

La técnica anterior reconoce la existencia de óxidos de metales de transición que pueden catalizar la oxidación de monóxido de carbono a dióxido de carbono y también se sabe que el dióxido de carbono no se une a proteínas con 45 la misma afinidad que el monóxido de carbono. Descripciones de estos óxidos metálicos y de su uso como catalizadores de oxidaciones aparecen en las patentes de los Estados Unidos números 4.818.745 expedida el 4 de abril de 1989, 5.955.214 expedida el 21 de septiembre de 1999, 6.113.869 expedida el 5 de septiembre de 2000, US 6.203.596 B1 expedida el 20 de marzo de 2001 y US 6.855.297 B2 expedida el 15 de febrero de 2005.

Sin embargo, los mismos óxidos metálicos pueden catalizar la oxidación de óxido nítrico a dióxido de nitrógeno 50 (NO2) . En consecuencia, se puede suponer también que la eliminación del interferente por oxidación pueda originar la eliminación del analito y, por lo tanto, interferir en la detección de óxido nítrico.

Resumen de la invención La presente invención se refiere a dispositivos para detectar cantidades traza de óxido nítrico y/u otros analitos gaseosos en muestras de gases por sensores que son susceptibles de interferencia por monóxido de carbono. 55 Gases en los que es deseable la detección de óxido nítrico por diversas razones incluyen aliento exhalado por la nariz o la boca, aire atmosférico, emisiones de automóviles, emisiones de plantas industriales y aire de ambientes residenciales, comerciales e industriales en general. Igualmente otros analitos gaseosos son de interés para su detección a niveles muy bajos. Uno de estos analitos es oxígeno molecular. Aunque se puede detectar oxígeno molecular por su capacidad de unirse a la hemoglobina y a otras especies que contengan los mismos grupos que la hemoglobina, estos grupos son igualmente susceptibles de interferencia por monóxido de carbono de la misma manera que los grupos que se unen al óxido nítrico. 5

El dispositivo de la invención se define en la reivindicación 1. El dispositivo contiene un agente de unión no gaseoso inmovilizado, denominado en la presente memoria sensor, que se une al analito de interés. El sensor típico para un detector de óxido nítrico es capaz de unirse al óxido nítrico y al monóxido de carbono de mezclas gaseosas tras contactar con estas y está contenido en una carcasa de un material polimérico que desprende monóxido de carbono a concentraciones muy bajas. En general, la interferencia del monóxido de carbono se puede producir en una 10 carcasa fabricada de un material que desprenda monóxido de carbono o se puede producir de un componente que desprenda monóxido de carbono y que esté incluido en la carcasa. En el dispositivo de la presente invención se reduce esta interferencia por la colocación de un eliminador de monóxido de carbono en el dispositivo, o en el envase que contiene al dispositivo, de una manera que proporcione acceso del gas de difusión al eliminador del material o componente que desprende monóxido de carbono. El término "eliminador de monóxido de carbono" usado 15 en la presente memoria representa cualquier metal u óxido metálico que oxide monóxido de carbono a especies que no compitan con el analito a unirse al sensor.

En dispositivos que contengan una carcasa formada de un polímero que desprenda monóxido de carbono, el eliminador se puede colocar en el interior de la carcasa de una manera que proporcione acceso por difusión entre el eliminador y las superficies interiores de la carcasa, particularmente las superficies interiores que también tienen 20 acceso por difusión al sensor. En dispositivos que están encerrados en envases sellados y almacenados en forma envasada durante períodos largos de tiempo o para su transporte, el eliminador se puede colocar en el envase en una posición próxima al dispositivo en lugar de en el interior de la carcasa del dispositivo. En esta disposición el eliminador atraerá igualmente al monóxido de carbono de la atmósfera, reduciendo o evitando la acumulación de monóxido de carbono en la atmósfera y en el interior del propio dispositivo y controlando así cualquier interferencia 25 del monóxido de carbono en el sensor. En todas estas realizaciones, el eliminador consume monóxido de carbono emitido en el interior de la carcasa o por ésta, por lo que mantiene niveles de monóxido de carbono en el interior de la carcasa que no son perjudiciales para el funcionamiento del sensor.

Ciertos materiales que son útiles como eliminadores de monóxido de carbono en la práctica de esta invención... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo para detectar un analito gaseoso en una muestra de gas, comprendiendo el citado dispositivo un sensor que se une al citado analito y a monóxido de carbono y experimenta un cambio detectable cuando se une al citado analito, estando contenido el citado sensor en una carcasa fabricada de un material que desprende monóxido de carbono, 5

caracterizado por que el citado dispositivo comprende además un eliminador de monóxido de carbono que es un metal u óxido metálico, que origina la oxidación de monóxido de carbono, en el que el citado eliminador de monóxido de carbono que es un metal u óxido metálico está contenido dentro de una carcasa o dentro de un envase que encierra a la citada carcasa, o dentro del citado dispositivo.

2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el citado material que desprende monóxido de 10 carbono está colocado en una localización que permite la difusión de gas entre el citado eliminador, el citado sensor y el citado material que desprende monóxido de carbono y en el que la citada localización está a una distancia de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 100 mm del citado sensor.

3. El dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, en el que el citado óxido metálico es un óxido de un metal de transición. 15

4. El dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, en el que el citado eliminador de monóxido de carbono se selecciona del grupo que consiste en dióxido de manganeso, óxido cúprico, óxido de níquel y mezclas de estos óxidos.

5. El dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 2-4, en el que el citado material que desprende monóxido de carbono es un material polimérico incorporado en la citada carcasa. 20

6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el citado material polimérico se selecciona del grupo que consiste en una resina acrílica y un policarbonato.

7. El dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1-6, en el que el citado sensor es citocromo C encapsulado en una matriz de sol-gel.

8. El dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1-7, en el que el citado eliminador de monóxido de carbono es 25 un sólido granulado que constituye de aproximadamente 0, 005 a aproximadamente 0, 3 partes en peso de eliminador por 100 partes en peso del citado material polimérico.

9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el citado eliminador de monóxido de carbono es un sólido granulado que constituye de aproximadamente 0, 01 a aproximadamente 0, 1 partes en peso de eliminador por 100 partes en peso del citado material polimérico. 30

10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la citada región localizada está a una distancia de aproximadamente 3 a aproximadamente 300 mm del citado sensor.