ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТЕСТ-ПОЛОСКА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ С ТОРЦА С ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО ПЕРЕСЕКАЮЩИМИСЯ КАМЕРАМИ ДЛЯ ПРИЕМА ОБРАЗЦА
END-FILLING ELECTROCHEMICAL ANALYTICAL TEST-STRIP WITH PERPENDICULAR INTERSECTING SAMPLE-RECEIVING CHAMBERS

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область применения изобретения
Настоящее изобретение в целом относится к медицинским устройствам и, в частности, к аналитическим тест-полоскам и связанным с ними способам.
Описание предшествующего уровня техники
Определение (например, обнаружение и/или измерение концентрации) аналита в жидком образце или определение его параметра представляет особый интерес в области медицины. Например, может быть необходимо определить концентрацию глюкозы, кетоновых тел, холестерина, липопротеинов, триглицеридов, ацетаминофена, гематокрита и/или гликированного гемоглобина (HbA1c) в пробе биологической жидкости, такой как моча, кровь, плазма крови или межклеточная жидкость. Такие определения можно выполнять при помощи аналитических тест-полосок на основании, например, визуальных, фотометрических или электрохимических методик. Обычные электрохимические аналитические тест-полоски описаны, например, в патентах США № 5,708,247 и 6,284,125, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На прилагаемых рисунках, которые включены в настоящий документ и являются составной частью данного описания, показаны предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения; вместе с приведенным выше общим описанием и приведенным ниже подробным описанием они служат для объяснения элементов изобретения.
на ФИГ. 1 представлен упрощенный вид с пространственным разделением компонентов электрохимической аналитической тест-полоски в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на ФИГ. 2 представлена последовательность упрощенных видов сверху для различных слоев электрохимической аналитической тест-полоски из ФИГ. 1;
на ФИГ. 3 представлен упрощенный вид сверху части узорчатого проводящего слоя электрохимической аналитической тест-полоски из ФИГ. 1;
на ФИГ. 4 представлен упрощенный вид сверху части узорчатого проводящего слоя, части разделительного слоя и слоя ферментативного реагента электрохимической аналитической тест-полоски из ФИГ. 1, где слой реагента изображен прозрачным, чтобы показать находящийся под ним узорчатый проводящий слой;
на ФИГ. 5 представлена последовательность упрощенных видов сверху для различных слоев другой электрохимической аналитической тест-полоски в соответствии с настоящим изобретением;
на ФИГ. 6 представлен упрощенный вид сверху части узорчатого проводящего слоя электрохимической аналитической тест-полоски из ФИГ. 5;
на ФИГ. 7 представлен упрощенный вид сверху части узорчатого проводящего слоя, части разделительного слоя и слоя ферментативного реагента электрохимической аналитической тест-полоски из ФИГ. 5, где слой реагента изображен прозрачным, чтобы показать находящийся под ним узорчатый проводящий слой; и
на ФИГ. 8 представлена блок-схема, на которой показаны стадии способа определения аналита в образце биологической жидкости в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Приведенное ниже подробное описание следует толковать с учетом рисунков, причем одинаковые элементы на разных рисунках представлены под одинаковыми номерами. Подразумевается, что рисунки, необязательно выполненные в масштабе, показывают примеры осуществления исключительно для целей пояснения и не ограничивают объем изобретения. В подробном описании принципы изобретения показаны с помощью не имеющих ограничительного характера примеров. Это описание явно позволит специалисту в данной области реализовать и применять изобретение, и в нем описано несколько вариантов осуществления, адаптаций, вариаций, альтернативных версий и вариантов применения изобретения, включая те, которые в настоящее время считаются наилучшими вариантами осуществления изобретения.
В настоящем документе термин «около» в отношении любых числовых значений или диапазонов указывает на приемлемый допуск на размер, который позволяет детали или совокупности компонентов выполнять функцию, предусмотренную для них в настоящем документе.
В настоящем документе термины «пересекать» и «пересекающиеся» относятся к элементам (таким как первая камера для определения образца и вторая камера для определения образца), приближающимся друг к другу, например, возле камеры для ввода образца.
Как правило, электрохимические аналитические тест-полоски для определения аналита (такого как глюкоза) в образце физиологической жидкости (например, в образце цельной крови) и/или параметра образца физиологической жидкости (например, гематокрита) в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения включают в себя камеру для ввода образца с отверстием для нанесения образца, расположенную на конце электрохимической аналитической тест-полоски, причем первая камера для определения образца находится в непосредственном сообщении по текучей среде с камерой для ввода образца, и вторая камера для определения образца находится в непосредственном сообщении по текучей среде с камерой для ввода образца.
Электрохимические аналитические тест-полоски также включают в себя первый электрод и второй электрод, расположенные в первой камере для определения образца, и, по меньшей мере, третий электрод и четвертый электрод, расположенные во второй камере для определения образца. Более того, первая камера для определения образца и вторая камера для определения образца пересекают камеру для ввода образца перпендикулярно (или по существу перпендикулярно) друг другу, а первая камера для определения образца пересекает камеру для ввода образца по одной линии (т.е. выравнивается относительно направления тока физиологической жидкости из отверстия для нанесения образца через камеру для ввода образца в первую камеру для определения образца).
Электрохимические аналитические тест-полоски в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения являются эффективными в том плане, что, например, первая камера для определения образца и вторая камера для определения образца заполняются приемлемым образом (например, заполняются со 100%-ным покрытием расположенных в них электродов) во время использования. Кроме того, образец физиологической жидкости, который сталкивается с первым электродом и вторым электродом в первой камере для определения образца, не проходит через вторую камеру для определения образца. Это позволяет использовать слой реагента во второй камере для определения образца, избежав перекрестного загрязнения этого слоя реагента в первой камере для определения образца. Более того, расположение отверстия для нанесения образца на конце (т.е. на дистальном конце) электрохимической аналитической тест-полоски обеспечивает для пользователя интуитивно понятную процедуру нанесения образца и удобную для работы электрохимическую тест-полоску. Более того, электрохимические аналитические тест-полоски в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения могут производиться с использованием относительно недорогих и простых стандартных процессов и материалов.
На ФИГ. 1 представлен упрощенный вид с пространственным разделением компонентов электрохимической аналитической тест-полоски 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На ФИГ. 2 представлена последовательность упрощенных видов сверху для различных слоев электрохимической аналитической тест-полоски 100. На ФИГ. 3 представлен упрощенный вид сверху части узорчатого проводящего слоя электрохимической аналитической тест-полоски 100. На ФИГ. 4 представлен упрощенный вид сверху части узорчатого проводящего слоя, части разделительного слоя и слоя ферментативного реагента электрохимической аналитической тест-полоски 100, где слой реагента изображен прозрачным, чтобы показать находящийся под ним узорчатый проводящий слой.
Как показано на ФИГ. 1-4, электрохимическая аналитическая тест-полоска 100 для определения аналита (такого как глюкоза) в образце физиологической жидкости (например, в образце цельной крови) и для определения гематокрита в образце физиологической жидкости включает электроизоляционный слой 110 подложки, узорчатый проводящий слой 120, слой 130 реагента, узорчатый разделительный слой 140 и гидрофильный верхний слой 150.
Расположение и выравнивание электроизоляционного слоя 110 подложки, узорчатого проводящего слоя 120 (который включает первый электрод 120а, второй электрод 120b, третий электрод 120с, четвертый электрод 120d и пятый электрод 120е; см. ФИГ. 3 и 4, в частности), узорчатого разделительного слоя 140 и гидрофильного верхнего слоя 150 электрохимической аналитической тест-полоски 100 являются таковыми, что камера 162 для ввода образца (с отверстием 164 для нанесения образца), первая камера 166 для определения образца и вторая камера 168 для определения образца определяются в пределах электрохимической аналитической тест-полоски 100. Более того, отверстие 164 для нанесения образца расположено на конце (также называется дистальный край или просто дистальный конец) электрохимической аналитической тест-полоски 100. Поскольку электрохимическая аналитическая тест-полоска 100 имеет продолговатую форму, термин «конец» относится к меньшему краю (т.е. относительно короткому краю, такому как дистальный конец), а не к большему боковому краю (т.е. относительно длинному боковому краю, который также можно назвать просто боковой край).
Первая и вторая камеры 166 и 168 для определения образца могут иметь любые подходящие размеры, в т.ч., например, высоту 0,13 мм.
В электрохимической аналитической тест-полоске 100 первый электрод 120а и второй электрод 120b предназначены для определения параметра (например, гематокрита) образца физиологической жидкости, введенной в первую камеру 166 для определения образца через камеру 162 для ввода образца. Первый электрод 120а и второй электрод 120b, таким образом, называются также гематокритными электродами.
Кроме того, третий электрод 120с и четвертый электрод 120d выполнены как рабочие электроды, а пятый электрод 120е выполнен как противоэлектрод/электрод сравнения. Несмотря на то, что исключительно в целях пояснения электрохимическая аналитическая тест-полоска 100 изображена включающей всего пять электродов, варианты осуществления электрохимической аналитической тест-полоски, в том числе варианты осуществления настоящего изобретения, могут включать любое подходящее количество электродов. Первый и второй электроды 120а и 120b, соответственно, могут иметь площадь, например, 0,14 кв. мм (например, высоту 0,2 мм и ширину 0,7 мм, причем ширина определяется узорчатым разделительным слоем 140). Рабочие электроды 120c и 120d могут иметь, например, площадь 0,28 кв. мм, и противоэлектрод/электрод 120е сравнения может иметь, например, площадь 0,56 кв. мм.
Узорчатый проводящий слой 120, включая электроды 120a, 120b, 120c, 120d и 120e, электрохимической аналитической тест-полоски 100, может быть образован из любого подходящего проводящего материала, включая, например, золото, палладий, платину, индий, титан-палладиевые сплавы и электропроводящие материалы на углеродной основе, включая графитовые краски. В частности, на ФИГ. 4 расположение третьего электрода 120с, четвертого электрода 120d и пятого электрода 120е, а также слоя 130 реагента таково, что электрохимическая аналитическая тест-полоска 100 предназначена для электрохимического определения аналита (глюкозы) в образце физиологической жидкости (цельной крови), которая заполняет вторую камеру 168 для определения образца.
Кроме того, первый электрод 120а и второй электрод 120b размещены в первой камере 166 для определения образца таким образом, чтобы электрохимическая аналитическая тест-полоска 100 была предназначена для определения гематокрита в образце цельной крови, которая заполняет первую камеру 166 для определения образца. В процессе применения образец физиологической жидкости наносится на электрохимическую аналитическую тест-полоску 100 и переходит в первую камеру 166 для определения образца (таким образом функционально приходящую в контакт с первым и вторым электродами 120a и 120b) и во вторую камеру 168 для определения образца, таким образом функционально приходящую в контакт с электродами 120c, 120d и 120e. Определение гематокрита с помощью электродов аналитической тест-полоски описывается, например, в заявках на патент США № 61/581 100; 61/581 097; 61/581 089; 61/530 795 и 61/530 808, каждая из которых полностью включена в настоящий документ путем ссылки.
Поскольку первая камера 166 для определения образца электрохимической аналитической тест-полоски 100 не содержит реагентов (т.е. слой 130 ферментативного реагента не размещен в первой камере 166 для определения образца, которая, таким образом, лишена реагента), а образец из камеры 162 для ввода образца стекает непосредственно в первую камеру 166 для определения образца (а также непосредственно во вторую камеру 168 для определения образца), отсутствует риск того, что образец физиологической жидкости перенесет нежелательный реагент из второй камеры для определения образца в первую камеру для определения образца.
Электроизоляционный слой 110 подложки может представлять собой любой подходящий электроизоляционный слой подложки, известный специалистам в данной области, включая, например, нейлоновую подложку, поликарбонатную подложку, полиимидную подложку, поливинилхлоридную подложку, полиэтиленовую подложку, полипропиленовую подложку, подложку из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) или полиэфирную подложку. Электроизоляционный слой подложки может иметь любые подходящие размеры, включая, например, ширину приблизительно 5 мм, длину приблизительно 27 мм и толщину приблизительно 0,5 мм.
Электроизоляционный слой 110 подложки создает удобную для работы структуру электрохимической аналитической тест-полоски 100, и также служит основой для нанесения (например, печати или наложения) последующих слоев (например, узорчатого проводящего слоя). Следует отметить, что в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения структурированные проводящие слои, входящие в состав аналитической тест-полоски, могут иметь любую подходящую форму и могут образовываться из любых подходящих материалов, включая, например, металлические материалы и материалы из электропроводного углерода.
Узорчатый разделительный слой 140 может быть образован, например из чувствительного к давлению клея для трафаретной печати, который выпускается компанией Apollo Adhesives, г. Тамуорт, графство Стаффордшир, Великобритания. В вариантах осуществления на ФИГ. 1-5 узорчатый разделительный слой 140 образует внешние стенки камеры 162 для ввода образца, первой камеры 166 для определения образца и второй камеры 168 для определения образца. Узорчатый разделительный слой 140 может иметь толщину, например, приблизительно 75 микрон, не быть электропроводящим и быть образованным из полиэфирного материала с чувствительным к давлению клеем на акриловой основе на верхней и нижней стороне.
Гидрофильный верхний слой 150 может представлять собой, например, прозрачную пленку с гидрофильными свойствами, которая способствует смачиванию и заполнению электрохимической аналитической тест-полоски 100 жидким образцом (например, образцом цельной крови). Такие прозрачные пленки доступны в продаже, например, от компании 3M, г. Миннеаполис, штат Миннесота, США, и компании Coveme (г. Сан-Ладзаро-ди-Савена, Италия). Гидрофильный верхний слой 150 может представлять собой, например, полиэфирную пленку, покрытую поверхностно-активным веществом, которое обеспечивает гидрофильный угол смачивания <10 градусов. Гидрофильный верхний слой 150 также может представлять собой полипропиленовую пленку с покрытием поверхностно-активным веществом или с другой обработкой поверхности, например, с покрытием MESA. Гидрофильный верхний слой 150 может иметь толщину, например, приблизительно 100 мкм. Более того, в варианте осуществления на ФИГ. 1-5 гидрофильный верхний слой 150 является узорчатым, чтобы обеспечить вентиляционные отверстия 172 для первой камеры 166 для определения образца (как показано на ФИГ. 2 и 4) и вентиляционные отверстия 174 для второй камеры 168 для определения образца (как также показано на ФИГ. 2 и 4).
Слой 130 реагента может включать любые подходящие ферментативные реагенты, выбираемые в зависимости от определяемого аналита. Например, если в образце крови определяется глюкоза, то слой 130 реагента может включать глюкозооксидазу или глюкозодегидрогеназу наряду с другими компонентами, необходимыми для функциональной эксплуатации. Слой 130 реагента может включать, например, глюкозооксидазу, тринатрийцитрат, лимонную кислоту, поливиниловый спирт, гидроксиэтилцеллюлозу, ферроцианид калия, противовспенивающий агент, кабосил, сополимер винилпирролидона и винилацетата и воду. Дополнительная информация о слоях реагента и электрохимических аналитических тест-полосках в целом представлена в патентах США № 6,241,862 и 6,733,655, содержание которых полностью включено в настоящий документ путем ссылки.
Электрохимическую аналитическую тест-полоску 100 можно изготовить, например, путем последовательного центрированного наложения узорчатого проводящего слоя 120, слоя 130 реагента, узорчатого разделительного слоя 140 и гидрофильного верхнего слоя 150 на электроизоляционный слой 110 подложки. Для выполнения такого последовательного центрированного наложения можно применять любые подходящие методики, известные специалистам в данной области, включая, например, трафаретную печать, фотолитографию, глубокую печать, химическое парофазное осаждение и ламинирование лентой.
На ФИГ. 5 представлена последовательность упрощенных видов сверху для различных слоев другой электрохимической аналитической тест-полоски 200 в соответствии с настоящим изобретением. На ФИГ. 6 представлен упрощенный вид сверху части узорчатого проводящего слоя электрохимической аналитической тест-полоски 200. На ФИГ. 7 представлен упрощенный вид сверху части узорчатого проводящего слоя, части разделительного слоя и слоя ферментативного реагента электрохимической аналитической тест-полоски 200, где слой реагента изображен прозрачным, чтобы показать находящийся под ним узорчатый проводящий слой. На ФИГ. 5, 6 и 7 аналогичные цифровые обозначения относятся к аналогичным элементам электрохимической аналитической тест-полоски 100. Однако для электрохимической аналитической тест-полоски 200 узорчатый проводящий слой обозначен 120ʹ, чтобы отличать его от узорчатого проводящего слоя 120 электрохимической аналитической тест-полоски 100.
Электрохимическая аналитическая тест-полоска 200 по существу идентична электрохимической тест-полоске 100, но с добавлением дополнительного электрода 120f в узорчатом проводящем слое 120ʹ, расположенном в камере 162 для ввода образца. Дополнительный электрод 120f выполнен как «защитный» электрод, который снижает нежелательный электрический эффект близости, вызванный телом пользователя, которое становится частью электрической цепи (электрических цепей) в пределах электрохимической аналитической тест-полоски. Подобный электрический эффект близости может негативно сказаться на правильности работы электрохимической аналитической тест-полоски, повлияв, например, на измерение фазового угла между первым электродом и вторым электродом, расположенными в первой камере для определения образца. Снижения эффекта близости можно достичь, например, путем настройки защитного электрода на обеспечение более предпочтительного пути заземления для электрохимической аналитической тест-полоски, чем тот путь заземления, который обеспечивается телом пользователя (например пальцем пользователя).
В варианте осуществления электромеханической аналитической тест-полоски 200 защитный электрод 120f электрически соединен с пятым электродом 120е, который выполнен как противоэлектрод/электрод сравнения. Защитный электрод 120f может иметь площадь, например, 0,14 кв. мм.
На ФИГ. 8 представлена блок-схема, отображающая стадии способа 800 для определения аналита (такого как глюкоза) в образце биологической текучей среды (например, в образце цельной крови) и/или параметра образца биологической текучей среды (например, гематокрита) в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 800 включает (см. стадию 810 на ФИГ. 8) нанесение образца физиологической жидкости на отверстие для нанесения образца камеры для ввода образца электрохимической аналитической тест-полоски таким образом, чтобы наносимый образец физиологической жидкости транспортировался в первую камеру для определения образца и вторую камеру для определения образца электрохимической аналитической тест-полоски.
На стадии 820 на ФИГ. 8 определяется параметр наносимого образца физиологической жидкости с помощью первого электрода и второго электрода, расположенных в первой камере для определения образца, а также аналит в образце физиологической жидкости с помощью, по меньшей мере, третьего электрода и четвертого электрода, расположенных во второй камере для определения образца.
В соответствии со способом 800 первая камера для определения образца и вторая камера для определения образца пересекаются с одной камерой для ввода образца перпендикулярно (или по существу перпендикулярно) друг другу, а первая камера для определения образца пересекает камеру для ввода образца по одной линии. Более того, отверстие для нанесения образца расположено на поверхности края электрохимической аналитической тест-полоски.
После ознакомления с настоящим описанием специалисты в данной области поймут, что способ 800 можно легко изменить для включения любых методик, преимуществ, элементов и параметров электрохимических аналитических тест-полосок в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, описанными в настоящем документе.
Хотя в настоящем документе показаны и описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, для специалистов в данной области будет очевидно, что такие варианты осуществления представлены только в качестве примера. Специалистам в данной области будут понятны многочисленные вариации, изменения и замены без выхода за рамки настоящего изобретения. Следует понимать, что при реализации изобретения можно использовать различные альтернативные версии вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе. Предполагается, что представленная ниже формула изобретения определяет объем изобретения и таким образом охватывает устройства и способы в пределах объема этой формулы изобретения и их эквиваленты.