ES2719493T3 - Método y sistema de evaluación de analitos - Google Patents
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Abstract
Un sistema de análisis o evaluación de analitos, que comprende: un armazón o estructura que básicamente define o delimita un espacio interior; un componente de medición de analitos que se encuentra en el mencionado armazón o cerca de él; un primer sensor térmico que está situado en un primer punto o posición del mencionado armazón y está comunicado térmicamente con una fuente de calor; un segundo sensor térmico que está situado en un segundo punto o posición del mencionado armazón y está comunicado térmicamente con la mencionada fuente de calor, pero en menor medida que el mencionado primer sensor térmico; una primera abertura en el mencionado armazón en un punto o ubicación cercano al mencionado segundo sensor térmico, una segunda abertura en un segundo punto o ubicación del mencionado armazón, una vía o canal que se extiende entre la mencionada primera abertura y la mencionada segunda abertura y que contiene el mencionado segundo sensor térmico, de manera que cada una de las mencionadas aberturas pone la mencionada vía en comunicación fluida con el entorno ambiental del exterior del mencionado armazón a fin de permitir que el aire del ambiente entre en contacto con el mencionado segundo sensor térmico y desplace el aire caliente cercano al mencionado segundo sensor térmico; y un procesador que está situado en el mencionado armazón, de manera que el procesador está comunicado electrónicamente con el mencionado primer sensor térmico y el mencionado segundo sensor térmico, y usa los datos de temperatura (TM, TS) de los mencionados sensores térmicos para calcular la temperatura (TA) asociada o relacionada con el mencionado componente de medición de analitos.
Description
DESCRIPCIÓN
Método y sistema de evaluación de analitos
CAMPO TÉCNICO
[0001] La presente invención está relacionada con la detección de los niveles de analitos mediante sistemas de diagnóstico médico como los medidores de glucosa en sangre.
ANTECEDENTES
[0002] Los instrumentos biosensores (o instrumentos de biodetección) se utilizan para detectar diversos analitos (por ejemplo, glucosa y colesterol) en muestras de sangre. Por ejemplo, los medidores de glucosa en sangre (también llamados 'glucómetros') son instrumentos de diagnóstico médico que se usan para medir el nivel de glucosa en la sangre de un paciente, y pueden usar tiras de muestra desechables que tienen un pocillo o zona de reacción para recibir o alojar una muestra de sangre. Algunos medidores incluyen sensores o detectores que determinan los niveles de glucosa midiendo la cantidad de electricidad que puede pasar a través de una muestra de sangre, mientras que otros medidores incluyen sensores que miden cuánta luz refleja una muestra. Después, un microprocesador informático del medidor usa la electricidad medida o la luz del sensor para calcular el nivel de glucosa y ofrece el nivel de glucosa en forma de número.
[0003] Una limitación importante de los métodos electroquímicos para medir la concentración de un componente químico en la sangre es el efecto relacionado con las variables de confusión (o variables distorsionadoras) sobre la difusión de los analitos y los diferentes ingredientes activos del reactivo. Por ejemplo, las lecturas de analitos están influidas por la temperatura ambiente alrededor del pocillo de muestras o la zona de reacción. Al igual que con cualquier método de detección electroquímica, los cambios temporales de temperatura durante -o entre- los ciclos de medición pueden alterar las señales de fondo, las constantes reactivas y/o los coeficientes de difusión. Por consiguiente, puede usarse un sensor de temperatura para monitorizar los cambios de temperatura con el paso del tiempo. Puede usarse un 'valor umbral de temperatura máxima con el paso del tiempo' en una pantalla de datos para invalidar una medición. También pueden emplearse criterios umbral de temperatura absolurta, de manera que la detección de los extremos de temperatura máximo y/o mínimo puede usarse en una pantalla de datos para invalidar una medición. El microprocesador de un sensor o detector de glucosa puede realizar una determinación para saber si la temperatura del medio de medición se encuentra dentro de unos umbrales predeterminados e impedir que un usuario realice una prueba en caso de que la precisión se pudiera ver afectada negativamente. Por lo tanto, es importante que cualquier elemento o componente de detección de temperatura del medidor de glucosa no se vea afectado por el calor que se genera en el medidor de glucosa (por ejemplo, por un monitor retroiluminado de cristal líquido).
[0004] Los elementos o componentes de detección de temperatura del medidor de glucosa deben tener acceso a la temperatura ambiente alrededor del medidor. Dada la sensibilidad térmica de las reacciones bioquímicas que interpreta un dispositivo de biodetección, los valores de temperatura ambiente que se obtienen mediante los sensores de temperatura se usan directamente durante el análisis o evaluación de los niveles de analitos en una muestra. Como consecuencia de ello, incluso las variaciones relativamente pequeñas de las temperaturas ambiente detectadas pueden provocar fluctuaciones en las lecturas bioquímicas y dar resultados erróneos. Puesto que se pretende que los resultados proporcionados por el dispositivo de biodetección tengan influencia en las decisiones del paciente en relación con -entre otros- la dosificación de la medicación, es muy importante evitar las lecturas erróneas. Por lo tanto, los instrumentos biosensores deberían incluir medios para evitar los resultados erróneos que son consecuencia de las lecturas inexactas o engañosas de la temperatura ambiente.
[0005] Diversos instrumentos de la técnica anterior emplean sensores o detectores térmicos internos o externos a fin de recabar información sobre la temperatura ambiente (ver, por ejemplo, la Patente de EE. UU. n° 5,405,511; y la Publicación de EE. UU. n° 2006/0229502), mientras que otros instrumentos tratan de controlar la temperatura de la zona de reacción y otros dispositivos diferentes tratan de obtener mediciones indirectas de la temperatura de la muestra de sangre usando algoritmos complejos que se basan en el uso de sensores de temperatura ambiente en combinación con mediciones de entrada de CA (ver la Patente de EE. UU. n° 7,407,811).
[0006] Si bien los sensores que son sensibles a la temperatura ambiente pueden reaccionar rápidamente a un cambio de temperatura y, por consiguiente, proporcionar información puntual, en determinadas circunstancias esta propiedad puede tener consecuencias no deseadas. Por ejemplo, cuando un instrumento biosensor que normalmente se sujeta con la mano de un usuario se coloca en una mesa o tablero, puede producirse un súbito cambio de temperatura que puede influir en posteriores lecturas bioquímicas hasta que se estabilicen las lecturas de temperatura ambiente. En cuanto a los instrumentos que tratan de controlar la temperatura de la zona de reacciones, si el instrumento biosensor funciona por medio de una batería, no resulta práctico controlar la temperatura de la zona de reacciones, pues esto requiere un suministro de energía demasiado grande por parte de la batería del instrumento. Además, algunos enfoques, como el que se describe en la Patente de EE. UU. n° 7,407,811, no proporcionan una solución universal para el problema de calcular la temperatura ambiente; el enfoque
o estrategia que se describe en dicha patente está diseñado para usarse con una tira de glucosa específica, de modo que, si se modifica la composición química o la forma de la tira, también debe modificarse el algoritmo desvelado. Así, sigue habiendo una necesidad de contar con sistemas de detección de temperatura que puedan solventar estos problemas y/o mejoren la precisión de las mediciones de analitos realizadas con instrumentos biosensores.
RESUMEN
[0007] En un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de análisis o evaluación de analitos de acuerdo con la reivindicación 1.
[0008] En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para calcular la temperatura relacionada con un componente de medición de analitos en un sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 7. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ILUSTRACIONES
[0009]
Las Figuras 1A y 1B (FIGS. 1A y 1B) representan, respectivamente, realizaciones de la presente invención que permiten el desplazamiento de aire caliente cercano al segundo sensor térmico (o detector de temperatura).
La Figura 2 representa una realización de la presente invención en la que el segundo sensor térmico está situado cerca de una abertura del armazón a fin de reducir la resistencia de transferencia de calor entre el segundo sensor de temperatura y el entorno ambiental fuera del armazón.
Las Figuras 3A y 3B ilustran, respectivamente, un modelo termodinámico simplificado y un circuito eléctrico termodinámico equivalente de estado estable que puede usarse para describir algunos aspectos de la presente invención.
Las Figuras 4A y 4B muestran, respectivamente, los resultados de una evaluación de una realización de la presente invención que se configuró para proporcionar un sistema de convección que permite el flujo de aire desde el entorno ambiental que desplaza aire caliente cercano al segundo sensor térmico, y el error térmico asociado a la prueba.
Las Figuras 5A y 5B muestran, respectivamente, los resultados de una evaluación de una realización de la presente invención que se diseñó para aumentar el área de contacto superficial efectiva entre el segundo sensor térmico y el entorno ambiental, y el error térmico asociado a la prueba.
Las Figuras 6A y 6B muestran, respectivamente, los resultados de una evaluación de otra realización de la presente invención que se diseñó para aumentar el área de contacto superficial efectiva entre el segundo sensor térmico y el entorno ambiental, y el error térmico asociado a la prueba.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES ILUSTRATIVAS
[0010] La presente invención puede comprenderse mejor tomando como referencia la descripción detallada que se ofrece a continuación junto con las figuras y ejemplos adjuntos, que forman parte de la presente divulgación.
[0011] El uso de uno o más sensores térmicos (también denominados 'detectores de temperatura'), por ejemplo, termistores, termómetros o termopares, para medir la temperatura ambiente que rodea a un instrumento biosensor (también llamado 'instrumento de biodetección') puede proporcionar información que puede usarse para mejorar la precisión de medición de uno o más analitos en una muestra biológica. Sin embargo, estos métodos no toman en cuenta -y, de hecho, pueden descartar deliberadamente- el efecto que tiene, sobre la determinación de la temperatura ambiente, el calor que generan uno o más componentes del instrumento biosensor. Se ha descubierto recientemente que la obtención de mediciones de temperatura en un punto o posición de un instrumento biosensor que está comunicado térmicamente con una fuente de calor, además de la medición de temperatura que se aproxima al entorno ambiental fuera del instrumento, puede mejorar la capacidad del instrumento para realizar mediciones precisas de un analito en una muestra de prueba, de manera que permite que el instrumento compense las condiciones de temperatura reales que influyen en la reacción de la muestra con el sensor o detector de la tira. El proceso de medición de 'temperatura dual' que se desvela en el presente documento mejora la capacidad del instrumento biosensor para proporcionar lecturas precisas en lo referente a los niveles de analitos, lo cual tiene un efecto positivo sobre la capacidad del usuario para obtener la información médica necesaria para tomar las decisiones correctas y oportunas respecto a su medicación, la consulta a un médico o una enfermera u otras opciones de tratamiento. Asimismo, la presente invención permite realizar una determinación de temperatura que es independiente de la orientación del dispositivo, la fluctuación de energía y otros factores que pueden distorsionar las lecturas de temperatura en los dispositivos cuyos sensores solo se usan para calcular la temperatura ambiente en vez de medir tanto la temperatura ambiente como la temperatura en un punto o posición del instrumento biosensor que está comunicado térmicamente con una fuente de calor.
[0012] En un aspecto de la presente invención, se proporcionan sistemas de análisis o evaluación de analitos que comprenden un armazón o estructura que principalmente define o delimita un espacio interior; un componente de
medición de analitos que se encuentra en el armazón o cerca de él; un primer sensor térmico que está situado en un primer punto o posición del armazón y está comunicado térmicamente con una fuente de calor; un segundo sensor térmico que está situado en un segundo punto o posición del armazón y está comunicado térmicamente con la fuente de calor, pero en menor medida que el primer sensor térmico; una primera abertura en el mencionado armazón en un punto o ubicación cercano al mencionado segundo sensor térmico, una segunda abertura en un segundo punto o ubicación del mencionado armazón, una vía o canal que se extiende entre la mencionada primera abertura y la mencionada segunda abertura y que contiene el mencionado segundo sensor térmico, de manera que cada una de las mencionadas aberturas pone la mencionada vía en comunicación fluida con el entorno ambiental afuera del mencionado armazón a fin de permitir que el aire del ambiente entre en contacto con el mencionado segundo sensor térmico y desplace el aire caliente cercano al mencionado segundo sensor térmico; y un procesador que está situado en el armazón, está comunicado electrónicamente con el primer sensor térmico y el segundo sensor térmico, y usa los datos de temperatura de los sensores térmicos para calcular la temperatura asociada o relacionada con el componente de medición de analitos.
[0013] También se desvelan -pero no forman parte de la presente invención- sistemas que comprenden un armazón o estructura que principalmente define o delimita un espacio interior; un componente de medición de analitos que se encuentra en el armazón o cerca de él; un primer sensor térmico que está situado en un primer punto o posición del armazón y está comunicado térmicamente con una fuente de calor; un segundo sensor térmico que está situado en un segundo punto o posición del armazón y está comunicado térmicamente con el entorno ambiental fuera del mencionado armazón en mayor medida respecto al mencionado primer sensor térmico; y un procesador que está situado en el armazón, está comunicado electrónicamente con el primer sensor térmico y el segundo sensor térmico, y usa los datos de temperatura de los sensores térmicos para calcular la temperatura asociada o relacionada con el componente de medición de analitos.
[0014] En otro aspecto de la presente invención, se proporcionan métodos para calcular una temperatura relacionada con una tira de pruebas introducida en un sistema de análisis de analitos que incluye medir una primera temperatura en un primer punto o posición que está comunicada térmicamente con una fuente de calor en el sistema de análisis de analitos; medir una segunda temperatura en un segundo punto o posición en el sistema de análisis de analitos que está comunicada térmicamente con la fuente de calor en menor medida que la primera posición; de manera que la mencionada primera temperatura se mide mediante un primer sensor térmico y la mencionada segunda temperatura se mide mediante un segundo sensor térmico, y de manera que el mencionado primer sensor térmico y el mencionado segundo sensor térmico están contenidos en el mencionado sistema; y de manera que el mencionado sistema comprende un armazón que contiene o encierra el mencionado primer sensor térmico y el mencionado segundo sensor térmico, una primera abertura en el mencionado armazón en un punto o ubicación proximal al mencionado segundo sensor térmico, una segunda abertura en un segundo punto o localización en el mencionado armazón, y una vía o canal que se extiende entre la mencionada primera abertura y la mencionada segunda abertura y que contiene el mencionado segundo sensor térmico, de manera que cada una de las mencionadas aberturas pone la mencionada vía en comunicación fluida con el entorno ambiental en el exterior del mencionado armazón; y usar la primera temperatura medida y la segunda temperatura medida para calcular la temperatura relacionada con el mencionado componente de medición de analitos.
[0015] A menos que se especifique lo contrario, la descripción de una realización, característica, componente o funcionalidad particulares se aplica a los métodos y los sistemas del presente documento. Por ejemplo, la referencia a un 'sistema' se aplica tanto a los 'sistemas de análisis de analitos' de los métodos del presente documento como a los 'sistemas' que se reivindican por separado.
[0016] Los sistemas del presente documento incluyen una estructura o armazón que básicamente define un espacio interior. El armazón puede estar fabricado a partir de cualquier material adecuado y puede adoptar cualquier configuración adecuada que aloje o dé cabida a aquellos componentes del sistema que deben estar en el interior del armazón. Muchos instrumentos biosensores tienen armazones que comprenden una carcasa de plástico ensamblada a partir de una o más partes moldeadas. Por ejemplo, el armazón puede ser una carcasa que contiene una primera mitad y una segunda mitad, de manera que una mitad forma la parte o porción 'superior' de un dispositivo que se encuentra en una posición de reposo horizontal (por ejemplo en una mesa, de manera que el eje largo del dispositivo es básicamente paralelo a la superficie de la mesa; si el dispositivo no tiene un eje largo, una orientación 'horizontal' puede hacer referencia a la posición de reposo del dispositivo durante su uso, por ejemplo, de manera que los componentes interactivos como el monitor, los botones y similares están mirando hacia arriba sobre el lado opuesto del dispositivo que está en contacto con la superficie, o puede hacer referencia a una situación en la que el eje formado por una línea imaginaria entre el segundo sensor térmico y la fuente de calor es básicamente paralelo a la superficie) y la otra mitad forma la parte o porción 'inferior' del dispositivo, de manera que ambas partes están configuradas para permitir la unión segura entre ellas a fin de formar una carcasa integrada y para dar cabida a los componentes internos, unos componentes que pueden ser parcialmente externos al armazón (como interruptores, botones de la interfaz, componentes del monitor, etc.), otros elementos necesarios para el ensamblaje del armazón (como partes interconectadas o engranadas, u orificios para tornillos o remaches), baterías (es decir, el armazón puede incluir un puerto de batería y/o una puerta de batería), salidas de aire, y similares. El armazón también puede incluir una o más secciones revestidas que mejoran la capacidad del usuario para agarrar el instrumento biosensor, como partes de agarre en los lados laterales exteriores del armazón. Las personas versadas
en la materia identificarán fácilmente los parámetros de forma, tamaño y materiales que pueden usarse convenientemente para formar un armazón de un sistema de medición de analitos.
[0017] El componente de medición de analitos está situado en el armazón o cerca de él. En otras palabras, el componente de medición de analitos puede estar situado completa o parcialmente en el armazón, puede estar montado sobre el armazón o unido a este de cualquier otra forma, puede estar delimitado al menos parcialmente por el armazón, o puede darse una combinación de los supuestos anteriores. El componente de medición de analitos puede incluir una abertura para recibir o alojar una tira de pruebas y puede medir un analito de la tira de pruebas, es decir, puede medir un analito que está presente en una muestra biológica de la tira de pruebas, proporcionando así datos de medición de analitos que pueden transferirse a otro componente del sistema. Se encuentran componentes de medición de analitos en los instrumentos biosensores tradicionales, por ejemplo, de manera que la abertura está situada en un extremo del armazón (que, de hecho, puede estar moldeado para delimitar la abertura) e incluye componentes eléctricos que entran en contacto con el extremo introducido de una tira de pruebas y reciben las señales eléctricas que han viajado hasta el extremo introducido de la tira de pruebas desde el extremo de la tira que contiene la muestra biológica. Normalmente, la abertura incluye un surco o ranura que tiene la misma anchura que la tira de pruebas y en el que el usuario introduce la tira de pruebas. Los componentes eléctricos se comunican con el equipo de procesamiento del armazón, como un microprocesador, al que los componentes electricos suministran los datos de medición de analitos correspondientes a las señales recibidas de la tira de pruebas. Las personas con conocimientos y habilidades comunes en este campo identificarán con facilidad diversas configuraciones para el componente de medición de analitos y sabrán que el componente de medición de analitos de la presente invención puede configurarse de una manera similar a los componentes de medición de analitos de los instrumentos biosensores tradicionales.
[0018] El primer sensor térmico y el segundo sensor térmico pueden ser cualquier dispositivo que pueda detectar condiciones de temperatura estáticas y/o dinámicas. Las personas versadas en la materia comprenderán rápidamente que pueden usarse diversos tipos de sensores térmicos, incluyendo -entre otros- termistores, termómetros o termopares. El primer sensor térmico está situado en un primer punto o posición dentro del mencionado armazón y está comunicado térmicamente con una fuente de calor. Normalmente, los instrumentos biosensores modernos son dispositivos compactos e incorporan a menudo monitores retroiluminados de cristal líquido, procesadores para procesar datos, componentes de radiofrecuencia para una comunicación inalámbrica y muchos otros componentes o subunidades; estos componentes consumen energía y disipan calor. La temperatura interior de los dispositivos compactos con disipación de energía (o disipación de potencia) puede aumentar -a veces de forma significativa- por encima de la temperatura ambiente, lo que puede significar que una medición de temperatura que utilice un solo termistor interno no sea representativa de la temperatura ambiente real. Esto, a su vez, puede influir en las lecturas de analitos obtenidas de un pocillo de muestras o una zona de reacciones de una tira de muestras. De acuerdo con la presente invención, el primer sensor térmico está comunicado térmicamente con una 'fuente de calor' (es decir, al menos un componente o subunidad que genera calor y que forma parte del instrumento biosensor) y puede explicar el efecto del calor generado por la fuente de calor a la hora de determinar una temperatura relacionada con el componente de medición de analitos. La información referente al uso de datos de temperatura del primer sensor y el segundo sensor para calcular una temperatura relacionada con el componente de medición de analitos se describe más abajo. Tal y como se utiliza en el presente documento, la 'comunicación térmica' entre dos componentes o entre un componente y un entorno hace referencia -preferentemente- a la exposición de un componente a condiciones de calor relacionadas con el otro componente o con el entorno; pueden existir grados variables de comunicación térmica entre los componentes o entre un componente y un entorno particular, de manera que, respecto a un primer componente que emite calor o un entorno que tiene unas condiciones de temperatura determinadas, un segundo componente puede estar comunicado térmicamente (o 'en comunicación térmica') con el primer componente o el entorno en mayor o menor medida que un tercer componente.
[0019] A menos que se especifique lo contrario, el primer sensor térmico puede contener más de un dispositivo discreto de detección de temperatura. Así, puede haber más de un sensor térmico comunicado térmicamente con una fuente de calor. Cuando haya múltiples 'primeros' sensores térmicos, cada uno puede estar comunicado térmicamente con la misma fuente de calor, cada uno puede estar -respectivamente- comunicado térmicamente con una fuente de calor diferente, o algunos pueden estar comunicados térmicamente con una fuente de calor mientras que uno o más están comunicados térmicamente con una fuente de calor diferente. Por consiguiente, cuando haya múltiples 'primeros' sensores térmicos, uno o más sensores pueden estar situados en el mismo punto o posición -o en uno cercano- del armazón, o cada uno de los respectivos 'primeros' sensores térmicos pueden estar situados en diferentes puntos del armazón (preferiblemente, cada uno de los puntos en los que los 'primeros' sensores térmicos están situados son diferentes a la ubicación de cualquier segundo sensor térmico).
[0020] Puede interponerse material aislante entre un primer sensor térmico y una fuente de calor. El material aislante comprende cualquier sustancia o propiedad que aumente la resistencia de transferencia de calor entre el primer sensor térmico y la fuente de calor. Por ejemplo, el material aislante puede ser de goma, plástico, metal, espuma (como una espuma de poliuretano, estiroespuma y similares) o cualquier otro material adecuado, de manera que las personas versadas en la materia serán capaces de identificar fácilmente muchos de estos materiales. Cuando haya múltiples 'primeros' sensores térmicos, el material aislante puede colocarse entre algunos o entre todos los 'primeros' sensores térmicos y la fuente de calor que esté más cerca físicamente de un determinado
'primer' sensor térmico.
[0021] El segundo sensor térmico está situado en un segundo punto o posición del armazón y está comunicado térmicamente con la fuente de calor, pero en menor medida que el primer sensor térmico. Por ejemplo, el segundo sensor térmico puede estar comunicado térmicamente en menor medida con la fuente de calor debido al desplazamiento espacial (es decir, la distancia entre el segundo sensor térmico y la fuente de calor es mayor que la distancia entre el primer sensor térmico y la fuente de calor), la existencia de uno o más obstáculos físicos que calentar entre el segundo sensor térmico y la fuente de calor (o la existencia de más obstáculos térmicos o de obstáculos térmicos más eficaces entre el segundo sensor térmico y la fuente de calor en comparación con el número o la eficacia de los obstáculos térmicos entre el primer sensor térmico y la fuente de calor), o cualquier combinación de estos supuestos. Cuando la 'fuente de calor' comprende más de una subunidad o componente generador de calor que forma parte del instrumento biosensible, el segundo sensor térmico está comunicado térmicamente con la cantidad combinada de calor emitido por los componentes o subunidades generadores de calor en menor medida respecto a la exposición del primer sensor térmico a la cantidad combinada de calor emitido por los componentes o subunidades generadores de calor.
[0022] En otros ejemplos que no forman parte de la presente invención, el segundo sensor térmico está situado en un segundo punto o posición del armazón y está comunicado térmicamente con el entorno ambiental del exterior del armazón del sistema en mayor grado que el primer sensor térmico. En estos casos, puede haber menos obstáculos térmicos físicos, obstáculos térmicos que son menos eficaces o un menor desplazamiento espacial entre el segundo sensor térmico y el entorno ambiental, o puede haber más obstáculos térmicos, obstáculos térmicos que son más eficaces, un mayor desplazamiento espacial entre el primer sensor térmico y el entorno ambiental en comparación con el segundo sensor térmico, o cualquier combinación de estos factores.
[0023] A menos que se especifique lo contrario, el segundo sensor térmico puede contener más de un dispositivo discreto de detección de temperatura. Así, puede haber más de un sensor térmico comunicado térmicamente con la fuente de calor, pero en menor grado que el primer sensor térmico. Cuando haya múltiples 'primeros' y 'segundos' sensores térmicos, en lo referente a un 'segundo' sensor térmico dado, este sensor debería estar comunicado térmicamente con una fuente de calor, pero en menor grado que al menos un 'primer' sensor térmico, o debería estar comunicado térmicamente con el entorno ambiental del exterior del armazón del sistema, pero en mayor grado que al menos un 'primer' sensor térmico.
[0024] Puede interponerse material aislante entre un segundo sensor térmico y una fuente de calor. El material aislante comprende cualquier sustancia o propiedad que aumente la resistencia de transferencia de calor entre el segundo sensor térmico y la fuente de calor. Por ejemplo, el material aislante puede ser de goma, plástico, metal, espuma (como una espuma de poliuretano, estiroespuma y similares) o cualquier otro material adecuado, de manera que las personas versadas en la materia serán capaces de identificar fácilmente muchos de estos materiales. Este material aislante puede estar presente al mismo tiempo que se interpone material aislante entre un primer sensor térmico y una fuente de calor. Cuando haya múltiples 'segundos' sensores térmicos, el material aislante puede colocarse entre algunos o entre todos los 'segundos' sensores térmicos y la fuente de calor que esté más cerca físicamente de un determinado 'segundo' sensor térmico.
[0025] En otras realizaciones, puede interponerse material aislante entre un primer sensor térmico y un segundo sensor térmico. Tal y como se ha señalado previamente, el material aislante comprende cualquier sustancia o propiedad que pueda servir para aumentar la resistencia de transferencia de calor; en este caso, entre un primer sensor térmico y un segundo sensor térmico, por ejemplo. El mencionado material aislante puede estar presente al mismo tiempo que (es decir, en la misma realización en la que) el material aislante se interpone entre un primer sensor térmico y una fuente de calor, entre un segundo sensor térmico y un primer sensor térmico, o en ambos casos. Cuando haya múltiples 'primeros' y/o 'segundos' sensores térmicos, el material aislante puede colocarse entre solo uno de los 'primeros' y uno de los 'segundos' sensores térmicos, o entre algunos o todos los 'primeros' sensores térmicos y los 'segundos' sensores térmicos.
[0026] De acuerdo con la presente invención, puede usarse cualquier combinación de material aislante colocado entre un primer sensor térmico y una fuente de calor, material aislante colocado entre un segundo sensor térmico y una fuente de calor, y material aislante colocado entre un primer sensor térmico y un segundo sensor térmico.
[0027] Las lecturas de temperatura obtenidas, respectivamente, por el primer sensor térmico y el segundo sensor térmico pueden producirse simultáneamente, o pueden suceder en momentos diferentes entre uno y otro. Puede usarse una variación espacial y, opcionalmente, temporal, entre el o los primeros sensores de temperatura y el o los segundos sensores de temperatura a fin de mejorar la precisión en el cálculo de una temperatura relacionada con el componente de medición de analitos, la tira de pruebas, o ambos.
[0028] El primer sensor térmico y el segundo sensor térmico están comunicados electrónicamente con un procesador que está situado en el armazón y usa los datos de temperatura de los sensores térmicos para calcular la temperatura asociada o relacionada con el componente de medición de analitos. Con 'comunicación electrónica' (o 'comunicados electrónicamente') se hace referencia a una comunicación electrónica directa o indirecta, de manera
que el procesador puede recibir los datos de temperatura directamente desde el primer sensor térmico y/o desde el segundo sensor térmico, o el procesador puede recibir los datos de temperatura directamente desde un componente que recibe datos desde el primer sensor térmico y/o desde el segundo sensor térmico y transmite dichos datos al procesador. El procesador también puede recibir datos de medición de analitos directamente o indirectamente desde el componente de medición de analitos, y puede utilizar los datos de temperatura de los sensores térmicos para modular o ajustar los datos de medición de analitos. El procesador que modula los datos de medición de analitos usando los datos de temperatura puede ser una unidad de procesamiento central que recibe los datos de temperatura y los datos de medición de analitos desde otros componentes de procesamiento.
[0029] Idealmente, el segundo sensor térmico proporciona datos de temperatura que básicamente se corresponden con la temperatura del entorno ambiental del exterior del armazón. A tal fin, los sistemas de la presente invención pueden adoptar preferiblemente cualquier configuración que permita la exposición del segundo sensor térmico a condiciones de temperatura que se acercan a las del entorno ambiental, incluso si, por motivos prácticos (como evitar dañar el sensor), el segundo sensor térmico está situado dentro del armazón.
[0030] De acuerdo con la presente invención, el aire ambiental (es decir, el aire del entorno ambiental del exterior del armazón, o el aire que tiene la misma temperatura que el entorno ambiental del exterior del armazón) entra en contacto con el segundo sensor térmico y desplaza el aire caliente (o aire recalentado) cercano al segundo sensor térmico. Por ejemplo, los sistemas de la presente invención pueden comprender una primera abertura en el armazón en un punto -o ubicación- cercano al segundo sensor térmico, una segunda abertura en un segundo punto -o ubicación- del armazón, una vía o canal que se extiende entre la primera abertura y la segunda abertura y que contiene el segundo sensor térmico, de manera que cada una de las aberturas pone la vía en comunicación fluida con el entorno ambiental del exterior del armazón. La 'comunicación fluida' entre dos puntos o ubicaciones hace referencia a la capacidad del aire para fluir entre ellos. De manera similar, los sistemas de la presente invención pueden comprender un sistema de convección que permite el flujo de aire desde el entorno ambiental del exterior del armazón hasta al menos una parte o porción del espacio interior, de manera que el flujo de aire desplaza el aire caliente cercano al segundo sensor térmico. Tal y como se utiliza en el present texto, 'aire caliente' hace referencia al aire que tiene una temperatura que aumenta por encima de la del entorno ambiental del exterior del armazón del instrumento biosensible, de manera que, normalmente, el aumento de temperatura se atribuye a la disipación de calor por parte de uno o más componentes del instrumento biosensible. Un sistema de convección puede ser el resultado de la creación de un diferencial de temperatura entre dos puntos o ubicaciones del armazón. Por ejemplo, normalmente, el calor que se disipa en el armazón se transferirá a una parte o porción superior del armazón y la porción inferior del armazón puede aislarse de la fuente de calor utilizando material aislante adecuado. La diferencia de temperatura entre la porción inferior del armazón y la porción superior del armazón produce un flujo de aire.
[0031] La Figura 1A representa una realización de una vista lateral de la presente invención (la pared lateral cercana del armazón se ha omitido para que se puedan ver los componentes del interior del armazón), de manera que el aire ambiental entra en el armazón a través de una abertura, fluye hasta el segundo sensor térmico y desplaza el aire caliente cercano al segundo sensor térmico, de manera que el aire caliente fluye hacia el exterior por una segunda abertura del armazón. El recorrido del flujo de aire (las flechas) se corresponde con los contornos de una vía o canal que, preferiblemente, está orientada básicamente de manera vertical dentro del instrumento biosensible cuando este instrumento está colocado en posición de reposo horizontal sobre una superficie plana. En la Figura 1A, el material aislante, como el que se ha descrito previamente, se utiliza para aumentar la resistencia de transferencia de calor entre el segundo sensor térmico y una o más fuentes de calor situadas en otras partes del armazón (no se muestra), y se usa material conductor, como metal, para proporcionar una mejor conductividad de calor que la parte o porción del armazón cercana al segundo sensor térmico a fin de crear un diferencial de temperatura en el armazón y, por lo tanto, provocar aún más que el calor fluya y se aleje del segundo sensor térmico.
[0032] En otras realizaciones, una o más fuentes de calor generan calor para formar el aire caliente que es desplazado por el aire ambiental. Así, una o más fuentes de calor pueden generar aire caliente a fin de formar un sistema de convección que permite el flujo de aire desde el entorno ambiental del exterior del armazón y el consiguiente desplazamiento del aire caliente próximo al segundo sensor térmico. En algunas realizaciones, al aire caliente se forma mediante el calor transferido desde una fuente de calor (como un microprocesador) a través de un elemento o componente de transferencia que entra en contacto con la fuente de calor. Por ejemplo, el calor que se transfiere desde una fuente de calor (como un microprocesador) a través de un circuito impreso puede formar el aire caliente. Tal y como se ha señalado previamente, las fuentes de calor relacionadas con un instrumento biosensible pueden incluir monitores retroiluminados de cristal líquido, procesadores para procesar datos, componentes de radiofrecuencia para una comunicación inalámbrica y muchos otros componentes o subunidades electrónicas que consumen electricidad. En algunas realizaciones, la vía -o canal- a través del cual pasa el aire del entorno del exterior del armazón puede tener una comunicación térmica parcial con una fuente de calor. La Figura 1B representa una realización en la que la vía está comunicada térmicamente con una fuente de calor (por ejemplo, un microprocesador -no se muestra-) mediante una placa de circuito impreso (PCB) en la que se monta la fuente de calor; la PCB no está separada de la vía mediante material aislante y, de hecho, genera aire caliente que es desplazado por el aire que fluye desde el entorno ambiental del exterior del armazón. El recorrido del flujo de aire (las flechas) se corresponde con los contornos de una vía o canal que, preferiblemente, está orientada básicamente de manera vertical dentro del instrumento biosensible cuando este instrumento está colocado en posición de reposo
horizontal sobre una superficie plana. Una disposición de la variante representada en la Figura 1B puede obviar la necesidad de utilizar material conductivo (por ejemplo, como en la Figura 1A). Además, de acuerdo con estas realizaciones, la abertura en la que se introduce la tira puede funcionar como la 'segunda abertura' a través de la cual el aire que es desplazado del segundo sensor térmico sale de la vía o canal, obviando así la necesidad de proporcionar una 'segunda abertura' separada.
[0033] Los sistemas de la presente invención pueden adoptar cualquier otra configuración que permita la exposición del segundo sensor térmico a condiciones de temperatura que se acercan a las del entorno ambiental. En algunas realizaciones, los sistemas de la presente invención pueden estar diseñados o configurados para reducir la resistencia de transferencia de calor entre el segundo sensor térmico y el entorno ambiental del exterior del armazón. En otras realizaciones, los sistemas de la presente invención pueden estar configurados para aumentar el área de contacto superficial real o efectiva entre el segundo sensor térmico y el entorno ambiental del exterior del armazón. Por ejemplo, el segundo sensor térmico puede estar situado cerca de una abertura del armazón. El 'contacto' entre el segundo sensor térmico y el entorno ambiental no tiene por qué ser directo y puede estar mediado o regulado por un componente que tenga una baja resistencia al calor. Por ejemplo, el segundo sensor térmico puede estar situado cerca de una abertura del armazón y puede colocarse material conductor de calor entre el segundo sensor térmico y la abertura del armazón. El término 'material conductor de(l) calor' puede hacer referencia a cualquier material que proporciona una menor resistencia de transferencia de calor que el material del que está compuesto básicamente el armazón; por ejemplo, el material conductor de calor puede ser de metal (como cobre, acero, plata o una aleación metálica como latón, y similares), plástico, vidrio o cualquier otro material adecuado. De manera alternativa, el material conductor de calor puede ser el mismo material con el que está formado básicamente el armazón, pero tendrá una sección transversal más estrecha, de manera que la resistencia de transferencia de calor a lo largo del material conductor de calor disminuye respecto a la resistencia de transferencia de calor a lo largo de una parte o porción del armazón. El segundo sensor térmico puede estar montado en el material conductor de calor que está situado entre el sensor y la abertura del armazón. En algunas realizaciones, puede colocarse un material 'disipador de calor' entre el material conductor de calor y el sensor. El material disipador de calor puede ser cualquier sustancia que tenga una resistencia de transferencia de calor baja a fin de minimizar el recorrido de transferencia de calor entre el entorno ambiental del exterior del armazón y el segundo sensor térmico. Los materiales disipadores de calor pueden ser sustancias fluidas o pastosas que aumentan la conductividad térmica de una superficie de contacto térmica, por ejemplo, compensando las superficies irregulares de los componentes que están vinculados mediante el material disipador de calor. Los ejemplos incluyen el lubricante térmico, la pasta térmica y otros materiales que identificarán fácilmente las personas versadas en este campo.
[0034] El segundo sensor térmico, la abertura del armazón y el material conductor del calor pueden estar al menos parcialmente aislados del resto del espacio interior delimitado por el armazón. El aislamiento del segundo sensor térmico, la abertura del armazón y el material conductor del calor puede comprender que el aislamiento térmico se consiga mediante el uso de material aislante, tal y como se ha explicado previamente (esto es, cualquier material que aumente la resistencia de transferencia de calor). La Figura 2 representa una vista lateral orientada horizontalmente de una realización de la presente invención, tal y como se vería si el sistema se colocara en una posición de reposo sobre una superficie plana (esto es, de manera que el eje largo del sistema es básicamente paralelo a la superficie plana; si el sistema no tuviera un eje largo, la orientación 'horizontal' puede hacer referencia a un supuesto en el que el eje formado por una línea imaginaria entre el segundo sensor térmico y una fuente de calor es básicamente paralelo a la superficie); la pared lateral cercana del armazón 3 se omite para que se puedan ver los componentes internos. Esta realización incluye una abertura 1 en el armazón 3 sobre la que se coloca una placa 5 de material conductor. El segundo sensor térmico 7 está montado sobre la placa 5 y estos componentes están rodeados por el material aislante 9, 11 a fin de aislarlos térmicamente -al menos parcialmente- de las demás partes o porciones del espacio interior Mi, M 2. La placa 5 aumenta el área de contacto superficial real o efectiva entre el entorno ambiental A del exterior del armazón 3 y el segundo sensor térmico 7, lo que, a su vez, reduce la resistencia de transferencia de calor entre el entorno ambiental A y el segundo sensor térmico 7.
[0035] Si se cambia la orientación del sistema, por ejemplo, si el sistema se orientara verticalmente con el segundo sensor térmico 7 en la 'parte superior' (en vez de en la 'parte lateral', como se muestra en la Figura 2), es posible que el calor emitido desde la fuente de calor S (el componente real no se muestra) pudiera llegar al segundo sensor térmico 7 mediante convección en mayor medida que cuando el sistema está orientado horizontalmente y se introdujera así un error en las lecturas de temperatura obtenidas por el segundo sensor térmico 7. Para minimizar los efectos de los cambios de orientación del sistema, puede usarse un obstáculo opcional de convección de calor 13 que contiene material aislante a fin de aumentar la resistencia de transferencia de calor entre M1 (en la que están situados tanto el primer sensor térmico 8 como el segundo sensor térmico 7) y M2 (en la que está situada S). Tal y como se muestra más abajo en el Ejemplo 2, la inclusión de un obstáculo de convección de calor entre una parte o porción del espacio interior del sistema -en la que está situada una fuente de calor- y la parte o porción interior del espacio interior del sistema puede corregir los efectos de la convección de calor cuando se cambia la orientación del sistema, por ejemplo, de una posición horizontal a una vertical, o viceversa.
[0036] El primer sensor térmico y el segundo sensor térmico están comunicados electrónicamente con un procesador que está situado en el armazón y usa los datos de temperatura de los sensores térmicos para calcular la temperatura asociada o relacionada con el componente de medición de analitos. Después, el sistema puede
compensar la temperatura calculada relacionada con el componente de medición de analitos durante una medición de un analito en una tira de pruebas. Por ejemplo, la medición de un analito en una tira de pruebas puede hacer que se obtengan unos datos de medición de analitos que pueden ajustarse o modularse a fin de explicar los datos de temperatura obtenidos por el primer sensor térmico y el segundo sensor térmico. El cálculo de una temperatura relacionada con el componente de medición de analitos, la recepción de los datos de medición de analitos y cualquier compensación de la temperatura calculada relacionada con el componente de medición de analitos pueden realizarse mediante procesadores separados que están comunicados electrónicamente con el primer sensor térmico y/o el segundo sensor térmico y/o el componente de medición de analitos, o cada una de estas funciones puede realizarse mediante un solo procesador multifunción. Tal y como se utiliza en el presente documento, la 'comunicación electrónica' puede estar mediada por medios físicos (por ejemplo, circuitos) o puede ser 'inalámbrica'. El procesador que recibe los datos de medición de analitos puede ser el mismo procesador que recibe los datos de temperatura del primer sensor térmico y el segundo sensor térmico. De manera alternativa, el procesador que modula los datos de medición de analitos utilizando los datos de temperatura puede ser una unidad de procesamiento central que recibe los datos de temperatura y los datos de medición de analitos de otros componentes de procesamiento. Las personas versadas en este campo identificarán rápidamente diversas configuraciones para los procesadores y otros componentes de los sistemas de la presente invención, y puede usarse cualquier configuración adecuada de acuerdo con la presente invención.
[0037] Puede usarse un modelo termodinámico de estado estable para describir las consideraciones adoptadas conforme a los sistemas de la presente invención a fin de calcular una temperatura relacionada con el componente de medición de analitos y/o una tira de pruebas, y/o compensar la temperatura calculada relacionada con el componente de medición de analitos y/o una tira de pruebas durante la medición de un analito. Las Figuras 3A y 3B proporcionan, respectivamente, un modelo termodinámico simplificado y un circuito eléctrico termodinámico de estado estable equivalente, de manera que se usan las siguientes abreviaturas:
En un modelo dinámico, hay capacitancias térmicas para el armazón y los sensores térmicos que pueden modelarse como capacitores en el modelo eléctrico equivalente (Figura 3B). En el estado estable, estos capacitores tienen una alta impedancia y pueden ignorarse. Así, la diferencia de temperatura (TS - TA) se calcula a partir de la diferencia de (TM - TA) de acuerdo con la relación de RSA y RMS, de manera que rigen las siguientes fórmulas:
*For steady state: en un estado estable
[0038] K es una constante que depende de la estructura termodinámica del sistema según lo definido por la ecuación (2). En la práctica, esta constante se estima mediante diversas mediciones de temperatura de TM, TS y TA usando la ecuación (3). Esta constante se programa en un software del sistema. Después, usando la ecuación (4), se estima o calcula la temperatura ambiente usando TM, TS y K. Como se puede apreciar, cuanto más pequeño sea K, mejor representará TS la temperatura ambiente.
[0039] De acuerdo con la presente invención, un procesador puede calcular la temperatura (TA) asociada o relacionada con el componente de medición de analitos realizando un cálculo de acuerdo con la Fórmula (I).
donde TS es la temperatura medida por el segundo sensor térmico, TM es la temperatura medida por el primer sensor térmico y K está definido por
donde TS es la temperatura medida por el segundo sensor térmico, TA es la temperatura real del entorno ambiental del exterior del armazón y TM es la temperatura medida por el primer sensor térmico.
EJEMPLOS
Ejemplo 1 - Sistema de convección
[0040] Se usó una cámara climática para evaluar un sistema ejemplar diseñado para proporcionar un sistema de convección para aumentar la exposición del segundo sensor térmico al aire del entorno ambiental. Se uso material aislante de gomaespuma para formar una cámara que rodeaba o contenía el segundo sensor térmico a fin de aumentar la resistencia de transferencia de calor entre el segundo sensor térmico y el resto del espacio interior del
sistema delimitado por el armazón. Se usaron las aberturas del armazón para permitir el flujo de aire desde el entorno ambiental hasta la cámara y para permitir el desplazamiento del aire caliente cercano al segundo sensor térmico. El primer sensor térmico se colocó en un circuito impreso, y el espacio interior del armazón se dividió en dos partes o porciones usando material aislante: M1, en la que estaban el primer sensor térmico, el circuito impreso y la cámara que contenía el segundo sensor térmico; y M2, en la que estaba situada una fuente de calor que comprendía un resistor o resistencia que tenía una disipación de potencia de aproximadamente 1,4 W. La fuente de calor se encendió y apagó durante el experimento para simular el comportamiento del sistema durante períodos variables de disipación de calor, tal y como sucedería durante el manejo normal de un instrumento biosensible. Las lecturas de temperatura se obtuvieron en intervalos de 5 segundos. La Figura 4A representa los resultados, de manera que TS representa las lecturas de temperatura obtenidas por el segundo sensor térmico, TM representa las lecturas de temperatura obtenidas por el primer sensor térmico, TA Estimation representa la temperatura ambiente calculada por el sistema usando las lecturas del primer sensor térmico y el segundo sensor térmico, y TA es la temperatura ambiente real medida de forma separada en la cámara de prueba. La Figura 4B muestra los errores de temperatura en el cálculo de la temperatura del entorno ambiental en el exterior del armazón (que es equivalente a la temperatura relacionada con un componente de medición de analitos, una tira de pruebas, o ambos). Los resultados se muestran en intervalos de 5 segundos.
Ejemplo 2 - Sistema para aumentar el área de contacto superficial efectiva con el entorno ambiental
[0041] Se usó una cámara climática para analizar o evaluar un sistema ejemplar diseñado para aumentar el área de contacto superficial efectiva entre el segundo sensor térmico y el entorno ambiental. El sistema experimental incluyó un armazón que tenía una abertura sobre la que se colocó una placa de latón con un grosor de alrededor de 0,5 mm. El segundo sensor térmico se montó sobre la placa de latón y el conjunto sensor/placa se rodeó con una cámara definida o delimitada por material aislante. El material aislante que delimitaba la cámara era una capa de material de armazón de plástico, esto es, una capa del mismo tipo de plástico usado para crear el armazón. Un resistor con un suministro de energía externo que proporcionaba una disipación de potencia de alrededor de 1,4 W se colocó en el espacio interior delimitado por el armazón, fuera de la cámara en la que estaba contenido el conjunto sensor/placa. La fuente de calor se encendió y apagó durante el experimento para simular el comportamiento del sistema durante períodos variables de disipación de calor, tal y como sucedería durante el manejo normal de un instrumento biosensible. Las lecturas de temperatura se obtuvieron en intervalos de 5 segundos y el período máximo durante el que el resistor estuvo operativo fue de 0,5 horas.
[0042] La Figura 5A representa unos resultados en los que TS representa las lecturas de temperatura obtenidas por el segundo sensor térmico, TM representa las lecturas de temperatura obtenidas por el primer sensor térmico, TA Estimation representa la temperatura ambiente calculada por el sistema usando las lecturas del primer sensor térmico y el segundo sensor térmico, y TA es la temperatura ambiente real medida de forma separada en la cámara de prueba.
[0043] La Figura 5B muestra los errores de temperatura en el cálculo de la temperatura del entorno ambiental en el exterior del armazón (que es equivalente a la temperatura relacionada con un componente de medición de analitos, una tira de pruebas, o ambos). Los resultados se muestran en intervalos de 5 segundos.
[0044] Se determinó que las principales fuentes de errores con respecto al sistema descrito previamente incluían los cambios súbitos de la temperatura ambiente, las fluctuaciones de disipación de potencia dentro del sistema, y la orientación del sistema respecto al suelo. Se observaron grandes picos de error cuando la temperatura ambiente cambia rápidamente; sin embargo, estos cambios rápidos de la temperatura ambiente no suceden habitualmente durante el manejo ordinario de un instrumento biosensible. Así, los aspectos de interés en lo referente a los errores de temperatura son las fluctuaciones en la disipación de calor dentro del sistema y los cambios en la orientación del sistema.
[0045] Las mediciones que se muestran en las Figuras 5A y 5B se realizaron cuando el sistema estaba orientado horizontalmente, es decir, cuando descansaba sobre una superficie plana con el eje largo del dispositivo orientado básicamente en paralelo a la superficie. Cuando el sistema se movió a una orientación vertical (es decir, con el eje largo del dispositivo orientado básicamente en perpendicular a la superficie; si el dispositivo no tuviera un eje largo, la orientación 'vertical' haría referencia a una situación en la que el eje formado por una línea imaginaria entre el segundo sensor térmico y la fuente de calor es básicamente perpendicular a la superficie), el modeló térmico simplificado mostró errores adicionales debidos a la convección térmica hacia la cavidad que rodeaba o contenía el segundo sensor térmico (los resultados no se muestran). Para reducir el efecto de la convección térmica -o convección de calor- cuando el sistema está orientado verticalmente, se incorporó al sistema un obstáculo de convección térmica (ver, por ejemplo, el elemento 13 de la Figura 2) dividiendo el espacio interior en dos partes o porciones; una de ellas contenía la fuente de calor y la otra contenía la cavidad que rodeaba el conjunto sensor/placa. El primer sensor térmico estaba situado en el mismo espacio del armazón (esto es, en el mismo lado del obstáculo de convección térmica) en el que estaba situada la cavidad que rodeaba o contenía el conjunto sensor/placa. El primer sensor térmico estaba situado dentro de un microprocesador montado en una placa de circuito impreso (PCB), que estaba colocada de tal manera que una porción de la placa estaba en un lado del obstáculo de convección térmica y el resto de la placa estaba en el lado opuesto del obstáculo de convección
térmica. La fuente de calor (un resistor o resistencia) se montó sobre una porción de la PCB que estaba en el lado opuesto del obstáculo de convección térmica respecto al primer sensor térmico. En lugar de una sola PCB, una disposición alternativa puede incluir dos PCBs separadas unidas mediante un conector entre placa y placa, de manera que las respectivas PCBs están en lados opuestos del obstáculo de convección térmica. El sistema con el obstáculo de convección térmica se analizó tanto en la orientación vertical como en la orientación horizontal, y se descubrió que el obstáculo eliminaba de manera eficaz los efectos de la orientación del sistema sobre el cálculo de la temperatura. Los resultados se muestran en la Figura 6A, de manera que los picos marcados o señalados con una 'H' corresponden a las lecturas de temperatura obtenidas cuando el sistema estaba en una orientación horizontal, los picos marcados con una 'V' corresponden a las lecturas de temperatura obtenidas cuando el sistema estaba en una orientación vertical, TS representa las lecturas de temperatura obtenidas por el segundo sensor térmico, TM representa las lecturas de temperatura obtenidas por el primer sensor térmico, tA Estimation representa la temperatura ambiente calculada por el sistema usando las lecturas del primer sensor térmico y el segundo sensor térmico, y TA es la temperatura ambiente real medida de forma separada en la cámara de prueba.
[0046] La Figura 6B muestra los errores de temperatura en el cálculo de la temperatura del entorno ambiental en el exterior del armazón (que es equivalente a la temperatura relacionada con un componente de medición de analitos, una tira de pruebas, o ambos), de manera que los picos marcados o señalados con una 'H' corresponden a los errores en las lecturas de temperatura obtenidas cuando el sistema estaba en una orientación horizontal, y los picos marcados con una 'V' corresponden a los errores en las lecturas de temperatura obtenidas cuando el sistema estaba en una orientación vertical. Los resultados se muestran en intervalos de 5 segundos.
[0047] Los experimentos anteriores demuestran, entre otras cosas, que la medición de la temperatura relacionada con un proceso de medición de analitos se mejora usando el enfoque de dos sensores de la presente invención, y que puede obtenerse una medición precisa de la temperatura independientemente de la orientación del dispositivo y las fluctuaciones en la disipación de potencia. Este enfoque también reduce la cantidad de tiempo que un usuario debe esperar para utilizar las mediciones del instrumento biosensible después de que el instrumento se haya movido entre sitios o ubicaciones que se caracterizan por condiciones diferentes de temperatura ambiente. Estas ventajas mejoran la capacidad del instrumento biosensible para proporcionar lecturas precisas de los niveles de analitos. Además, los sistemas que se describen en el presente documento son adecuados para su uso junto con dispositivos portátiles modernos que presentan un diseño compacto.
[0048] Tal y como se han utilizado previamente y a lo largo de la divulgación, debe entenderse que los siguientes términos y abreviaturas tienen los siguientes significados -a menos que se indique lo contrario-. En la presente divulgación, las formas singulares 'un', 'una', 'el' y 'la' incluyen sus referencias plurales, y una referencia a un valor numérico particular incluye al menos ese valor particular -a menos que el contexto indique claramente lo contrario-. Así, por ejemplo, una referencia a 'una fuente de calor' se refiere a una o más de estas fuentes de calor y sus equivalentes, conocidos por las personas versadas en la materia, etcétera. Cuando los valores se expresan como aproximaciones utilizando el antecedente 'alrededor de', debe entenderse que el valor particular forma otra realización. Tal y como se utiliza en el presente documento, 'alrededor de X' (donde 'X' es un valor numérico) preferiblemente hace referencia a ±10% del valor dado, este incluido. Por ejemplo, la frase 'alrededor de 8' preferiblemente hace referencia a un valor entre 7,2 y 8,8, ambos incluidos; en otro ejemplo, la frase 'alrededor de un 8%' preferiblemente hace referencia a un valor de entre un 7,2% y un 8,8%, ambos incluidos. Cuando se mencionen, todos los rangos o intervalos son inclusivos, divisibles y combinables. Por ejemplo, cuando se hable de un rango o intervalo de 'entre 1 y 5', debe entenderse que este rango o intervalo incluye los rangos o intervalos de 'entre 1 y 4', 'entre 1 y 3', '1-2', 'entre 1-2 y 4-5', 'entre 1-3 y 5', y similares.
Claims (15)
1. Un sistema de análisis o evaluación de analitos, que comprende:
un armazón o estructura que básicamente define o delimita un espacio interior;
un componente de medición de analitos que se encuentra en el mencionado armazón o cerca de él;
un primer sensor térmico que está situado en un primer punto o posición del mencionado armazón y está comunicado térmicamente con una fuente de calor;
un segundo sensor térmico que está situado en un segundo punto o posición del mencionado armazón y está comunicado térmicamente con la mencionada fuente de calor, pero en menor medida que el mencionado primer sensor térmico;
una primera abertura en el mencionado armazón en un punto o ubicación cercano al mencionado segundo sensor térmico, una segunda abertura en un segundo punto o ubicación del mencionado armazón, una vía o canal que se extiende entre la mencionada primera abertura y la mencionada segunda abertura y que contiene el mencionado segundo sensor térmico, de manera que cada una de las mencionadas aberturas pone la mencionada vía en comunicación fluida con el entorno ambiental del exterior del mencionado armazón a fin de permitir que el aire del ambiente entre en contacto con el mencionado segundo sensor térmico y desplace el aire caliente cercano al mencionado segundo sensor térmico; y
un procesador que está situado en el mencionado armazón, de manera que el procesador está comunicado electrónicamente con el mencionado primer sensor térmico y el mencionado segundo sensor térmico, y usa los datos de temperatura (TM, TS) de los mencionados sensores térmicos para calcular la temperatura (TA) asociada o relacionada con el mencionado componente de medición de analitos.
2. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 1, de manera que se coloca o interpone material aislante entre el mencionado primer sensor térmico y la mencionada fuente de calor.
3. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un sistema de convección que está configurado para permitir el flujo de aire desde el entorno ambiental del exterior del mencionado armazón hasta al menos una parte o porción del mencionado espacio interior, de manera que el flujo de aire desplaza el aire caliente cercano al mencionado segundo sensor térmico.
4. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 1, de manera que el mencionado segundo sensor térmico está situado cerca de una abertura en el mencionado armazón.
5. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 1, de manera que el mencionado sistema está configurado para reducir la resistencia de transferencia de calor entre el segundo sensor térmico y el entorno ambiental del exterior del mencionado armazón situando el segundo sensor térmico cerca de una abertura en el armazón, o situando el segundo sensor térmico cerca de una abertura en el armazón y colocando un material conductor de calor entre el segundo sensor térmico y una abertura en el armazón.
6. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 1, de manera que el procesador del mencionado sistema está configurado para compensar la mencionada temperatura calculada (TA) en el mencionado componente de medición de analitos durante una medición de un analito en una tira de pruebas.
7. Un método para calcular la temperatura (TA) relacionada con un componente de medición de analitos que se introduce en un sistema de análisis de analitos, que comprende:
medir una primera temperatura (TM) en un primer punto o posición que está comunicada térmicamente con una fuente de calor en el mencionado sistema de análisis de analitos;
medir una segunda temperatura (TS) en un segundo punto o posición en el mencionado sistema de análisis de analitos que está comunicada térmicamente con la mencionada fuente de calor en menor medida que la mencionada primera posición;
de manera que la mencionada primera temperatura (TM) se mide mediante un primer sensor térmico y la mencionada segunda temperatura (TS) se mide mediante un segundo sensor térmico, y de manera que el mencionado primer sensor térmico y el mencionado segundo sensor térmico están contenidos en el mencionado sistema;
y de manera que el mencionado sistema comprende un armazón que contiene o encierra el mencionado primer sensor térmico y el mencionado segundo sensor térmico, una primera abertura en el mencionado armazón en un punto o ubicación proximal al mencionado segundo sensor térmico, una segunda abertura en un segundo punto o localización en el mencionado armazón, y una vía o canal que se extiende entre la mencionada primera abertura y la mencionada segunda abertura y que contiene el mencionado segundo sensor térmico, de manera que cada una de las mencionadas aberturas pone la mencionada vía o canal en comunicación fluida con el entorno ambiental en el exterior del mencionado armazón;
y usar la primera temperatura medida (TM) y la segunda temperatura medida (TS) para calcular la temperatura (TA) relacionada con el mencionado componente de medición de analitos.
8. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 1, o el método de acuerdo con la reivindicación 7, de manera que se coloca o interpone material aislante entre el mencionado segundo sensor térmico y la mencionada fuente de calor.
9. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 1, o el método de acuerdo con la reivindicación 7, de manera que se coloca o interpone material aislante entre el mencionado segundo sensor térmico y el mencionado primer sensor térmico.
10. El método de acuerdo con la reivindicación 7, de manera que el mencionado armazón básicamente define o delimita un espacio interior, y de manera que el mencionado segundo sensor térmico está situado cerca de una abertura en el mencionado armazón.
11. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 4, o el método de acuerdo con la reivindicación 10, de manera que se coloca material conductor de calor entre el mencionado segundo sensor térmico y la mencionada abertura del mencionado armazón.
12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11, o el método de acuerdo con la reivindicación 11, de manera que el mencionado segundo sensor térmico está montado en el mencionado material conductor de calor.
13. El método de acuerdo con la reivindicación 10, de manera que el mencionado sistema está configurado para reducir la resistencia de transferencia de calor entre el segundo sensor térmico y el entorno ambiental del exterior del mencionado armazón situando el segundo sensor térmico cerca de una abertura en el armazón, o situando el segundo sensor térmico cerca de una abertura en el armazón y colocando un material conductor de calor entre el segundo sensor térmico y una abertura en el armazón.
14. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 4, o el método de acuerdo con la reivindicación 10, de manera que el mencionado sistema además comprende material aislante que aísla al menos parcialmente el mencionado segundo sensor térmico, el mencionado material conductor de calor y la mencionada abertura del resto del espacio interior del mencionado armazón.
15. El sistema de análisis de analitos de acuerdo con la reivindicación 1, o el método de acuerdo con la reivindicación 7, de manera que el mencionado procesador de la reivindicación 1, o un procesador contenido en el mencionado sistema de acuerdo con la reivindicación 7, calcula la mencionada temperatura (TA) asociada o relacionada con el mencionado componente de medición de analitos realizando un cálculo de acuerdo con la Fórmula (I)
donde TS es la temperatura medida por el mencionado segundo sensor térmico, TM es la temperatura medida por el primer sensor térmico y K está definido por
donde TS es la temperatura medida por el segundo sensor térmico, TA es la temperatura real del entorno ambiental del exterior del mencionado armazón y TM es la temperatura medida por el primer sensor térmico.
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