BR112014032656B1

BR112014032656B1 - Instrumento de análise e método para a leitura de um dispositivo de coleta de fluido

Info

Publication number: BR112014032656B1
Application number: BR112014032656-8A
Authority: BR
Inventors: Jennifer A. Samproni
Original assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2021-12-21
Also published as: BR112014032656A2; KR101563486B1; CA2877888A1; RU2016128035A; US20170168006A1; EP2867660A4; CN104380091A; US10921280B2; BR112014032656A8; WO2014004781A3; JP5781256B2; US20190285568A1; CN104380091B; EP3101415A1; EP2867660A2; US10330630B2; AU2013280268B2; CA2877888C; MX367230B; RU2015102604A

Abstract

dispositivo de coleta de fluido, método de fabricação, instrumento de análise, método de utilização e método para a leitura. a presente invenção refere-se a dispositivos de coleta de fluidos, instrumentos de análise e métodos para produzir e utilizar são descritos. o dispositivo de coleta de fluido é provido com um dispositivo e uma célula eletroquímica. o dispositivo tem uma primeira e uma segunda parede (42) que definem um canal microfluídico, e um amostra (20) orifìcio de aplicação de amostra (20) (46) que se comunica com o canal microfluídico. a primeira parede (40) e a segunda parede (42) estão espaçadas a uma distância inferior a 150 microns. a célula eletroquímica é colocada na primeira parede (40) para entrar em contato com uma amostra (20) que viaja através do canal microfluídico. a célula eletroquímica compreendendo os receptores de moléculas de tal forma que uma propriedade física da primeira célula eletroquímica (32) é realizada mediante um ou mais dos receptores de moléculas que se ligam a uma espécie de eletroativos dentro da amostra (20).

Description

Antecedentes

[001] Um sensor (também chamado detector) é um dispositivo quemede uma quantidade física e converte-o em um sinal que pode ser lido por um observador ou por um instrumento. Por exemplo, um termômetro em vidro de mercúrio converte a temperatura medida em expansão e contração de um líquido que pode ser lida em um tubo de vidro calibrado. Um termopar converte a temperatura para uma tensão de saída que pode ser lida por um voltímetro. Para maior precisão, a maioria dos sensores é calibrada com padrões conhecidos.

[002] Na biomedicina e na biotecnologia, sensores que detectamos analitos possuindo um constituinte biológico, tais como células, proteínas ou ácido nucleico são chamados de biossensores. Os biossen- sores podem ser utilizados para estudos in vitro e em aplicações in vivo.

[003] Normalmente, biossensores podem ser expostos a umaamostra biológica, tal como sangue ou urina, e utilizados para detectar analitos predeterminados dentro do espécime biológico. O biossensor pode então ser exposto a um elemento transdutor ou detector que pode funcionar de uma forma físico-química utilizando um meio de detecção, tais como a luz, eletricidade, piezelétrico, eletroquímica ou semelhantes. Em qualquer caso, o elemento transdutor ou detector transforma um sinal do biossensor em outro sinal que pode ser mais facilmente medido e quantificado. O sinal produzido pelo elemento transdutor ou detector pode ser fornecido a um dispositivo leitor possuindo eletrônicos associados, processadores de sinal, e/ou um monitor para fornecer os resultados em um formato legível pelo usuário. Por exemplo, os resultados podem ser fornecidos a um visor gráfico.

[004] Em biomedicina e biotecnologia, a quantidade de analitos de interesse dentro de uma amostra é muito pequena e difícil de detectar. Como tal, a amplificação do sinal pode fornecer mais precisão de leitura para um analito detectado. Em particular, a literatura descreve um método de amplificação do sinal utilizando oxidação e redução de uma espécie em um eletrodo de trabalho fornecido com corrente contínua (DC), que pode ser desequilibrado, segurando um eletrodo de trabalho a -200 mV e outro eletrodo a +50 mV. A corrente alternada (AC), no entanto, não é geralmente utilizada na técnica, e, se utilizada, é exclusivamente para a determinação da adequação de um volume da amostra, e semelhantes. Vide, Publicação da Patente US No. 2003/0098233, Publicação da Patente US No. 2006/0175205, Publicação da Patente US No. 2009/0020439, Publicação da Patente US No. 2009/0181411, Publicação da Patente US No. 2011/0284393, Patente US No. 6,843,263 e Patente US No. 7,473,397, que são todas aqui incorporadas por referência na sua totalidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[005] Os desenhos anexos, que estão incorporados e constituemuma parte desta especificação, ilustram uma ou mais implementações aqui descritas e, em conjunto com a descrição, explicam estas implementações. Nos desenhos:

[006] A Figura 1 é um diagrama em blocos de um kit de sensorconstruído de acordo com a presente invenção.

[007] A Figura 2 é uma vista explodida de um dispositivo de coletade fluido exemplar construído de acordo com a presente invenção.

[008] A Figura 3 é uma vista em corte transversal de uma parte deum dispositivo de coleta de fluidos construído de acordo com a presente invenção.

[009] A Figura 4 é uma vista em corte transversal de uma parte deoutro dispositivo de coleta de fluidos construído de acordo com a presente invenção.

[0010] A Figura 5 é um diagrama de fluxo que ilustra um processoexemplar para a determinação de uma concentração de um determinado constituinte em uma amostra biológica.

Descrição Detalhada

[0011] A descrição detalhada seguinte refere-se aos desenhos anexos. Os mesmos números de referência em diferentes desenhos podem identificar os mesmos elementos ou semelhantes.

[0012] Tal como aqui utilizados, os termos "compreende", "compreendendo", "inclui", "incluindo", "possui", "possuindo" ou qualquer outra variação dos mesmos, destinam-se a cobrir uma inclusão não exclusiva. Por exemplo, um processo, método, artigo ou aparelho que compreende uma lista de elementos não é necessariamente limitado a apenas esses elementos, mas pode incluir outros elementos que não estejam expressamente listados ou inerentes a tal processo, método, artigo ou aparelho. Além disso, a menos que expressamente indicado em contrário, "ou" refere-se a um ou inclusivo e não exclusivo a um ou. Por exemplo, uma condição de A ou B é satisfeita por qualquer um dos seguintes: A é verdadeiro (ou presente) e B falso (ou não está presente), A falso (ou não está presente) e B verdadeiro (ou presente), e ambos A e B são verdadeiros (ou presentes).

[0013] Além disso, o uso de "um" ou "uma" é usado para descreverelementos e constituintes das modalidades da presente invenção. Isto é feito apenas por conveniência e para dar um sentido geral do conceito inventivo. Esta descrição deve ser lida para incluir um ou mais e também o singular inclui o plural a menos que seja evidente que significa de outra forma.

[0014] Além disso, o uso do termo "pluralidade" destina-se a transmitir "mais de um", a menos que expressamente indicado em contrário.

[0015] Tal como aqui usado o termo "uma modalidade" ou "umasmodalidades" significa que um elemento particular, recurso, estrutura, ou característica descrita em ligação com a modalidade está incluído em pelo menos uma modalidade. As aparições da frase "em uma modalidade" em vários lugares da especificação não são necessariamente todas referentes à mesma modalidade.

[0016] Os circuitos, tal como aqui utilizado, podem ser analógicose/ou digitais, constituintes, ou um ou mais microprocessadores programados adequadamente associados e hardware e software, ou lógica ligada diretamente. Além disso, "constituintes" podem executar uma ou mais funções. O termo "constituinte" pode incluir hardware, tal como um processador, um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), ou um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA), ou uma combinação de hardware e software. Software inclui uma ou mais instruções executáveis por computador que, quando executada por um ou mais constituintes fazem com que o constituinte realize uma função específica. Deve-se entender que os algoritmos descritos aqui são armazenados em uma ou mais de memória não transitória. Memória não transitória exemplar inclui memória de acesso aleatório, memória apenas para leitura, memória flash ou similar. Essa memória não transitória pode ser com base eletricamente ou com base oticamente.

[0017] Referindo-nos agora às FIGS. e em particular à FIG. 1, nelaé mostrado um kit de sensor 10 exemplar construído de acordo com a presente invenção. Quando o kit de sensor 10 é utilizado para a análise de amostras biológicas, o kit de sensor 10 pode ser referido como um kit de biossensor. Em geral, o kit de sensor 10 inclui um ou mais dispositivos de coleta de fluidos 12, e um instrumento de análise 14. O instrumento de análise 14 pode determinar a medição e/ou a concentração de um determinado constituinte em uma amostra 20 fornecida a um ou mais dispositivos de coleta de fluidos 12. Em uma modalidade, o dispositivo de coleta de fluidos 12 pode ser uma tira de teste. Em particular, o instrumento de análise 14 pode fornecer corrente alternada (AC) para o dispositivo de coleta de fluido 12 para determinar a medição e/ou a concentração de um dado constituinte da amostra 20. O sinal de corrente alterna pode ter uma tensão e frequência adequadas para induzir uma corrente elétrica através dos eletrodos do dispositivo de coleta de fluido 12 para provocar o ciclismo redox entre os pelo menos dois eletrodos, a fim de criar um sinal amplificado o qual auxilia na medição e/ou na concentração do constituinte dado na amostra 20. Durante a cicla- gem redox, um dos eletrodos é um eletrodo de trabalho, e outro eletrodo é um eletrodo contador. Quando o sinal de corrente alternada é aplicado ao eletrodo de trabalho e ao eletrodo contador, o eletrodo de trabalho, por exemplo, pode alternar entre um modo de coletor e um modo de gerador, em rápida sucessão, de modo que a ciclagem redox ocorre a fim de produzir a amplificação do sinal.

[0018] Como será descrito em detalhes abaixo, o kit de sensor 10pode ser utilizado dentro da indústria dos cuidados de saúde para a detecção de medições e/ou concentrações do constituinte dado na amostra 20. Neste exemplo, a amostra 20 é uma amostra biológica, tal como sangue, urina ou saliva coletada de um animal, tal como um humano, ou não humano (tal como um gato, cão, vaca, cavalo, peixe ou similares). Alternativamente, o kit do sensor 10 pode ser utilizado para detectar produtos químicos não biológicos, tais como baixo nível de pestici- das/agrotóxicos no meio ambiente ou de baixo nível contaminantes na água, por exemplo.

[0019] O de instrumento análise 14 pode ser fornecido com um oumais geradores de sinal 16 operáveis para fornecer um sinal AC para o dispositivo de coleta de fluidos 12, e um ou mais dispositivos de análise 18 operáveis para determinar a presença e/ou concentração de um determinado constituinte de medição de uma amostra biológica 20 colocada no dispositivo de coleta de fluidos 12. O gerador de sinais 16 e o dispositivo de medição analítica 18 podem ser constituinte singular ou constituintes separados. Geralmente, o dispositivo de medição analítica 18 pode monitorar a corrente produzida em resposta à corrente alternada aplicada pelo gerador de sinais 16 através do dispositivo de coleta de fluidos 12.

[0020] Em algumas modalidades, o gerador de sinais 16 pode serconfigurado para fornecer o sinal AC para um ou mais eletrodos ou células eletroquímicas do dispositivo de coleta de fluidos 12, tal como descrito em mais detalhe aqui. O sinal AC pode incluir uma tensão adequada para induzir uma corrente elétrica através de pelo menos dois eletrodos do dispositivo de coleta de fluidos 12. Por exemplo, em algumas modalidades, o sinal AC pode incluir uma tensão de cerca de 200 mV. Além disso, o sinal AC pode ser fornecido com uma frequência baixa. Por exemplo, o sinal AC fornecido pode ser dentre cerca de 0,1 Hz a 15 Hz e preferivelmente entre 0,5 a 2 Hz. Além disso, deve ser entendido que se pretende que todo e qualquer número dentro de quaisquer intervalos aqui especificados, incluindo os pontos finais, é para ser considerado como tendo sido indicado. Assim, a gama de cerca de 0,1 Hz a 15 Hz é para ser entendida como indicando cada número possível no contínuo entre 0,1 Hz e 15 Hz.

[0021] O dispositivo de medição analítica 18 pode ser configuradopara determinar pelo menos a presença e/ou concentração de um dado constituinte da amostra 20. Por exemplo, o dispositivo de medição analítica 18 pode ser configurado para medir a corrente elétrica para determinar a presença e/ou a concentração de um dado constituinte da amostra 20. O dispositivo de medição analítica 18 pode também incluir circuitos e um ou mais outros dispositivos, tais como uma impressora ou um visor para fornecer resultados das medições em um formato perceptível pelo usuário.

[0022] Em algumas modalidades, o dispositivo de medição analítica18 pode incluir um suporte do dispositivo de coleta de fluidos ou ranhura para o posicionamento de pelo menos um dispositivo de coleta de fluidos 12 ali. Quando o dispositivo de coleta de fluidos 12 está localizado dentro do suporte do dispositivo de coleta de fluidos para o posicionamento, o dispositivo de medição analítica 18 pode estar em comunicação elétrica com o dispositivo de coleta de fluidos 12. Os suportes são bem conhecidos na técnica e não necessitam de uma descrição mais detalhada aqui.

[0023] Em algumas modalidades, o instrumento de análise 14 podeser fornecido com um ou mais dispositivos de entrada 22. Os um ou mais dispositivos de entrada 22 pode permitir a um usuário e/ou máquina (s) fornecer dados para o gerador de sinais 16 e/ou para o dispositivo de medição analítica 18. Exemplos de dispositivos de entrada 22 podem incluem, mas não estão limitados a, uma ou mais portas de rede, um ou mais teclados (ou teclado), um ou mais visor tátil, um ou mais mouse, e/ou suas combinações. O instrumento de análise 14 pode igualmente ser fornecido com um ou mais dispositivos de saída 24. Os um ou mais dispositivos de saída 24 podem incluir, mas não estão limitados a, monitores, impressoras, portas de rede, e/ou semelhantes.

[0024] Um dispositivo de coleta de fluido 12 exemplar é ilustradonas FIGS. 2 e 3. O dispositivo de coleta de fluidos 12 pode ser um biossensor baseado na célula eletroquímica. O dispositivo de coleta de fluidos 12 pode incluir um dispositivo 30, uma primeira célula eletroquímica 32, e uma segunda célula eletroquímica 34. Em outra modalidade, como ilustrado na FIG. 4, o dispositivo de coleta de fluidos 12 pode incluir o dispositivo 30 e uma célula eletroquímica singular 32.

[0025] Com referência às FIGS. 2 e 3, o dispositivo 30 pode incluiruma primeira parede 40 e uma segunda parede 42 oposta. A primeira parede 40 e a segunda parede 42 podem ser opostas e podem ajudar na definição de um canal 44. A primeira parede 40 pode estar afastada uma a distância d da segunda parede 42. Opcionalmente, uma ou mais camadas de espaçamento 33 pode ser posicionada entre a primeira parede 40 e a segunda parede 42. Geralmente, as uma ou mais camadas de espaçamento 33 podem ser camadas finas (por exemplo, menos do que cerca de 200 pm) e, em algumas modalidades, podem também ajudar na definição do canal 44 como um canal microfluídico. Em algumas modalidades, as uma ou mais camadas de espaçamento 33 podem ser formadas de um adesivo sensível à pressão.

[0026] Em algumas modalidades, o dispositivo de coleta de fluidos12 pode incluir um orifício de injeção de amostra 46 aqui ilustrado como uma seta. Qualquer orifício de injeção de amostra 46 conhecido na técnica ou desenvolvido no futuro pode ser usado, desde que ele proporcione pelo menos uma parte da amostra 20 para o canal 44. Além disso, um ou mais canais adicionais ou câmaras podem ser incluídos em ou dentro do dispositivo de coleta de fluidos 12. Por exemplo, um ou mais canais (por exemplo, câmaras de lavar, porta de escoamento, e semelhantes) que se sabe na técnica, ou desenvolvidos no futuro, podem ser incluídos no dispositivo de coleta de fluidos 12 desde que pelo menos uma parte da amostra biológica 20 seja fornecida para o canal 44, como aqui descrito.

[0027] O dispositivo 30 pode ser construído de material capaz deexposição para a amostra 20, incluindo, mas não se limitando a, células epidérmicas, células sanguíneas, células de plasma, urina, produtos químicos agrícolas e/ou semelhantes, sem deterioração significativa ou resultados adversos. Por exemplo, o dispositivo 30 pode ser selecionado a partir de um grupo que inclui, mas não limitado a, papel, plásticos, polímeros e combinações destes.

[0028] O canal 44 pode ser definido pela primeira parede 40 e asegunda parede oposta 42. O canal 44 pode auxiliar na retenção de pelo menos uma parte da amostra 20 posicionada e/ou injetada por meio de um orifício de aplicação da amostra 46. O orifício de aplicação da amostra 46 pode estar em comunicação fluídica com o canal 44.

[0029] Uma ou mais enzimas 50 podem ser depositadas sobre umasuperfície do dispositivo 30 dentro do canal 44. Em algumas modalidades, a uma ou mais enzimas 50 podem ser revestidas na primeira célula eletroquímica 32 e/ou na segunda célula eletroquímica 34. Tais enzimas 50 podem ser utilizadas no âmbito do ciclo de oxidação/redução para auxiliar no fornecimento da conversão de um dado constituinte na amostra biológica 20 em um sinal específico. Por exemplo, as enzimas podem encorajar os elétrons dos dados constituintes na amostra 20 para transferir para uma forma oxidada de uma molécula de mediador, convertendo-o, assim, para uma formação reduzida. Outros constituintes de biorreconhecimento podem também ser depositados sobre a superfície que se liga ao analito de interesse. Por exemplo, anticorpos, oligonucle- otídeos e semelhantes permitiriam que os constituintes de etiquetagem eletroquímicos residissem juntos ou sobre a superfície para permitir um sinal específico. As moléculas mediadoras podem ser um pequeno produto químico orgânico ou inorgânico dentro do canal 44, que podem ser capazes de existir em ambas uma formação oxidada e uma reduzida. As moléculas mediadoras geralmente tendem a reagir rapidamente para doar ou receber elétrons. As moléculas mediadoras podem por sua vez fornecer elétrons para a primeira célula eletroquímica 32 e/ou para a segunda célula eletroquímica 34 do dispositivo de coleta de fluidos 12. Esta série de reações fornece medições eletroquímicas capazes de avaliação utilizando o instrumento de análise 14, ilustrado na FIG. 1. Além disso, os reagentes podem ser incluídos nos dispositivos de coleta de fluidos 12. Por exemplo, os reagentes, incluindo, mas não limitado a, conservantes, tensoativos, formadores de película, e semelhantes, podem ser incluídos no canal 44 do dispositivo de coleta de fluidos 12.

[0030] Cada célula eletroquímica 32 e 34 pode incluir dois ou mais contatos de sensor e/ou eletrodos posicionados adjacentes um ao outro. Por exemplo, na FIG. 2, a célula eletroquímica 32 inclui contatos de sensor 52, um primeiro eletrodo 54, e um segundo eletrodo 56 posicionados adjacentes ao segundo eletrodo 54. Em algumas modalidades, os eletrodos 54 e 56 podem ser confinados à área diretamente adjacente ao canal 44. Por exemplo, como ilustrado na FIG. 2, os eletrodos 54 e 56 não abrangem o comprimento do dispositivo de coleta de fluidos 12, mas em vez disso os eletrodos 54 e 56 estão posicionados diretamente adjacentes ao canal 44. Para maior simplicidade, as células eletroquí- micas 32 e 34 serão discutidas em referência à célula eletroquímica 32, com o entendimento de que os conceitos aqui descritos podem aplicar- se a os eletrodos da célula eletroquímica 34, tal como aqui mais detalhado.

[0031] Os eletrodos 54 e 56 podem ser formados de formas, incluindo, mas não limitado a, circular, quadrada, triangular, retangular, ou qualquer forma de fantasia. Por exemplo, na FIG. 2, os eletrodos 54 e 56 são formados em formas circulares. Embora os dois eletrodos 54 e 56 na FIG. 2 sejam ilustrados com formas semelhantes, cada eletrodo na célula eletroquímica 32 e 34 pode ser formado na sua própria forma individual (por exemplo, circular, de fantasia). Em algumas modalidades, os eletrodos de cada célula eletroquímica 32 e 34 podem ser não interdigitados. Apesar de os eletrodos 54 e 56 poderem geralmente ser não interdigitados, em algumas modalidades, os eletrodos 54 e 56 podem ainda ser conformados para aumentar a área de superfície adjacente ao canal 44. Eletrodos adicionais também podem ser incluídos no interior de cada célula eletroquímica 32.

[0032] Em algumas modalidades, os eletrodos 54 e 56 podem sereletrodos planares formados de material condutor. O material condutor pode incluir, mas não está limitado a, alumínio, ouro, prata, cobre, na- notubos de carbono, grafeno, platina e/ou seus semelhantes. Em algumas modalidades, os eletrodos 54 e 56 podem ser formados no dispositivo 30 utilizando técnicas que incluem, mas não se limitando a, evaporação de feixe eletrônico, evaporação de filamento, galvanoplastia, pulverização catódica, deposição de vapor físico (PVD), deposição de vapor químico (CVD), PECVD (deposição de vapor químico enriquecido de plasma), deposição de camada atômica (ALD), deposição de películas finas, nano-impressão litográfica, jato, e/ou similares.

[0033] Cada célula eletroquímica 32 e 34 pode incluir um ou maisreceptores de moléculas para a ligação a uma ou mais espécies eletro- ativas dentro da amostra 20 para afetar uma propriedade física das células eletroquímicas 32 e 34 após uma ou mais espécies eletroativas dentro da amostra 20 se ligar a um ou mais receptores de moléculas.

[0034] Os receptores de moléculas das células eletroquímicas 32 e34 podem ser posicionados no interior do canal 44. Pelo menos uma parte dos receptores de moléculas pode estar em contato fluídico com o canal 44. De um modo geral, a amostra 20 que possui um dado constituinte (por exemplo, analito) pode ser posta em contato com um reagente que possui uma enzima e um mediador 50 dentro do canal 44. Tal como aqui descrito, as moléculas mediadoras no canal 44 geralmente tendem a reagir rapidamente para doar ou receber elétrons. As moléculas mediadoras podem por sua vez fornecem elétrons para uma ou mais células eletroquímicas 32 e/ou 34.

[0035] Como discutido acima, as células eletroquímicas 32 e 34 podem incluir um ou mais contatos de sensor 52. Os contatos de sensor 52 podem incluir um ou mais condutores em comunicação elétrica com os eletrodos 54 e 56 da célula eletroquímica 32. Em algumas modalidades, os contatos de sensor 52 podem prover uma comunicação elétrica entre as células eletroquímicas 32 e 34, e o instrumento de análise 14, ilustrado na FIG. 1.

[0036] O dispositivo de medição analítica 18 do instrumento de análise 14 pode receber informações detalhando perda ou ganho de elétrons que fornecem uma medida quantitativa e/ou qualitativa para análise. Por exemplo, o ciclo de elétrons de oxidação/redução pode afetar a condutividade, resistência e/ou capacitância medida entre os eletrodos 54 e 56. Mais ainda, nas modalidades em que duas células eletro- químicas 32 e 34 estão presentes, elétrons de ligação podem afetar a condutividade, resistência e/ou capacitância medida entre as células eletroquímicas 32 e 34.

[0037] Com referência às FIGS. 2 e 4, em algumas modalidades, odispositivo de coleta de fluidos 12 pode incluir uma célula eletroquímica singular 32. A célula eletroquímica singular 32 pode incluir eletrodos que fornecem medições indicativas da presença e/ou da concentração de um dado constituinte da amostra e/ou detecção de enchimento. A detecção de enchimento é geralmente uma forma de determinar se a câmara de microfluidos 44 inclui uma concentração da amostra 20 adequada para prover uma medição precisa e/ou segura. Como alternativa, a confirmação visual do preenchimento, ou eletrodos adicionais (além dos aqui mencionados) pode ser utilizada para a confirmação de preenchimento.

[0038] O design da célula eletroquímica singular 32 pode incluir umdesenho de dois eletrodos, em que o primeiro eletrodo 54 é um eletrodo contador e o segundo eletrodo 56 é um eletrodo de trabalho, como ilustrado na FIG. 2. Alternativamente, o design do único eletrodo 32 pode incluir uma estrutura de quatro eletrodos (por exemplo, múltiplos eletrodos de trabalho (que compreende dois eletrodos), um eletrodo contador e um eletrodo de referência). Em outra modalidade, o design de uma célula eletroquímica singular 32 pode ser construído como um design de três eletrodos com um eletrodo contador, um eletrodo de trabalho e um eletrodo de referência. Múltiplos eletrodos podem ainda ser adicionados com base nas considerações de design.

[0039] O dispositivo de coleta de fluidos 12 pode incluir um designda célula eletroquímica dupla que tem uma primeira célula eletroquímica 32 e uma segunda célula eletroquímica 34, tal como ilustrado na FIG. 3. Em geral, a primeira célula eletroquímica 32 pode ser posicionada na primeira parede 40 e a segunda célula eletroquímica 34 pode ser posicionada na segunda parede 42. A primeira parede 40 e a segunda parede 42 podem ser separadas por uma distância d. A distância d pode influenciar na amplificação de sinal para a detecção da presença e/ou concentração de um dado constituinte da amostra biológica 20. Para aumentar a amplificação de sinal, a distância d pode ser inferior a 200 μm. Em algumas modalidades, a distância d pode ser entre 80 a 100 μm.

[0040] No design de uma célula eletroquímica singular 32, comoilustrado na FIG. 4, a célula eletroquímica 132 pode ser apenas posicionada sobre a primeira parede 40 ou a segunda parede 42. Por exemplo, na FIG. 4, a célula eletroquímica singular 132 está posicionada na segunda parede 42. A primeira parede 40 e a segunda parede 42 podem ser separadas por uma distância d. O confinamento da célula eletroquí- mica 132 dentro de um espaço pequeno pode aumentar a amplificação de sinal para a detecção da presença e/ou concentração de um dado constituinte da amostra 20. Em algumas modalidades, a primeira parede 40 e a segunda parede 42 podem ser posicionadas de tal modo que a distância d é inferior a cerca de 200 μm. Por exemplo, a primeira parede 40 e a segunda parede 42 podem ser posicionadas de tal modo que a distância d está entre 50 a 200 μm.

[0041] A FIG. 5 ilustra um processo exemplar 100 para obter a presença e concentração de um dado constituinte da amostra 20, utilizando o kit de sensor 10. Em uma etapa 102, a amostra 20 pode ser posicionada no orifício de injeção da amostra 46 do dispositivo de coleta de fluidos 12. Em algumas modalidades, a amostra 20 pode se deslocar através de um ou mais canais ou câmaras no dispositivo de coleta de fluidos 12, antes de entrar no canal 44. Na etapa 104, um método de detecção de enchimento pode ser usado para determinar se a concentração da amostra 20 é adequada dentro do canal 44 para um resultado preciso e/ou seguro.

[0042] Na etapa 106, uma corrente de carga EDL pode ser fornecida a partir do gerador de sinais 16 para a primeira célula eletroquímica 32 e/ou para a segunda célula eletroquímica 34. EDL significa "Camada Elétrica Dupla, que é uma região (~ 0,1 a 10 nm) em uma interface entre os eletrodos 54 e 56 e um eletrólito dentro da amostra 20, onde o ele- trólito fica com uma carga local. A análise de sensor de corrente alternada pode negligenciar qualquer corrente que seria medida a partir do campo elétrico variável (por exemplo, corrente de carga EDL). Em outras palavras, quando o potencial nos eletrodos 54 e/ou 56 altera, um campo elétrico através da interface eletrodo/eletrólito (EDL) também muda a formação em um campo elétrico variável no tempo possuindo uma corrente associada (chamada "corrente de deslocamento" ou "corrente de carga") que é mensurável pelo dispositivo de medição analítica 18, mesmo sem a presença da reação eletroquímica. Negligenciar a corrente de carga EDL pode permitir o reconhecimento de uma substância com menos interferência de fundo do sinal e com o tempo de medição reduzido devido à dependência do tempo normalmente associada com a corrente de carga EDL. A análise da cinética de transferência de elétrons subsequente pode também ser aumentada devido à ausência de interferência da corrente de carga EDL permitindo análise mais específica e relatórios de sinal de tais analitos.

[0043] Em algumas modalidades, podem ser utilizados vários geradores de sinal 16. Por exemplo, um primeiro gerador de sinais 16 pode prover CA para fornecer a primeira célula eletroquímica 32 e um segundo gerador de sinais 16 pode prover CA para fornecer a segunda célula eletroquímica 34. A este respeito, o gerador de sinais 16 pode fornecer sinais fora de fase (isto é, assíncrono) entre as duas células eletroquímicas 32 e 34 ou na mesma fase (isto é, síncrona).

[0044] Uma vez que CA é aplicada à primeira célula eletroquímica32 e/ou à segunda célula eletroquímica 34, o ciclo de oxidação/redução do dado constituinte da amostra 20 pode ocorrer fornecendo uma leitura mensurável para o dispositivo de medição analítica 18. Em uma etapa 110, o dispositivo de medição analítica 18 pode efetuar uma análise para prover a concentração do dado constituinte da amostra 20. Em algumas modalidades, a análise amperométrica pode ser realizada. Em outras modalidades, a análise coulométrica ou voltamétrica pode ser realizada. Por exemplo, a média de sinal e de detecção de pico pode ser aplicada a uma resposta AC sinusoidal resultante. O tratamento adicional do sinal iria permitir a análise da concentração do analito de interesse.

[0045] O gerador de sinais 16 pode também ser configurado paraprover (1) uma etapa de "descanso" de um período de tempo pré-determinado, e/ou (2) um desequilíbrio de polaridade, tal como comutação de - 200 mV + 150 mV. O período de tempo predeterminado da etapa de repouso pode ser de 1 a 500 milésimos de segundo, por exemplo, antes de mudar a polaridade.

[0046] Em algumas modalidades, vários dispositivos de coleta defluidos 12 e leituras podem ser feitos para se obter a calibração do ins-trumento de análise 14.

[0047] Para utilizar o instrumento de análise 14, o dispositivo de co- leta de fluidos 12, possuindo uma amostra biológica, por exemplo, é in-troduzido no aparelho de análise 14. O dispositivo de coleta de fluidos 12 pode ser introduzido no instrumento de análise 14 por um usuário que liga o contato de sensor 52 aos contatos ou eletrodos do instrumento de análise 14. Por exemplo, o instrumento de análise 14 pode ter uma porta (não representada) adaptada para receber um ou mais dos dispositivos de coleta de fluidos 12 sobre o qual a inserção do um ou mais dispositivos de coleta de fluidos 12 na porta, os contatos de sensor 52 são ligados automaticamente aos contatos de sensor do instrumento de análise 14. Como discutido acima, o instrumento de análise 14 é configurado para (1) fornecer o sinal de corrente alternada de pelo menos dois eletrodos de pelo menos uma das primeira e segunda células ele- troquímicas 32 e 34 do biossensor interagindo com a amostra biológica do dispositivo de coleta de fluidos 12. Além disso, como discutido acima, o sinal de corrente alternada tem uma tensão adequada para induzir uma corrente elétrica entre os dois eletrodos, e (2) medir a corrente elétrica para determinar, pelo menos, um de uma concentração e presença de um dado constituinte da amostra biológica.

[0048] Como outro exemplo, o dispositivo de coleta de fluidos 12pode ser lido como segue. Um sinal de corrente alternada pode ser aplicado através de pelo menos dois eletrodos de pelo menos uma das primeira e segunda células eletroquímicas 32 e 34 com a amostra 20 aplicada ao mesmo. O sinal de corrente alternada tem uma tensão e frequência adequadas para induzir uma corrente elétrica entre os dois eletrodos para induzir a ciclagem redox entre os pelo menos dois eletrodos para criar um sinal amplificado. A corrente do sinal amplificado é medida e correlacionada com os dados predeterminados para determinar, pelo menos, um de uma concentração e presença de uma dada espécie ele- troativa da amostra.

[0049] A descrição anterior provê a ilustração e descrição, mas não se destina a ser exaustiva ou para limitar os conceitos da invenção à forma precisa descrita. As modificações e variações são possíveis à luz dos ensinamentos anteriores ou podem ser adquiridas a partir da prática das metodologias estabelecidas na presente invenção.

[0050] Além disso, certas partes das implementações podem tersido descritas como "constituintes" ou circuito que executa uma ou mais funções. O termo "constituinte" ou "circuito" pode incluir hardware, tal como um processador, um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), ou um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA), ou uma combinação de hardware e software.

[0051] Embora as combinações particulares de características sejam descritas nas concretizações e/ou descritas na memória descritiva, estas combinações não se destinam a limitar a invenção. Na verdade, muitas destas características podem ser combinadas de maneiras não especificamente enumeradas nas concretizações e/ou descritas na especificação. Apesar de cada concretização listada abaixo poder depender diretamente de apenas outra concretização, a invenção inclui cada concretização em combinação com qualquer outra concretização no conjunto de concretizações.

[0052] Nenhum elemento, ato, ou instrução utilizado no presentepedido deve ser entendido como crítico ou essencial para a invenção, a menos que explicitamente descrito como tal fora da modalidade preferida. Além disso, a frase "com base em" destina-se a significar "com base, pelo menos em parte, por" a menos que explicitamente indicado em contrário.

Claims

1. Instrumento de análise (14), caracterizado pelo fato de que compreendeum gerador de sinais (16) configurado para fornecer um sinal de corrente alternada a pelo menos dois eletrodos de uma célula eletro- química de um sensor, o sinal de corrente alternada tendo uma tensão adequada para a indução de uma corrente elétrica através dos dois eletrodos, e um dispositivo de medição analítica (18) para determinar pelo menos uma concentração de um determinado constituinte de uma amostra (20) mediante medição da corrente elétrica, sendo quea célula eletroquímica é uma primeira célula eletroquímica (32), o sinal de corrente alternada é um primeiro sinal de corrente alternada, a tensão é uma primeira tensão, e a corrente elétrica é uma primeira corrente elétrica, e sendo queo gerador de sinais (16) é configurado para fornecer um segundo sinal de corrente alternada a pelo menos dois eletrodos de uma segunda célula eletroquímica (34) do sensor, o segundo sinal de corrente alternada possuindo uma segunda tensão adequada para induzir uma segunda corrente elétrica através dos dois eletrodos, e sendo queo dispositivo de medição analítica (18) determina pelo menos um de uma presença e uma quantidade de um determinado constituinte de uma amostra (20) mediante medição das primeira e segunda correntes elétricas, sendo que adicionalmentea primeira célula eletroquímica é posicionada em uma primeira parede (40) e a segunda célula eletroquímica é posicionada em uma segunda parede (42) e sendo que a primeira parede (40) e a segunda parede (42) são separadas por uma distância d.

2. Instrumento de análise (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal de corrente alternada possui uma tensão e uma frequência adequada para induzir ciclagem redox entre os dois eletrodos.

3. Método para a leitura de um dispositivo de coleta de fluido, caracterizado pelo fato de que compreendeaplicar (106) um sinal de corrente alternada através de pelo menos dois eletrodos de um dispositivo de coleta de fluido possuindo uma amostra (20) aplicada aos eletrodos, o sinal de corrente alternada possuindo uma tensão e frequência adequada para induzir uma corrente elétrica através dos dois eletrodos para induzir ciclagem redox entre os pelo menos dois eletrodos para criar um sinal amplificado,medir uma corrente do sinal amplificado, ecorrelacionar a medição da corrente do sinal amplificado com informação predeterminada para determinar pelo menos um de uma concentração e presença de uma dada espécie eletroativa da amostra (20), sendo que o dispositivo de coleta de fluido é um instrumento de análise (14), como definido na reivindicação 1.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os pelo menos dois eletrodos são tratados com receptores biomoleculares adaptados para a ligação à dada espécie eletroa- tiva dentro da amostra (20).

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende um canal microfluídico, e sendo que os pelo menos dois eletrodos são dispostos dentro do canal microfluídico.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a amostra (20) é uma amostra biológica coletada de um humano.

7. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os eletrodos são não interdigitados.