BR112020006261A2

BR112020006261A2 - teste e calibração de um arranjo de circuito

Info

Publication number: BR112020006261A2
Application number: BR112020006261-8A
Authority: BR
Inventors: Axel Niemeyer
Original assignee: Boehringer Ingelheim Vetmedica Gmbh
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-10-20
Also published as: WO2019063663A1; JP2020535422A; EP3673274A1; KR20200064076A; US10921368B2; US20190101584A1; EP3673274B1; CN111108398A; CA3074169A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um método e um arranjo de circuito para teste e/ou calibração, o arranjo de circuito compreendendo um eletrodo de sensor e uma primeira e segunda unidade de circuito acopladas a ele, a segunda unidade de circuito compreendendo um capacitor e o eletrodo de sensor sendo mantido em um potencial elétrico alvo especificado por meio do capacitor e do eletrodo de sensor sendo acoplado de modo a possibilitar a correspondência do potencial elétrico, e a segunda unidade de circuito configurada de modo que, se o potencial elétrico do capacitor estiver fora de uma faixa de referência, a referida unidade detecta esse evento e leva o capacitor a um potencial de referência e, para fins de teste e/ou calibração, uma fonte de corrente de referência que injeta uma corrente de referência ajustável no eletrodo de sensor, medindo uma corrente de referência injetada em outra unidade de circuito, e/ou injetando uma corrente de referência em diferentes partes do eletrodo de sensor.

Description

TESTE E CALIBRAÇÃO DE UM ARRANJO DE CIRCUITO

[0001] A presente invenção refere-se ao teste e/ou calibração de um arranjo de circuito. Em particular, a presente invenção refere-se a um método para testar e/ou calibrar um arranjo de circuito de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, e a um arranjo de circuito de acordo com o preâmbulo da reivindicação 9.

[0002] Um arranjo de circuitos do tipo em que a presente invenção se baseia é conhecido a título de exemplo a partir da EP 1 636 599 Bl.

[0003] O arranjo de circuitos do tipo em questão é especialmente projetado para estabilização potencial em um biossensor e para digitalização de uma corrente de medição.

[0004] O problema tratado pela presente invenção é melhorar a confiabilidade de um arranjo de circuitos.

[0005] O problema acima mencionado é resolvido por um método de acordo com a reivindicação l1 ou por um arranjo de circuitos de acordo com a reivindicação 9. Desenvolvimentos vantajosos estão sujeitos às reivindicações dependentes.

[0006] O arranjo de circuito do tipo em questão compreende um eletrodo de sensor. Além disso, o arranjo de circuito compreende uma primeira unidade de circuito que é acoplada eletricamente ao eletrodo de sensor. Além disso, o arranjo de circuito compreende uma segunda unidade de circuito que compreende um primeiro capacitor.

[0007] A primeira unidade de circuito é configurada de modo a manter o potencial elétrico do eletrodo de sensor em uma primeira faixa de referência especificável ou predefinível em torno de um potencial elétrico alvo especificável ou predefinível. Isso é conseguido por meio do primeiro capacitor e do eletrodo de sensor sendo acoplado de forma que a correspondência do potencial elétrico seja possível ou ativada.

[0008] Além disso, a segunda unidade de circuito é configurada de modo que, se o potencial elétrico do primeiro capacitor estiver fora de uma segunda faixa de referência, a referida unidade detecta esse evento e leva o primeiro capacitor a um primeiro potencial de referência elétrico.

[0009] Uma fonte de corrente de referência conectável é fornecida no eletrodo de sensor. A referida fonte de corrente fornece uma corrente de referência conhecida que se destina a garantir uma corrente de referência quando a fonte de corrente de referência é conectada ao eletrodo de sensor, de modo que a corrente de referência seja injetada no eletrodo de sensor ou em uma linha de conexão elétrica ou fiação entre o eletrodo de sensor e a primeira unidade de circuito.

[0010] Em outras palavras, a fonte de corrente de referência é, portanto, ou pode ser eletricamente acoplada ao eletrodo de sensor ou à linha de conexão ou fiação que liga o referido eletrodo à primeira unidade de circuito, de modo que, quando oO arranjo de circuito estiver funcionando corretamente, a fonte de corrente de referência cause um fluxo de corrente para dentro ou para fora da primeira unidade de circuito e, em particular, de preferência através do eletrodo de sensor e/ou da linha de conexão ou fiação que liga o referido eletrodo à primeira unidade de circuito.

[0011] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, em um modo de teste e/ou calibração do arranjo de circuito, a fonte de corrente de referência é ajustada de modo a injetar no eletrodo de sensor e/ou na linha de conexão ou fiação nenhuma corrente, bem como uma primeira corrente de referência com uma primeira força de corrente e pelo menos uma segunda corrente de referência com uma segunda força de corrente que é diferente da primeira força de corrente.

[0012] Em outras palavras, a fonte de corrente de referência pode ser configurada ou ajustada entre diferentes intensidades de corrente. De preferência, as referidas forças de corrente diferentes são definidas ou ajustadas, preferencialmente sucessivamente, a fim de testar e/ou calibrar o arranjo de circuito.

[0013] Em particular, verificou-se surpreendentemente que uma fonte de corrente de referência ajustável, por meio da qual são injetadas correntes diferentes, isto é, correntes com forças de corrente diferentes, torna possível fazer declarações mais precisas sobre o funcionamento do arranjo de circuito. Assim, é possível atribuir resultados de medição, gerados pelo arranjo de circuito, às respectivas forças de corrente e, dessa maneira, criar e/ou analisar uma relação entre os resultados gerados pelo arranjo de circuito e as respectivas forças de corrente.

[0014] É, em princípio, desejável que exista uma relação pelo menos substancialmente linear entre a corrente de sensor, que pode ser gerada por processos eletroquímicos durante uma medição e pode fluir para a primeira unidade de circuito, e o resultado criado pelo arranjo de circuito. Em qualquer caso, é desejável conhecer a relação entre a corrente de sensor e o resultado de medição, para poder concluir com segurança a corrente de sensor a partir do resultado de medição. A capacidade de ajuste da fonte de corrente de referência permite determinar a relação entre os resultados de medição gerados pelo arranjo de circuito e a corrente de sensor, para os arranjos de circuito relevantes. Para esse propósito, no caso de funcionamento correto, a corrente de referência conhecida flui para a primeira unidade de circuito como a corrente de sensor ou de maneira a formar a corrente de sensor. Para o teste e/ou calibração, a corrente de sensor é, portanto, preferencialmente formada ou substituída pela corrente de referência.

[0015] Na prática, os arranjos de circuitos são produzidos em série e estão sujeitos a variação das propriedades do componente. Portanto, é possível, por meio da fonte de corrente de referência e/ou seu ajuste proposto, determinar uma linearidade, isto é, a relação linear entre os resultados de medição e as correntes de sensor ou um desvio da mesma, para o arranjo de circuito relevante. Alternativamente ou além disso, os resultados de medição criados pelo arranjo de circuito podem ser verificados e/ou corrigidos com base nos relacionamentos determinados. O uso de uma fonte de corrente de referência ajustada ou ajustável da maneira proposta permite, assim, testes funcionais e calibração do arranjo de circuito, e isso melhora a confiabilidade do funcionamento e os resultados de medição do arranjo de circuito.

[0016] Outro aspecto da presente invenção, que também pode ser implementado independentemente, refere-se a um método no qual um resultado de medição é gerado dependendo da corrente injetada no eletrodo de sensor, o referido resultado de análise sendo analisado ou verificado quanto a um curto-circuito entre o eletrodo de sensor do arranjo de circuito testado, por um lado, e outro eletrodo de sensor,

ou um eletrodo de referência, por outro lado. Alternativamente ou além disso, um problema de conexão entre o eletrodo de sensor e a primeira unidade de circuito é determinado ou pode ser determinado por meio do resultado de medição.

[0017] O resultado de medição é em particular uma frequência ou corresponde a ela. O resultado de medição pode ser gerado pelos eventos ou sua contagem, ou corresponder a eles, quais eventos ou contagens são detectados Ou detectáveis por conta da corrente injetada. O resultado de medição é particularmente preferencialmente uma frequência de eventos detectados, a frequência dependendo da corrente de referência ou da corrente de sensor ou da força da corrente.

[0018] Em outras palavras, é feita uma verificação, neste aspecto da presente invenção, se o eletrodo de sensor está acidentalmente em curto-circuito com outro eletrodo e/ou se o eletrodo de sensor está acoplado eletricamente adequadamente à primeira unidade de circuito, de modo que consequentemente, uma medição adequada pode ser realizada.

[0019] Se houver um curto-circuito do eletrodo de sensor em outro eletrodo, por exemplo, um arranjo de circuito adjacente, pelo menos parte da corrente de referência injetada pela fonte de corrente de referência drena para ou através do outro eletrodo de sensor, por exemplo, no arranjo de circuito adjacente. Isso pode ser visto no resultado de medição, de modo que um resultado de medição desse tipo, por exemplo, com uma frequência menor que o esperado Ou antecipado, permita que um curto-circuito desse tipo seja detectado ou um curto-circuito seja detectado por meio de resultado desse tipo. Um ou mais valores alvo podem ser fornecidos, predefinidos ou especificados, com os quais os resultados de medição são comparados. No caso de desvios, uma falha, em particular um curto-circuito ou uma interrupção, pode ser detectada.

[0020] De preferência, para fins de detecção de curto- circuito, um teste correspondente do arranjo de circuito adjacente é também realizado. Se os resultados de medição diferirem do valor esperado nesses circuitos, isso pode levar à drenagem da corrente nos referidos circuitos, que é determinada ou determinável com base nos resultados de medição dos referidos circuitos. se resultados correspondentes ou valores medidos forem alcançados aqui, oO tratamento de falhas pode ser acionado, por exemplo, desativação dos arranjos de circuitos afetados.

[0021] Quando a fonte de corrente de referência do arranjo de circuito é ativada, um resultado de medição de um ou mais arranjos de circuito adjacentes também é preferencialmente determinado. Isto é realizado de modo que a corrente de referência injetada pela fonte de corrente de referência, desde que a referida corrente drene para os arranjos de circuitos adjacentes pelo menos em parte, seja detectada ou possa ser detectada pelos referidos arranjos de circuitos.

[0022] Os métodos de teste correspondentes também podem ser combinados entre si, de modo que, por um lado, um resultado de medição seja verificado, por exemplo, por meio de uma comparação de valores teóricos e, por outro lado, os resultados de medição de um ou mais arranjos de circuitos adjacentes são verificados quanto a efeitos da corrente injetada pela fonte de corrente de referência nos resultados de medição dos referidos arranjos. Isso resulta no dobro da certeza ao detectar curtos-circuitos.

[0023] No caso de um problema de conexão entre o eletrodo de sensor e a primeira unidade de circuito, deve-se assumir que os resultados de medição não mudam ou não mudam na extensão esperada, sujeitos à corrente de referência. Se a dependência dos resultados de medição na corrente de referência não existir ou for mais fraca do que o esperado, um problema de conexão pode ser detectado ou detectável por meio de uma comparação de valor alvo ou similar.

[0024] Em outro aspecto da presente invenção, que também pode ser implementado de forma independente, o eletrodo de sensor de preferência forma o que é conhecido como estrutura interdigital. Uma estrutura interdigital é um arranjo em forma de dedo de condutores de tira elétrica, referidos como dedos, os referidos condutores de tira de preferência sendo interligados eletricamente e/ou dispostos de modo a alternar, mas também de modo a serem galvanicamente separados dos dedos de outro eletrodo, em particular eletrodo de sensor.

[0025] Neste caso, a fonte de corrente de referência é preferencialmente usada para injetar a corrente de referência em uma primeira e em outra segunda parte do eletrodo de sensor. Neste caso, a primeira porção é preferencialmente parte da estrutura interdigital, enquanto a segunda porção é preferencialmente fornecida na região da conexão entre a estrutura interdigital e a primeira unidade de circuito.

[0026] Isso vantajosamente torna possível checar Ou verificar o acoplamento elétrico entre o eletrodo de sensor e a primeira unidade de circuito e, no processo, diferenciar entre um problema de contato na região da estrutura interdigital e um problema de contato na região da conexão da estrutura interdigital.

[0027] Assim, é possível gerar um primeiro resultado de medição por meio do arranjo de circuito quando a corrente de referência fornecida pela fonte de corrente de referência é injetada na estrutura interdigital ou na primeira porção. Além disso, um segundo resultado de medição pode ser determinado quando a fonte de corrente de referência injeta a corrente de referência na segunda porção Ou na conexão entre a estrutura interdigital e a primeira unidade de circuito. Os referidos resultados de medição podem ser analisados individualmente e/ou relacionados ou comparados entre si, a fim de identificar um problema de contato e, em particular, localizar uma região na qual o problema de contato é causado.

[0028] Os aspectos acima mencionados da presente invenção, que também podem ser implementados independentemente um do outro, podem ser implementados individualmente, mas também podem ser vantajosamente combinados entre si.

[0029] Assim, é possível, por exemplo, por meio da fonte de corrente de referência injetar a primeira corrente de referência e em outro momento/posteriormente injetar a segunda corrente de referência e, em cada caso, realizar uma verificação de curto-circuito, em particular através de uma comparação de valor alvo.

[0030] Por exemplo, no caso de resultados de medição alterados de maneira semelhante ou proporcional que são determinados pela injeção das diferentes primeira e segunda correntes de referência, é possível concluir a existência de um curto-circuito no eletrodo de sensor de um arranjo de circuito adjacente.

[0031] Os arranjos de circuitos adjacentes são preferencialmente construídos em princípio pelo menos substancialmente de forma idêntica, de modo que, no caso de um curto-circuito dos eletrodos de sensores de dois arranjos de circuitos adjacentes, uma corrente injetada seja dividida pelo menos substancialmente uniformemente entre as primeiras unidades de circuito dos referidos arranjos de circuitos, que devem ter um efeito correspondente nos resultados de medição, tanto na primeira quanto na segunda força de corrente. Se não for esse o caso, um curto-circuito não está claramente identificado ou não está completo ou está com baixa ôhmica ou não é formado em um arranjo de circuitos adjacente, e isso é determinado ou determinável devido aos resultados de medição que correspondem a diferentes forças de correntes da fonte de corrente de referência.

[0032] Outras combinações dos aspectos acima mencionados e mutuamente independentes da presente invenção são vantajosamente possíveis de uma maneira correspondente.

[0033] Outro aspecto da presente invenção, que também pode ser implementado de forma independente, refere-se a um arranjo de circuitos do tipo em questão que é projetado de modo que, em um modo de teste e/ou calibração, a fonte de corrente de referência possa ser ajustada ou configurada de modo a injetar no eletrodo de sensor e/ou na linha de conexão ou fiação sem corrente, uma primeira corrente tendo uma primeira força de corrente, e pelo menos uma segunda corrente tendo uma segunda força de corrente diferente da primeira força de corrente.

[0034] No modo de medição do arranjo de circuito, a fonte de corrente de referência é preferencialmente desativada e/ou dissociada do eletrodo de sensor.

[0035] Alternativamente ou além disso, o arranjo de circuito é projetado para determinar a energia elétrica transmitida do eletrodo de sensor para a primeira unidade de circuito, tanto quando a fonte de corrente de referência é desativada quanto quando a fonte é conectada, como resultado de medição, de modo que um curto-circuito do eletrodo de sensor para outro eletrodo de sensor ou um contra-eletrodo, e/ou um problema de conexão entre o eletrodo de sensor e à primeira unidade de circuito podem ser determinados por meio dos resultados de medição.

[0036] Alternativamente ou além disso, o eletrodo de sensor forma preferencialmente uma estrutura interdigital e a fonte de corrente de referência é conectável seletivamente a uma primeira porção e a outra segunda parte do eletrodo de sensor, de modo que a corrente de sensor seja injetada na primeira ou na segunda porção. De preferência, a primeira porção faz parte da estrutura interdigital e/ou a segunda porção é fornecida na região da conexão entre a estrutura interdigital e a primeira unidade de circuito.

[0037] Uma corrente de referência dentro do significado da presente invenção é preferencialmente uma corrente conhecida e/ou predefinida. Em particular, a referida corrente é uma corrente direta ou pelo menos substancialmente constante. Isso não exclui a possibilidade de a corrente de referência ser ajustável e poder mudar nos tempos de ajuste. No entanto, entre os processos de ajuste ou em um período em que não é ajustado, a corrente de referência é pelo menos substancialmente constante. A corrente de referência é caracterizada, em particular, pelo fato de que pode ser injetada no eletrodo de sensor. Para este propósito, a fonte de corrente de referência é preferencialmente eletricamente acoplada ao eletrodo de sensor, em particular galvanicamente fixada ou conectado a ele. Dessa maneira, a fonte de corrente de referência pode gerar uma corrente que é impressa na estrutura do eletrodo de sensor.

[0038] Uma corrente de sensor dentro do significado da presente invenção é de preferência uma corrente que flui para a entrada da primeira unidade de circuito, procedendo do eletrodo de sensor. No modo de teste e/ou calibração, é preferível que a corrente de sensor corresponda à corrente de referência pelo menos quando o eletrodo de sensor é fabricado adequadamente e está totalmente funcional. Pode ocorrer algum desvio quando o eletrodo de sensor não é fabricado adequadamente ou não está funcionando corretamente. Detectar isso é um assunto da presente invenção.

[0039] No estado inicial, no qual nenhuma amostra está em contato com o eletrodo de sensor, o eletrodo de sensor é preferencialmente uma estrutura eletricamente condutora que é conectada exclusivamente à primeira unidade de circuito e pode opcionalmente ser conectada adicionalmente à fonte de corrente de referência. Se a fonte de corrente de referência for eletricamente desacoplada do eletrodo de sensor, o eletrodo de sensor não terá contato elétrico direto com outras estruturas condutoras e, assim, formará um nó aberto para correntes diretas e/ou tensões CC. Na prática, isso não exclui a existência de correntes dispersas, correntes de fuga ou correntes de rastejamento. Além disso, não está excluído que os sinais de alta frequência possam acoplar-se ao eletrodo de sensor.

[0040] Un condutor de tira dentro do significado da presente invenção é de preferência um elemento galvanicamente condutor ou metálico, de preferência alongado, que é projetado ou adequado para estabelecer contato elétrico (galvânico) com o ambiente, em particular com uma amostra localizada no ambiente. O eletrodo de sensor, portanto, preferencialmente possui uma superfície condutora que pode ser formada pelos condutores de tira. Os condutores de tira podem compreender ouro pelo menos na superfície ou podem ser feitos de ouro ou revestidos com ouro. Isso também é vantajoso em relação à imobilização de moléculas de captura, como será descrito em mais detalhes com referência às modalidades. No entanto, outras soluções também são possíveis aqui.

[0041] Uma fonte de corrente dentro do significado da presente invenção é preferencialmente um circuito elétrico que fornece uma corrente pelo menos substancialmente constante e/ou especificada, predefinida, dada ou conhecida. Isso pode ser conseguido por meio de um circuito de fonte de corrente que controla uma tensão de modo que a carga da fonte de corrente resulte em uma corrente pelo menos substancialmente invariável. A fonte de corrente de referência dentro do significado da presente invenção é preferencialmente uma fonte de corrente real, implementada em particular por um circuito deste tipo. A fonte de corrente de referência pode ter uma resistência interna finita e/ou a propriedade de gerar no máximo uma tensão operacional ou de bateria do arranjo de circuito no caso de uma alta resistência à carga. As fontes de corrente podem ser criadas por meio de espelhos de corrente, transistores de efeito de campo na região de saturação ou de outras maneiras que são, em princípio, conhecidas por um técnico no assunto. No entanto, também existem outras soluções aqui.

[0042] Outros aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes a partir das reivindicações e da descrição a seguir de modalidades preferidas com referência aos desenhos, nos quais: A Fig. 1 é uma vista esquemática de um arranjo de circuito de acordo com uma primeira modalidade da invenção; A Fig. 2A é uma seção transversal de um sensor de acordo com o estado da técnica em um primeiro estado operacional; A Fig. 2B é uma seção transversal do sensor de acordo com o estado da técnica em um segundo estado operacional; A Fig. 3A é uma vista plana dos eletrodos interdigitais de acordo com o estado da técnica; A Fig. 3B é uma seção transversal ao longo da linha de corte I-I 'dos eletrodos interdigitais de acordo com o estado da técnica mostrado na Fig. 3A; A Fig. 4A mostra um biossensor, com base no princípio da ciclagem redox, em um primeiro estado operacional de acordo com o estado da técnica; A Fig. 4B mostra um biossensor, com base no princípio de ciclagem redox, em um segundo estado operacional de acordo com o estado da técnica;

A Fig. 4C mostra um biossensor, com base no princípio da ciclagem redox, em um terceiro estado operacional de acordo com o estado da técnica; A Fig. 5 é uma curva funcional de uma corrente de sensor no contexto de um processo de ciclo redox; A Fig. 6A é uma vista esquemática de um arranjo de circuito de acordo com uma segunda modalidade da invenção; A Fig. 6B é uma vista esquemática de um arranjo de circuito de acordo com uma terceira modalidade da invenção; Fig. 7 é uma vista esquemática de um arranjo de circuito de acordo com uma outra modalidade da invenção; e Fig. 8 é um diagrama ou gráfico no qual esquematicamente as correntes de referência e os resultados das medições são plotados contra o tempo.

[0043] A seguir, uma primeira modalidade preferida do arranjo de circuito de acordo com a invenção é descrita com referência à Fig. 1.

[0044] O arranjo de circuito 100 mostrado na Fig. 1 compreende um eletrodo de sensor 101, uma primeira unidade de circuito 102 que é acoplada eletricamente ao eletrodo de sensor 101 e uma segunda unidade de circuito 103 que compreende um primeiro capacitor 104.

[0045] A primeira unidade de circuito 102, que é preferencialmente um potenciostato, é preferencialmente configurada para manter o potencial elétrico do eletrodo de sensor 101 em uma primeira faixa de referência especificável em torno de um potencial elétrico alvo especificável por meio do primeiro capacitor 104 e do eletrodo de sensor 101 sendo acoplado de modo que seja possível combinar o potencial elétrico (por meio de um fluxo de corrente para controle de feedback) .

[0046] Além disso, a segunda unidade de circuito 103 é preferencialmente configurada de modo que, se o potencial elétrico do primeiro capacitor 104 estiver fora de uma segunda faixa de referência, a referida unidade detecta esse evento e leva o primeiro capacitor 104 a um primeiro potencial de referência elétrico.

[0047] Como também é mostrado na Fig. 1, as moléculas de captura 105 são imobilizadas na superfície do eletrodo de sensor 101; isso pode ocorrer antes ou depois de uma calibração e/ou teste do arranjo de circuito.

[0048] As moléculas de captura 105 na Fig. 1 foram hibridizadas ou são projetadas para hibridizar com moléculas 106 a serem detectadas, cada uma das moléculas 106 a ser detectada compreendendo preferencialmente um rótulo de enzima 107.

[0049] A Fig. 2A e a Fig. 2B mostram um chip de biossensor como descrito na citação [1] e no qual a presente invenção é preferencialmente baseada.

[0050] De preferência, o sensor 200 compreende dois eletrodos 201, 202, em particular feitos de ouro, que são incorporados em uma camada isolante 203 feita de material eletricamente isolante.

[0051] As conexões de eletrodo 204, 205 são preferencialmente conectadas aos eletrodos 201, 202, por meio das quais conexões o potencial elétrico pode ser aplicado aos eletrodos 201, 202.

[0052] Os eletrodos 201, 202 são de preferência projetados como eletrodos planares.

[0053] Por exemplo, moléculas de sonda de DNA 206 (também denominadas moléculas de captura) são imobilizadas em cada eletrodo 201, 202 (cf. Fig. 2A). A imobilização ocorre preferencialmente de acordo com o princípio do acoplamento ouro-enxofre. O analito a ser testado, por exemplo, uma solução 207, em particular um eletrólito 207, é aplicado nos eletrodos 201, 202.

[0054] Se a solução/eletrólito 207 contiver as cadeias de DNA 208 com uma sequência de bases que é complementar à sequência da molécula de sonda de DNA 206, ou seja, que combina estereotipicamente as moléculas de captura de acordo com o princípio de bloqueio de chave, as ditas cadeias de DNA 208 hibridizam com as moléculas de sonda de DNA 206 (cf. Fig. 2B).

[0055] A hibridização de uma molécula de sonda de DNA 206 e uma cadeia de DNA 208 ocorre apenas se as sequências da molécula de sonda de DNA 206 relevante e a cadeia de DNA correspondente 208 forem mutuamente complementares. Se não for esse o caso, a hibridização não ocorre. Uma molécula de sonda de DNA de uma sequência especificada é, portanto, apenas capaz de se ligar, isto é, hibridizar com uma cadeia de DNA específica, nomeadamente a cadeia de DNA que possui a sequência complementar respectivamente, resultando em um alto grau de seletividade do sensor 200.

[0056] Se ocorrer a hibridização, o valor da impedância entre os eletrodos 201 e 202 muda como pode ser visto na Fig. 2B. Esta impedância alterada é preferencialmente detectada por meio da aplicação de uma tensão elétrica adequada nas conexões de eletrodo 204, 205 e por meio da detecção da corrente resultante disso como a corrente de sensor S.

[0057] No caso de hibridização, a impedância entre os eletrodos 201, 202 muda. Isso ocorre devido ao fato de que tanto as moléculas de sonda de DNA 206 e as cadeias de DNA 208 que possivelmente hibridizam com as moléculas de sonda de DNA 206 são eletricamente menos condutoras que a solução/eletrólito 207 e, assim, de preferência, blindam eletricamente o eletrodo relevante 201, 202 em parte.

[0058] A fim de melhorar a precisão da medição, é conhecido a partir da citação [2] usar uma pluralidade de pares de eletrodos 201, 202 e organizar os referidos pares de eletrodos de modo a ficarem paralelos entre si, os referidos pares sendo preferencialmente dispostos em um bloqueio mútuo ou de maneira entrelaçada, de modo a resultar no que é conhecido como eletrodo interdigital 300, cuja vista plana é mostrada na Fig. 3A e cuja vista em seção transversal, ao longo da linha de corte I-I' da Fig. 3A, é mostrada na Fig. 3B.

[0059] Além disso, os princípios de um processo de reciclagem de redução-oxidação para detectar biomoléculas macromoleculares são conhecidos das citações [1] e [3] por exemplo, e preferencialmente também formam a base da presente invenção ou são compatíveis ou podem ser combinados com eles. O processo de reciclagen de redução-oxidação, também referido a seguir como processo de ciclo redox, será explicado em mais detalhes a seguir, com referência às Fig. 4A, Fig. 4B e Fig. 4C.

[0060] A Fig. 4A mostra um biossensor 400 compreendendo um primeiro eletrodo 401 e um segundo eletrodo 402 que são aplicados ou embutidos em uma camada isolante 403. Uma região de retenção 404 é aplicada ou fornecida no primeiro eletrodo

401. A região de retenção 404 é usada para imobilizar moléculas de sonda de DNA 405 no primeiro eletrodo 401. Uma região de retenção desse tipo não é preferencialmente fornecida no segundo eletrodo 402.

[0061] Se as cadeias de DNA 407 com uma sequência que é complementar à sequência das moléculas de sonda de DNA imobilizada 405 devem ser detectadas por meio do biossensor 400, o sensor 400 é então colocado em contato com uma solução 406 a ser testada, por exemplo, um eletrólito, de modo que as cadeias de DNA 407 com a sequência complementar, que estão possivelmente contidas na solução 406 a ser testada, podem hibridizar com a sequência das moléculas de sonda de DNA

405.

[0062] A Fig. 4B mostra O caso em que as cadeias de DNA 407 a serem detectadas estão contidas na solução 406 a ser testada e são hibridizadas com as moléculas de sonda de DNA

405.

[0063] As cadeias de DNA 407 na solução 406 a serem testadas são preferencialmente marcadas por uma enzima 408 ou semelhante, por meio da qual é possível clivar moléculas descritas a seguir, em moléculas parciais, pelo menos uma das quais é redox ativo. Normalmente, é fornecido um número significativamente maior de moléculas de sonda de DNA 405 do que as cadeias de DNA 407 a serem determinadas contidas na solução 406 a ser testada.

[0064] Depois que as cadeias de DNA 407 possivelmente contidas na solução 406 a serem testadas são hibridizadas, juntamente com a enzima 408, com as moléculas de sonda de DNA imobilizadas 405, o biossensor 400 é preferencialmente liberado, como resultado das cadeias de DNA não hibridizadas.

removido e o biossensor (chip) 400 é limpo da solução 406 a ser testada. Uma substância eletricamente não carregada contendo as moléculas 409 que podem ser clivadas por meio da enzima 408 nas cadeias de DNA hibridizadas 407 em uma primeira molécula parcial 410 e em uma segunda molécula parcial é preferencialmente adicionada à solução de lavagem usada para lavagem ou a uma solução 412 alimentados separadamente durante uma fase adicional. Uma das duas moléculas é preferencialmente redox ativa.

[0065] Como mostrado na Fig. 4C, as primeiras moléculas parciais carregadas negativamente 410 são preferencialmente atraídas em direção ao primeiro eletrodo carregado positivamente 401, como indicado pela seta 411 na Fig. 4C. Alternativamente ou além disso, também é possível que as primeiras moléculas parciais carregadas negativamente 410 atinjam o primeiro eletrodo 401 por processos de difusão.

[0066] As primeiras moléculas parciais carregadas negativamente 410 são oxidadas no primeiro eletrodo 401, que tem um potencial elétrico positivo, e são atraídas, como moléculas parciais oxidadas 413, para o segundo eletrodo 402 carregado negativamente, onde são novamente reduzidas. As moléculas parciais reduzidas 414, por sua vez, migram para o primeiro eletrodo carregado positivamente 401. Desta forma, é gerada uma corrente elétrica circulante que é proporcional ao número de portadores de carga gerados respectivamente por meio das enzimas 406.

[0067] O parâmetro elétrico avaliado neste método é a mudança na corrente elétrica m = dI/dt em função do tempo t, conforme mostrado esquematicamente no diagrama ou gráfico 500 na Fig. 5.

[0068] A Fig. 5 mostra a função da corrente elétrica 501, dependendo do tempo 502. O perfil de curva resultante 503 tem uma corrente de compensação TIorrset 504 que é independente da progressão temporal. A corrente de compensação Torrset 504 é gerada por conta de não idealidades ou imperfeições do biossensor 400. Uma causa significativa da corrente de compensação Torrset É o fato de que a cobertura do primeiro eletrodo 401 com as moléculas de sonda de DNA 405 não é ideal, isto é, não é completamente densa. No caso de uma cobertura completamente densa do primeiro eletrodo 401 com as moléculas de sonda de DNA 405, um acoplamento elétrico substancialmente capacitivo entre o primeiro eletrodo 401 e a solução eletricamente condutora 406 a ser testada resultaria devido à chamada capacitância de camada dupla, que resulta das moléculas de sonda de DNA imobilizada 405. A cobertura incompleta, no entanto, resulta em caminhos de corrente parasitária entre o primeiro eletrodo 401 e a solução 406 a ser testada, cujos caminhos de corrente, entre outros, compreendem porções ôhmicas.

[0069] Para permitir o processo de redução da oxidação, no entanto, a cobertura do primeiro eletrodo 401 com as moléculas de sonda de DNA 405 não deve estar completa, a fim de que as moléculas parciais carregadas eletricamente, Ou seja, as primeiras moléculas parciais carregadas negativamente 410, pode alcançar o primeiro eletrodo 401 como resultado de força elétrica e/ou processos de difusão. Por outro lado, para alcançar a maior sensibilidade possível desse tipo de biossensor e, simultaneamente, alcançar oO mínimo de efeitos parasitas possível, a cobertura do primeiro eletrodo 401 com as moléculas de sonda de DNA 405 deve ser suficientemente densa. A fim de alcançar um alto grau de reprodutibilidade dos valores medidos determinados por um biossensor 400 desse tipo, ambos os eletrodos 401, 402 devem sempre fornecer uma superfície suficientemente grande para o processo de redução de oxidação no contexto do processo de ciclagem redox.

[0070] As biomoléculas macromoleculares devem ser entendidas, por exemplo, como proteínas ou peptídeos ou também cadeias de DNA de sequências especificadas respectivamente. Se proteínas ou peptídeos forem detectados como biomoléculas macromoleculares, as primeiras moléculas e as segundas moléculas são preferencialmente ligantes, por exemplo, substâncias ativas com possível atividade de ligação, que ligam as proteínas ou peptídeos a serem detectados no eletrodo relevante no qual os ligantes correspondentes são arranjados.

[0071] Agonistas enzimáticos, produtos farmacêuticos, açúcar ou anticorpos, ou qualquer outra molécula capaz de se ligar especificamente a proteínas ou peptídeos, podem ser usados como ligantes.

[0072] Se cadeias de DNA de uma sequência especificada que se pretende detectar pelo biossensor forem usadas como biomoléculas macromoleculares, é possível

[0074] O valor m = dI/dt introduzido acima, cujo valor corresponde à inclinação da linha reta 503 na Fig. 5, depende do comprimento e da largura dos eletrodos utilizados para detectar a corrente de medição. O valor m é, portanto, aproximadamente proporcional à extensão longitudinal dos eletrodos utilizados, por exemplo, no caso do primeiro eletrodo 201 e do segundo eletrodo 202, proporcional aos comprimentos perpendiculares ao plano de desenho da Fig. 2A e Fig. 2B. Se uma pluralidade de eletrodos estiver conectada em paralelo, por exemplo, no arranjo de eletrodos interdigitais conhecido (cf. Fig. 3A, Fig. 3B), então a mudança na corrente de medição é proporcional ao número de respectivos eletrodos conectados em paralelo.

[0075] No entanto, o valor da alteração na corrente de medição pode ter uma faixa de valores muito significativamente flutuante devido a várias influências, a faixa de corrente que é detectável por um sensor sendo chamada de faixa dinâmica. Uma faixa atual de cinco décadas (decads) é frequentemente citada como uma faixa dinâmica desejável. As flutuações significativas também podem ser causadas por restrições bioquímicas, além da geometria do sensor. Assim, é possível que diferentes tipos de biomoléculas macromoleculares a serem detectadas possam gerar faixas de valores muito diferentes para o sinal de medição resultante, isto é, em particular a corrente de medição e a mudança temporal da mesma, o que, por Sua vez, leva a uma expansão da faixa dinâmica geral necessária, juntamente com as demandas correspondentes para uma configuração de eletrodo especificada, juntamente com a eletrônica de medição uniforme a jusante.

[0076] As demandas pela grande faixa dinâmica de um circuito desse tipo significam que a eletrônica de medição é cara e complexa, a fim de operar de maneira suficientemente precisa e confiável na faixa dinâmica necessária.

[0077] Além disso, a corrente de compensação Torrset É muitas vezes muito maior que a mudança temporal m na corrente de medição durante toda a duração da medição. Em um cenário desse tipo, uma alteração dependente do tempo muito pequena deve ser medida dentro de um sinal grande, com um alto grau de precisão. Isso exige muito dos instrumentos de medição utilizados, tornando a detecção da corrente de medição trabalhosa, complicada e cara. Esse fato também resiste à tentativa de miniaturização dos arranjos dos sensores.

[0078] Em resumo, as demandas na faixa dinâmica e, portanto, na qualidade de um circuito para detectar eventos de sensores são extremamente altas.

[0079] É conhecido no projeto de circuitos levar em consideração as não idealidades ou imperfeições nos componentes utilizados (ruído, variações de parâmetros), em que um ponto de operação no circuito é selecionado para os referidos componentes nos quais as não idealidades ou imperfeições jogam como desprezíveis um papel quanto possível.

[0080] No entanto, se um circuito for operado em uma ampla faixa dinâmica, torna-se cada vez mais difícil, mais complexo e, portanto, mais caro manter um ponto operacional ideal em todas as faixas.

[0081] Pequenas correntes de sinal, como as que surgem em um sensor, por exemplo, podem ser elevadas, por meio de circuitos amplificadores, para um nível que permita a transferência da corrente do sinal, por exemplo, para um dispositivo externo ou permita a quantificação interna.

[0082] Por motivos de imunidade a interferências e com o objetivo de facilitar o uso, é vantajosa uma interface digital entre o sensor e o sistema de avaliação. Portanto, as correntes de medição analógicas já devem ser convertidas em sinais digitais próximos ao sensor, o que pode ser alcançado por meio de um conversor analógico-digital (ADC) integrado. Um conceito integrado desse tipo para digitalizar um sinal analógico de pequena corrente é descrito em [4], por exemplo.

[0083] Para alcançar a faixa dinâmica necessária, o ADC deve ter uma resolução correspondentemente alta e uma relação sinal/ruído suficientemente alta. Além disso, a integração de um conversor de analógico para digital desse tipo na vizinhança imediata de um eletrodo de sensor é um desafio tecnológico significativo e a implementação do processo correspondente é complexa e dispendiosa. Além disso, é extremamente difícil obter uma relação sinal/ruído suficientemente alta no sensor.

[0084] [5] revela um conversor analógico-digital em modo de corrente configurado para uma faixa máxima de corrente de entrada de 5nA e uma resolução da ordem de 1pA.

[0085] [6] revela um dispositivo para determinar e caracterizar as inclinações dos sinais que variam no tempo.

[0086] [7] revela um circuito eletrônico para rastrear um sinal eletrônico para determinar se a inclinação do sinal em um tempo predeterminado é maior ou igual a um valor predeterminado.

[0087] [8] revela um sensor com eletrodos de sensor e coletor cujos potenciais são ajustados por circuitos de controle.

[0088] O eletrodo de sensor 101 mostrado na Fig. 1, compreendendo as moléculas de captura 105 imobilizadas nele, funciona de acordo com o princípio da ciclagem redox (cf. Fig. 4A, Fig. 4B, Fig. 4C). A Fig. l1, portanto, mostra partículas eletricamente carregadas 108 que são geradas pela rótulo da enzima 107 no líquido a ser testado e que geram uma corrente elétrica do sensor que é acoplada do primeiro eletrodo de sensor 101 ao arranjo de circuito 100.

[0089] A referida corrente de sensor altera o potencial elétrico do eletrodo de sensor 101 de uma maneira característica. O referido potencial elétrico é aplicado, de preferência, na entrada de uma primeira unidade de controle 109 da primeira unidade de circuito 102.

[0090] A primeira unidade de circuito 102 e, em particular, a primeira unidade de controle 109, asseguram preferencialmente que o eletrodo de sensor 101 permaneça com um potencial elétrico constante e especificável por meio de portadores de carga deslocados entre o primeiro capacitor 104 e o eletrodo de sensor 101 no evento de um desvio suficientemente significativo do potencial do eletrodo de sensor em relação ao potencial elétrico alvo. Isso é indicado esquematicamente na Fig. 1 por meio do resistor ôhmico controlável 110 que pode ser (feedback) controlado pela primeira unidade de controle 109.

[0091] O bloco de circuito mostrado é de preferência um circuito de controle analógico que controla o fluxo de corrente entre o capacitor 104 e o eletrodo de sensor 101, de modo que a tensão no eletrodo de sensor 101 permaneça constante.

[0092] Un controle contínuo (feedback) do fluxo de corrente é possível por meio do resistor controlável 110. Se o potencial elétrico do eletrodo de sensor 101 se mover fora da primeira faixa de referência devido a um número suficientemente grande de eventos de sensor na sua superfície, então a primeira unidade de circuito 102 e, em particular, a primeira unidade de controle 109, assegura que o fluxo de corrente entre o eletrodo de sensor 101 e o primeiro capacitor 104 aumentam ou diminuem, de modo que é possível combinar o potencial elétrico entre o primeiro capacitor 104 e o eletrodo de sensor 101.

[0093] De preferência, o valor da resistência do resistor controlável 110 é assim aumentado ou diminuído por meio da primeira unidade de controle 109 da primeira unidade de circuito 102, de modo que seja possível um fluxo de corrente entre o eletrodo de sensor 101 e o primeiro capacitor 104. Neste cenário, a carga elétrica pode fluir para frente e para trás entre o primeiro capacitor 104 e o eletrodo de sensor 101.

[0094] Se o potencial elétrico do primeiro capacitor 104 se mover fora de uma segunda faixa de referência devido a essa mudança de carga, esse evento é então detectado pela segunda unidade de circuito 103 e, em particular, por uma segunda unidade de controle 111 da segunda unidade de circuito 103, cuja unidade de controle preferencialmente compreende um comparador. Como mostrado na Fig. 1, esta detecção pode consistir em ou compreender um pulso elétrico 112 sendo gerado em uma saída da segunda unidade de controle

111.

[0095] Além disso, se o potencial elétrico do primeiro capacitor 104 se mover fora da segunda faixa de referência, o primeiro capacitor 104 é levado ao primeiro potencial de referência elétrico por meio da segunda unidade de circuito 103 e, em particular, a segunda unidade de controle 111 da segunda unidade de circuito 103. Isto é indicado na Fig. 1, em que um outro interruptor 113 é fechado como resultado de um sinal acionado pela segunda unidade de controle 111 da segunda unidade de circuito 103, como resultado do qual o primeiro capacitor 104 é eletricamente acoplado a uma fonte de tensão 114, com o resultado de que o primeiro capacitor 104 é trazido para o primeiro potencial de referência elétrico que é definido por meio da fonte de tensão 114.

[0096] Um conceito básico do arranjo de circuito 100 pode ser ilustrativamente visto que uma corrente de sensor a ser detectada é convertida em uma frequência proporcional à corrente sem amplificação ou ganho analógico prévio. Por meio do arranjo de circuito 100, o potencial no eletrodo de sensor 101 é mantido constante e a carga elétrica (com sinal positivo ou negativo) necessária para isso é extraída de um capacitor 104 com a capacitância C. Como resultado do desenho da carga AQ no = fia (1) devido a um fluxo de corrente I entre o primeiro capacitor 104 e o eletrodo de sensor 101, integrado ao longo do tempo t, a tensão AU aplicada ao primeiro capacitor 104 muda de acordo com a relação.

AQ = CAU (2)

[0097] À voltagem aplicada ao primeiro capacitor 104 é preferencialmente monitorada por meio de um circuito de limite. Se um valor especificado ou predefinido for excedido ou se a tensão cair abaixo do referido valor, o circuito acionará um impulso ou pulso digital 112 que fecha um comutador 113, como resultado do qual a tensão elétrica no capacitor 104 é redefinida para um valor especificado Ou valor predefinido. Isso resulta em uma sequência de pulsos do circuito de limite, cuja frequência é proporcional à corrente do sinal, também conhecida como corrente de sensor.

[0098] Como descrito acima com referência à Fig. l, para operar um sensor eletroquímico, o arranjo de circuito 100 compreende substancialmente duas unidades de circuito 102,

103. A primeira unidade de circuito 102 controla e/ou monitora o potencial elétrico (isto é, a tensão em relação a um ponto de referência) aplicado ao eletrodo de sensor

101.

[0099] Por exemplo, um amplificador operacional pode ser usado para comparar o potencial elétrico do eletrodo de sensor 101 com um potencial de referência e controlar o fluxo de corrente elétrica entre o eletrodo de sensor 101 e o primeiro capacitor 104 de modo que o potencial elétrico do eletrodo de sensor 101 permanece constante.

[00100] De preferência, a contracorrente necessária para combinar a corrente de sensor é, como descrito, extraída do primeiro capacitor 104 da segunda unidade de circuito 103. A tensão no primeiro capacitor 104 é monitorada na segunda unidade de circuito 103 por meio de um circuito de limite,

por exemplo, um circuito comparador. Se uma segunda faixa de referência do potencial elétrico aplicado ao primeiro capacitor 104 for excedida, ultrapassada ou não atingida, a segunda unidade de circuito 103 emite um pulso de redefinição. Este pulso digital, que é preferencialmente de um comprimento temporal fixo, redefine o potencial do capacitor 104 (ou a tensão elétrica entre as duas placas do capacitor) para um primeiro potencial de referência elétrico. O pulso deve ter um comprimento constante, uma vez que a contracorrente é extraída de uma fonte de tensão 114 durante esse tempo. Esse tempo morto reduz a frequência medida e, desde que o tempo morto não seja insignificante pequeno, deve ser levado em consideração na avaliação dos dados.

[00101] En um cenário em que o tempo morto não é insignificante e/ou deve ser compensado, a fim de minimizar o erro de medição devido à redefinição do circuito, é possível fornecer dois (ou mais) capacitores que sejam operados alternadamente da maneira descrita. Se um capacitor (ativo) for carregado pela corrente de sensor, o outro capacitor (passivo) será redefinido, nesse intervalo de tempo, para o primeiro potencial de referência elétrica. Se o potencial no capacitor ativo exceder o valor especificado ou predefinido, a segunda unidade de circuito 103 preferencialmente não aciona imediatamente um pulso de redefinição, mas alterna inicialmente entre os dois capacitores e somente redefine subsequentemente o capacitor agora passivo. Essa abordagem significa que a corrente de sensor nunca é extraída diretamente de uma fonte de tensão, mas sempre de um capacitor que atua como um reservatório de carga.

[00102] Com referência novamente à Fig. l, O processo de redefinição é realizado preferencialmente por meio de um transistor de comutação que descarrega o primeiro capacitor 104, durante a fase de redefinição, para um potencial especificável (por exemplo, descarrega completamente o referido capacitor). O primeiro potencial de referência elétrica é preferencialmente um potencial de aterramento. A corrente de sensor carrega subsequentemente o primeiro capacitor 104 novamente. A dependência temporal da tensão elétrica no primeiro capacitor 104 pode ser descrita pela seguinte expressão: t U(t)= 1/C TIsensor É (3) o

[00103] Como será descrito mais adiante com referência à Fig. 5, a corrente de sensor Isensor descarregado do eletrodo de sensor 101 tem uma porção de deslocamento constante Torrfset e uma corrente de sinal que (idealmente) aumenta linearmente com o tempo: TIsensor = Torrset+mt (4)

[00104] Se a equação (4) for inserida na equação (3) ea integral for calculada, a tensão elétrica que se acumula entre um primeiro ponto no tempo t; e um segundo ponto no tempo t>, resulta em: U(t) = 1/C (Togeser[ta-tai]l+im/2[t2-t]) (5)

[00105] O intervalo de tempo At no qual uma diferença de tensão específica AU é calculada é, portanto:

At = ta-t; = (CAU)/ (Togesec+mt) (6)

[00106] Nesse caso, t é o tempo médio do intervalo considerado, ou seja, t= (trt)/2 (oO

[00107] A frequência f medida dentro de um intervalo suficientemente curto At, ignorando um tempo morto t (tdeaad) ao reiniciar o capacitor, (taeaa << Ot) resulta em: £ = At* = Togeser/ (CAU) +mt/(CAU) (8)

[00108] Esta frequência f pode ser conduzida diretamente para fora do arranjo de circuito 100 como um sinal digital (por exemplo, de um chip, se o arranjo de circuito estiver integrado a um substrato semicondutor) e processada posteriormente ou avaliada. A equação (8) mostra que a frequência f tem uma porção constante que é devida à corrente de compensação Torrsetz do eletrodo de sensor 101. O segundo termo em (8) representa a porção de frequência que aumenta linearmente com o tempo (a suposição de um sinal de corrente que aumenta exatamente linearmente é naturalmente idealizada), cuja porção é devida a eventos do sensor de acordo com o princípio do ciclo redox e contém o valor real variável de medição m.

[00109] A variável m que é para ser determinada, que corresponde à variação temporal da corrente de medição, é obtida por exemplo através da realização de duas medições de período ou de frequências com um espaçamento temporal especificado Atmess = ts-ta. Se ta ou te são inseridos na equação (8), respectivamente, e as frequências resultantes fa e fz são subtraídas uma da outra, o seguinte é obtido como a diferença de frequência Af: Af = fa-fa = MAtuvess/ (CAU) (9)

[00110] Consequentemente, a variável m é: m = AfCAU/Atress (10)

[00111] Por conseguinte, a variável m pode ser determinada diretamente a partir de duas medições da frequência de saída do sensor, em particular a referida variável m sendo a inclinação do perfil da curva de corrente- tempo 503 na Fig. 5.

[00112] Como alternativa à medição de frequência Ou duração do período descrita, é possível fornecer os pulsos 112 da segunda unidade de circuito 103, em particular da segunda unidade de controle 111, para a entrada de um elemento de contagem 606 (como mostrado no exemplo modalidades de acordo com as Figuras 6A e 6B) que adicionam o número ou a sequência temporal dos pulsos 112 e, de preferência, converte isso em uma palavra binária que codifica o número de intervalos de tempo decorridos At.

[00113] Un elemento de contagem 606 desse tipo pode contar os pulsos de redefinição 112 do primeiro capacitor 104 durante um tempo especificado, emitir a leitura do contador digitalmente após um pulso externo e, em seguida, redefinir o elemento de contagem 606.

[00114] Em uma boa aproximação, a (contra) leitura n do elemento de contagem 606 do arranjo de circuito após o término do período de tempo tcount = tc tau definido pelos pontos de tempo te. Ee to é:

n= Tra: = Lorrso (Eca E) / (CAU) IM (E, =E)/(2CAU) (11) ta

[00115] De acordo com o que foi estabelecido acima em relação à determinação de m a partir de medições de frequência, são necessárias pelo menos duas medições da (contra) leitura n, das quais as medições Torrset E à variável m podem ser determinadas por meio da equação (11).

[00116] Uma vantagem de integrar um elemento de contagem 606 no arranjo de circuito 100 da invenção é a média automática resultante do tempo de medição do resultado de medição. Uma vez que são possíveis flutuações no valor instantâneo da variável medida (por exemplo, devido a efeitos de ruído, etc.) no caso das pequenas correntes esperadas do sensor, principalmente na detecção de biomoléculas, a média é particularmente vantajosa.

[00117] De acordo com uma modalidade preferida do arranjo de circuito 100, a segunda unidade de circuito 103 compreende pelo menos um segundo capacitor, o arranjo de circuito 100 sendo configurado de modo que um dos pelo menos um segundo capacitores, ou o primeiro capacitor, ou pelo menos dois dos capacitores, é/são conectados ao arranjo de circuitos 100 simultaneamente.

[00118] Em particular, para aumentar a faixa dinâmica e melhorar a precisão da medição, é fornecida uma capacitância de armazenamento selecionável. Se o eletrodo de sensor 101 fornecer uma corrente de sensor elétrica aumentada, o que resultaria em uma frequência de saída aumentada, um capacitor adicional pode ser conectado em paralelo com o primeiro capacitor 104, por exemplo. Isso reduz a frequência de saída e, portanto, possíveis imprecisões de medição devido ao tempo morto ao redefinir o primeiro capacitor 104. Além da comutação da faixa de medição alcançada dessa maneira, oO intervalo AU, dentro do qual a tensão do capacitor oscila, também pode ser alterado. Isso permite que a faixa de medição seja ajustada continuamente.

[00119] A seguir, é descrito um arranjo de circuito 600 de acordo com uma segunda modalidade preferencial, no qual o presente invento é baseado preferencialmente, com referência à Fig. 6A. Os aspectos estabelecidos em conexão com as figuras anteriores podem ser correspondentemente aplicáveis ou implementáveis aqui. Em particular, componentes semelhantes ou idênticos, como eletrodo de sensor 101, 601, primeira unidade de circuito 102, 602, segunda unidade de circuito 103, 603, primeiro capacitor 104, 604, e similares, podem ter os mesmos recursos Ou recursos correspondentes e vantagens.

[00120] O arranjo de circuito 600 compreende um eletrodo de sensor 601, uma primeira unidade de circuito 602 que é acoplada eletricamente ao eletrodo de sensor 601, e uma segunda unidade de circuito 603 que compreende um primeiro capacitor 604.

[00121] À primeira unidade de circuito 602 é preferencialmente projetada de modo a manter o potencial elétrico do eletrodo de sensor 601 em uma primeira faixa de referência especificável em torno de um potencial elétrico alvo especificável por meio do primeiro capacitor 604 e o eletrodo de sensor 601 sendo acoplado de modo que a correspondência do potencial elétrico é possível.

[00122] Além disso, a segunda unidade de circuito 603 é preferencialmente projetada de modo que, se o potencial elétrico do primeiro capacitor 604 estiver fora de uma segunda faixa de referência, a referida unidade detecta esse evento e leva o primeiro capacitor 604 a um primeiro potencial de referência elétrica da segunda unidade de circuito 603, cujo potencial é fornecido por uma primeira fonte de tensão 605.

[00123] Além disso, o arranjo de circuito 600 compreende de preferência um elemento de contagem 606 que é acoplado eletricamente à segunda unidade de circuito 603 e está configurado para contar o número e a sequência temporal dos eventos.

[00124] Além disso, a primeira unidade de circuito 602 compreende, de preferência, um primeiro elemento comparador 607 com duas entradas e uma saída, a primeira entrada sendo acoplada ao eletrodo de sensor 601, de modo que a primeira entrada esteja no potencial elétrico do eletrodo de sensor

601.

[00125] A segunda entrada é preferencialmente levada a um terceiro potencial de referência elétrica que define o potencial elétrico alvo (ou a primeira faixa de referência elétrica). O terceiro potencial de referência elétrica, que é aplicado à segunda entrada do primeiro elemento comparador 607, é fornecido por uma segunda fonte de tensão 608. Além disso, o primeiro elemento comparador 607 é projetado de tal modo que um sinal elétrico é gerado na saída do mesmo, sinal que é tal que o potencial elétrico do eletrodo de sensor 601 é mantido na primeira faixa de referência especificável em torno do potencial elétrico alvo especificável.

[00126] Como é mostrado ainda a título de exemplo na Fig.

6A, a primeira unidade de circuito 602 compreende um transistor 609, cuja região de porta é acoplada à saída do primeiro elemento comparador 607, cuja primeira região de fonte/drenagem é acoplada ao eletrodo de sensor 601, e a segunda região de fonte/drenagem é acoplada ao primeiro capacitor 604.

[00127] De preferência, o transistor (efeito de campo) 609 é um resistor ôhmico variável (controlável pelo primeiro elemento comparador 607), por meio do qual o eletrodo de sensor 601 pode ser acoplado ao primeiro capacitor 604 da segunda unidade de circuito 603, de modo que o potencial elétrico do eletrodo de sensor 601 é mantido na primeira faixa de referência predefinida, em torno do potencial elétrico alvo predefinível.

[00128] Em outras palavras, qualquer valor intermediário entre o acoplamento completo e o desacoplamento completo do eletrodo de sensor 601 e o capacitor 604 pode ser definido ou ajustado por meio do transistor 609.

[00129] Além disso, a segunda unidade de circuito 603 compreende, de preferência, um segundo elemento comparador 610 com duas entradas e uma saída, a primeira entrada sendo acoplada ao primeiro capacitor 604 de modo que a primeira entrada esteja no potencial elétrico do primeiro capacitor 604, e a segunda a entrada estando em um quarto potencial de referência elétrica fornecido por uma terceira fonte de tensão 611, cujo quarto potencial de referência elétrico define a segunda faixa de referência elétrica.

[00130] O segundo elemento comparador 610 é de preferência configurado de modo que um sinal elétrico seja gerado na saída do mesmo, sinal que é tal que, se o potencial elétrico do primeiro capacitor 604 exceder o quarto potencial de referência elétrico, o primeiro capacitor 604 é trazido para o primeiro potencial de referência elétrica. Para este propósito, a segunda unidade de circuito 603 fornece ao comutador 612 (que pode ser projetado como um transistor por exemplo) um sinal elétrico que é tal que o comutador 612 é fechado e o acoplamento elétrico é estabelecido entre a primeira fonte de tensão 605 e o primeiro capacitor 604.

[00131] Além disso, um gerador de pulsos 613 é de preferência conectado à saída do segundo comparador 610, cujo gerador de pulsos detecta o evento do potencial elétrico do primeiro capacitor 604 estar fora da segunda faixa de referência e emite um pulso digital de um comprimento definido T.

[00132] Como a Fig. 6A mostra ainda, o referido sinal de pulso do gerador de pulsos 613 é de preferência fornecido ao elemento de contagem 606 que conta o número de pulsos e a sequência temporal do mesmo (isto é, a frequência na qual os pulsos chegam).

[00133] De preferência, o primeiro elemento comparador 607 e o segundo elemento comparador 610 do arranjo de circuito 600 são, respectivamente, projetados como um amplificador operacional, mas também podem ser implementados de outra maneira.

[00134] O diagrama de circuito esquemático da arranjo de circuito 600 mostrado na Fig. 6A compreende, assim, de preferência uma unidade de potenciostato que é implementada por meio da primeira unidade de circuito 602 e/ou por meio do primeiro capacitor 604. A referida unidade de potenciostato mantém o potencial elétrico do eletrodo de sensor 601 no potencial elétrico alvo dentro da primeira faixa de referência que é definida por meio do terceiro potencial de referência elétrica.

[00135] A corrente de sensor descarregada do eletrodo de sensor 601 é extraída da segunda unidade de circuito 603 que, além disso, funciona como um conversor de corrente em frequência.

[00136] O primeiro capacitor 604 fornece carga elétrica ao eletrodo de sensor 601, a fim de manter o seu potencial elétrico, a tensão elétrica aplicada ao primeiro capacitor 604 sendo monitorada por meio do circuito comparador descrito.

[00137] Se a tensão elétrica do primeiro capacitor 604 cair abaixo de um valor limite, o comparador 610 ou o gerador de pulsos 613 acionará preferencialmente um pulso do comprimento definido 1 que altera o potencial do primeiro capacitor 604 para o potencial elétrico da primeira voltagem fonte 605 por meio do comutador 612. O pulso além disso funciona como um pulso de contagem para o elemento de contagem opcional 606 que é acoplado à saída do segundo elemento comparador 610.

[00138] Deve-se enfatizar que o arranjo de circuito 600 mostrado na Fig 6A é configurado de modo à fornecer corrente elétrica ao eletrodo de sensor 601; o eletrodo de sensor 601 opera como um coletor de corrente neste caso. Se, pelo contrário, as correntes elétricas geradas no eletrodo de sensor 601 se destinam a ser consumidas pelo arranjo de circuito 600, o referido arranjo pode ser construído de uma maneira complementar.

[00139] A seguir, uma terceira modalidade preferida do arranjo de circuito de acordo com a invenção será descrita com referência à Fig. 6B. Os elementos do arranjo de circuito 620 que correspondem ao arranjo de circuito 600 mostrado na Fig. 6A e descritos acima são fornecidos com os mesmos sinais de referência. A seguir, meramente aqueles componentes do arranjo de circuito 620 que diferem do arranjo de circuito 600 mostrado na Fig. 6A são descritos em mais detalhes. Além disso, os referidos componentes e características adicionais da terceira modalidade também podem ser combinados com outras modalidades, como a primeira modalidade mostrada na Fig. 1.

[00140] O arranjo de circuito 620 compreende um dispositivo de calibração 621, que pode ser acoplado à primeira unidade de circuito 602, para calibrar o arranjo de circuito 620, que é configurado de modo que um segundo potencial de referência elétrico possa ser aplicado à primeira unidade de circuito 602 por meio do dispositivo de calibração 621, a primeira unidade de circuito 602 sendo acoplada ao dispositivo de calibração 621 ou ao eletrodo de sensor 601.

[00141] É particularmente vantajoso no arranjo de circuitos 620 mostrado na Fig. 6B que o eletrodo de sensor 601 possa ser opcionalmente desacoplado da primeira unidade de circuito 602 e possa ser acoplado ao dispositivo de calibração 621, o componente principal de que é uma fonte de corrente de referência 621A.

[00142] O arranjo de circuito 620 pode ser calibrado por meio de uma corrente de calibração gerada pelo dispositivo de calibração 621. Isto é vantajoso em particular quando o valor exato da capacitância C do primeiro capacitor 604 não é conhecido.

[00143] Além das flutuações estatísticas da capacitância do primeiro capacitor 604 devido a variações na tecnologia de processo durante o método de fabricação do primeiro capacitor 604, as capacitâncias parasitas do arranjo de circuito 620, que podem ser calculadas apenas com esforço significativo ou que não podem ser calculado exatamente, contribui substancialmente para a capacitância geral do nó de armazenamento e influencia a frequência de saída resultante na qual o sinal de corrente a ser detectado é codificado significativamente.

[00144] As tensões de deslocamento, em particular o segundo comparador 610 no conversor de corrente para frequência, e possíveis correntes de fuga ou correntes de permanência também podem influenciar diretamente a frequência de saída a ser detectada.

[00145] Como mostrado na Fig. 6B, O dispositivo de calibração 621 compreende preferencialmente uma fonte de corrente de referência conectável 621A que fornece uma corrente conhecida do sensor ou aumenta ou reduz a referida corrente em uma quantidade especificada quando a fonte de corrente de referência 621A é conectada em paralelo com o eletrodo de sensor 601. A mudança de frequência resultante da conexão é então usada para calibrar o arranjo de circuito

620. A calibração desse tipo pode ser realizada em particular antes de um analito ser aplicado no ou ao eletrodo de sensor

601. Neste caso, o eletrodo de sensor 601 não fornece nenhuma corrente de sinal originária dos eventos do sensor, e a frequência de saída é determinada a partir da corrente de referência da fonte de corrente de referência 621A.

[00146] A conexão seletiva do eletrodo de sensor 601 ou do dispositivo de calibração 621 à primeira unidade de circuito 602 é de preferência alcançada por meio de uma chave adicional 622. O comutador 622 pode, preferencialmente, ser comutado de modo que, no modo de operação mostrado na Fig. 6B, o dispositivo de calibração 621 esteja conectado à segunda unidade de circuito 602, enquanto que no modo de operação mostrado na Fig. 6B, o eletrodo de sensor 601 não é conectado à primeira unidade de circuito 602. Em um cenário complementar que corresponde ao movimento da chave adicional 622 mostrada na Fig. 6B, o eletrodo de sensor 601 é conectado à primeira unidade de circuito 602, enquanto o dispositivo de calibração 621 não está conectado à primeira unidade de circuito 602.

[00147] No que diz respeito à estrutura possível e ao funcionamento preferido dos componentes da arranjo de circuitos 100, 600, é feita referência adicional à publicação da patente europeia 1 636 599 Bl e, neste caso, à descrição das figuras para Figs. 7 a 16 nas páginas 15 a 23, cujo conteúdo é incorporado integralmente neste pedido.

[00148] A Fig. 7 mostra esquematicamente uma modalidade da presente invenção. São utilizados os mesmos sinais de referência que aqueles nas modalidades de acordo com as Fig. 6A a 6B, sendo possível que uma estrutura correspondente, propriedades correspondentes e vantagens correspondentes sejam alcançadas, mesmo se a descrição repetida for omitida. A este respeito, é feita referência às explicações acima em relação às Fig. 6A e 6B, e além das explicações relativas às Fig. 1 a 5 em relação a outras funções, características e propriedades do arranjo de circuitos 100 aqui descrito e/ou da estrutura e do funcionamento do eletrodo de sensor 101,

que também são, em princípio, aplicáveis ou implementáveis nos componentes correspondentes da modalidade nas Fig. 6A e 6B e na modalidade explicada a seguir. Portanto, a seguir, apenas diferenças e desenvolvimentos substanciais são explicados em detalhes.

[00149] A Fig. 7 mostra um arranjo de circuito proposto

600. O arranjo de circuito 600 compreende um eletrodo de sensor 601.

[00150] Na modalidade de acordo com a Fig. 7, o eletrodo de sensor 601 é implementado como o que é conhecido como eletrodo interdigital 601. Neste caso, o eletrodo de sensor 601 compreende condutores de tira em forma de dedo 601A. Os condutores de tira em forma de dedo 601A podem ser interconectados elétrica ou galvanicamente ou acoplados entre si por meio de um grupo/linha comum ou fiação 601B. O eletrodo de sensor 601 é de preferência formado pelos condutores de tira 601A e a linha de grupo ou fiação 601B. Os condutores de tira 601A e a linha de grupo ou fiação 601B compreendem, assim, de preferência uma superfície condutora na qual as moléculas de captura 105 podem ser imobilizadas.

[00151] O eletrodo de sensor 601, os condutores de tira 601A e/ou a linha de grupo ou a fiação 601B é/são de preferência conectados eletricamente à primeira unidade de circuito 602 por meio de uma linha de conexão ou fiação 601C. A linha de conexão ou a fiação 601C conecta preferencialmente o eletrodo de sensor 601 a uma entrada da primeira unidade de circuito 602.

[00152] O eletrodo de sensor 601 é preferencialmente um primeiro eletrodo 401 de um biossensor 400, como é explicado por meio de exemplo em conexão com a Fig. 4. Em princípio,

no entanto, o eletrodo de sensor 601 também pode ser usado para detectar outras substâncias além daquelas descritas em conexão com a Fig. 4 e/ou pode ter um acabamento superficial, como descrito na Fig. 4 ou diferente, para detectar diferentes substâncias, em particular moléculas.

[00153] Um contra-eletrodo 601' é de preferência atribuído ao eletrodo de sensor 601. O referido contra- eletrodo pode ser construído de uma maneira correspondente a, semelhante e/ou complementar ao eletrodo de sensor 601. O eletrodo de sensor 601 e o contra-eletrodo 601' formam particularmente preferencialmente a estrutura interdigital nos condutores de tira em forma de dedo 601A, 601'A que correm ou se estendem, respectivamente, de uma maneira alternada e/ou pelo menos em porções paralelas entre si. Os condutores de tira em forma de dedo 601A, 601'A se envolvem de preferência mutuamente de maneira semelhante ao dedo, de modo que um condutor de tira em forma de dedo 601A do eletrodo de sensor 601 corra ou se estenda de modo a ficar substancialmente em paralelo com um tipo de dedo condutor de faixa 601'A do contra-eletrodo 601' em cada caso. Como resultado, os condutores de tira 601A, 601'A se encaixam mutuamente de maneira semelhante ao dedo, por meio do qual a estrutura interdigital pode ser formada.

[00154] O contra-eletrodo 601' pode compreender uma linha de grupo opcional ou a fiação 601'B. Alternativamente Ou além disso, o contra-eletrodo 601' compreende uma linha de conexão ou fiação 601'C que é aterrada, por exemplo, é ou pode ser mantida em um potencial de referência, ou, de preferência, faz parte de um arranjo de circuito adicional 600', a estrutura da qual pode ser semelhante a, pode corresponder ou pode ser idêntica à estrutura descrita em conexão com as Fig. 6A e 6B e a atual Fig. 7.

[00155] O eletrodo de sensor 601 é acoplado eletricamente ou conectado à primeira unidade de circuito 602. Isso é preferencialmente realizado por meio da linha de conexão ou fiação 601C. No exemplo mostrado de acordo com a Fig. 7, a linha de conexão ou a fiação 601C é continuamente e/ou diretamente conectada ou acoplada à primeira unidade de circuito 602. Portanto, diferentemente da modalidade de acordo com a Fig. 6B, nenhum interruptor 622 é disposto entre o eletrodo de sensor 601 e a primeira unidade de circuito 602, de modo que o eletrodo de sensor 601 possa ser desacoplado da primeira unidade de circuito 602. Alternativamente ou além disso, no entanto, um comutador 622 também pode ser fornecido, como explicado em conexão com a Fig. 6B. O referido interruptor 622 seria então capaz de conectar seletivamente (alternadamente) a primeira unidade de circuito 602 ao eletrodo de sensor 601 ou a uma fonte de corrente de referência 621B.

[00156] Na prática, o eletrodo de sensor 601 forma preferencialmente uma superfície eletricamente condutora de um biossensor. Neste caso, os condutores de tira 601A e/ou a linha de grupo ou a fiação 601B formam uma superfície eletricamente condutora em relação ao ambiente, enquanto o arranjo de circuito restante 600 pode ser integrado pelo menos substancialmente abaixo do eletrodo de sensor 601 e/ou em um material semicondutor. O arranjo de circuito 600 é, portanto, particularmente —preferencialmente o que é conhecido como sistema no chip (SoC) ou sistema no pacote (SiP).

[00157] O arranjo de circuito 600 preferencialmente compreende ainda uma segunda unidade de circuito 603 e um primeiro capacitor 604.

[00158] Como já explicado acima, a primeira unidade de circuito 602 é projetada para manter o potencial elétrico do eletrodo de sensor 601 em uma primeira faixa de referência especificável em torno de um potencial elétrico alvo especificável. Isso pode ser conseguido por meio do primeiro capacitor 604 e o eletrodo de sensor 601 sendo acoplado de modo que ocorra a correspondência do potencial elétrico. Uma modalidade preferida disso é explicada em conexão com as Fig. 6A e 6B, às quais é feita referência neste momento.

[00159] À segunda unidade de circuito 603 é preferencialmente configurada de modo que, se o potencial elétrico do primeiro capacitor 604 estiver fora de uma segunda faixa de referência, a referida unidade detecta esse evento e leva o primeiro capacitor 604 a um primeiro potencial de referência elétrico. Para detalhes de uma solução preferida a esse respeito, também, é feita referência à explicação acima da modalidade de acordo com as Fig. 6A e 6B.

[00160] Uma fonte de corrente de referência conectável 621B é preferencialmente fornecida no eletrodo de sensor

601. A referida fonte de corrente de referência 621B pode imprimir uma corrente de referência R no eletrodo de sensor 601 e/ou na primeira unidade de circuito 602.

[00161] A corrente de referência R pode ter um sinal positivo ou negativo e, portanto, a fonte de corrente de referência 621B pode gerar uma corrente de referência R no eletrodo de sensor 601 ou fora do eletrodo de sensor 601.

[00162] Muito fundamentalmente, uma corrente de referência R é preferencialmente uma corrente direta, isto é, uma corrente que é pelo menos substancialmente constante em porções. Alternativamente ou além disso, no entanto, a corrente de referência R também pode compreender um componente alternante ou pode ser um sinal alternado. Isso pode ser usado para testar a inércia do arranjo de circuito 600 por meio da determinação do espaçamento temporal no qual um resultado de medição M do arranjo de circuito 600 segue a corrente de referência R.

[00163] A fonte de corrente de referência 621B é preferencialmente projetada para fornecer uma corrente de referência conhecida R ou aumentar ou reduzir a corrente de sensor S que flui do eletrodo de sensor 601 para a primeira unidade de circuito 602 por uma quantidade específica, de preferência conhecida. Isso ocorre preferencialmente quando a fonte de corrente de referência 621B é conectada ao eletrodo de sensor 601.

[00164] No exemplo mostrado de acordo com a Fig. 7, de uma maneira diferente do exemplo mostrado na Fig. 6B, a fonte de corrente de referência 621B pode ser conectada ao eletrodo de sensor 601 de modo que uma corrente de referência R seja injetada (impressa) no eletrodo de sensor 601. No caso de um eletrodo de sensor intacto 601, a corrente de referência R é conduzida para a primeira unidade de circuito 602 como corrente de sensor S. Alternativamente ou além disso, a fonte de corrente de referência 621B pode ser diretamente conectada ou conectável à entrada da primeira unidade de circuito 602 ou para a linha de conexão ou fiação 601C, o eletrodo de sensor 601 preferencialmente não sendo separado Ou inseparável da primeira unidade de circuito 602 (não mostrada). Alternativamente, no entanto, um comutador 622 também pode ser fornecido, o qual separa o eletrodo de sensor 601 da primeira unidade de circuito 602 quando a primeira unidade de circuito 602 é conectada à fonte de corrente de referência 621B diretamente ou através da linha de conexão ou fiação 601C.

[00165] No exemplo mostrado de acordo com a Fig. 7, também é possível, alternativamente ou além disso, conectar a fonte de corrente de referência 621B ao eletrodo de sensor 601 em uma conexão paralela.

[00166] Dentro do significado da presente invenção, uma fonte de corrente, em particular a fonte de corrente de referência 621B, é conectada em paralelo, em particular, quando é acoplada ao eletrodo de sensor 601, de modo que uma corrente (positiva ou negativa) seja impressa na primeira unidade de circuito 602.

[00167] Neste caso, "em paralelo" deve ser preferencialmente entendido de modo que a fonte de corrente de referência 621B seja conectada em paralelo em relação a um terra (virtual) ou um potencial de referência para o eletrodo de sensor 601. O ponto de referência também pode ser um aterramento de sinal pequeno ou semelhante.

[00168] Em um aspecto da presente invenção, que também pode ser implementado de forma independente, o arranjo de circuitos 600 é projetado e a fonte de corrente de referência 621B pode ser operacionalmente ajustada ou configurada de modo que a fonte de corrente de referência 621B injete no eletrodo de sensor 601 nenhuma corrente de referência R ou uma primeira corrente de referência R com uma primeira força/amperagem de corrente e pelo menos uma segunda corrente de referência R com uma segunda força/amperagem de corrente que é diferente da primeira força/amperagem de corrente.

[00169] Em outras palavras, a fonte de corrente de referência 621B é ajustável. Nesse caso, a fonte de corrente de referência 621B pode ser preferencialmente ajustada entre diferentes intensidades de corrente que são especificadas, predefinidas e/ou conhecidas em cada caso.

[00170] Nesse caso, a fonte de corrente de referência 621B pode ser continuamente ajustável. No entanto, no exemplo mostrado, a fonte de corrente de referência 621B é ajustável em etapas, de preferência tendo pelo menos duas etapas, nas quais a fonte de corrente de referência 621B entrega Ou injeta no eletrodo de sensor 601 e/ou na primeira unidade de circuito 602 correntes de referência diferentes R, isto é, correntes de referência R de diferentes potências de corrente.

[00171] "Injeção" da corrente de referência R gerada pela fonte de corrente de referência 621B significa, em particular, que a fonte de corrente de referência 621B é eletricamente acoplada ao eletrodo de sensor 601 e/ou à primeira unidade de circuito 602, em particular, é (galvanicamente) conectada a ele, de modo que a corrente de referência R fornecida pela fonte de corrente de referência 621B seja impressa ou alimentada na estrutura condutora, ou seja, em particular nos condutores de tira 601A, na linha de grupo ou na fiação 601B e/ou na linha de conexão ou na fiação 601C.

[00172] A capacidade de ajuste da fonte de corrente de referência 621B oferece a vantagem de testes funcionais precisos e confiáveis e/ou calibração. Neste caso, a ajustabilidade escalonada preferida da fonte de corrente de referência 621B é preferencialmente possível através da realização das correntes relevantes por meio de fontes de corrente individuais 623, 624, cujas correntes são ou podem ser especificadas ou predefinidas particularmente. As referidas correntes das fontes de corrente 623, 624 podem ser usadas em combinação e, como resultado, fornecem uma fonte de corrente de referência 621B que possui menos influências, flutuações e tolerâncias do que uma fonte de corrente de referência continuamente ajustável 621B, embora a referida fonte continuamente ajustável também seja possível, em princípio.

[00173] O arranjo de circuito 600 gera o resultado de medição M de uma maneira dependente da corrente de sensor S, isto é, a corrente que flui do eletrodo de sensor 601 para a primeira unidade de circuito 602, e particularmente preferencialmente na forma de uma frequência, como explicado acima em particularmente em conexão com as Fig. 6A e 6B. Portanto, no caso de uma corrente de sensor específica S, um resultado de medição específico M deve ser antecipado ou esperado, em particular de uma maneira dependente da capacitância do capacitor 604.

[00174] Devido ao fato de que as correntes de referência R injetadas pela fonte de corrente de referência 621B são conhecidas, é possível, quando a fonte de corrente de referência 621B estiver conectada, monitorar o resultado de medição M ou a frequência com relação à se o resultado é resultado antecipado/esperado. Para este propósito, pode ser fornecido uma faixa na qual o resultado de medição M é antecipado/esperado. Se o resultado de medição M estiver fora dessa faixa especificada ou especificável, é possível concluir que ocorreu um mau funcionamento. Por conseguinte, o arranjo de circuito 600 pode ser desativado Ou desconsiderado para operação controlada ou normal. Neste caso, operação controlada ou normal é a utilização como um sensor, em particular um biossensor, de preferência quando a fonte de corrente de referência 621B é desativada Ou desacoplada eletricamente.

[00175] Neste caso, uma vantagem da fonte de corrente de referência ajustável 621B é que é possível obter o dobro da certeza em relação aos testes funcionais, porque é possível monitorar os resultados de medição M para diferentes correntes de sensor S geradas pela fonte de corrente de referência 621B.

[00176] Para esse fim, os valores teóricos ou faixas de valores teóricos podem ser especificados em cada caso para as correntes de referência R de diferentes potências de corrente que são ou podem ser injetadas pela fonte de corrente de referência 621B, na qual os valores alvos ou valor teórico variam o resultado de medição M é antecipado ou esperado que funcione adequadamente neste caso. Se o valor medido M estiver fora da faixa definida quando uma das diferentes correntes de referência R for injetada, uma falha pode ser identificada e/ou manipulada, em particular desativando o arranjo de circuito 600.

[00177] Alternativamente ou além disso, os resultados de medição M, que são observados ao injetar correntes de referência R de diferentes magnitudes, isto é, correntes com forças de corrente diferentes por meio da fonte de corrente de referência 621, no eletrodo de sensor 601 e/ou na linha de conexão ou na fiação 601C e/ou a primeira unidade de circuito 602, em particular a sua entrada para o eletrodo de sensor 601, pode ser usada para determinar o comportamento, em particular uma linearidade, do arranjo de circuito 600 e/ou para corrigir os resultados de medição M.

[00178] Alternativamente ou além disso, o arranjo de circuito 600 pode ser calibrado ou capaz de ser calibrado dessa maneira, isto é, determinando pelo menos dois valores medidos M com base em pelo menos duas correntes de referência R diferentes que foram impressas ou injetadas pela fonte de corrente de referência 621B.

[00179] Por exemplo, é possível criar pares de resultado de medição/corrente de referência e/ou atribuir as diferentes “correntes de referência R aos diferentes resultados de medição M. Devido ao fato de que as correntes de referência R são conhecidas antecipadamente, é possível, inversamente, atribuir os resultados de medição M às respectivas correntes de referência R. Essa função de atribuição ou atribuição que é ou pode ser determinada com base nisso pode ser usada para concluir de forma confiável, durante operação subsequente controlada ou normal (quando a fonte de corrente de referência 621B é dissociada), as correntes de sensor S dos resultados de medição M gerados por uma amostra. Para isso, é possível gerar uma função de atribuição e/ou função de correção com os pares de resultado de medição/corrente de referência, por meio dos quais é possível concluir as correntes de sensor S a partir dos resultados de medição M. Dessa forma, as correntes de sensor relevantes S podem ser calculadas ou corrigidas usando os resultados de medição M.

[00180] Isso permite ou possibilita obter uma atribuição aprimorada e/ou mais precisa dos resultados de medição M para uma corrente de sensor S gerada no eletrodo de sensor 601 ou no eletrodo de sensor por meio de processos biológicos, químicos ou bioquímicos.

[00181] Em outras palavras, diferentes correntes de referência R (correntes de diferentes intensidades de corrente) podem ser injetadas no eletrodo de sensor 601 por meio da fonte de corrente de referência 621B, e os resultados de medição M que correspondem às correntes de referência conhecidas R podem ser gerados e controle de falha, correção de falhas e/ou calibração do arranjo de circuito 600 podem ser realizados usando os pares de valor de resultado de medição/corrente de sensor que resultam daqui.

[00182] De preferência, são fornecidas pelo menos duas fontes de corrente diferentes 623, 624, cujas fontes juntas formam a fonte de corrente 621B e/ou a corrente de referência R. Nesse caso, pelo menos uma das fontes de corrente 623 624 é ativável e/ou desativável. Alternativamente ou além disso, as fontes de corrente 623, 624 são conectadas em paralelo, de modo que as correntes geradas pelas referidas fontes de corrente 623, 624 se somam à corrente de referência R. Dependendo de qual das fontes de corrente 623, 624 é ativada ou desativada, é possível, dessa maneira, que à fonte de corrente de referência 621B gere uma corrente de referência R que seja zero ou que corresponda à força da corrente da primeira fonte de corrente 623, à força da corrente da segunda fonte de corrente 624 ou ao força atual da soma da fornecida pelas fontes de corrente 623, 624.

[00183] No exemplo mostrado de acordo com a Fig. 7, ambas as fontes de corrente 623, 624 são comutáveis por meio dos comutadores 625, 626.

[00184] No exemplo mostrado de acordo com a Fig. 7, as fontes de corrente 623, 624 são, respectivamente, conectadas em série com os comutadores 625, 626. Isso pode ser alcançado na prática, pois as fontes de corrente 623, 624 têm uma resistência interna (não mostrada). No entanto, as fontes de corrente 623, 624 também podem ser projetadas para serem comutáveis ou ativáveis e/ou desativáveis de outra maneira.

[00185] Juntas, e por conta de pelo menos uma das fontes de corrente 623, 624 serem comutáveis, as fontes de corrente 623, 624 formam uma fonte de corrente de referência selecionável e/ou ajustável 621B. A ajustabilidade da fonte de corrente de referência 621B também pode ser alcançada de outra maneira, no entanto.

[00186] A fonte de corrente (relevante) 623, 624 pode ser formada como um espelho de corrente ou pode compreender um espelho de corrente. No entanto, outras soluções também são concebíveis aqui.

[00187] A fonte de corrente de referência 621B é preferencialmente ajustável em etapas especificadas Ou predefinidas. Isso pode ser alcançado no exemplo mostrado ativando seletivamente nenhuma, apenas uma ou ambas as fontes de corrente 623, 624. No entanto, outras soluções para ajuste em etapas da fonte de corrente de referência 621B também são possíveis aqui.

[00188] Em qualquer caso, é preferível que as correntes ou forças de corrente que são ou possam ser geradas pela fonte de corrente de referência 621B sejam conhecidas ou especificadas e/ou constantes.

[00189] A fonte de corrente de referência 621B gera preferencialmente uma corrente de referência R que é injetada no eletrodo de sensor 601 e/ou na linha de conexão ou na fiação 601C e flui como a corrente de sensor S para a primeira unidade de circuito 602 (como corrente de medição).

[00190] Ao definir ou ajustar diferentes resistências de corrente da corrente de referência R fornecida pela fonte de corrente de referência 621B e medir as referidas forças de corrente usando o arranjo de circuitos 600, de preferência são criados resultados de medição M que correspondem às diferentes correntes ou forças de corrente da corrente de referência R. Esses pares de corrente de referência/resultado de medição são preferencialmente usados para analisar e/ou compensar o comportamento do arranjo de circuito 600 e/ou para calibrar o arranjo de circuito 600.

[00191] A fonte de corrente de referência 621B e/ou as (respectivas) fontes de corrente 623, 624 operam preferencialmente pelo menos substancialmente independentemente da tensão de alimentação. Em particular uma referência de tensão pode ser fornecida, através da qual uma corrente de referência R que é pelo menos substancialmente independente de uma tensão de alimentação pode ser ou é gerada pela fonte de corrente de referência 621B ou pelas fontes de corrente 623, 624.

[00192] O arranjo de circuito 600 é preferencialmente projetada para determinar, como resultados de medição M, energia elétrica ou a corrente de sensor S, transferida do eletrodo de sensor 601 para a primeira unidade de circuito 602, tanto quando a fonte de corrente de referência 621B é desativada quanto quando a referida fonte é conectada.

[00193] Nesta base, o arranjo de circuito 600 é preferencialmente capaz de determinar um curto-circuito do eletrodo de sensor 601 para outro eletrodo de sensor ou um contra-eletrodo 601'.

[00194] Alternativamente ou além disso, é feita uma provisão e/ou o arranjo de circuito 600 é projetado para determinar um problema de conexão entre o eletrodo de sensor 601 e a primeira unidade de circuito 602 com base nos resultados de medição M. Isso pode ser alcançado, por exemplo, em que o resultado de medição M determinado pelo arranjo de circuito 600 desvia de um valor antecipado ou esperado ou região/valor alvo no caso de uma corrente de referência especificada, predeterminada ou conhecida R injetada no eletrodo de sensor 601. Nesse caso, uma comparação do valor alvo com o resultado de medição medido M pode ser realizada, e uma falha pode ser detectada no caso do resultado de medição M se desviar do valor alvo ou de uma faixa de valores alvo.

[00195] A Fig. 8 mostra, a título de exemplo, uma progressão temporal da corrente de referência R e do resultado de medição M, plotada ao mesmo tempo T em cada caso.

[00196] Em um primeiro intervalo entre um ponto no tempo TO (tempo inicial) e um primeiro ponto no tempo Tl, nenhuma corrente de referência R é injetada, e isso é simbolizado na Fig. 8 por RO no eixo (eixo y) do diagrama superior/gráfico que representa a corrente de referência R. A corrente de referência R, cujo valor é 0, simbolizado por RO, pode ser gerada pelas duas fontes de corrente 623, 624 sendo desativadas. Um resultado de medição MO é determinado de maneira correspondente e/ou simultaneamente. Isso é simbolizado no diagrama/gráfico inferior por MO no eixo (eixo y) que representa o resultado de medição M. Este resultado de medição MO pode ser considerado ou interpretado como um deslocamento e/ou pode ser usado para compensar ou corrigir resultados de medição M. Se a medição MO tem um valor zero, o circuito está operando de maneira livre de compensação mas em geral um valor diferente de zero de MO deve ser assumido.

[00197] Em um segundo intervalo entre o primeiro ponto de tempo Tl e um segundo ponto de tempo T2, uma primeira corrente de referência R1 é injetada no eletrodo de sensor 601, na linha de conexão ou na fiação 601C e/ou na entrada da primeira unidade de circuito 602. No exemplo mostrado, a primeira corrente de referência Rl com uma primeira força de corrente diferente de 0 é gerada ativando apenas uma das fontes de corrente 623, 624 ou desativando a outra fonte de corrente 623, 624. Um primeiro resultado de medição Ml correspondente pode ser determinado, cujo resultado se desvia preferencialmente do deslocamento (valor medido MO). Se o primeiro resultado de medição Ml não desviar do resultado de medição de desvio MO ou exceder ou cair abaixo ou falhar em atingir um valor alvo, uma falha está presente ou uma falha é detectada, uma vez que, neste caso, o arranjo de circuito 600 não mede uma corrente de referência R injetada no eletrodo de sensor 601. Isto é indicado na Fig. 8 pela linha tracejada F1.

[00198] Entre o ponto no tempo T2 e um ponto no tempo subsequente T3, outra segunda corrente de referência R2,

isto é, uma corrente que se desvia da primeira corrente de referência Rl1 é injetada pela fonte de corrente de referência 621B. Neste caso, as correntes de referência Rl1, R2 diferem pelo menos, preferencialmente exatamente ou apenas, em termos da força atual da mesma. Um resultado de medição M2 correspondente à corrente de referência R2 é ou pode ser determinado.

[00199] A referida corrente de referência R2 pode ser gerada por uma fonte de corrente 623, 624 que é diferente da fonte de corrente 623, 624 que gera a primeira corrente de referência Rl. Em outras palavras, uma fonte de corrente 623 pode gerar a primeira corrente de referência Rl1 e a outra fonte de corrente 624 pode gerar a segunda corrente de referência R2.

[00200] No exemplo de acordo com a Fig. 8, uma terceira corrente de referência R3 à qual um terceiro resultado de medição M3 corresponde é injetada após o ponto no tempo T3. A terceira corrente de referência R3 se desvia preferencialmente das correntes de referência R1 e R2 (em termos da força da corrente).

[00201] No exemplo mostrado, a corrente de referência R3 é gerada interconectando as fontes de corrente ativas respectivamente 623, 624, de modo que suas correntes sejam adicionadas juntas.

[00202] À terceira corrente de referência R3 é preferencialmente injetada no eletrodo de sensor 601, na linha de conexão ou na fiação 601C e/ou na primeira unidade de circuito 602. Um terceiro resultado de medição M3 correspondente a ele pode ser ou é determinado.

[00203] As correntes de referência RO, R1, R2, R3 diferem cada uma preferencialmente uma da outra, em particular em termos da sua força atual. Correspondentemente, isso também se aplica preferencialmente aos resultados de medição MO, M1, M2, M3.

[00204] No exemplo mostrado de acordo com a Fig. 8, é mostrada uma linha tracejada Fl, segundo a qual o resultado de medição MO é sempre determinado de uma maneira independente da corrente de referência. Este é o caso se a corrente de referência R injetada no eletrodo de sensor 601 não tiver nenhum efeito no resultado de medição M, por exemplo, devido a uma interrupção Ul, indicada na Fig. 7, ou no eletrodo de sensor 601, em particular de um ou mais dos condutores de faixa 601A, a linha de grupo ou a fiação 601B e/ou por conta de uma interrupção U2, também indicada na Fig. 7, da linha de conexão ou fiação 601C.

[00205] A linha de falha F2 também é mostrada como uma linha tracejada no diagrama ou gráfico de acordo com a Fig. 8, linha que indica uma progressão do resultado de medição M quando o eletrodo de sensor 601 está em curto-circuito com um eletrodo de sensor 601' de outro arranjo de circuito 600 '. Isto é indicado na Fig. 7 pelas linhas tracejadas Kl, K2.

[00206] Se o contra-eletrodo 601' estiver conectado ao terra, a corrente de referência R pode drenar pelo menos substancialmente, através do curto-circuito em questão, para dentro e fora do contra-eletrodo 601', de modo que um resultado de medição M, como indicado pela linha tracejada Fl, possa surgir.

[00207] No entanto, o contra-eletrodo 601' é de preferência também conectado ou faz parte de uma primeira unidade de circuito 602 de outro arranjo de circuito 600'.

[00208] Nesse caso, a corrente de referência injetada R é opcionalmente dividida em duas entradas dos arranjos de circuitos relevantes 600, 600 ', de modo que o resultado de medição M em cada caso seja menor que o previsto/esperado, em particular proporcionalmente ao resultado de medição previsto ou esperado M. Isso é indicado pela segunda linha de falha F2. Um curto-circuito do eletrodo de sensor 601 ao eletrodo de sensor 601' de outro arranjo de circuito 600' é indicado em particular se a diferença prevista ou esperada entre o resultado de medição MO sem nenhuma corrente de referência injetada R e o resultado de medição Ml, M2, M3 quando uma corrente de referência Rl, R2, R3 é injetada corresponde a aproximadamente metade do valor previsto ou esperado ou valor alvo. Consequentemente, o resultado de medição M pode ser analisado com relação a esse tipo de comportamento e, se necessário, a falha correspondente pode ser detectada.

[00209] O arranjo de circuito 600 é de preferência projetado para gerar as correntes de referência correspondentes R e avaliar os resultados de medição M gerados neste caso, a fim de determinar falhas e/ou realizar a calibração.

[00210] A calibração pode ser realizada, por exemplo, na suposição de que o comportamento do arranjo de circuito 600 é pelo menos substancialmente linear. É de se prever ou esperar, neste caso, que uma mudança na corrente de referência R seja seguida por uma mudança no resultado de medição M que seja proporcional a ela. Se a proporcionalidade não existir completamente, isso poderá ser corrigido com base nos pares de referência corrente/resultado de medição.

Nesse caso, uma correção pode ser feita em uma medição posterior, por exemplo, por meio de uma função de correção que é ou pode ser determinada na fase de calibração. A função de correção pode ser calculada extrapolando os pares de corrente de referência/resultado de medição.

[00211] A fonte de corrente de referência 621B pode preferencialmente ser acoplada eletricamente ao eletrodo de sensor 601 por meio de um ou mais comutadores 627, 628. A fonte de corrente de referência 621B pode preferencialmente ser acoplada seletivamente a uma primeira porção 601D e a outra segunda porção 601E do eletrodo de sensor 601. Uma pluralidade de comutadores 627, 628 pode ser fornecida para esta finalidade. De preferência, um primeiro comutador 627 conecta a fonte de corrente de referência 621B à primeira porção 601D e/ou um segundo comutador 628 conecta a fonte de corrente de referência 621B à segunda porção 601E.

[00212] No exemplo mostrado, a primeira porção 601D está localizada na região da estrutura interdigital, em particular na região dos condutores de tira 601A e/ou da linha de grupo ou fiação 601B. A segunda porção 601E está localizada na região da linha de conexão ou fiação 601C por meio da qual os condutores de tira 601A e/ou a linha de grupo 601B ou fiação é/estão conectados à primeira unidade de circuito 602. Em outras palavras, a primeira porção 601D está preferencialmente localizada na região do eletrodo de sensor 601, cuja superfície condutora funciona diretamente como biossensor, enquanto a segunda porção 601E é preferencialmente conectada diretamente à primeira unidade de circuito 602 por meio da conexão linha ou fiação 601C. A segunda porção 601E pode, assim, ser formada pela entrada da primeira unidade de circuito 602.

[00213] No estado inicial, ou seja, sem nenhuma molécula imobilizada na superfície, ou em qualquer caso sem uma amostra em contato com o eletrodo de sensor 601, o eletrodo de sensor 601 forma preferencialmente um nó aberto através do qual nenhuma corrente (direta) pode drenar. Portanto, deve-se presumir, no caso de funcionamento correto, que a corrente de referência R passe o eletrodo de sensor 601 inalterado e flua ou seja alimentado na primeira unidade de circuito 602 como corrente de sensor S. Isso se aplica em qualquer caso às correntes de referência R que são fornecidos de modo a serem pelo menos substancialmente constantes ou em corrente contínua.

[00214] Os resultados de medição M são preferencialmente gerados quando a corrente de referência R é injetada alternativamente, por um lado, na primeira porção 601D e, por outro lado, na segunda porção 601E do eletrodo de sensor

601. Desde que a corrente de referência R seja a mesma, ou seja, tenha a mesma força de corrente, deve-se prever ou esperar que o mesmo resultado de medição M seja gerado. Se não for esse o caso, ou seja, se o resultado de medição M for alterado de maneira não insignificante, dependendo da porção 601D, 601E na qual a corrente de referência R é injetada, é possível concluir que há um problema de contato entre o eletrodo de sensor 601 e a primeira unidade de circuito 602. O manuseio de falhas, que pode ser seguido, pode levar ou ser usado para a desativação do arranjo de circuito testado 600.

[00215] À primeira porção 601D está preferencialmente localizada na estrutura interdigital do eletrodo de sensor

601, isto é, de preferência nos condutores de tira 601A e/ou na linha de grupo ou na fiação 601B. No exemplo mostrado, o contato galvânico é estabelecido entre a fonte de corrente de referência 621B e a linha de grupo ou fiação 601B se o primeiro comutador 627 estabelecer a conexão entre a fonte de corrente de referência 621B e a primeira porção 601D.

[00216] Alternativamente ou além disso, no exemplo mostrado, a segunda porção 601E é fornecida na região da linha de conexão ou fiação 601C e/ou na entrada da primeira unidade de circuito 602. O segundo comutador 626 pode ser usado para conectar a fonte de corrente de referência 621B à segunda porção 601E. Desta maneira, a corrente de referência R pode ser injetada na segunda porção 601E pela fonte de corrente de referência 621B. No entanto, outras soluções também são possíveis aqui.

[00217] Em um método proposto, em um modo de teste do arranjo de circuito 600, a fonte de corrente de referência 621B é então ajustada ou configurada de modo a injetar no eletrodo de sensor 601 nenhuma corrente no ponto de tempo TO, uma primeira corrente de referência R tendo uma primeira corrente força em outro ponto de tempo Tl, e pelo menos uma segunda corrente de referência R que é diferente da primeira e tem uma segunda força de corrente que é diferente da primeira força de corrente em ainda outro ponto de tempo T2. Os resultados de medição M determinados e dependentes das diferentes “correntes de referência injetadas R, em particular como descrito acima, podem ser usados para determinar problemas de contato, curtos-circuitos e/ou funcionamento ou linearidade adequados do arranjo de circuitos 600 e/ou realizar calibração, uma função de correção ou outro item de informação de correção para corrigir os resultados de medição M, de preferência sendo determinados e preferencialmente utilizados na medição subsequente usando uma amostra.

[00218] Em um aspecto adicional, que também pode ser implementado independentemente, a presente invenção refere- se a um método no qual um resultado de medição M, em particular uma frequência, é gerado dependendo da corrente de referência R injetada no eletrodo de sensor 601 e/ou em um eletrodo de sensor 601' de outro arranjo de circuito 600', e/ou dependendo dos resultados de medição detectados M causados por esse meio.

[00219] Em outras palavras, o resultado de medição M é determinado dependendo da corrente de referência injetada R, em particular na forma de uma frequência que corresponde a pulsos que foram ou podem ser gerados da maneira descrita acima em conexão com as Fig. 6A e 6B.

[00220] Um curto-circuito do eletrodo de sensor 601 para outro eletrodo de sensor 601' e/ou um problema de conexão entre o eletrodo de sensor 601 e a primeira unidade de circuito 602 é analisado ou verificado ou testado ou pode ser determinado com base nos referidos resultados de medição M. Para esse propósito, como já indicado acima, o resultado (relevante) da medição M pode ser comparado com uma especificação como um valor alvo ou uma faixa ou espalhamento de valor alvo, e uma falha (específica) pode ser (automaticamente) identificada no evento de um desvio do referido alvo. Dependendo do tipo e magnitude da falha identificada, o arranjo de circuitos 600 pode ser desativado. Alternativamente ou além disso, outro tipo de tratamento de falhas pode ser possível, por exemplo, correção de falhas, corrigindo os resultados de medição M ou similares.

[00221] Em um aspecto adicional da presente invenção, que também pode ser implementado independentemente, uma corrente de referência R é injetada em cada uma das diferentes porções 601D, 601E do eletrodo de sensor 601, preferencialmente em sucessão. Neste caso, a primeira porção 601D é preferencialmente parte da estrutura interdigital formada pelo eletrodo de sensor 601, enquanto a segunda porção 601E é preferencialmente fornecida na região da linha de conexão ou fiação 601C, isto é, uma conexão entre a estrutura interdigital e a primeira unidade de circuito 602.

[00222] Os resultados de medição M que são gerados ou podem ser determinados quando a corrente de referência R é injetada nas diferentes partes 601D, 601E são preferencialmente comparadas entre si. Se os referidos resultados se desviarem (não de maneira insignificante) um do outro, um problema de contato dentro do eletrodo de sensor 601 pode ser detectado. Por conseguinte, o tratamento de falhas pode ser realizado no caso de identificação de falhas, por exemplo, desativando o arranjo de circuito (neste caso testado) 600.

[00223] Os aspectos da presente invenção podem ser vantajosamente combinados entre si. Assim, é possível combinar e/ou sincronizar os interruptores 625, 626 e 627, 628 entre si, de modo que, por um lado (de preferência a mesma) corrente de referência R seja injetada nas diferentes porções 601D, 601E do eletrodo de sensor 601 e, além disso, mas apenas opcionalmente em ambas as porções 601D, 601E, diferentes correntes de referência R (de diferentes forças de corrente) são geradas pela fonte de corrente de referência 621B e in

[00228] No exemplo mostrado, o controlador 629 controla um ou mais dos comutadores 627, 628, de modo que a corrente de referência R seja injetada na primeira porção 601D ou na segunda porção 601E. Para esta finalidade, como indicado na Fig. 7 pela linha tracejada, o controlador 629 pode controlar os interruptores 627, 628 de modo que uma conexão seja estabelecida ou interrompida, de modo que a corrente de referência R seja injetada na primeira porção 601D ou na segunda porção 601E.

[00229] Em princípio, também é possível que a corrente de referência R seja injetada nas duas porções 601D, 601E simultaneamente. Além disso, é concebível uma alternativa adicional, na qual o comutador 627 é substituído por uma conexão direta e apenas o comutador 628 é controlado. Se os resultados de medição M se desviarem, dependendo se a corrente de referência R é injetada apenas na primeira porção 601D ou também na segunda porção 601E, uma falha, por exemplo, um problema de contato, pode, portanto, ser identificada.

[00230] O controlador 629 é de preferência projetado para controlar as fontes de corrente 623, 624 e/ou interruptores 625, 626, 627, 628 de tal maneira que o método proposto seja realizado.

[00231] Além disso, o controlador 629 pode receber o resultado de medição M e comparar o resultado com uma especificação ou alvo. A especificação ou alvo pode resultar ou corresponder a comandos de controle que o controlador 629 usa para controlar a fonte de corrente de referência 621B.

[00232] O controlador 629 também pode ser projetado para realizar a calibração, em particular para gerar uma função de calibração. Pode ser uma função que atribua os resultados de medição M às respectivas correntes de sensor S ou corrija uma atribuição ou função desse tipo.

[00233] Os diferentes aspectos da presente invenção podem ser implementados individualmente e em várias combinações. O método de teste proposto (para identificação de falhas, em particular a identificação de um curto-circuito ou uma interrupção) também pode ser realizado separadamente da calibração e vice-versa. No entanto, a combinação dos mesmos é particularmente preferida, pois, neste caso, tanto a calibração quanto os testes funcionais podem ser realizados simultaneamente, principalmente com base nos mesmos resultados de medição M e de maneira sinérgica, utilizando apenas algumas etapas do método e os meios necessários.

[00234] As “seguintes publicações são citadas neste documento:

[1] Hintsche, R., Paeschke, M., Uhlig, A., Seitz, R. (1997) "Microbiosensors using Electrodes made in Si- technology", Frontiers in Biosensorics, Fundamental Aspects, Scheller, F. W., Schubert, F., Fedrowitz, “O. (eds.), Birkhauser Verlag Basileia, Suiça, páginas 267 - 283

[2] van Gerwen, P. et. al. (1997) "Nanoscaled lInterdigitated Electrode Arrays for Biochemical Sensors", IEEE, Conferência Internacional em Atuadores e Sensores de Estado Sólido, Junho 16-19, 1997, Chicago, USA, páginas 907 —- 910

[3] Paeschke, M., Dietrich, F., Uhlig, A., Hintsche, R. (1996) "Voltammetric Multichannel Measurements Using Silicon Fabricated Microelectrode Arrays", Electroanalysis, vol. 8, no. 10, páginas 891 - 898

[4] Uster, M., Loeliger, T., Guggenbuúhl, W., Jáckel, H. (1999) "Integrating ADC Using a Single Transistor as Integrator and Amplifier for Very Low (1 £fA Minimum) Input Currents", Técnicas de Conversão A/D e D/A avançadas e suas Aplicações, Conferência na Universidade de Strathclyde (UK) July 27-28, 1999, Conferência No. de Publicação 466, páginas 86 - 89, IET

[5] Breten, M., Lehmann, T., Braun, E. (2000) "Integrating data converter for picoampere currents from electrochemical transducers", ISCAS 2000, IEEE Simpósio International em Circuitos and Sistemas, Maio 28-31, 2000, Genebra, Suiça, páginas 709 - 712

[6] US 3,711,779

[7] US 4,199,728

[8] Thewes, R. et al. (2002) "Sensor arrays for fully- electronic DNA detection on CMOS", Conferência de Circuitos de Estado Sólido, IEEE Internacional Fevereiro 3-7, 2002 San Francisco, USA, páginas 350 - 473

[00235] Lista de sinais de referência: 100 arranjo de circuito 101 eletrodo de sensor 102 primeira unidade de circuito 103 segunda unidade de circuito 104 primeiro capacitor 105 moléculas de captura 106 molécula a ser detectada 107 rótulo de enzima 108 partícula eletricamente carregada 109 primeira unidade de controle 110 resistor ôhmico controlável

111 segunda unidade de controle 112 pulso 113 comutador 114 fonte de tensão 200 sensor 201 eletrodo 202 eletrodo 203 camada isolante 204 conexão de eletrodo 205 conexão de eletrodo 206 Molécula de sonda de DNA 207 eletrólito/solução 208 Cadeia de DNA 300 elétrodo interdigital 400 biossensor 401 primeiro eletrodo 402 segundo eletrodo 403 camada isolante 404 região de retenção (primeiro eletrodo) 405 Molécula de sonda de DNA 406 eletrólito/solução 407 Cadeia de DNA 408 enzima 409 molécula clivável 410 primeira molécula parcial 411 seta 412 solução adicional 413 primeira molécula parcial oxidada 414 primeira molécula parcial reduzida 500 diagrama/gráfico

501 corrente elétrica 502 tempo 503 perfil da curva de tempo-corrente 504 corrente de compensação 600 arranjo de circuito 600' disposição de circuito adicional 601 eletrodo de sensor 601A condutores de tira 601B linha de grupo/fiação 601C linha de conexão/fiação 601D primeira porção 601E segunda porção 601' contra-eletrodo 601'A condutores de tira 601'B linha de grupo/fiação 601'C linha de conexão/fiação 602 primeira unidade de circuito 603 segunda unidade de circuito 604 primeiro capacitor 605 primeira fonte de tensão 606 elemento de contagem 607 primeiro elemento comparador 608 segunda fonte de tensão 609 transistor 610 segundo elemento comparador 611 terceira fonte de tensão 612 comutador 613 gerador de pulso 620 arranjo de circuito 621 dispositivo de calibração

621A fonte de corrente de referência 621B fonte de corrente de referência 622 comutador 623 fonte de corrente 624 fonte de corrente 625 comutador 626 comutador 627 comutador 628 comutador 629 controlador Fl linha tracejada F2 linha tracejada K1 linha tracejada K2 linha tracejada M resultado de medição MO resultado de medição inicial M1 primeiro resultado de medição M2 segundo resultado de medição M3 terceiro resultado de medição R corrente de referência RO corrente de referência inicial R1 primeira corrente de referência R2 segunda corrente de referência R3 terceira corrente de referência Ss corrente de sensor T tempo TO tempo de início T1 primeiro ponto de tempo T2 segundo ponto de tempo T3 terceiro ponto de tempo

Ul interrupção U2 interrupção

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para testar e/ou calibrar um arranjo de circuito (600) compreendendo um eletrodo de sensor (601), uma primeira unidade de circuito (602) que é acoplada eletricamente ao eletrodo de sensor (601), e uma segunda unidade de circuito (603) que compreende um primeiro capacitor (604); a primeira unidade de circuito (602) sendo configurada de modo a manter o potencial elétrico do eletrodo de sensor (601) em uma primeira faixa de referência especificável em torno de um potencial elétrico alvo especificável por meio do primeiro capacitor (604) e do eletrodo de sensor (601) sendo acoplados de modo a possibilitar a correspondência do potencial elétrico; a segunda unidade de circuito (603) sendo configurada de modo que, se o potencial elétrico do primeiro capacitor (604) estiver fora de uma segunda faixa de referência, a referida unidade detecta esse evento e leva o primeiro capacitor (604) a um primeiro potencial de referência elétrico, e no eletrodo de sensor (601), é fornecida uma fonte de corrente de referência conectável (621B), que fornece uma corrente de referência conhecida (R) quando a fonte de corrente de referência (621B) é conectada ao eletrodo de sensor (601), caracterizado pelo fato de que a fonte de corrente de referência (621B) é ajustada de modo a injetar no eletrodo de sensor (601) nenhuma corrente, bem como uma primeira corrente de referência (R) com uma primeira força de corrente e pelo menos uma segunda corrente de referência (R) tendo uma segunda força de corrente diferente da primeira força de corrente; e/ou em que um resultado de medição (M) é gerado e analisado de uma maneira dependente da corrente de referência (R) injetada no eletrodo de sensor (601) e/ou em um eletrodo de sensor (601') de outro arranjo de circuito (600') para determinar um curto-circuito do eletrodo de sensor (601) e/ou um problema de conexão entre o eletrodo de sensor (601) e a primeira unidade de circuito (602); e/ou em que a fonte de corrente de referência (621B) injeta a corrente de referência (R), por um lado, em uma primeira porção (601D) e, por outro lado, em outra, segunda porção (601E) do eletrodo de sensor (601), de preferência em que a primeira porção (601D) faz parte de uma estrutura interdigital e a segunda porção (601E) é fornecida na região de uma linha de conexão ou fiação (601C) entre a estrutura interdigital e a primeira unidade de circuito (602).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de corrente de referência (621B) é ajustada em etapas predefinidas, de modo que a fonte de corrente de referência (621B) injeta correntes de referência predefinidas (R) específicas no eletrodo de sensor (601).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o arranjo de circuito (600) gera um resultado de medição (M), em particular uma frequência, dependendo da corrente de referência (R) injetada no eletrodo de sensor (601) e/ou eventos detectados causados por isso.

4, Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, para fins de teste de linearidade, uma pluralidade de correntes de referência (R) diferentes, em cada caso conhecido, são injetadas no eletrodo de sensor (601) pela fonte de corrente de referência (621B), uma linearidade ou desvio de uma dependência proporcional dos resultados de medição (M) da corrente de referência injetada global (R) sendo determinável ou determinada com base nos resultados de medição (M).

5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o resultado de medição (M) determinado quando a fonte de corrente de referência (621B) é desligada é usado para identificar um curto-circuito, em particular para um eletrodo adjacente ao eletrodo de sensor (601); e/ou em que o resultado de medição (M) determinado quando a fonte de corrente de referência (621B) é ligada é usado para verificar o contato e/ou a formação de uma estrutura interdigital.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de correntes de referência (R) diferentes, em cada caso conhecido, são injetadas no eletrodo de sensor (601) pela fonte de corrente de referência (621B), resultados de medição (M) que correspondem às correntes de referência (R) são determinadas pelo arranjo de circuito (600), uma comparação dos resultados de medição (M) com os valores teóricos é realizada e a calibração do arranjo de circuito (600) para corrigir os resultados de medição (M) são realizados com base na referida comparação, de preferência quando, em termos de operação, as fontes de corrente são desativadas durante um processo de medição.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações

3 a 6, caracterizado pelo fato de que o resultado de medição (M) no caso da corrente de referência (R) injetada na primeira porção (601D) é comparado com o resultado de medição (M) no caso de corrente de referência (R) injetada na segunda porção (601E), a fim de verificar o contato de uma estrutura interdigital, em particular no caso das mesmas correntes de referência injetadas (R) nas diferentes porções (601D, 601E), um desvio nos resultados de medição (M) acima de um limite é classificado como um indicador de contato defeituoso, de modo que o arranjo de circuito (600) possa ser desativado ou ignorado durante uma avaliação.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizado pelo fato de que são fornecidos diversos arranjos de circuitos (600), cujos eletrodos de sensores (601, 601') formam uma estrutura interdigital comum, e uma corrente de referência (R) é injetada no eletrodo de sensor (601) de um dos arranjos de circuito (600) pela fonte de corrente de referência (621B) e o resultado de medição (M) do outro arranjo de circuito (600) é usado para verificar os arranjos de circuito (600) para isolamento ou curto-circuito entre os eletrodos de sensor (601, 601').

9. Arranjo de circuito (600) tendo um eletrodo de sensor (601), uma primeira unidade de circuito (602) que é acoplada eletricamente ao eletrodo de sensor (601) e uma segunda unidade de circuito (603) que compreende um primeiro capacitor (604); a primeira unidade de circuito (602) sendo configurada de modo a manter o potencial elétrico do eletrodo de sensor (601) em uma primeira faixa de referência especificável em torno de um potencial elétrico alvo especificável por meio do primeiro capacitor (604) e do eletrodo de sensor (601) sendo acoplados de modo a possibilitar a correspondência do potencial elétrico;

a segunda unidade de circuito (603) sendo configurada de modo que, se o potencial elétrico do primeiro capacitor (604) estiver fora de uma segunda faixa de referência, a referida unidade detecta esse evento e leva o primeiro capacitor (604) a um primeiro potencial de referência elétrico, e no eletrodo de sensor (601), é fornecida uma fonte de corrente de referência conectável (621B), que fornece uma corrente de referência conhecida (R) quando a fonte de corrente de referência (621B) é conectada ao eletrodo de sensor (601), de modo que a corrente de referência (R) é injetada no eletrodo de sensor (601) e/ou na referida unidade de circuito (602),

caracterizado pelo fato de que o arranjo de circuito (600) é projetado e a fonte de corrente de referência (621B) é ajustável de modo a injetar no eletrodo de sensor (601) nenhuma corrente de referência (R), bem como uma primeira corrente de referência (R) tendo uma primeira força da corrente e pelo menos uma segunda corrente de referência (R) com uma segunda força da corrente que é diferente da primeira força da corrente; e/ou em que o arranjo de circuito (600) é projetado para determinar a energia elétrica transmitida do eletrodo de sensor (601) para a primeira unidade de circuito (602), tanto quando a fonte de corrente de referência (621B) é desativada quanto quando a referida fonte é conectada, como resultados de medição (M), de modo que um curto-circuito do eletrodo de sensor (601) e/ou um problema de conexão entre o eletrodo de sensor (601) e a primeira unidade de circuito (602) possa ser determinado por meio dos resultados de medição (M); e/ou em que a fonte de corrente de referência (621B) é conectável seletivamente a uma primeira porção (601D) e à outra, segunda porção (601E) do eletrodo de sensor (601), de modo que a corrente de referência (R) seja injetada na primeira porção (601D) ou na segunda porção (601E), em que a primeira porção (601D) faz parte de uma estrutura interdigital e a segunda porção (601E) é fornecida na região de uma linha de conexão ou fiação (601C) entre a estrutura interdigital e a primeira unidade de circuito (603).

10. Disposição de circuitos de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a fonte de corrente de referência (621B) é ajustável em etapas predefinidas ou especificadas.

11. Arranjo de circuito de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a fonte de corrente de referência (621B) compreende pelo menos duas fontes de corrente (623, 624) que podem ser ativadas e desativadas separadamente uma da outra e que, respectivamente, não injetam corrente de referência (R) no estado desativado e injetam uma corrente de referência predefinida ou especificada (R) no estado ativado.

12. Arranjo de circuito, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que as fontes de corrente (623, 624) são interconectadas de modo que suas correntes de referência (R) sejam injetadas ou injetáveis no eletrodo de sensor (601) de uma maneira adicionada de modo a formar a corrente de referência (R).

13. Arranjo de circuito, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que as fontes de corrente (623, 624) compreendem um circuito estabilizador para gerar uma corrente de referência (R) que é pelo menos substancialmente independente de uma tensão de alimentação, preferencialmente por meio de um espelho de corrente e/ou um circuito de referência de intervalo-banda.

14. Arranjo de circuito de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que o arranjo de circuito (600) é projetado para gerar um resultado de medição (M), em particular uma frequência, com base na corrente de referência (R) injetada no eletrodo de sensor (601).

15. Arranjo de circuito, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o resultado de medição (M) pode ser determinado por meio de um elemento de contagem (606) acoplado eletricamente à segunda unidade de circuito (603) e configurado para contar o número e/ou a sequência temporal dos resultados detectados, o resultado de medição (M) de preferência tendo ou sendo formado pelo valor de contagem ou uma frequência determinada deste modo.