BRPI0613592A2 - amperometria conectada por porta - Google Patents

Abstract

AMPEROMETRIA CONEOTADA POR PORTA São descritos um sistema sensor, um dispositivo e métodos para determinar a concentração de analito em uma amostra. Sequências de pulsos amperométricos conectadas por porta que incluem vários ciclos de atividade de excitações e relaxamentos seqúenciais podem apresentar um tempo de análise mais curto e/ou aperfeiçoar a exatidão e/ou precisão da análise. As sequências de pulsos amperométricos conectadas por porta reveladas podem reduzir os erros de análise que surgem do efeito de hematócrito, da variância nos volumes da tampa-intervalo, das condição não estáveis, do fundo de mediador, do sub-enchimento, das alterações na temperatura na amostra e de um único conjunto de constantes de calibração.

Description

"AMPEROMETRIA CONECTADA POR PORTA"Referência a Pedidos Correlatos

Este pedido reivindica o beneficio do pedido pro-visório norte-americano No. 60/700 787, intitulado "Ampero-metria Conectada por Porta", depositado a 20 de julho de2005, e do pedido provisório norte-americano No. 60/746 771,intitulado "Sistema de Detecção de Saida Anormal para Bios-sensor", depositado a 8 de maio de 2006, que são aqui incor-porados à guisa de referência.

Antecedentes da Invenção

A determinação quantitativa de analitos em fluidosbiológicos é útil no diagnóstico e tratamento de anormalida-des fisiológicas. Por exemplo, a determinação do nivel deglicose em fluidos biológicos, como o sangue, é importantepara indivíduos diabéticos que devem verificar com freqüên-cia seu nível de glicose no sangue de modo a regulares suasdietas e/ou medicação.

Sistemas eletroquímicos têm sido utilizados paraestes tipos de análise. Durante a análise, o analito passapor uma reação redox com uma enzima ou espécie semelhante demodo a gerar uma corrente elétrica que pode ser medida oucorrelacionada com a concentração do analito. Um benefíciosubstancial pode ser proporcionado ao usuário com a diminui-ção do tempo necessário à análise, obtendo-se ao mesmo tempoas desejadas exatidão e precisão.

Um exemplo de sistema sensor eletroquímico para aanálise de analitos em fluidos biológicos inclui um disposi-tivo de medição e uma tira sensora. A tira sensora incluireagentes para reagir com e transferir elétrons do analitodurante a análise e elétrodos para fazer passar os elétrodosatravés de condutores que conectam a tira com o dispositivo.

0 dispositivo de medição inclui contatos para receber os e-létrons da tira e a capacidade de aplicar um diferencial detensão entre os contatos. 0 dispositivo pode registrar acorrente que passa através do sensor e traduzir os valoresde corrente em uma medida do teor de analito da amostra. Es-tes sistemas sensores podem analisar uma única gota de san-gue total (WB), de 1-5 microlitros (μΣ) em volume, por exemplo.

Exemplos de dispositivos de medição de topo debancada incluem o Analisador BAS 100B, obtenivel da BAS Ins-truments, de West Lafayettte, Indiana; o Analisador de Ins-trumento CH, obtenivel da CH Instruments, de Austin, Texas;a Estação de Trabalho Eletroquimica Cypress, obtenivel daCypress Systems, de Lawence, Kansas; e o Instrumento Eletro-quimico EG&G, obtenivel da Princeton Research Instruments,de Princeton, Nova Jersey. Exemplos de dispositivos de medi-ção portáteis incluem os medidores Ascensia Breeze® e Eli-te®, da Bayer Corporation.

A tira sensora pode incluir um elétrodo operacio-nal, no qual o analito passa por uma reação eletroquimica, eum contra-elétrodo, no qual ocorre a reação eletroquimicaoposta, permitindo assim que a corrente flua entre os ele-trodos. Assim, se a oxidação ocorrer no elétrodo operacio-nal, uma redução ocorre no contra-elétrodo. Veja-se, por e-xemplo, Fundamentais of Analytical Chemistry, 4- Edição,D.Α. Skoog e D.Μ. West; Filadélfia: Saunders College Publishing (1982), págs. 304-341.

A tira sensora pode incluir também um elétrodo dereferência verdadeiro para fornecer potencial de referêncianão variante ao dispositivo de medição. Embora vários mate-riais de elétrodo de referência sejam conhecidos, uma mistu-ra de prata (Ag) e cloreto de prata (AgCl) é típica devido àinsolubilidade da mistura no ambiente aquoso da solução deanálise. Um elétrodo de referência pode ser também utilizadocomo o contra-elétrodo. Uma tira sensora que utiliza umacombinação de elétrodo de referência e contra-elétrodo édescrita na patente norte-americana No. 5 820 551.

A tira sensora pode ser formada imprimindo-se elé-trodos em um substrato isolante com a utilização de váriastécnicas, tais como as descritas nas patentes norte-americanas Nos. 6 531 040; 5 798 031; e 5 120 420. Uma oumais camadas de reagente podem ser formadas pelo revestimen-to de um ou mais dos elétrodos, tais como o elétrodo opera-cional e/ou o contra-elétrodo. Sob um aspecto, mais de umdos elétrodos pode ser coberto pela mesma camada de reagen-te, como quando o elétrodo operacional e o contra-elétrodosão revestidos pela mesma composição. Sob outro aspecto, ca-madas de reagente com diferentes composições podem ser im-pressas ou micro-depositadas sobre o elétrodo operacional eo contra-elétrodo utilizando-se o método descrito em um pe-dido de patente provisório norte-americano depositado a 24de outubro de 2003, o pedido No. 60/513 817. Assim, a camadade reagente sobre o elétrodo operacional pode conter a enzi-ma, o mediador e um ligante, enquanto a camada de reagentesobre o contra-elétrodo contém uma espécie redox solúvel,que pode ser idêntica ao mediador ou diferente, e um ligante.

A camada de reagente pode incluir um agente de io-nização para facilitar a oxidação ou redução do analito, as-sim como quaisquer mediadores ou outras substâncias que aju-dem a transferir os elétrons entre o analito e o condutor. 0agente de ionização pode ser uma enzima especifica de anali-to, tal como a oxidase de glicose ou a de-hidrogenase deglicose, para catalisar a oxidação da glicose em uma amostrade sangue total (WB). A camada de reagente pode incluir tam-bém um ligante que mantenha juntos a enzima e o mediador. ATabela 1 abaixo apresenta combinações convencionais de enzi-mas e mediadores para uso com analitos específicos.

Tabela I

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0 ligante pode incluir diversos tipos e pesos mo-leculares de polímero, tais como a CMC (celulose de carbo-xil-metila) e/ou o PEO (óxido de polietileno). Além de ligaros reagentes uns com os outros, o ligante pode ajudar a fil-trar as células vermelhas do sangue, impedindo-as de reves-tir a superfície do(s) elétrodo(s).

Exemplos de sistemas sensores eletroquímicos con-vencionais para a análise de analitos em fluidos biológicosincluem os biossensores Precision®, obteníveis da Abbott,de Abbott Park, Illinois; os biossensores Accucheck®, obte-níveis da Roche, de Indianápolis, Indiana; e os biossensoresOne Touch Ultra®, obteníveis da Lifescan, de Milpitas, Ca-lifórnia.

Um método eletroquímico, que tem sido usado paraquantificar analitos em fluidos biológicos, e a coulometria.Por exemplo, Heller et alii descreveram o método coulométri-co para medições de glicose no sangue total na patente nor-te-americana No. 6 120 676. Na coulométria, a concentraçãode analitos é quantificada pela oxidação exaustiva do anali-to dentro de um pequeno volume e pela integração da correnteao longo do tempo de oxidação, de modo a se produzir umacarga elétrica que representa a concentração de analito. Emoutras palavras, a coulometria capta a proporção total deglicose dentro da tira sensora.

Um aspecto importante da coulometria é que, pertodo final da curva de integração de carga versus tempo, a ta-xa à qual a corrente se altera com o tempo se torna substan-cialmente constante, de modo a se produzir uma condição es-tável. Esta parte estável da curva coulométrica forma umaregião de platô relativamente plana, permitindo assim a de-terminação da corrente correspondente. Entretanto, o métodocoulométrico exige a conversão completa de todo o volume deanalito para se atingir a condição estável. Consequentemen-te, este método é demorado e não apresenta os resultados rá-pidos procurados pelos usuários dos dispositivos eletroquí-micos, tais como os produtos para monitoramento da glicose.

Um outro problema com a coulometria é que o pequeno volumeda célula sensora deve ser controlado de modo a se obteremresultados precisos, o que pode ser difícil com um disposi-tivo produzido em massa.

Um outro método eletroquímico que tem sido utili-zado para quantificar analitos em fluidos biológicos é a am-perometria. Na amperometria, a corrente é medida durante umpulso de leitura à medida que um potencial (tensão) constan-te é aplicado através do elétrodo operacional e do contra-elétrodo da tira sensora. A corrente medida é utilizada paraquantificar o analito na amostra. A amperometria mede a taxaà qual a espécie eletroquimicamente ativa e, portanto, o a-nalito estão sendo oxidados ou reduzidos nas proximidades doelétrodo operacional. Muitas variações do método amperomé-tricô para biossensores foram descritas, por exemplo, naspatentes norte-americanas Nos. 5 620 579; 5 653 863; 6 153069; e 6 413 411.

Uma desvantagem dos métodos amperométricos conven-cionais é a natureza não estável da corrente depois de apli-cado um potencial. A taxa de alteração da corrente com rela-ção ao tempo é muito rápida inicialmente e se torna maislenta à medida que a análise prossegue devido à naturezacambiante do processo de difusão subjacente. Até que a taxade consumo do mediador reduzido na superfície do elétrodoseja igual à taxa de difusão, uma corrente estável não podeser obtida. Assim, nos métodos amperométricos, a medição dacorrente durante o período de transição antes que uma condi-ção estável seja atingida pode estar associada a mais inexa-tidão do que uma medição feita durante um período de tempoestável.

O "efeito de hematócrito" constitui um impedimentopara a análise precisa da concentração de glicose em amos-tras de WB. As amostras de WB contêm células sangüíneas ver-melhas (RB) e plasma. 0 plasma consiste, em sua maior parte,em água, mas contém algumas proteínas e glicose. Hematócritoé o volume do constituinte de célula RB em relação ao volumetotal da amostra de WB e é freqüentemente expresso como umaporcentagem. As amostras de sangue total têm geralmente por-centagens de hematócrito que variam na faixa de 20% a 60%,com ~40% sendo a média.

Em tiras sensoras convencionais para determinarconcentrações de glicose, a glicose pode oxidada por uma en-zima, que transfere então o elétron para um mediador. Estemediador reduzido em seguida se desloca até o elétrodo ope-racional, onde é oxidado eletroquimicamente. A proporção demediador que é oxidada pode ser correlacionada com a corren-te que flui entre o elétrodo operacional e o contra-elétrododa tira sensora. Quantitativamente, a corrente medida no e-létrodo operacional é diretamente proporcional ao coeficien-te de difusão do mediador. O efeito de hematócrito interferecom este processo porque as células RB bloqueiam a difusãodo mediador para o elétrodo operacional. Em seguida, o efei-to de hematócrito influencia a quantidade de corrente medidano elétrodo operacional sem qualquer ligação com a proporçãode glicose na amostra.

Amostras de WB com concentrações variáveis de cé-lulas RB podem causar inexatidões na medição, porque o sen-sor pode não distinguir entre uma concentração de mediadormais baixa e uma concentração de mediador mais elevada ondeas células RB bloqueiam a difusão para o elétrodo operacio-nal. Por exemplo, quando amostras de WB que contêm níveis deglicose idênticos, mas que têm hematócritos de 20, 40 e 60%,são analisadas, três leituras de glicose diferentes serãorelatadas por um sistema sensor convencional com base em umconjunto de constantes de calibração (inclinação e interrup-ção, por exemplo). Embora as concentrações de glicose sejamas mesmas, o sistema não relatará que a amostra de hemató-crito de 20% contém mais glicose que a amostra de hematócri-to de 60% devido à interferência das células RB com a difu-são do mediador até o eletrodo operacional.

A faixa de hematócrito normal (concentração deRBC) para seres humanos é de 20% a 60% e está centralizadaem torno de 40%. O viés de hematócrito refere-se à diferençaentre a concentração de glicose de referência obtida com uminstrumento de referência, tal como o YSI 2300 STAT PLUS™,obtenível da YSI Inc., Yellow Springs, Ohio, e uma leiturade glicose experimental obtida de um sistema sensor portátilpara amostras que contêm diferentes níveis de hematócrito. Adiferença entre as leituras de referência e experimental re-sulta dos níveis de hematócrito variáveis entre amostras desangue total específicas.

Além do efeito de hematócrito, as inexatidões demedição podem surgir também quando a concentração de espéciemensurável não se correlaciona com a concentração de anali-to. Por exemplo, quando um sistema sensor determina a con-centração de um mediador reduzido gerado em resposta à oxi-dação de um analito, qualquer mediador reduzido não geradopela oxidação do analito levará à indicação, pelo sistemasensor, de que mais analito do que o correto está presentena amostra devido ao fundo de mediador.

Além dos efeitos de hematócrito e do fundo de me-diador, outros fatores podem também levar a inexatidões nacapacidade de um sistema sensor eletroquímico convencionalna determinação da concentração de um analito em uma amos-tra. Sob um aspecto, estas inexatidões podem ser introduzi-das porque a parte da tira sensora que contém a amostra podevariar em volume de tira para tira. Inexatidões podem sertambém introduzidas quando uma amostra suficiente não é for-necida para encher completamente o volume da tampa-intervalo, condição referida como sub-enchimento. Sob outrosaspectos, inexatidões podem ser introduzidas na medição por"ruído" aleatório e quando ao sistema sensor falta a capaci-dade de determinar com exatidão as alterações de temperaturana amostra.

Em uma tentativa de superar uma ou mais destasdesvantagens, os sistemas sensores convencionais têm tentadovárias técnicas, não só com relação ao desenho mecânico datira sensora e à seleção de reagentes, mas também com rela-ção à maneira pela qual o dispositivo de medição aplica opotencial elétrico à tira. Por exemplo, os métodos conven-cionais para reduzir o efeito de hematócrito em sensores am-perométricos incluem o uso de filtros, conforme revelado naspatentes norte-americanas Nos. 5 708 247 e 5 961 836; inver-ter a polaridade da corrente aplicada, conforme revelado nodocumento WO 01/57510; e por métodos que aumentam ao máximoa resistência intrínseca da amostra, conforme revelado napatente norte-americana No. 5 628 890.

Vários métodos para aplicar o potencial elétrico àtira, comumente referidos como métodos, seqüências ou ciclosde pulsos, têm sido utilizados para resolver as inexatidõesna concentração de analito determinada. Na patente norte-americana No. 4 897 162, por exemplo, o método por pulsosinclui a aplicação contínua de potenciais de tensão que seelevam e caem, que são misturados de modo a se obter uma on-da de conformação triangular. Além disto, o documento WO2004/053476 e as publicações norte-americanas Nos.2003/0178322 e 2003/0113933 descrevem métodos por pulsos queincluem a aplicação contínua de potenciais de tensão que seelevam e caem, que também alteram a polaridade.

Outros métodos convencionais combinam uma configu-ração de elétrodo específica com uma seqüência de pulsos a-daptada para essa configuração. A patente norte-americanaNo. 5 942 102, por exemplo, combina a configuração de elé-trodo específica proporcionada por uma célula de camada del-gada com um pulso contínuo, de modo que os produtos de rea-ção do contra-elétrodo cheguem ao elétrodo operacional. Estacombinação é utilizada para impulsionar a reação até que aalteração da corrente versus tempo se torne constante, atin-gindo assim uma condição estável para o mediador que se moveentre o elétrodo operacional e o contra-elétrodo durante aetapa de potencial. Embora cada um destes métodos equilibrediversas vantagens e desvantagens, nenhum deles é ideal.

Conforme se pode ver a partir da descrição acima,há uma necessidade crescente de sistemas sensores eletroquí-micos aperfeiçoados, especialmente dos que podem proporcio-nar determinação cada vez mais precisa da concentração deanalito em menos tempo. Os sistemas, dispositivos e métodosda presente invenção superam pelo menos uma das desvantagensassociadas aos sistemas convencionais.

Sumário

É apresentado um método para determinar a concen-tração de um analito em uma amostra que inclui aplicar umaseqüência de pulsos à amostra, a seqüência de pulsos inclu-indo pelo menos 3 ciclos de atividade dentro de 180 segun-dos. Os ciclos de atividade podem incluir, cada um, uma ex-citação a um potencial fixo, durante a qual uma corrente po-de ser registrada, e um relaxamento. A seqüência de pulsospode incluir um pulso de leitura terminal e pode ser aplica-da a uma tira sensora que inclui uma camada de barreira àdifusão (DBL) sobre um elétrodo operacional. A concentraçãode analito determinada pode incluir menos viés atribuível aofundo de mediador do que o mesmo ou outro método a que faltaa seqüência de pulsos que inclui pelo menos 3 ciclos de ati-vidade dentro de 180 segundos. Mediante a utilização de da-dos de corrente transitória, a concentração do analito podeser determinada quando uma condição estável não é atingidadurante as partes de excitação dos ciclos de atividade daseqüência de pulsos. Um tratamento com dados pode ser apli-cado às correntes medidas de modo a se determinar a concen-tração do analito na amostra.

Um dispositivo de medição de analito de mão é a-presentado para determinar a concentração de analito em umaamostra. O dispositivo inclui um dispositivo de medição am-perométrico conectado por porta adaptado para receber umatira sensora. O dispositivo de medição amperométrico conec-tado por porta inclui pelo menos dois contatos do dispositi-vo em comunicação elétrica com um monitor através de um con-junto de circuitos elétricos. A tira sensora inclui pelo me-nos um primeiro e um segundo contatos da tira sensora. Oprimeiro contato da tira sensora fica em comunicação elétri-ca com um elétrodo operacional, e o segundo contato da tirasensora fica em comunicação elétrica com um contra-elétrodoatravés de condutores. Uma primeira camada de reagente ficapelo menos sobre um dos elétrodos e inclui uma óxido-redutase e pelo menos uma espécie de um par redox.

Um dispositivo de medição de mão adaptado para re-ceber uma tira sensora é apresentado para determinar a con-centração de analito em uma amostra. O dispositivo incluicontatos, pelo menos um monitor e um conjunto de circuitoselétricos que estabelece comunicação elétrica entre os con-tatos e o monitor. O conjunto de circuitos inclui um carre-gador elétrico e um processador, em que o processador ficaem comunicação elétrica com um meio de armazenamento passí-vel de leitura por computador. 0 meio inclui um código desoftware passível de leitura por computado que, quando exe-cutado pelo processador, faz com que o carregador implementeuma seqüência de pulsos que compreende pelo menos 3 ciclosde atividade dentro de 180 segundos entre os contatos.

É apresentado um método para reduzir o viés atri-buível ao fundo de mediador em uma concentração determinadade um analito em uma amostra, o qual inclui aplicar à amos-tra uma seqüência de pulsos que inclui pelo menos 3 ciclosde atividade dentro de 180 segundos.

É apresentado um método para determinar a duraçãode uma seqüência de pulsos que inclui pelo menos 3 ciclos deatividade dentro de 18 0 segundos, para determinar a concen-tração de um analito em uma amostra, o qual inclui determi-nar uma série de conjuntos de constantes de calibração de-terminados a partir das correntes registradas durante os pe-lo menos 3 ciclos de atividade e determinar a duração da se-qüência de pulsos em resposta à concentração determinada doanalito na amostra.

É apresentado um método para sinalizar ao usuárioque adicione uma amostra adicional a uma tira sensora, oqual inclui determinar se a tira sensora está sub-enchidapela determinação de uma constante de queda a partir dascorrentes registradas durante uma seqüência de pulsos ampe-rométricos conectada por porta e sinalizar ao usuário paraadicionar uma amostra adicional à tira sensora se a tira es-tiver sub-enchida.

É apresentado um método para determinar a tempera-tura de uma amostra contida por uma tira sensora, que incluideterminar uma constante de queda a partir das correntes re-gistradas durante uma seqüência de pulsos amperométricos co-nectada por porta e correlacionar a constante de queda comum valor de temperatura.

É apresentado um método para determinar a duraçãode uma seqüência de pulsos para determinação da concentraçãode um analito em uma amostra, o qual inclui determinar atemperatura de uma amostra contida por uma tira sensora apartir das constantes de queda determinadas a partir dascorrentes registradas durante uma seqüência de pulsos ampe-rométricos conectada por porta.

As definições seguintes são incluídas para propor-cionar um entendimento claro e consistente do relatório edas reivindicações.

0 termo "analito" é definido como uma ou maissubstâncias presentes em uma amostra. A análise determina apresença e/ou concentração do analito presente na amostra.

0 termo "amostra" é definido como uma composiçãoque pode conter uma proporção desconhecida do analito. Tipi-camente, uma amostra para análise eletroquímica apresenta-sesob forma líquida, e de preferência a amostra é uma misturaaquosa. Uma amostra pode ser uma amostra biológica, tal comosangue, urina ou saliva. Uma amostra pode ser também um de-rivado de uma amostra biológica, tal como um extrato, umadiluição, um filtrado ou um precipitado reconstituído.

0 termo "espécie mensurável" é definido como umaespécie eletroquimicamente ativa que pode ser oxidada ou re-duzida sob um potencial apropriado no elétrodo operacionalde uma tira sensora eletroquimica. Exemplos de espécie men-surável incluem analitos, óxido-redutases e mediadores.

0 termo "amperometria" é definido como um métodode análise no qual a concentração de analito em uma amostraé determinada pela medição eletroquimica da taxa de oxidaçãoou redução do analito a um potencial.

O termo "sistema" ou "sistema sensor" é definidocomo uma tira sensora em comunicação elétrica, através deseus condutores, com um dispositivo de medição, o que pro-porciona a quantificação do analito na amostra.

O termo "tira sensora" é definido como um disposi-tivo que contém a amostra durante a análise e proporcionacomunicação elétrica entre a amostra e o dispositivo de me-dição. A parte da tira sensora que contém a amostra é fre-qüentemente referida como a "tampa-intervalo".

O termo "condutor" é definido como uma substânciaeletricamente condutora que permanece estacionária duranteuma análise eletroquimica.

O termo "dispositivo de medição" é definido comoum ou mais dispositivos eletrônicos que podem aplicar um po-tencial elétrico aos condutores de uma tira sensora e medira corrente resultante. O dispositivo de medição pode incluirtambém a capacidade de processamento para determinar a pre-sença e/ou concentração de um ou mais analitos em respostaaos valores de corrente registrados.

0 termo "exatidão" é definido como quão intimamen-te a proporção de analito medida por uma tira sensora cor-responde à proporção verdadeira de analito na amostra. Sobum aspecto, a exatidão pode ser expressa em termos de viés.

0 termo "precisão" é definido como quão próximasvárias medições de analito estão para a mesma amostra. Sobum aspecto, a precisão pode ser expressa em termos da dis-persão ou variância entre várias medições.

O termo "reação redox" é definido como uma reaçãoquímica entre duas espécies que envolve a transferência depelo menos um elétron de uma primeira espécie para uma se-gunda espécie. Assim, uma reação redox inclui uma oxidação euma redução. A meia célula de oxidação da reação envolve aperda de pelo menos um elétron pela primeira espécie, en-quanto a meia célula de redução envolve a adição de pelo me-nos um elétron à segunda espécie. A carga iônica de uma es-pécie que é oxidada torna-se mais positiva em um grau igualao número de elétrons removidos. Da mesma maneira, a cargaiônica de uma espécie que é reduzida torna-se menos positivaem um grau igual ao número de elétrons ganhos.

O termo "mediador" é definido como uma substânciaque pode ser oxidada ou reduzida e que pode transferir um oumais elétrons. Um mediador é um reagente em uma análise ele-troquímica e não é o analito de interesse, mas proporciona amedição indireta do analito. Em um sistema simplista, o me-diador passa por uma reação redox em resposta à oxidação ouredução do analito. 0 mediador oxidado ou reduzido passa emseguida pela reação oposta no elétrodo operacional da tirasensora e é regenerado ao seu número de oxidação original.

0 termo "ligante" é definido como um material quedá sustentação e contenção físicas aos reagentes, tendo aomesmo tempo compatibilidade química com os reagentes.

0 termo "fundo de mediador" é definido como o viésintroduzido na concentração de analito medida atribuível aespécies mensuráveis que não respondem à concentração de a-nalito subjacente.

0 termo "sub-enchimento" é definido como uma amos-tra insuficiente que foi introduzida na tira sensora paraobtenção de uma análise exata.

0 termo "par redox" é definido como duas espéciesconjugadas de uma substância química que têm diferentes nú-meros de oxidação. A redução da espécies que tem o número deoxidação mais elevado produz a espécie que tem o número deoxidação mais baixo. Alternativamente, a oxidação da espé-cies que tem o número de oxidação mais baixo produz a espé-cie que tem o número de oxidação mais elevado.

0 termo "número de oxidação" é definido como acarga iônica formal de uma espécie química, como um átomo.Um número de oxidação mais elevado, como (III), é mais posi-tivo, e um número de oxidação mais baixo, como (II), é menospositivo.

0 termo "espécie redox solúvel" é definido comouma substância que é capaz de passar por oxidação ou reduçãoe que é solúvel na água (pH 7, 25°C) a um nível de pelo me-nos 1,0 grama por Litro. As espécies redox solúveis incluemmoléculas orgânicas eletro-ativas, complexos de metal de or-gano-transição e complexos de coordenação de metal de tran-sição. O termo "espécie redox solúvel" exclui metais elemen-tares e ions de metal sozinhos, especialmente os que são in-solúveis ou escassamente solúveis na água.

O termo "óxido-redutase" é definido como qualquerenzima que facilita a oxidação ou redução de um analito. Umaóxido-redutase é um reagente. O termo óxido-redutase incluias "oxidases", que facilitam as reações de oxidação nasquais o oxigênio molecular é o aceitador de elétrons; as"redutases", que facilitam as reações de redução nas quais oanalito é reduzido e o oxigênio molecular não é o analito; eas "de-hidrogenases", que facilitam as reações de oxidaçãonas quais o oxigênio molecular não é o aceitador de elé-trons. Veja-se, por exemplo, o Oxford Dictionary of Biochem-istry and Molecular Biology, Edição Revista, A. D. Smith,Ed., Nova York: Oxford University Press (1997), págs. 161,476, 477 e 560.

O termo "molécula orgânica eletro-ativa" é defini-do como uma molécula orgânica destituída de um metal que écapaz de passar por uma reação de oxidação ou redução. Asmoléculas orgânicas eletro-ativas podem servir como mediado-res.

O termo "complexo de metal de organo-transição",também referido como "complexo OTM", é definido como um com-plexo no qual um metal de transição é ligado a pelo menos umátomo de carbono através de uma ligação sigma (carga formalde -1 no sigma de átomo de carbono ligado ao metal de tran-sição) ou de uma ligação pi (carga formal de O no pi de áto-mos de carbono ligado ao metal de transição). Por exemplo, oferroceno é um complexo OTM com dois anéis de ciclopendadie-nila (Cp), cada um deles ligado através de seus cinco átomosde carbono a um centro de ferro por duas ligações pi e umaligação sigma. Outro exemplo de complexo OTM é o ferriciane-to (III) e sua contraparte de ferrocianeto reduzido (II),onde seis * ligands ciano (carga formal de -1 em cada um dos6 * ligands) têm ligação sigma com um centro de ferro atra-vés dos átomos de carbono.

O termo "complexo de coordenação" é definido comoum complexo que tem uma geometria de coordenação bem defini-da, tal como octaédrica ou planar quadrada. Diferentementedos complexos OTM, que são definidos por sua ligação, oscomplexos de coordenação são definidos por sua geometria.Assim, os complexos de coordenação podem ser complexos OTM(tais como o ferricianeto mencionado anteriormente), ou com-plexos nos quais átomos não metálicos outros que não o car-bono, tais como os hetero-átomos que incluem o nitrogênio, oenxofre e o fósforo, são dativamente ligados com o centro demetal de transição. Por exemplo, a hexa-amina de rutênio éum complexo de coordenação que tem uma geometria octaédricabem definida, onde seis * ligands de NH3 (carga formal de 0em cada um dos 6 * ligands) são dativamente ligados com ocentro de rutênio. Uma discussão mais completa dos complexosde metal de organo-transição, dos complexos de coordenação eda ligação de metal de transição pode ser encontrada em Col-Iman et alii, Principies and Applications of Organotransiti-on Metal Chemistry (1987), e em Miessler & Tarr, InorganicChemistry (1991) .

O termo "regime estável" é definido como quando aalteração no sinal (corrente) eletroquimico com relação àsua variável (tensão ou tempo) de entrada independente ésubstancialmente constante, tal como dentro de ±10 ou ±5%.

O termo "ponto transitório" é definido como um va-lor de corrente obtido como uma função do tempo quando umataxa crescente de difusão de uma espécie mensurável até umasuperfície condutora transita para uma taxa de difusão rela-tivamente constante. Antes do ponto transitório, a correntese altera rapidamente com o tempo. De maneira semelhante,após o ponto transitório, a taxa de queda de corrente setorna relativamente constante, refletindo assim a taxa dedifusão relativamente constante de uma espécie mensurávelaté uma superfície condutora.

O termo "relativamente constante" é definido comoquando a alteração no valor da corrente ou na taxa de difu-são está dentro de ±20, ±10 ou ±5%.

O termo "espessura inicial média" refere-se à al-tura média de uma camada antes da introdução de uma amostralíquida. 0 termo média é utilizado porque a superfície detopo da camada é irregular, com picos e vales.

O termo "intensidade redox" (RI) é definido como otempo de excitação total dividido pela soma dos retardos notempo de excitação total e no tempo de relaxamento total pa-ra uma seqüência de pulsos.O termo "dispositivo de mão" é definido como umdispositivo que pode ser seguro por uma mão humana e é por-tátil. Um exemplo de dispositivo de mão é o dispositivo demedição que acompanha o Sistema de Monitoramento de Glicoseno Sangue Ascensia® Elite, obtenivel da Bayer HealthCare,LLC, Tarrytown, Nova York.

O termo "sobre" é definido como "acima" e é rela-tivo à orientação que é descrita. Por exemplo, se um primei-ro elemento é depositado sobre pelo menos uma parte de umsegundo elemento, diz-se que o primeiro elemento é "deposi-tado sobre" o segundo. Em outro exemplo, se um primeiro ele-mento está presente acima de pelo menos uma parte de um se-gundo elemento, diz-se que o primeiro elemento está "sobre"o segundo. 0 uso do termo "sobre" não exclui a presença desubstâncias entre os elementos superior e inferior que sãodescritos. Por exemplo, um primeiro elemento pode ter um re-vestimento sobre sua superfície de topo, ainda um segundoelemento sobre pelo menos uma parte do primeiro elemento, eseu revestimento de topo pode ser descrito como estando "so-bre" o primeiro elemento. Assim, o uso do termo "sobre" podeou não significar que os dois elementos que estão relaciona-dos estão em contato físico.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção pode ser mais bem entendida com refe-rência aos desenhos e à descrição seguintes. Os componentesnas Figuras não estão necessariamente em escala, a ênfasesendo ao invés colocada na ilustração dos princípios da in-venção. Além do mais, nas Figuras, os mesmos números de re-ferência designam partes correspondentes em todas as dife-rentes vistas.

A Figura IA é uma representação em perspectiva deuma tira sensora montada.

A Figura IB é um diagrama de vista de topo de umatira sensora, com a tampa removida.

A Figura 2 mostra um diagrama de vista de extremi-dade da tira sensora da Figura 1B.

A Figura 3 representa um método analítico eletro-químico para determinar a presença e a concentração de umanalito em uma amostra.

As Figuras 4A e 4B mostram um elétrodo operacionalque tem um condutor de superfície e uma DBL durante a apli-cação de pulsos de leitura longos e curtos.

As Figuras 5A-5E representam cinco exemplos de se-qüências de pulso, em que vários ciclos de atividade foramaplicados à tira sensora após a introdução da amostra.

A Figura 6A mostra as correntes de saída transitó-rias da seqüência de pulsos representada na Figura 5B paraamostras de WB com 40% de hematócrito que contêm 50, 100,200, 400 e 600 mg/dL de glicose.

A Figura 6B mostra perfis de contorno de correntepreparados lançando-se e conectando-se o valor de correntefinal a partir de cada um dos perfis de corrente transitóriamostrados na Figura 6A.

A Figura 6C mostra perfis de contorno de correntepreparados a partir de perfis de corrente transitória gera-dos pela seqüência de pulsos mostrada na Figura 5E.A Figura 6D é um gráfico que mostra sinais de saí-da em relação a sinais de entrada para um sistema eletroquí-mico que utiliza seqüências de pulsos amperométricos conec-tadas por porta.

As Figuras 7A e 7B são gráficos que mostram o a-perfeiçoamento na exatidão de medição quando uma DBL é com-binada com um pulso de leitura curta.

As Figuras IC e 7D são gráficos que mostram a re-dução no viés de hematócrito que pode ser obtida quando umaseqüência de pulsos amperométricos conectada por porta écombinada com uma DBL.

A Figura 8 é um gráfico das correntes de pontoterminal registradas em vários ciclos de atividade quando aseqüência de pulsos da Figura 5B foi aplicada a amostras deWB que continham diversas concentrações de glicose.

A Figura 9A mostra os perfis de corrente transitó-ria obtidos a partir da seqüência de pulsos representada naFigura 5B quando uma amostra de 2,0 μL foi introduzida em 10diferentes tiras sensoras.

A Figura 9B mostra os perfis da taxa de queda decada seqüência de pulsos convertidos da Figura 9A como umafunção do tempo.

A Figura 10 é um gráfico de K constantes determi-nadas a partir de uma seqüência de pulsos para concentraçõesde glicose de 50, 100 e 400 mg/dL como uma função da tempe-ratura.

A Figura 11 é uma representação esquemática de umdispositivo de medição.Descrição Detalhada

A presente invenção faz uso da descoberta de queseqüências de pulsos amperométricos conectadas por porta queincluem ciclos de atividade podem proporcionar exatidão eprecisão a uma análise, ao mesmo tempo que reduzem o tempode conclusão da análise. Cada ciclo de atividade inclui umaexcitação que pode se apresentada a uma tensão relativamenteconstante. Cada ciclo de atividade inclui também um relaxa-mento que pode ser proporcionado por um circuito aberto. Asseqüências de pulsos da presente invenção podem reduzir otempo necessário à análise pela eliminação da necessidade deretardos e pulsos adicionais, tais como retardos de "incuba-ção", para obter a re-hidratação do(s) reagente(s), pulsosde "remoção" para renovar os elétrodos e pulsos de regenera-ção do mediador para renovar o estado de oxidação do media-dor, reduzindo assim o tempo de análise.

Mesmo com tempos de análise mais curtos, as se-qüências de pulsos amperométricos conectadas por porta dapresente invenção podem aperfeiçoar a exatidão e/ou precisãoem relação a métodos convencionais. Sob um aspecto, os errosde exatidão introduzidos pelo efeito de hematócrito e os er-ros de precisão introduzidos pelo volume variável na tampa-intervalo podem ser reduzidos por meio da combinação de umacada de barreira à difusão com as seqüências de pulsos dapresente invenção. Sob outro aspecto, os erros de outro modoresultantes de uma condição não estável do sensor e/ou dofundo de mediador podem ser reduzidos. As seqüências de pul-sos conectadas por porta da presente invenção podem tambémpermitir a determinação dos perfis de corrente transitória ede contorno que simulam uma condição estável. Os perfis decorrente transitória podem ser usados para se obter uma sé-rie de conjuntos de constantes de calibração, detecção desub-enchimento e a capacidade de determinar a temperatura daamostra, em vez de se recorrer à temperatura do dispositivode medição.

As Figuras IA e IB mostram uma tira sensora 100,que pode ser utilizada na presente invenção. A Figura IA éuma representação em perspectiva de uma tira sensora montada100, que inclui uma base sensora 110, coberta, pelo menosparcialmente, por uma tampa 120, que inclui um respiradouro130, uma área côncava 140 e uma abertura de extremidade deentrada 150. Um volume parcialmente encerrado 160 (a tampa-intervalo) é formado entre a base 110 e a tampa 120. Outrosdesenhos de tira sensora compatíveis com a presente invençãopodem ser também utilizados, tais como os descritos nas pa-tentes norte-americanas Nos. 5 120 420 e 5 798 031.

Uma amostra liquida para análise pode ser transfe-rida para dentro da tampa-intervalo 160 pela introdução doliquido na abertura 150. O liquido enche a tampa-intervaloexpelindo ao mesmo tempo o ar anteriormente contido atravésdo respiradouro 130. A tampa-intervalo 160 pode conter umacomposição (não mostrada) que ajuda a reter a amostra liqui-da na tampa-intervalo. Exemplos de tais composições incluempolímeros dilatáveis na água, tais como a celulose de carbo-ximetila e o glicol de polietileno; e matrizes poliméricasporosas, tais como o dextran e a poliacrilamida.A Figura IB mostra uma vista de topo da tira sen-sora 100, com a tampa 120 removida. Condutores 170 e 180 po-dem correr sob uma camada dielétrica 190 a partir da abertu-ra 150 até um elétrodo operacional 175 e um contra-elétrodo185, respectivamente. Sob um aspecto, o elétrodo operacionale o contra-elétrodo 175, 185 podem estar substancialmente nomesmo plano, conforme mostrado na Figura. Sob um aspecto a-fim, o elétrodo operacional e o contra-elétrodo 175, 185 po-dem estar separados por mais de 200 ou 250 μπι e podem estarseparados da parte superior da tampa 129 por pelo menos 100μπι. A camada dielétrica 190 pode cobrir parcialmente os elé-trodos 175, 185 e pode ser fabricada a partir de qualquermaterial dielétrico adequados, tal como um polímero isolante.

O contra-elétrodo 185 equilibra o potencial no e-létrodo operacional 175 da tira sensora 100. Sob um aspecto,este potencial pode ser um potencial de referência obtidopela formação do contra-elétrodo 185 a partir de um par re-dox, tal como a Ag/AgCl, de modo a se obter um contra-elétrodo de referência combinado. Sob outro aspecto, o po-tencial pode ser fornecido ao sistema sensor pela formaçãodo contra-elétrodo 185 a partir de um material inerte, talcomo o carbono, e pela inclusão de uma espécie redox solú-vel, tal como o ferricianeto, dentro da tampa-intervalo 160.Alternativamente, a tira sensora 100 pode ser dotada de umterceiro condutor e elétrodo (não mostrados) de modo a sefornecer um potencial de referência ao sistema sensor.A Figura 2 mostra uma diagrama de vista de extre-midade da tira sensora mostrada na Figura 1B, que mostra aestrutura em camadas do elétrodo operacional 175 e do con-tra-elétrodo 185. Os condutores 170 e 180 podem ficar dis-postos diretamente sobre a base 110. As camadas condutorasde superfície 270 e 280 podem opcionalmente ser depositadassobre os condutores 170 e 180, respectivamente. As camadascondutoras de superfície 270, 280 podem ser fabricadas apartir dos mesmos ou diferentes materiais.

O material ou materiais usados para formar os con-dutores 170, 180 e as camadas condutoras de superfície 270,280 podem incluir qualquer condutor elétrico. Os condutoreselétricos preferíveis são não ionizantes, de modo que o ma-terial não passe por uma oxidação líquida ou uma redução li-quida durante a análise da amostra. Os condutores 170, 180incluem de preferência uma camada delgada de uma pasta demetal ou metal, tal como ouro, prata, platina, paládio, co-bre ou tungstênio. As camadas condutoras de superfície 270,280 incluem de preferência o carbono, o ouro, a platina, opaládio ou combinações deles. Se uma camada condutora de su-perfície não estiver presente em um condutor, o condutor éde preferência fabricado a partir de um material não ioni-zante.

O material do condutor de superfície pode ser de-positado sobre os condutores 170, 180 por qualquer disposi-tivo convencional compatível com o funcionamento da tirasensora, inclusive deposição de folha, deposição a vaporquímico, deposição de pasta semi-fluida e semelhantes. Nocaso de deposição de pasta semi-fluida, a mistura pode seraplicada como uma tinta aos condutores 170, 180, conformedescrito na patente norte-americana No. 5 798 031.

As camadas de reagente 275 e 285 podem ser deposi-tadas sobre os condutores 170 e 180, respectivamente, e in-cluem reagentes e opcionalmente um ligante. O material doligante é de preferência um material polimérico que seja,pelo menos parcialmente, solúvel na água. Materiais polimé-ricos parcialmente solúveis na água adequados para uso comoligante podem incluir o óxido de poli(etileno) (PEO), a ce-lulose de carboximetila (CMC), o álcool polivinilico (PVA),a celulose de hidroxi-etileno (HEC), a celulose de hidrox-propila (HPC), a celulose de metila, a celulose de etila, acelulose de etil-hidroxi-etila, a celulose de carboxi-metil-etila, a pirrolidona de polivinila (PVP), os ácidos poliamí-nicos, tais como a polilisina, o sulfonato de poliestireno,a gelatina, o ácido acrílico, o ácido metacrílico, o amido,os sais de anidrido maléicos deles, derivados deles e combi-nações deles. Entre os materiais de ligante acima, o PEO, oPVA e a CMC são preferíveis, com a CMC e o PEO sendo maispreferíveis atualmente.

Além do ligante, as camadas de reagente 275 e 285podem incluir os mesmos ou diferentes reagentes. Sob um as-pecto, os reagentes presentes na primeira camada 275 podemser selecionados para uso com o elétrodo operacional 175,enquanto os reagentes presentes na segunda camada 285 podemser selecionados para uso com o contra-elétrodo 185. Por e-xemplo, os reagentes na camada 285 podem facilitar o fluxolivre de elétrons entre a amostra e o condutor 180. De ma-neira semelhante, os reagentes na camada 275 podem facilitara reação do analito.

A camada de reagente 275 pode incluir uma óxido-redutase especifica do analito que pode facilitar a reaçãodo analito aumentando a especificidade do sistema sensor comrelação ao analito, especialmente em amostras biológicascomplexas. Exemplos de algumas óxido-redutases especificas eanalitos correspondentes são dados a seguir na Tabela II.

Tabela II

<table>table see original document page 30</column></row><table><table>table see original document page 31</column></row><table>

Atualmente, as óxido-redutases especialmente pre-feridas para análise de glicose incluem a oxidase de glico-se, a de-hidrogenase de glicose, derivados delas ou combina-ções delas.

A camada de reagente 275 pode incluir também ummediador para comunicar de maneira mais eficaz os resultadosda reação do analito ao condutor de superfície 270 e/ou aocondutor 170. Exemplos de mediadores incluem complexos OTM,complexos de coordenação e moléculas orgânicas eletro-ativas. Exemplos específicos incluem compostos de ferroceno,o ferrocianeto, o ferricianeto, coenzimas de quinonas depirroloquinolina (PQQ) substituídas ou não substituídas, 3-fenilimino-3H-fenotiazinas (PIPT) substituídas ou não subs-tituídas, 3-fenilimino-3H-fenoxazina (PIPO), benzoquinonassubstituídas ou não substituídas, naftoquinonas substituídasou não substituídas, óxidos de N, os compostos nitrosos, ashidroxilaminas, as oxinas, as flavinas, as fenazinas, os de-rivados da fenazina, as fenotiazinas, os indofenóiis e asindaminas. Estes e outros mediadores que podem ser incluídosna camada de reagente podem ser encontrados nas patentesnorte-americanas Nos. 5 653 863; 5 520 786; 4 746 607; 3 791988; e nas patentes espanholas Nos. 0354441 e 0330517.

Atualmente, os mediadores especialmente preferidospara a análise da glicose incluem o ferricianeto, a hexa-amina de rutênio, a PIPT, a PIPO ou combinações deles. Umexame de mediadores eletroquímicos úteis para sistemas redoxbiológicos pode ser encontrado em Analytuca Clinica Acta.140 (1982), páginas 1-18.

As camadas de reagente 275, 285 podem ser deposi-tadas por qualquer dispositivo convencional, tal como im-pressão, deposição liquida ou deposição a jato de tinta. Sobum aspecto, as camadas são depositadas por impressão. Comoutros fatores sendo iguais, o ângulo da lâmina de impressãopode afetar inversamente a espessura das camadas de reagen-te. Por exemplo, quando a lâmina é movida a um ângulo de a-proximadamente 82° com relação à base 110, a camada pode teruma espessura de aproximadamente 10 μπι. De maneira semelhan-te, quando é usado um ângulo de lâmina de aproximadamente62° com relação à base 110, pode ser produzida uma camada de30 μm mais espessa. Assim, ângulos de lâmina mais baixos po-dem produzir camadas de reagente mais espessas. Além do ân-gulo da lâmina, outros fatores, tais como a viscosidade domaterial que é aplicado, assim como o tamanho da peneira e acombinação das emulsões, pode afetar a espessura resultantedas camadas de reagente 275, 285.

O elétrodo operacional 175 pode incluir também umacamada de barreira à difusão (DBL) que seja integrante comuma camada de reagente 275 ou que seja uma camada 2 90 dis-tinta, conforme mostrado na Figura 2. Assim, a DBL pode serformada como um reagente/DBL em combinação sobre o condutor,como uma camada distinta sobre o condutor ou como uma camadadistinta sobre a camada de reagente. Quando o elétrodo ope-racional 175 inclui a DBL distinta 290, a camada de reagente275 pode ou não residir sobre a DBL 290. Em vez de residirsobre a DBL 290, a camada de reagente 275 pode residir sobrequalquer parte da tira sensora 100 que permite que o reagen-te se solubilize na amostra. Por exemplo, a camada de rea-gente 175 pode residir sobre a base 110 ou sobre a tampa 120.

A DBL apresenta um espaço poroso que tem um volumeinterno onde uma espécie mensurável pode residir. Os porosda DBL podem ser selecionados de modo que a espécie mensurá-vel possa difundir-se para dentro da DBL, embora constituin-tes da amostra fisicamente maiores, tais como as células RB,estejam substancialmente excluídos. Embora tiras sensorasconvencionais utilizem diversos materiais para filtrar célu-las RB da superfície do elétrodo operacional, uma DBL apre-senta um espaço poroso interno para conter e isolar da amos-tra uma parte da espécie mensurável.

Quando a camada de reagente 275 inclui um ligantesolúvel na água, qualquer parte do ligante que não se solu-bilize na amostra antes da aplicação de uma excitação podefuncionar como uma DBL integral. A espessura inicial médiade uma DBL/camada de reagente em combinação é de preferênciainferior a 30 ou 23 micrômetros (μπι) e, mais preferivelmen-te, inferior a 16 μπι. Atualmente, uma espessura inicial mé-dia especialmente preferida de uma camada de DBL/reagente emcombinação é de 1 a 30 μπι ou de 3 a 12 μπι. A espessura ini-cial média desejada de uma DBL/camada de reagente em combi-nação pode ser selecionada para uma duração de excitação es-pecífica na base de quando a taxa de difusão da espécie men-surável da DBL até a superfície condutora, tal como a super-ficie do condutor 170 ou a superfície do condutor de super-fície 270 da Figura 2, se torna relativamente constante.

Além disso, o uso de uma DBL espessa demais comuma duração de excitação curta pode retardar o momento emque a taxa de difusão da espécie mensurável da DBL até a su-perfície condutora se torna relativamente constante. Por e-xemplo, quando ciclos de atividade que incluem excitações de1 segundo seqüenciais, separadas por relaxamentos de 0,5 se-gundo, são aplicados a um elétrodo operacional utilizando-seuma DBL/camada de reagente em combinação com uma espessurainicial média de 30 μκι, uma taxa de difusão preferida podenão ser atingida até que pelo menos 6 ciclos de atividadetenham sido aplicados (>—10 segundos). Inversamente, quandoos mesmos ciclos de atividade são aplicados a um elétrodooperacional utilizando-se uma DBL/camada de reagente em com-binação com uma espessura inicial média de 11 μιη, uma taxade difusão relativamente constante pode ser atingida após asegunda excitação (~2,5 segundos). Assim, há um limite supe-rior para a espessura inicial média preferida da DBL para umdado ciclo de atividade. Um tratamento mais em profundidadeda correlação entre espessura da DBL, duração de excitação etempo para atingir uma taxa de difusão relativamente cons-tante pode ser encontrado no pedido provisório norte-americano No. 60/655 180, depositado a 22 de fevereiro de2005, intitulado "Determinação de Concentração em Camada deBarreira à Difusão".

A DBL distinta 290 pode incluir qualquer materialque apresente o espaço poroso desejado, sendo ao mesmo tempoparcial ou lentamente solúvel na amostra. Sob um aspecto, aDBL distinta 290 pode inclui um material de ligante reagentedestituído de reagentes. A DBL distinta 290 pode ter uma es-pessura inicial média de pelo menos 5 μπι, de preferência de8 a 25 μm e, mais preferivelmente, de 8 a 15 μπι.

A Figura 3 representa uma análise eletroquímica300 para determinar a presença e opcionalmente a concentra-ção de um analito 322 em uma amostra 312. Em 310, a amostra312 é introduzida em uma tira sensora 314, tal como a tirasensora mostrada nas Figuras 1A-1B e 2. As camadas de rea-gente, como a 275 e/ou 285 da Figura 2, começam a solubili-zar na amostra 312, permitindo assim a reação. Neste pontoda análise, pode ser vantajoso obter um retardo de tempo i-nicial, ou "período de incubação", para que os reagentes re-ajam com a amostra 312. De preferência, o retardo de tempoinicial pode ser de 1 a 10 segundos. Um tratamento mais emprofundidade dos retardos de tempo iniciais pode ser encon-trado nas patentes norte-americanas Nos. 5 620 e 5 653 863.

Durante a reação, uma parte do analito 322 presen-te na amostra 312 é química ou bioquimicamente oxidada oureduzida em 320, por uma óxido-redutase, por exemplo. Quandoda oxidação ou redução, os elétrons podem ser opcionalmentetransferidos entre o analito 322 e o mediador 332 em 330.

Em 340, uma espécie mensurável 342, que pode ser oanalito 322 carregado de 320 ou o mediador 332 carregado de330, é eletroquimicamente excitada (oxidada ou reduzida).Por exemplo, quando a amostra 312 é de sangue total que con-tém glicose que foi oxidada pela oxidase de glicose em 320,que transfere então um elétron para reduzir um mediador deferricianeto (III) ao ferrocianeto (II) em 330, a excitaçãode 340 oxida o ferrocianeto (II) para o ferricianeto (III)no elétrodo operacional. Desta maneira, um elétron é seleti-vamente transferido do analito de glicose para o elétrodooperacional da tira sensora, onde pode ser detectado por umdispositivo de medição.

A corrente resultante da excitação 340 pode serregistrada durante a excitação 34 0 como uma função do tempoem 350. Em 360, a amostra é submetida ao relaxamento. Depreferência, a corrente não é registrada durante o relaxa-mento 360.

Em 370, a excitação 340, o registro 350 e o rela-xamento 360 são repetidos pelo menos duas vezes para um to-tal de pelo menos três ciclos de atividade dentro de um qua-dro de tempo de 180 segundos ou menos. Os valores de corren-te e tempo registrados podem ser analisados de modo a se de-terminar a presença e/ou concentração do analito 322 na a-mostra 312 em 380.

Os sistemas sensores amperométricos aplicam um po-tencial (tensão) à tira sensora para excitar a espécie men-surável enquanto a corrente (amperagem) é monitorada. Siste-mas sensores amperométricos convencionais podem manter o po-tencial enquanto medem a corrente por uma duração de pulsode leitura continua de 5 a 10 segundos, por exemplo. Em con-traste com métodos convencionais, os ciclos de atividade u-tilizados na análise eletroquímica 300 substituem os pulsosde leitura de longa duração, contínuos, por várias excita-ções e relaxamentos de curta duração.

A análise 300 pode aumentar a exatidão e/ou preci-são da determinação do analito quando a espécie mensurávelexcitada no elétrodo operacional em 450 é substancialmenteretirada de dentro de uma DBL, em oposição à espécie mensu-rável presente na tampa-intervalo da tira. As Figuras 4A e4B mostram um elétrodo operacional 400 que tem um condutorde superfície 430 e uma DBL distinta 405 durante a aplicaçãode um pulso de leitura longo e uma excitação curta. Quandouma amostra de WB é aplicada ao elétrodo operacional 400, ascélulas RB 420 cobrem a DBL 405. O analito presente na amos-tra forma a espécie mensurável externa 410 externa à DBL405. Uma parte da espécie mensurável externa 410 se difundepara dentro da DBL distinta 405 de modo a se obter a espéciemensurável interna 415.

Conforme mostrado na Figura 4A, quando um segundopulso de leitura de 10 segundos, contínuo, é aplicado ao e-létrodo operacional 400, tanto a espécie mensurável externa410 quanto a espécie mensurável interna 415 são excitadas nocondutor de superfície 430 por uma alteração no estado deoxidação. Durante o pulso de leitura longo, a espécie mensu-rável externa 410 se difunde através da região de amostraonde as células RB 420 residem e através da DBL 405 até ocondutor de superfície 430. A difusão da espécie mensurávelexterna 410 através das células RB 420 durante o pulso deleitura introduz o efeito de hematócrito na análise. Uma vezque uma parte substancial da espécie mensurável excitada nocondutor de superfície 430 se origina de fora da DBL 420, umpulso de leitura longo aplicado a uma tira sensora que temuma DBL pode ter um desempenho semelhante, no que se refereao efeito de hematócrito, a um pulso de leitura curto apli-cado a uma tira destituída de uma DBL.

Inversamente, a Figura 4B representa a situação naqual uma excitação curta é aplicada à tira sensora 400 equi-pada com DBL para excitar a espécie mensurável interna 415,embora excluindo substancialmente da excitação a espéciemensurável 410 externa à DBL 405. Durante a excitação curta,a espécie mensurável 410 ou permanece externa à DBL 405 ounão se difunde substancialmente através da DBL de modo a a-tingir o condutor de superfície 430. Desta maneira, a exci-tação curta pode proporcionar uma redução substancial na in-fluência do efeito de hematócrito sobre a análise.

Pelo controle da duração da excitação no elétrodooperacional, a espécie mensurável interna à DBL pode ser a-nalisada, enquanto a espécie mensurável externa à DBL podeser substancialmente excluída da análise. Em relação ao con-dutor de superfície 430 do elétrodo operacional, acredita-seque a espessura e o volume interno da DBL 405 alteram a taxade difusão da espécie mensurável interna 415 em relação àtaxa de difusão da espécie mensurável externa 410.

Uma vez que a espécie mensurável interna à DBL po-de difundir-se até o condutor do elétrodo operacional a umataxa diferente daquela da espécie mensurável externa à DBL,a duração da excitação no elétrodo operacional pode selecio-nar qual espécie mensurável é preferencialmente analisada.Embora idênticas do ponto de vista molecular, as diferentestaxas de difusão das espécies mensuráveis interna e externaà DBL podem permitir a diferenciação.

Embora não desejando ser limitado por qualquer te-oria especifica, acredita-se atualmente que a taxa de difu-são da espécie mensurável de fora da DBL para dentro da DBLé variável, enquanto a taxa de difusão da espécie mensuráveldo volume interno da DBL até o condutor é relativamenteconstante. A taxa de difusão variável da espécie mensurávelfora da DBL pode ser causada pelas células RB e por outrosconstituintes presentes na amostra e pode dar origem ao e-feito de hematócrito. Assim, os erros (viés) de análise in-troduzidos pelos constituintes da amostra, inclusive as cé-lulas RB, podem ser reduzidos limitando-se substancialmentea análise à espécie mensurável que tem uma taxa de difusãorelativamente constante até o condutor.

Outra vantagem da análise seletiva da espécie men-surável interna à DBL é uma redução da imprecisão de mediçãodas tiras sensoras que têm volumes de tampa-intervalo variá-veis. Se um pulso de leitura continua além do momento em quesubstancialmente toda a espécie mensurável presente na tam-pa-intervalo foi analisada, a análise já não representa aconcentração da espécie mensurável na amostra, mas, em vezdisso, determinou a proporção da espécie mensurável na tam-pa-intervalo; uma medição muito diferente. À medida que aduração da excitação se torna longa com relação ao volume datampa-intervalo, a medição da corrente dependerá do volumeda tampa-intervalo, não da concentração de analito subjacen-te. Assim, pulsos de leitura longos podem resultar em medi-ções que são altamente imprecisas no que se refere à concen-tração de analito quando a extensão do pulso "ultrapassa" aespécie mensurável presente na tampa-intervalo.

Conforme descrito no pedido provisório norte-americano No. 60/617 889, depositado a 12 de outubro de2004, intitulado "Determinação de Concentração em Camada deBarreira à Difusão", um único pulso de leitura ou excitaçãocurto pode ser selecionado para limitar substancialmente aexcitação da espécie mensurável a uma DBL. Quando uma únicaexcitação é utilizada, a duração da excitação e a espessurada DBL podem ser de preferência selecionadas de modo que umataxa de difusão relativamente constante da espécie mensurá-vel da DBL até a superfície condutora seja atingida durantea excitação. Se uma taxa de difusão relativamente constantenão for atingida durante a excitação, a concentração da es-pécie mensurável dentro da DBL pode não representar com exa-tidão a concentração da espécie mensurável na amostra, afe-tando adversamente assim a análise. Além disto, a excitaçãoúnica pode não reduzir efetivamente o sinal de fundo do me-diador.

Com referência à Figura 3, a excitação 340, o re-gistro 350 e o relaxamento 360 constituem um único ciclo deatividade, que pode ser aplicado a uma tira sensora pelo me-nos três vezes durante um período de tempo de 180 segundosou menos. Mais preferivelmente, pelo menos 4, 6, 8, 10, 14,18 ou 22 ciclos de atividade são aplicados durante um perío-do de tempo de 120, 90, 60, 30, 15, 10 ou 5 segundos, sele-cionado de maneira independente. Sob um aspecto, os ciclosde atividade são aplicados durante um período de tempo de 5a 60 segundos. Sob outro aspecto, de 3 a 18 ou de 3 a 10 ci-clos de atividade podem ser aplicados dentro de 30 segundosou menos. Sob outro aspecto, de 4 a 8 ciclos de atividadepodem ser aplicados dentro de 3 a 16 segundos.

0 potencial aplicado durante a parte de excitação340 do ciclo de atividade é de preferência aplicado a umatensão e uma polaridade substancialmente constantes ao longode toda a sua duração. Isto contrasta diretamente com ospulsos de leitura convencionais, nos quais a tensão é alte-rada ou "varrida" através de vários potenciais e/ou polari-dades de tensão durante o registro de dados. Sob um aspecto,a duração da excitação 340 é no máximo de 4 ou 5 segundos, ede preferência de menos que 3, 2, 1,5 ou 1 segundo. Sob ou-tro aspecto, a duração da excitação 340 é de 0,01 a 3 segun-dos, de 0,01 a 2 segundos ou de 0,01 a 1,5 segundo. Maispreferivelmente, a duração da excitação 340 é de 0,1 a 1,2segundo.

Após a excitação 340, em 360 o dispositivo de me-dição pode abrir o circuito através da tira sensora 314,permitindo assim que o sistema relaxe. Durante o relaxamento360, a corrente presente durante a excitação 340 é substan-cialmente reduzida em pelo menos uma metade, de preferênciaem uma ordem de magnitude, e mais preferivelmente a zero. Depreferência, um estado de corrente zero é proporcionado porum circuito aberto ou outro método conhecido dos versados natécnica de modo a se obter um fluxo de corrente substancial-mente zero. Pelo menos 3 relaxamentos podem ser obtidos du-rante os ciclos de atividade da seqüência de pulsos.

Sob um aspecto, o relaxamento 360 é de pelo menos10, 5, 3, 2, 1,5, 1 ou 0,5 segundo de duração. Sob outro as-pecto, o relaxamento 360 é de 0,1 a 3 segundos, de 0,1 a 2segundos ou de 0,1 a 1,5 segundo de duração. Mais preferi-velmente, o relaxamento 360 é de 0,2 a 1,5 segundo de duração e proporcionado por um circuito aberto.

Durante o relaxamento, o agente ionizante pode re-agir com o analito de modo a gerar espécies mensuráveis adi-cionais sem os efeitos de um potencial elétrico. Assim, paraum sistema detector de glicose que inclui a oxidase de gli-cose e um mediador de ferricianeto como reagentes, um ferro-cianeto adicional (mediador reduzido) que responde à concen-tração de analito da amostra pode ser produzido sem interfe-rência de um potencial elétrico durante o relaxamento 360.

Muitos métodos de análise convencionais aplicamcontinuamente uma tensão durante a duração do pulso de lei-tura. A tensão aplicada pode ter um potencial fixo ou podeter um potencial que é varrido de um potencial positivo paraum potencial negativo ou de um potencial positivo ou negati-vo para um potencial zero com relação a um potencial. Mesmoa um potencial relativo zero, estes métodos extraem continu-amente corrente da tira sensora durante o pulso de leitura,o que permite que a reação eletroquímica continue por todo opulso de leitura. Assim, a reação que produz espécies mensu-ráveis que respondem à concentração de analito e a difusãoda espécie mensurável até o elétrodo operacional são ambasafetadas pela corrente durante a parte de potencial zero deum pulso de leitura convencional.

Os métodos convencionais que aplicam continuamentetensão à e extraem corrente da tira sensora, mesmo a um po-tencial zero em relação a um potencial, são fundamentalmentediferentes dos relaxamentos da presente invenção. Os váriosciclos de atividade aplicados pela presente invenção sãotambém acentuadamente diferentes dos métodos convencionaisque utilizam um único pulso de longa duração com várias me-dições, tais como os revelados na patente norte-americanaNo. 5 243 516, devido aos vários relaxamentos da presenteinvenção. Em contraste com estes métodos convencionais, cadaciclo de atividade das seqüências de pulso da presente in-venção apresenta um tempo de difusão e de reação do analitoindependente durante o relaxamento.

As Figuras 5A-5E mostram cinco exemplos de seqüên-cias de pulsos amperométricos conectadas por porta, em quevários ciclos de atividade foram aplicados à tira sensoraapós a introdução da amostra. Nestes exemplos, foram usadospulsos de onda quadrada; entretanto, outros tipos de ondacompatíveis com o sistema sensor e a amostra de teste podemser também utilizados. As Figuras 5C-5D mostram seqüênciasde pulsos que incluem vários ciclos de atividade que têm osmesmos tempos de excitação e de retardo de circuito aberto.

As Figuras 5A-5B mostram seqüências de pulsos queincluem 9 ciclos de atividade que têm os mesmos tempos deexcitação e retardo de circuito aberto além de um pulso deleitura terminal 510 de duração mais longa que aumenta emtensão.

A tensão aumentada deste pulso de leitura terminaltem a capacidade de detectar uma espécie que tem um potenci-al de oxidação mais elevado. Uma discussão mais completa so-bre pulsos de leitura terminais pode ser encontrada no pedi-do provisório norte-americano No. 60/669 729, depositado a 8de abril de 2005, intitulado "Espécie Oxidável como Referên-cia Interna em Soluções de Controle para Biossensores".

A Figura 5A mostra uma seqüência de pulsos com 9ciclos de atividade, em que excitações de 0,5 segundo sãoseparadas por retardos de circuito aberto de 1 segundo demodo a se obter uma intensidade redox (RI) de 0,357 (5/14).

Assim, na Figura 5A, o segundo ciclo de atividade tem umaparte de excitação 520 e uma parte de relaxamento 530. A Fi-gura 5B mostra uma seqüência de pulsos com 9 ciclos de ati-vidade, em que excitações de 1 segundo são separadas por re-tardos de circuito aberto de 0,5 segundo de modo a se obteruma RI de 0,69 (10/14,5). A Figura 5C mostra uma seqüênciade pulsos de 7 ciclos de atividade, em que excitações de 1segundo são separadas por retardos de circuito aberto de 1segundo de modo a se obter uma RI de 0,53 (8/15). Foi apli-cado um pulso de leitura terminal 540 da mesma duração etensão utilizadas durante os 7 ciclos de atividade. A Figura5D mostra uma seqüência de pulsos com 6 ciclos de atividade,onde excitações de 1,5 segundo são separadas por retardos decircuito aberto de 1 segundo de modo a se obter uma RI de0, 636 (10,5/16, 5). Como na Figura 5C, foi aplicado o pulsode leitura terminal 540 da mesma duração e tensão dos pulsosdos ciclos de atividade anteriores. A Figura 5E mostra umaseqüência de pulsos com 7 ciclos de atividade, onde excita-ções de 0,25 segundo relativamente curtas são separadas porrelaxamentos de 1,5 segundo relativamente longos. A seqüên-cia de pulsos da Figura 5E começa com um pulso inicial de 1segundo 550 e termina com o pulso de leitura terminal de1,25 segundo 540 de modo a se obter uma RI de 0,25 (4/16).

Quanto mais elevada a RI para uma seqüência depulsos, menos fundo será introduzido na análise pelo media-dor. As seqüências de pulsos representadas nas Figuras 5A-5Esão pulsos oxidantes, designados para excitar (isto é, oxi-dar) um mediador reduzido, que é a espécie mensurável. As-sim, quanto maior a corrente oxidante aplicada à tira senso-ra em um dado período de tempo, menos oportunidade de o me-diador reduzido por trajetórias outras que não a oxidação doanalito estar contribuindo para os valores de corrente re-gistrados.

A Tabela III, a seguir, apresenta a inclinação,interrupção e razão interrupção-inclinação para os perfis decontorno dos quatro últimos ciclos de atividade das seqüên-cias de pulsos (a) e (b). A seqüência de pulsos (a) era:

9 χ (0,5 seg ligado +1,0 seg desligado) +0,5 seg= 14 seg, RI = 5/14 = 0,357.

A seqüência de pulsos (b) era:

9 χ (1,0 seg ligado + 0,375 desligado) +1,0 seg =13,375 seg, RI = 10/13,375 = 0,748Tabela III

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As razões interrupção-inclinação fornecem uma in-dicação da quantidade do sinal de fundo atribuível ao media-dor, com valores de razão mais elevados indicando uma maiorproporção do sinal registrado atribuível ao fundo de media-dor. Assim, embora a freqüência de pulso (número de excita-ções/tempo de análise total em segundos) das seqüências (a)e (b) são semelhantes a cerca de 0,7 seg"1, o aumento na RIapresentado pela seqüência de pulsos (b) apresenta menos dametade do sinal de fundo. Em combinação, as várias excita-ções da seqüência de pulsos podem eliminar a necessidade deum pulso inicial para renovar a taxa de oxidação do media-dor. Embora a corrente de fundo possa ser influenciada pelomediador, para o ferricianeto, as seqüências de pulsos comvalores de RI de pelo menos 0,01, 0,3, 0,6 ou 1 são preferi-das, com valores de RI de 0,1 a 0,8, de 0,2 a 0,7 ou de 0,4a 0,6 sendo mais preferidos.Novamente com referência à Figura 3, em 350 a cor-rente que passa através dos condutores da tira sensora 314para cada ciclo de atividade da seqüência de pulsos pode serregistrada como uma função do tempo. A Figura 6A mostra ascorrentes de saida lançadas em gráfico como uma função dotempo para a seqüência de pulsos representada na Figura 5Bpara amostras de WB com 40% de hematócrito que contêm 50,100, 200, 400 e 600 mg/dL de glicose. Em vez de um pulso deleitura de longa duração convencional que resulta na oxida-ção extensiva da espécie mensurável, cada excitação é segui-da de uma quebra no perfil de corrente.

Na Figura 6A, quando as correntes de saida sãolançadas em gráfico como uma função do tempo, cada excitaçãoresulta em um perfil de corrente transitória que tem um va-lor de corrente elevado inicial que cai ao longo do tempo.De preferência, os ciclos de atividade incluem excitações erelaxamentos independentes, curtos, que impedem o sistema deatingir uma condição estável ou uma condição de queda decorrente lenta durante cada excitação, conforme necessáriodurante o pulso de leitura de sistemas convencionais. Em vezde correntes convencionais de condição estável ou que caemlentamente, valores de corrente transitória (que cai rapida-mente) são obtidos a partir das seqüências de pulsos ampero-métricos conectadas por porta porque a reação eletroquimicada espécie mensurável no elétrodo operacional é mais rápidaque a velocidade à qual a espécie mensurável é fornecida ao elétrodo operacional por difusão.A Figura 6B mostra um gráfico de perfil de contor-no preparado conectando-se o valor de corrente final de cadaum dos perfis de corrente transitória (isto é, o valor decorrente final de cada excitação) mostrados na Figura 6A. 0perfil de contorno pode ser utilizado para simular os dadosobtidos de um sistema convencional na condição estável, naqual a alteração da corrente com o tempo é substancialmenteconstante.

Os perfis de corrente transitória obtidos a partirdas seqüências de pulsos amperométricos conectadas por portae dos valores de corrente de contorno derivados são funda-mentalmente diferentes dos perfis de corrente obtidos a par-tir de uma análise convencional que utiliza um único pulsode leitura. Embora as correntes registradas a partir de umúnico pulso de leitura derivem de um único relaxamen-to/difusão, cada ponto no tempo no perfil de contorno dascorrentes transitórias se origina de uma excitação após umprocesso de relaxamento/difusão. Além disto, à medida queaumenta a duração da excitação, a correlação entre a corren-te e a concentração de analito pode diminuir, freqüentementedevido ao efeito de hematócrito. Assim, a exatidão de umaanálise que utiliza várias excitações curtas pode ser aumen-tada em comparação com uma análise que utiliza um pulso deleitura mais longo que tem a duração de várias excitaçõescombinadas.

Novamente com referência a Figura 6A, um pontotransitório 605 é atingido no perfil de corrente quando oúltimo valor de corrente no tempo obtido para uma excitaçãorepresenta o último maior valor de corrente no tempo obtidopara qualquer excitação. Assim, para a Figura 6Δ, o pontotransitório é atingido em aproximadamente 5 segundos. Paracada uma das concentrações de glicose, o equilíbrio referen-te à re-hidratação da DBL pode ser atingido no valor de cor-rente mais elevado no perfil de contorno para cada concen-tração de glicose. Assim, quando as correntes transitóriasda Figura 6A são convertidas em correntes de contorno na Fi-gura 6B, as leituras 610 (mais elevada) e 620 (mais baixa)estabelecem que o equilíbrio foi atingido quanto à difusãoda espécie mensurável para dentro da DBL e à re-hidrataçãoda DBL a cerca de cinco segundos para a concentração de gli-cose de 600 mg/dL.

Os valores de corrente registrados a uma taxa dedifusão relativamente constante reduzem ao mínimo as inexa-tidões que seriam de outro modo introduzidas por variaçõesnas taxas de re-hidratação e difusão dos reagentes. Assim,uma vez atingida uma taxa de difusão relativamente constan-te, os valores de corrente registrados correspondem mais e-xatamente à concentração da espécie mensurável e, portanto,do analito. Além disto, para a Figura 6B, a análise completapode ser concluída em apenas sete segundos porque, uma vezconhecida o valor de corrente mais elevado 610 do perfil decontorno, seu valor pode ser diretamente correlacionado coma concentração do analito. Pontos de dados adicionais podemser obtidos de modo a se reduzirem os erros de fundo atribu-íveis ao mediador, conforme discutido anteriormente.A Figura 6C mostra perfis de contorno preparados apartir de perfis de corrente transitória gerados pela se-qüência de pulsos mostrada na Figura 5E. Durante cada exci-tação de 0,25 segundo, os valores de corrente foram regis-trados no meio (-0,125 segundo) e no final (-0,25 segundo),podendo ser utilizados para determinar a constante de queda.Com a utilização do pulso inicial mais longo, com as excita-ções curtas e relaxamentos relativamente longos, a análisepode ser concluída em cerca de quatro segundos.

A Figura 6D é um gráfico que mostra sinais de saí-da em relação a sinais de entrada para um sistema eletroquí-mico que utiliza seqüências de pulsos amperométricos conec-tadas por porta. Os sinais de entrada são potenciais aplica-dos a uma amostra de fluido biológico. Os sinais de entradaincluem um sinal de entrada de consulta e um sinal de entra-da de análise. Os sinais de saída são correntes geradas apartir da amostra. Os sinais de saída incluem um sinal desaída de consulta e um sinal de saída de análise. A amostragera o sinal de saída de análise a partir de uma reação re-dox de glicose no sangue total em resposta ao sinal de en-trada de análise. Os sinais de entrada e saída podem ser pa-ra um biossensor que tem um elétrodo operacional e um con-tra-elétrodo. Podem ser utilizados outros biossensores, in-clusive os com elétrodos adicionais e configurações diferen-tes. Outras concentrações de analito podem ser medidas, in-clusive aquelas em outros fluidos biológicos. Podem ser ge-rados outros sinais de saída, inclusive os que declinam ini-cialmente e os que declinam em todos os pulsos.Em uso, uma amostra do fluido biológico é deposi-tada em um biossensor. O biossensor aplica um sinal de con-sulta à amostra a partir de cerca de ~1,25 segundo até cercade 0 segundo. Os pulsos têm uma largura de pulso de cerca de5 - 10 ms e um intervalo entre pulsos de cerca de 125 ms. 0biossensor gera um sinal de saida de consulta em resposta aosinal de entrada de consulta. 0 biossensor mede o sinal desaida de consulta. 0 biossensor pode ter um potenciostatoque fornece o sinal de saida de consulta à entrada de umcomparador analógico.

Quando o sinal de saida de consulta for igual oumaior que um limite de consulta, o biossensor aplica o sinalde entrada de análise aos elétrodos a partir de cerca de 0segundo a cerca de 7 segundos. 0 valor de limite de consultapode ser de cerca de 250 nA. 0 comparador pode comparar osinal de saida de consulta com o valor de limite de consul-ta. Quando o sinal de saida de consulta ultrapassa o valorde limite de consulta, o sinal de saida do comparador podeacionar a emissão do sinal de entrada de consulta.

Durante o sinal de entrada de análise, o biossen-sor aplica um ciclo de atividade com um primeiro pulso quetem um potencial de cerca de 400 mV durante cerca de 1 segao elétrodo operacional e ao contra-elétrodo. O primeiropulso é seguido de um relaxamento de 0,5 seg, que pode serum circuito essencialmente aberto ou semelhante. O sinal oucorrente de saida de análise dentro do primeiro pulso é me-dida e armazenada em um dispositivo de memória. O biossensorpode aplicar um segundo pulso ao elétrodo operacional e aocontra-elétrodo a cerca de 200 mV durante cerca de 1 seg. Osinal ou corrente de saída de análise dentro do segundo pul-so é medida e armazenada em um dispositivo de memória. 0 bi-ossensor continua a aplicar pulsos do sinal de entrada deanálise ao elétrodo operacional e ao contra-elétrodo até ofim do período de análise ou durante o tempo desejado pelobiossensor. 0 período de análise pode ser de cerca de 7 se-gundos. 0 biossensor pode medir e armazenar sinal ou corren-te de saída de análise dentro de cada pulso.

0 sinal de entrada de consulta é um sinal elétri-co, tal como uma corrente ou potencial, que pulsa ou é liga-do e desligado a um freqüência ou intervalo estabelecido. Aamostra gera um sinal de saída de consulta em resposta aosinal de entrada de consulta. 0 sinal de saída de consulta éum sinal elétrico, tal como uma corrente ou potencial. 0 bi-ossensor pode mostrar o sinal de saída de consulta em um mo-nitor e/ou pode armazenar o sinal de saída de análise em umdispositivo de memória. 0 biossensor pode aplicar o sinal deconsulta de modo a detectar quando uma amostra se conectadacom os elétrodos. 0 biossensor pode utilizar outros métodose dispositivos para detectar quando uma amostra está dispo-nível para análise.

0 sinal de entrada de consulta è um ciclo de ati-vidade no qual uma seqüência de pulsos de consulta é separa-da por relaxamentos de consulta. Durante um pulso de consul-ta, o sinal elétrico fica ligado. Durante um relaxamento deconsulta, o sinal elétrico fica desligado. Pode-se incluirperíodos de tempo em que um sinal elétrico esteja presente.O desligamento pode incluir períodos de tempo em que um si-nal elétrico não está presente. 0 desligamento pode não in-cluir períodos de tempo em que um sinal elétrico está pre-sente, mas que essencialmente não tem amplitude. 0 sinal e-létrico pode ser comutado entre ligado e desligado pelo fe-chamento e a abertura de um circuito elétrico, respectiva-mente. O circuito elétrico pode ser aberto e fechado mecani-camente, eletricamente ou de maneira semelhante.

Um sinal de entrada de consulta pode ter um oumais intervalos de pulso de consulta. Um intervalo entrepulsos de consulta é a soma de um pulso de consulta e um re-laxamento de consulta. Cada pulso de consulta tem uma ampli-tude e uma largura de pulso de consulta. A amplitude indicaa intensidade do potencial, da corrente, ou semelhante, dosinal elétrico. A amplitude pode variar ou ser uma constantedurante o pulso de consulta. A largura de pulso de consultaé a duração de tempo de um pulso de consulta. As larguras depulso de consulta em um sinal de entrada de consulta podemvariar ou ser essencialmente as mesmas. Cada relaxamento deconsulta tem uma largura de relaxamento de consulta, que é aduração de tempo de um relaxamento de consulta.

O sinal de entrada de consulta pode ter uma largu-ra de pulso de consulta de menos de cerca de 300 milissegun-dos (ms) e um intervalo entre pulsos de consulta de menos decerca de 1 seg. O sinal de entrada de consulta pode ter umalargura de pulso de consulta de menos de cerca de 100 ms eum intervalo entre pulsos de consulta de menos de cerca de500 ms. O sinal de entrada de consulta pode ter uma largurade pulso de consulta na faixa de cerca de 0,5 ms a cerca de75 ms e um intervalo entre pulsos de consulta na faixa decerca de 5 ms a cerca de 300 ms.

0 sinal de entrada de con-sulta pode ter uma largura de pulso de consulta na faixa decerca de 1 ms a cerca de 50 ms e um intervalo entre pulsosde consulta na faixa de cerca de 10 ms a cerca de 250 ms. Osinal de entrada de consulta pode ter uma largura de pulsode consulta de cerca de 5 ms e um intervalo entre pulsos deconsulta de cerca de 125 ms. O sinal de entrada de consultapode ter outras larguras de pulso e intervalos de pulso.

O biossensor pode aplicar o sinal de entrada deconsulta à amostra durante um período de consulta. O períodode consulta pode ser inferior a cerca de 15 minutos, 5 minu-tos, 2 minutos ou 1 minuto. O período de consulta pode sermais longo dependendo de como o usuário utiliza o biossen-sor. O período de consulta pode estar na faixa de cerca de0,5 segundo (seg) até cerca de 15 minutos. O período de con-sulta pode estar na faixa de cerca de 5 seg a cerca de 5 mi-nutos. O período de consulta pode estar na faixa de 10 seg acerca de 2 minutos. O período de consulta pode estar na fai-xa de cerca de 20 seg a cerca de 60 seg. 0 período de con-sulta pode estar na faixa de cerca de 30 a cerca de 40 seg.

O período de consulta pode ter menos que cerca de 200, 100,50 ou 25 intervalos de pulso. O período de consulta pode terde cerca de 2 a cerca de 150 intervalos de pulso. O períodode consulta pode ter de cerca de 5 a cerca de 50 intervalosde pulso. 0 período de consulta pode ter de cerca de 5 acerca de 15 intervalos de pulso. 0 período de consulta podeter cerca de 10 intervalos de pulso. Outros períodos de con-sulta podem ser utilizados.

O biossensor aplica o sinal de entrada de análisequando o sinal de saída de consulta for igual ou superior aum limite de consulta. O limite de consulta pode ser maiorque cerca de 5 por cento (%) do sinal de entrada de análiseesperado no início do primeiro pulso. O limite de consultapode ser superior a cerca de 15% do sinal de entrada de aná-lise no início do primeiro pulso. O limite de consulta podeestar na faixa de cerca de 5 por cento (%) a cerca de 50% dosinal de entrada de análise no início do primeiro pulso. Ou-tros limites de consulta podem ser utilizados. O biossensorpode indicar que o sinal de saída de consulta é igual ou su-perior ao limite de consulta em um monitor.

O sinal de entrada de análise é um sinal elétrico,tal como uma corrente ou potencial, que pulsa ou é ligado edesligado a uma freqüência ou intervalo fixado. A amostragera um sinal de saída de análise em resposta ao sinal deentrada de análise. O sinal de saída de análise é um sinalelétrico, como uma corrente ou potencial.

0 sinal de entrada de análise é uma seqüência depulsos de análise separados por relaxamentos de análise. Du-rante um pulso de análise, o sinal elétrico fica ligado. Du-rante um relaxamento de análise, o sinal elétrico fica des-ligado. São incluídos períodos de tempo em que um sinal elé-trico está presente. 0 desligamento inclui períodos de tempoem que um sinal elétrico não está presente e não inclui pe-ríodos de tempo em que um sinal elétrico está presente, masque, essencialmente, não tem amplitude. 0 sinal elétrico écomutado entre ligado e desligado pelo fechamento e a aber-tura de um circuito elétrico, respectivamente. 0 circuitoelétrico pode ser aberto e fechado mecanicamente, eletrica-mente ou de maneira semelhante.

Um sinal de entrada de análise pode ter um ou maisintervalos de pulso de análise. Um intervalo entre pulsos deanálise é a soma de um pulso de análise e um relaxamento deanálise. Cada pulso de análise tem uma amplitude e uma lar-gura de pulso de análise. A amplitude indica a intensidadedo potencial, da corrente, ou semelhante, do sinal elétrico.A amplitude pode variar ou ser uma constante durante o pulsode análise. A largura do pulso de análise é a duração detempo de um pulso de análise. As larguras de pulso de análi-se em um sinal de entrada de análise podem variar ou ser es-sencialmente as mesmas. Gada relaxamento de análise tem umalargura de relaxamento de análise, que é a duração de tempode um relaxamento de análise. As larguras de relaxamento deanálise em um sinal de entrada de análise podem variar ouser essencialmente as mesmas.

O sinal de entrada de análise pode ter uma largurade pulso de análise de menos de cerca de 5 seg e um interva-lo entre pulsos de análise de menos de cerca de 15 seg. 0sinal de entrada de análise pode ter uma largura de pulso deanálise de menos de cerca de 3, 2, 1,5 ou 1 seg e um inter-valo entre pulsos de análise de menos de cerca de 13, 7, 4,3, 2,5 ou 1,5 seg. 0 sinal de entrada de análise pode teruma largura de pulso de análise na faixa de cerca de 0,1 acerca de 3 seg e um intervalo entre pulsos de análise nafaixa de cerca de 0,2 a cerca de 6 seg. O sinal de entradade análise pode ter uma largura de pulso de análise na faixade cerca de 0,1 seg até cerca de 2 seg e um intervalo entrepulsos de análise na faixa de cerca de 0,2 seg a cerca de 4seg.

O sinal de entrada de análise pode ter uma largura depulso de análise na faixa de cerca de 0,1 seg até cerca de1,5 seg e um intervalo entre pulsos de análise na faixa de0,2 seg até cerca de 3,5 seg. O sinal de entrada de análisepode ter uma largura de pulso de análise na faixa de cercade 0,4 seg a cerca de 1,2 seg e um intervalo entre pulsos deanálise na faixa de cerca de 0,6 seg a cerca de 3,7 seg. Osinal de entrada de análise pode ter uma largura de pulso deanálise na faixa de cerca de 0,5 seg a cerca de 1,5 seg e umintervalo entre pulsos de análise na faixa de cerca de 0,75seg até cerca de 2,0 seg. O sinal de entrada de análise podeter uma largura de pulso de análise de cerca de 1 seg e umintervalo entre pulsos de análise de cerca de 1,5 seg. Osinal de entrada de análise pode ter outras larguras de pul-so e intervalos entre pulsos.

0 biossensor aplica o sinal de entrada de análiseà amostra durante um período de análise. O período de análi-se pode ter a mesma duração ou uma duração diferente da doperíodo de consulta. O período de análise dos sinal de en-trada de análise pode ser inferior a cerca de 180, 120, 90,60, 30, 15, 10 ou 5 seg. O período de análise pode estar nafaixa de cerca de 1 seg a cerca de 100 seg. O período de a-nálise pode estar na faixa de cerca de 1 seg a cerca de 25seg. O período de análise pode estar na faixa de cerca de 1seg a cerca de 10 seg. O período de análise pode estar nafaixa de cerca de 2 seg a cerca de 3 seg. 0 período de aná-lise pode ser de cerca de 2,5 seg. O período de análise podeter menos que cerca de 50, 25, 20, 15, 10, 8, 6 ou 4 inter-valos entre pulsos. O período de análise pode ter intervalosentre pulsos de análise na faixa de cerca de 2 a cerca de50. O período de análise pode ter intervalos entre pulsos deanálise na faixa de cerca de 2 a cerca de 25. O período deanálise pode ter intervalos entre pulsos na faixa de cercade 2 a cerca de 15. O período de análise pode ter cerca de10 intervalos entre pulsos de análise. Outros períodos deanálise podem ser utilizados.

As Figuras 7A e 7B são gráficos que mostram o a-perfeiçoamento na exatidão de medição quando uma DBL é com-binada com um pulso de leitura curto. Amostras de sangue to-tal foram combinadas com o ferrocianeto em uma razão de di-luição de 1:5 para representar uma concentração de glicosesubjacente e medidas com um pulso de leitura de 1 segundo.Assim, os 20%, 40% e 60% de amostras de WB de hematócritoforam diluídos em 16%, 32% e 48% de hematócrito (uma reduçãode 20% de todos os três valores de hematócrito) . As linhasde 20%, 40% e 60% representam a corrente medida para as a-mostras de sangue que continham 16%, 32% e 48% de hematócri-to, respectivamente.

A Figura 7A mostra as inexatidões introduzidas pe-lo efeito de hematócrito e outros efeitos de uma tira senso-ra de condutor nua destituída de uma DBL. A inexatidão é re-presentada como a diferença entre as linhas de 20% e 60% dehematócrito (a extensão total de viés do hematócrito total)e representa a inexatidão de medição máxima atribuível aoefeito de hematócrito. Valores de viés menores representamum resultado mais preciso. Um desempenho semelhante foi ob-servado quando uma DBL foi usada com um pulso de leituramais longo, conforme discutido acima com relação à Figura 4A.

Inversamente, a Figura 7B mostra uma diminuiçãoacentuada na distância entre as linhas de calibração de 20%e 60% quando uma DBL é combinada com um pulso de leitura de1 segundo. Uma DBL distinta de polímero de PEO e 10% de KCI(sem reagentes) foi impressa sobre um condutor, conforme u-tilizado para a Figura IA acima. A extensão total de viés dohematócrito com a DBL/pulso de leitura curto foi quase doisterços menor que a extensão de viés total sem a DBL. Assim,as seqüências de pulsos que incluem vários ciclos de ativi-dade em combinação com uma DBL podem aumentar de maneirasignificativa a exatidão de medição e proporcionar uma redu-ção desejável no fundo de mediador.

As Figuras 7C e 7D mostram a redução no viés dohematócrito que pode ser obtida quando uma seqüência de pul-sos amperométricos conectada por porta é combinada com umaDBL. A Figura 7C demonstra que o viés de medição atribuívelao efeito de hematócrito está dentro de ±5% quando uma DBLfoi combinada com a seqüência de pulsos da Figura 5E e osvalores de corrente foram registrados a 14,875 segundos ou0,125 segundo a partir do último pulso. Para comparação, aFigura 7D estabelece que o viés aumenta até ±15% quando ovalor de corrente a 16 segundos (1,25 segundo a partir doúltimo pulso) é utilizado para determinar a concentração deglicose da amostra. Assim, quanto mais longa a duração daexcitação, maior o viés do hematócrito observado.

Além da capacidade da presente invenção de reduzira inexatidão causada pelo efeito de hematócrito e pelo sinalde fundo do mediador, a combinação do perfil de correntetransitória de cada excitação e dos perfis de contorno re-sultantes pode ser usada para obter vários conjuntos deconstantes de calibração para o sistema sensor, aumentandoassim a exatidão da análise. Cada conjunto de constantes decalibração obtidas pode ser usado para correlacionar umaleitura de corrente especifica com uma concentração especí-fica de espécie mensurável na amostra. Assim, sob um aspec-to, um aumento na exatidão pode ser obtido tirando-se a mé-dia dos valores de glicose obtidos utilizando-se vários con-juntos de constantes de calibração.

Os sistemas sensores eletroquimicos convencionaisutilizam geralmente um conjunto de constantes de calibração,tal como inclinação e interrupção, para converter as leitu-ras de corrente em uma concentração correspondente do anali-to na amostra. Entretanto, um único conjunto de constantesde calibração pode resultar em inexatidões na concentraçãode analito determinada a partir dos valores de corrente re-gistrados uma vez que o ruido aleatório é incluído na medi-ção.Obtendo-se o valor de corrente em um tempo fixodentro de cada ciclo de atividade das seqüências de pulsosda presente invenção, podem ser estabelecidos vários conjun-tos de constantes de calibração. A Figura 8 é um gráfico ascorrentes de ponto terminal registradas a 8,5, 10, 11,5, 13e 14.5 segundos (ciclos de atividade 6-9 e primeira parte dopulso de leitura terminal) quando a seqüência de pulsos mos-trada na Figura 5B foi aplicada a amostras de WB que conti-nham diversas concentrações de glicose. Cada uma destas cin-co linhas de calibração é independente das outras e pode serutilizada de duas maneiras, pelo menos.

Em primeiro lugar, os vários conjuntos de constan-tes de calibração podem ser usados para determinar o númerode ciclos de atividade que deve ser aplicado durante a se-qüência de pulsos de modo a se obter a desejada exatidão,precisão e tempo de análise. Por exemplo, se os valores decorrente obtidos a partir das três primeiras excitações in-dicarem uma concentração de glicose elevada, tal como >150ou 200 mg/dL, o sistema sensor pode terminar a análise acerca de 5,5 segundos, encurtando assim consideravelmente otempo necessário à análise. Tal encurtamento é possível por-que a imprecisão a concentrações de glicose elevadas é tipi-camente menor do que a concentrações de glicose mais baixas.

Inversamente, se os valores de corrente obtidos a partir dastrês primeiras excitações indicarem uma concentração de gli-cose baixa, tal como <150 ou 100 mg/dL, o sistema sensor po-de estender a análise a mais de 7, como, por exemplo, maisde 8 ou 10 segundos, de modo a aumentar a exatidão e/ou pre-cisão da análise.

Em segundo lugar, os vários conjuntos de constan-tes de calibração podem ser utilizados para aumentar a exa-tidão e/ou precisão da análise por divisão proporcional. Porexemplo, se o tempo de medição de glicose alvo é de 11,5 se-gundos, as correntes a 8,5, 10 e 11,5 segundos podem ser u-tilizadas para calcular as concentrações de glicose utili-zando-se as inclinações e interceptações das linhas de cali-bração correspondentes; portanto, Gg,5 = (8,5—Int8,5)/Inclinação8,5, Gi0 = (iio ~ Inti0)/Inclinaçãoio e Gn,5 =(in,5 - Intn,5)/Inclinaçãon,5. Teoricamente, estes três valo-res de glicose devem ser equivalentes, diferindo apenas porvariações aleatórias. Assim, os valores de glicose Gs,5, Gioe Gii,5 podem ser divididos proporcionalmente e o valor deglicose final de (G8,5 + Gxo + Gn,5)/3 pode ser calculado. Adiversão proporcional dos valores das linhas de calibraçãopode proporcionar uma redução no ruido à taxa de 1/V3).

Um beneficio inesperado das seqüências de pulsosamperométricos conectadas por porta que incluem excitaçõesrelativamente curtas e relaxamentos relativamente longos,tal como mostrado na Figura 5E, é a capacidade de simplifi-car a calibração. Embora os vários conjuntos de constantesde calibração que podem ser obtidos a partir dos perfistransitórios e de contorno possam proporcionar uma vantagempara a exatidão da análise, uma seqüência de pulsos como amostrada na Figura 5E pode proporcionar exatidão semelhanteà obtida com a utilização de vários conjuntos de constantesde calibração a partir de um único conjunto de constantes decalibração. Embora não pretendendo se limitado por qualquerteoria especifica, este resultado pode ser atribuível aostempos de relaxamento relativamente longos em comparação comos relaxamentos curtos. Os tempos de relaxamento longos po-dem proporcionar um estado no qual a taxa média da conversãoda espécie mensurável durante a excitação é equilibrada pelataxa de difusão da espécie mensurável para dentro da DBL.Desta maneira, os vários conjuntos de constantes de calibra-ção podem reduzir-se a um único conjunto, e a conversão dosdados registrados em uma concentração de analito pode sersimplificada executando-se o processo de divisão proporcio-nal nos dados de corrente registrados antes de se determinara concentração de analito.

A combinação do perfil de corrente transitória decada excitação e dos perfis de contorno resultantes pode sertambém usada para determinar se a tira sensora foi sub-enchida com amostra, permitindo assim ao usuário adicionaramostra adicional à tira sensora. Além do elétrodo operacio-nal e do contra-elétrodo, os sistemas sensores convencionaispodem determinar uma condição de sub-enchimento utilizandoum terceiro elétrodo ou par de elétrodos; entretanto, o ter-ceiro elétrodo ou par de elétrodos acrescenta complexidade ecusto ao sistema sensor.

Sistemas de dois elétrodos convencionais podem re-conhecer que uma análise é "ruim", mas podem não determinarse a razão da análise falha foi causada por sub-enchimentoou uma tira sensora defeituosa. A capacidade de determinarse o sub-enchimento causou a falha da análise é benéficaporque pode ser corrigida adicionando uma amostra adicionalà mesma tira sensora e repetindo-se a análise, impedindo as-sim que uma tira boa seja descartada.

A Figura 9A mostra os perfis de corrente transitó-ria obtidos a partir da seqüência de pulsos representada naFigura 5B para 10 análises, cada uma utilizando uma tirasensora diferente, em que 2,0 μί de amostra foram introduzi-dos na tira. Dependendo da velocidade de enchimento e do vo-lume de tampa-intervalo de uma tira sensora especifica, 2,0μΐϋ de amostra podem ou não ser suficientes para encher a tira.

Na Figura 9B, os perfis de corrente transitória daFigura 9A foram convertidos em perfis de contorno da taxa dequeda como uma função do tempo. Sob um aspecto, a taxa dequeda pode ser representada como uma constante K determinadapor uma ou outra das seguintes equações:

K fofr0.12s)-M''l.0)1η(ί0.125)-1η(ί,.0)

K _ In(^)-InQVo)2 Infoj )-ln(í,.0)

onde os valores de 0,125, 0,5 e 1,0 são em segun-dos. Assim, utilizando-se a constante K de um processo dequeda, os perfis de corrente da Figura 9A podem ser conver-tidos nos perfis de constante de queda da Figura 9B.

A Figura 9B estabelece que existe uma diferençasubstancialmente entre os perfis de queda dos sensores sub-enchidos e dos sensores enchidos normalmente, especialmentena faixa de tempo de 3 a 7 segundos. 0 sub-enchimento podeser determinado a partir dos perfis de constante de quedapela comparação da diferença entre a constante de queda reale um valor previamente selecionado. Por exemplo, se -0,1 forselecionado como o limite superior para um sensor enchidonormalmente com relação à Figura 9B, qualquer constante Kique tenha um valor mais baixo que -0,1, determinado a partirdas excitações durante o período de tempo de 3 a 5 segundos,pode ser considerada como enchido normalmente. Da mesma ma-neira, qualquer sensor que tenha um valor de Ki mais elevadoque -0,1 pode ser considerado sub-enchido. Desta maneira, osub-enchimento pode ser determinado em resposta a uma taxade queda obtida a partir de um perfil de corrente transitória.

Assim, na Figura 9B as tiras sensoras representa-das pelas séries 3 e 8 foram enchidas o suficiente, enquantoas oito tiras sensoras representadas pelas séries 1-2, 4-7 e9-10 foram sub-enchidas. Desta maneira, as seqüências depulsos amperométricos conectadas por porta da presente in-venção proporcionaram a detecção do sub-enchimento em umatira sensora de dois elétrodos, uma função que exige tipica-mente um terceiro elétrodo para sistemas sensores convencio-nais. Além disto, a determinação de sub-enchimento foi feitaem menos de dez segundos, dando tempo ao dispositivo de me-dição para sinalizar ao usuário, enviando, por exemplo, umsinal a um dispositivo emissor de luz ou a um monitor, paraadicionar mais amostra(s) à tira.Uma vez que o sub-enchimento pode ser determinadoa partir dos perfis de corrente transitória, os mesmos valo-res de corrente usados para determinar a presença e/ou con-centração do analito podem ser usados para determinar se e-xiste uma condição de sub-enchimento. Assim, o sub-enchimento pode ser determinado durante os vários ciclos deatividade da seqüência de pulsos sem se prolongar a duraçãoda análise eletroquimica além do necessário para a determi-nação da concentração.

A combinação do perfil de corrente transitória decada excitação e do perfil de contorno resultante pode sertambém usada para determinar se uma alteração na temperaturada amostra pode afetar adversamente a análise. Os sistemassensores convencionais incluem um termistor no dispositivode medição ou na tira de modo a se obter a temperatura dodispositivo ou tira, respectivamente. Embora esta temperatu-ra seja uma aproximação da temperatura da amostra, tipica-mente, o dispositivo ou tira está a uma temperatura diferen-te daquela da amostra. A diferença de temperatura entre odispositivo ou tira e a amostra pode introduzir um viés naanálise.

Pela determinação de uma taxa de queda, como comuma constante K conforme discutido anteriormente, a tempera-tura da amostra pode ser determinada. AV Figura 10 mostraconstantes K representadas graficamente como uma função datemperatura que foram obtidas a partir da quinta excitaçãode uma seqüência de pulsos para concentrações de glicose de50, 1 100 e 400 mg/dL. 0 gráfico estabelece que a taxa dequeda aumentou em valor absoluto com o aumento da temperatu-ra. Embora não desejando ser limitado por qualquer teoriaespecifica, este fenômeno pode ser atribuído a temperaturasmais baixas, retardando a taxa de difusão dos diversos cons-tituintes presentes na tampa-intervalo. Desta maneira, atemperatura de uma amostra pode ser determinada em respostaa uma taxa de queda obtida a partir de um perfil de correntetransitória.

Uma vez que a temperatura da amostra pode ser de-terminada a partir dos perfis de corrente transitória, osmesmos valores de corrente utilizados para determinar a pre-sença e/ou concentração do analito podem ser utilizados paradeterminar a temperatura da amostra. Assim, a temperatura daamostra pode ser determinada durante os vários ciclos de a-tividade da seqüência de pulsos sem se prolongar a duraçãoda análise eletroquímica além do necessário para a determi-nação da concentração.

Sob um aspecto, a temperatura da amostra pode serdeterminada pela solução de K por meio da seguinte equação:

<formula>formula see original document page 67</formula>

onde io,i25 e !0,375 são as correntes a 0,125 e 0,375segundos da excitação mais sensível à alteração na tempera-tura, tal como a excitação que gera a queda de corrente maissensível com relação à alteração na temperatura. In(0,125) eIn(0,375) são os termos logarítmicos normais dos tempos de0,125 e 0,375, respectivamente. A partir do gráfico destasconstantes K versus temperatura, conforme mostrado na Figura10, a temperatura da amostra pode ser determinada pela fun-ção de correlação do gráfico. A função de correlação podeser um encaixe polinomial da curva. A temperatura determina-da a partir deste gráfico pode ser diferente da temperaturado dispositivo e pode refletir de maneira mais precisa atemperatura da amostra.

Uma vantagem da determinação da temperatura da a-mostra, em oposição à do dispositivo, é que a duração da a-nálise pode ser ajustada de modo a permitir tempo suficientepara que a re-hidratação de uma DBL atinja o equilíbrio, au-mentando assim a exatidão da análise. Por exemplo, se a tem-peratura da amostra, determinada durante a seqüência de pul-sos, é de pelo menos 5 ou 10°C abaixo da temperatura ambien-te, a seqüência de pulsos pode ser prolongada, tal como comciclos de atividade adicionais.

A Figura 11 é uma representação esquemática de umdispositivo de medição 1100, que inclui contatos 1120 em co-municação elétrica com um conjunto de circuitos 1110 e ummonitor 1130. Sob um aspecto, o dispositivo 1100 é portátile é adaptado para ser seguro com a mão e para receber umatira sensora, como a tira 100 da Figura IA. Sob outro aspec-to, o dispositivo de medição 1100 é um dispositivo de medi-ção de mão adaptado para receber uma tira sensora e imple-mentar seqüência de pulsos amperométricos conectadas porporta.

Os contatos 1120 são adaptados para proporcionarcomunicação elétrica com o conjunto de circuitos elétricos1110 e com os contatos de uma tira sensora, como os contatos170 e 180 da tira sensora 100 mostrada na Figura 1B. 0 con-junto de circuitos elétricos 1110 pode incluir um carregadorelétrico 1150, um processador 1140 e um meio de armazenamen-to passível de leitura por computador 1145. O carregador e-létrico 1150 pode ser um potenciostato, um gerador de sinaisou semelhante. Assim, o carregador 1150 pode aplicar umatensão aos contatos 1120 enquanto registra a corrente resul-tante, funcionando como um carregador-registrador.

O processador 1140 pode estar em comunicação elé-trica com o carregador 1150, com o meio de armazenamentopassível de leitura por computador 1145 e com o monitor1130. Se o carregador não for adaptado apara registrar acorrente, o processador 1140 pode ser adaptado para regis-trar a corrente nos contatos 1120.

O meio de armazenamento passível de leitura porcomputador 1145 pode ser qualquer meio de armazenamento, talcomo magnético, óptico, memória de semicondutor e semelhan-tes. O meio de armazenamento passível de leitura por compu-tador 1145 pode ser um dispositivo de memória fixo ou umdispositivo de memória removível, tal como um cartão de me-mória removível. O monitor 1130 pode ser analógico ou digi-tal, sob um aspecto um tela LCD adaptada para exibir umaleitura numérica.

Quando os contatos de uma tira sensora que contémuma amostra estão em comunicação elétrica com os contatos1120, o processador 1140 pode orientar o carregador 1150 pa-ra que aplique à amostra uma seqüência de pulsos amperomé-tricos conectada por porta, iniciando assim a análise. Oprocessador 1140 pode iniciar a análise em resposta à inser-ção de uma tira sensora, à aplicação de uma amostra a umatira sensora inserida anteriormente, ou em resposta a umaentrada do usuário, por exemplo.

As instruções referentes à implementação da se-qüência de pulsos amperométricos conectada por porta podemser fornecidas por um código de software passível de leiturapor computador armazenado no meio de armazenamento passívelde leitura por computador 1145. O código pode ser um código-objeto ou qualquer outro código que descreva ou controle afuncionalidade descrita neste pedido. Os dados que resultamda seqüência de pulsos amperométricos conectada por portapodem ser submetidos a um ou mais tratamentos de dados, in-clusive a determinação de taxas de queda, constantes K, in-clinações, interceptações e/ou temperatura da amostra noprocessador 1140, e os resultados, tal como uma concentraçãode analito corrigida, transmitidos para o monitor 1130. Comoocorre com as instruções referentes à seqüência de pulsos, otratamento dos dados pode ser implementado pelo processador1140 a partir do código de software passível de leitura porcomputador armazenado no meio de armazenamento passível deleitura por computador 1145.

Sem limitar o alcance, a aplicação ou implementa-ção, os métodos e sistemas descritos anteriormente podem serimplementados utilizando-se o seguinte algoritmo:

Etapa 1: Ligar a força do biossensor

Etapa 2: Efetuar o auto-teste do biossensorEtapa 3: Configurar consulta para aplicação da amostraao sensor

Ajustar potencial de consulta de ASIC para Vpoll

Ajustar nivel de limite do ASIC para itrigger

Ajustar cronômetro periódico de consulta paraexpirar no intpoii

Etapa 4: Configurar para analisar corrente do sensor

Esperar que cronômetro periódico de consultaexpire

Habilitar bomba de carga ASIC

Habilitar detector de limite de ASIC (irigger)

Habilitar potencial de consulta (vpon)

Selecionar canal de sensor que aplique potencial a sensor

Aguardar tempo de consolidação tpon

Etapa 5: Verificar se a corrente do sensor ultrapassao limite

Etapa 6: Retardar e testar corrente do sensor novamente

Etapa 7: Quando da detecção da Aplicação de Amostracomeçar a contar o tempolançar seqüência de pulsos

Etapa 8: Pulso 1 - Medir correntes de sensor i1(1 e ilf8

Pulso 1 começa no tempo tpiFixar a duração do Pulso 1 em dpiFixar o potencial de sensor do Pulso 1 em vpiSelecionar canal de sensor para aplicar poten-cial a sensorNo tempo ti,i, medir sinal de sensor, salvarvalor como ADSn

No tempo ti,8, medir sinal de sensor, salvarvalor como ADSis

Etapa 9: Retardo 1 - Re-padronixar componentes eletrônicos

Retardo 1 começa no final da leitu-ra de AD2, desconectar canal de sensor

Retardo 1 termina no inicio do Pulso 2

Fixar potencial em Vstandardize

No tempo tci, selecionar canal deresistor de referência, em seguida medir sinal, salvar valorcomo ADri

No tempoc2, selecionar canal de des-locamento, em seguida medir sinal, salvar valor como AD0I

Obs.: as correntes do sensor que co-meçam no Pulso 1 são calculadas a partir das medições ADri eAD0I

Etapa 10: Pulso 2 - Medir correntes de sensor i2,i e i2,8

Pulso 2 começa no tempo tp2

Fixar duração do Pulso 2 em dp2

Fixar potencial do sensor no Pulso 2em Vp2

Selecionar canal de sensor para a-plicar potencial a sensor

No tempo t2(i, medir sinal de sensor,salvar valor como ADs2INo tempo t2,%, medir sinal de sensor,salvar valor como ADS28

Etapa 11: Retardo 2 -

Retardo 2 começa no final da leiturade ADs3, desconectar canal de sensor

Retardo 2 termina no inicio do Pulso 3Selecionar canal de deslocamento paradesconectar sensor

Etapa 12: Pulso 3 - Medir correntes de sensor: i3,i e i3,8

Pulso 3 começa no tempo tp3

Fixar duração do Pulso 3 em dp3Fixar potencial de sensor no Pulso 3em Vp3

Selecionar canal de sensor para a-plicar potencial a sensor

No tempo t3,i, medir sinal de sensor,salvar valor como ADs3I

No tempo t3/s, medir sinal de sensor,salvar valor como ADS38

Etapa 13: Retardo 3 - Ti e iwet

Retardo 3 começa no final da lei-tura de ADs38,desconectar canal de sensor

Retardo 3 termina no inicio do Pulso4

Fixar potencial em Vstandardize

No tempo tc3, selecionar canal determistor, em seguida medir sinal, salvar valor como ADTiNo tempo twet, selecionar canal dedeslocamento, em seguida medir sinal, salvar valor como ADwet

Etapa 14: Pulso 4 - Medir correntes de sensor: i4/i, Í4,4e 14,8

Pulso 4 começa no tempo tp4

Fixar duração do Pulso 4 em dp4

Fixar potencial de sensor no Pulso 4 em Vp4

Selecionar canal de sensor para apli-car potencial a sensor

No tempo t4,x, medir sinal de sensor,salvar valor como AD34I

No tempo t4,4/ medir sinal de sensor,salvar valor como AD344

No tempo t4,8, medir sinal de sensor,salvar valor como AD348

Etapa 15: Retardo 4 -

Retardo 4 começa no final da leiturade ADs48, desconectar canal de sensor

Retardo 4 termina no inicio do Pulso 5Selecionar canal de deslocamento paradesconectar sensor

Etapa 16: Pulso 5 - Medir correntes de sensor: i5,i, i5,4 e i5,8

Pulso 5 começa no tempo tp5

Fixar duração do Pulso 5 em dp5

Fixar potencial do sensor no Pulso 5 em vp5

No tempo ts,i, medir sinal de sensor,salvar valor como AD35INo tempo t5(4, medir sinal de sensor,salvar valor como ADS54

No tempo t5,8, medir sinal de sensor,salvar valor como ADsss

Desabilitar funções analógicas do ASIC

Etapa 17: Buscar número de calibração de lote na incli-nação e interrupção

S = Valor de inclinação para número decalibração de lote de corrente

Int = Valor de interrupção para númerode calibração de lote de corrente

Etapa 18: Ajustar inclinação e interrupção para efeitoda temperatura

Etapa 19: Calcular concentração de glicose a 25°C

Etapa 20: Converter em referência alvo (plasma vs, refe-rência de WB)

Etapa 21: Verificar sub-enchimento

Etapa 22: Verificar se há "Comportamento Anormal"

Etapa 23: Se glicose baixa, verificar novamente se há"Comportamento Anormal"

Etapa 25: Verificar se há níveis extremos de glicose

Etapa 26; Exibir resultado

O algoritmo pode ter outras sub-rotinas que inclu-am aquelas para verificar se há erros, tais como as condi-ções de temperatura e sub-enchimento da amostra. As constan-tes que podem ser usadas no algoritmo são dadas nas TabelaIII abaixo. Outras constantes podem ser usadas.TABELA III

<table>table see original document page 76</column></row><table><table>table see original document page 77</column></row><table><table>table see original document page 78</column></row><table>

Embora tenham sido descritas diversas modalidadesda invenção, será evidente aos versados na técnica que ou-tras modalidades e implementações são possíveis dentro doalcance da invenção.

Claims (30)

1. Método para determinar a concentração de um a-nalito em uma amostra, CARACTERIZADO por compreender:aplicar um sinal de entrada à amostra, o sinal deentrada compreendendo pelo menos 3 ciclos de atividade den-tro de 180 segundos e cada ciclo de atividade compreendendouma excitação e um relaxamento;medir um sinal de saida que responde a uma espéciemensurável; edeterminar a concentração do analito na amostra emresposta ao sinal de saida medida.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por compreender também introduzir a amostra emuma tira sensora e transferir pelo menos um elétron do ana-lito na amostra para um mediador na tira sensora, em que osinal de entrada excita eletroquimicamente a espécie mensu-rável, e a espécie mensurável é selecionada do grupo queconsiste no analito, no mediador e em combinações deles.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a excitação tem uma tensãosubstancialmente constante.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de entrada compreendeum pulso de leitura terminal.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de entrada compreendeexcitações de onda quadrada.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de entrada tem umaintensidade redox de pelo menos 0,01.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a concentração do analito de-terminada a partir do método inclui menos viés atribuível aofundo de mediador do que a concentração do analito determi-nada a partir do mesmo ou outro método destituído^ do sinalde entrada que compreende pelo menos 3 ciclos de atividadedentro de 180 segundos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por compreender também registrar pelo menosuma corrente como uma função do tempo durante a aplicação dosinal de entrada.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação compreende a-plicar pelo menos um tratamento com dados a pelo menos umacorrente do sinal de saída.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por compreender também:excitar a espécie mensurável interna a uma camadade barreira à difusão; eexcluir substancialmente da excitação a espéciemensurável externa à camada de barreira à difusão.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por compreender também determinar a concentra-ção do analito em resposta a um perfil de corrente quandouma taxa de difusão relativamente constante da espécie men-surável é atingida.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal de saida compreendepelo menos um perfil de corrente, e a concentração do anali-to na amostra é determinada em resposta ao pelo menos umperfil de corrente.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato de que a excitação é de menos que 5segundos.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato de que o relaxamento responde a umcircuito aberto.

15. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato de que o relaxamento é de pelo menos 0,5 segundo.

16. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato de que o perfil de corrente incluiuma queda transitória e a concentração de analito é determi-nada a partir da queda transitória.

17. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO por compreender também estabelecer vários con-juntos de constantes de calibração em resposta ao sinal desaida.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17,CARACTERIZADO por compreender também determinar o número deciclos de atividade no sinal de entrada em resposta aos vá-rios conjuntos de constantes de calibração.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17,CARACTERIZADO por compreender também:determinar a concentração do analito na amostra emresposta a cada conjunto de constantes de calibração; etirar a média das concentrações do analito a par-tir dos conjuntos de constantes de calibração.

20. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO por compreender também determinar a temperatu-ra da amostra contida por uma tira sensora em resposta à ta-xa de queda do perfil de corrente.

21. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO por compreender também determinar quando umtira sensora está sub-enchida em resposta ao perfil de corrente.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21,CARACTERIZADO por compreender também determinar quando umatira sensora está sub-enchida quando a taxa de queda do per-fil de corrente é inferior a um valor selecionado.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22,CARACTERIZADO pelo fato de que o valor selecionado é -0,1.

24. Dispositivo de medição de mão, para determinara concentração de analito em uma amostra, CARACTERIZADO pelofato de queo dispositivo é adaptado para receber uma tirasensora e o dispositivo compreende:contatos;pelo menos um monitor; eum circuito eletrônico que estabelece comunicaçãoelétrica entre os contatos e o monitor, o circuito compreendendo:um carregador elétrico e um processador em comuni-cação elétrica, o processador em comunicação elétrica com ummeio de armazenamento passível de leitura por computadorcompreendendo um código de software passível de leitura porcomputador que, quando executado pelo processador, faz comque o carregador implemente um sinal de entrada que compre-ende pelo menos 3 ciclos de atividade dentro de 180 segundosentre os contatos, cada ciclo de atividade compreendendo umaexcitação e um relaxamento.

25. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 24,CARACTERIZADO pelo fato de que a excitação está a uma tensãosubstancialmente constante.

26. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 24,CARACTERIZADO pelo fato de que o processador é acionável pa-ra medir pelo menos um perfil de corrente nos contatos e pa-ra determinar a concentração de analito do analito na amos-tra em resposta ao pelo menos um perfil de corrente.

27. Método para reduzir o viés atribuível ao fundode mediador em uma concentração determinada de analito emuma amostra, CARACTERIZADO por compreender:aplicar um sinal de entrada à amostra, o sinal deentrada compreendendo pelo menos 3 ciclos de atividade den-tro de 180 segundos.

28. Método para sinalizar ao usuário que acrescen-te uma amostra adicional a uma tira sensora, CARACTERIZADOpor compreender:determinar se a tira sensora está sub-enchida peladeterminação de uma constante de queda a partir das corren-tes registradas durante pelo menos duas excitações de um si-nal de entrada que inclui pelo menos 3 ciclos de atividadedentro de 180 segundos; esinalizar ao usuário que acrescente uma amostraadicional à tira sensora se a tira estiver sub-enchida.

29. Método para determinar a temperatura de umaamostra contida por uma tira sensora, CARACTERIZADO por com-preender:determinar uma constante de queda a partir dascorrentes registradas durante pelo menos duas excitações deum sinal de entrada que inclui pelo menos 3 ciclos de ativi-dade dentro de 180 segundos; ecorrelacionar a constante de queda com um valor detemperatura.

30. Método para determinar a duração de um sinalde entrada que inclui pelo menos 3 ciclos de atividade den-tro de 180 segundos, para determinar a concentração de ana-lito em uma amostra, CARACTERIZADO por compreender:determinar uma série de pontos de calibração de-terminados a partir das correntes registradas durante os pe-lo menos 3 ciclos de atividade; edeterminar a duração do sinal de entrada em res-posta à concentração determinada de analito na amostra.