BRPI0717620A2 - Amperometria de decaimento transitório - Google Patents

Description

"AMPEROMETRIA DE DECAIMENTO TRANSITÓRIO" REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório US 60/854.060 intitulado "Transient Decay Amperometry" depositado em 24 de outubro de 2006, o qual está incorpo- rado na sua totalidade pela referência, o benefício do pedido provisório US 60/869.557 intitu- lado "Transient Decay Amperometry" depositado em 11 de dezembro de 2006, o qual está incorporado na sua totalidade pela referência, e o benefício do pedido provisório US 60/869.625 intitulado "Transient Decay Amperometry" depositado em 12 de dezembro de 2006, o qual está incorporado na sua totalidade pela referência.

ANTECEDENTFS

Biossensores fornecem uma análise de um fluido biológico, tal como sangue total, urina ou saliva. Tipicamente, um biossensor analisa uma amostra do fluido biológico para determinar a concentração de um ou mais analitos, tais como álcool, glicose, ácido úrico, lactato, colesterol ou bilirrubina, no fluido biológico. A análise é útil na diagnose e tratamento de anormalidades fisiológicas. Por exemplo, um indivíduo diabético pode usar um biossen- sor para determinar o nível de glicose no sangue total para ajustes na dieta e/ou medicação.

Biossensores podem ser implementados usando dispositivos de medição de ban- cada, portáteis e semelhantes. Os dispositivos de medição portáteis podem ser de mão. Biossensores podem ser projetados para analisar um ou mais analitos e podem usar dife- rentes volumes de fluidos biológicos. Alguns biossensores podem analisar uma única gota de sangue total, tal como de 0,25-15 microlitros QjL) em volume. Exemplos de dispositivos de medição portáteis incluem os medidores Ascensia Breeze® e Elite® da Bayer Corporati- on; os biossensores Precision® disponíveis pela Abbott de Abbott Park1 llinois; biossensores Accucheck® disponíveis pela Roche de Indianápolis, Indiana; e os biossensores OneTouch Ultra® disponíveis pela Lifescan de Milpitas, Califórnia. Exemplos de dispositivos de medi- ção de bancada incluem o BAS 100B Analyzer disponível pela BAS Instruments de West Lafayette, Indiana; o Electrochemical Workstation disponível pela CH Instruments de Austin, Texas; um outro Electrochemical Workstation disponível pela Cypress Systems de Lawren-

ce, Kansas; e o EG&G Electrochemical Instrument disponível pela Princeton Research Ins- truments de Princeton, Nova Jersey.

Biossensores usualmente medem um sinal elétrico para determinar a concentração de analito em uma amostra do fluido biológico. O analito tipicamente passa por uma oxida- ção/redução ou reação redox quando um sinal de entrada é aplicado à amostra. Uma enzi- ma ou espécie similar pode ser acrescentada à amostra para aprimorar a reação redox. O sinal de entrada usualmente é um sinal elétrico, tal como uma corrente ou potencial. A rea- ção redox gera um sinal de saída em resposta ao sinal de entrada. O sinal de saída usual- mente é um sinal elétrico, tal como uma corrente ou potencial, o qual pode ser medido e correlacionado com a concentração do analito no fluido biológico. Muitos biossensores incluem um dispositivo de medição e uma tira sensora. A tira sensora pode ser adaptada para uso externo, interno, ou parcialmente dentro de um orga- nismo vivo. Quando usada fora de um organismo vivo, uma amostra do fluido biológico é introduzida em um reservatório de amostra na tira sensora. A tira sensora pode ser colocada no dispositivo de medição antes, depois, ou durante a introdução da amostra para análise. Quando dentro ou parcialmente dentro de um organismo vivo, a tira sensora pode ficar i- mersa continuamente na amostra ou a amostra pode ser introduzida de forma intermitente na tira. A tira sensora pode incluir um reservatório que isola parcialmente um volume da a- mostra ou ser aberto para a amostra. De forma similar, a amostra pode fluir continuamente através da tira ou ser interrompida para análise.

O dispositivo de medição usualmente tem contatos elétricos que se conectam com os condutores elétricos da tira sensora. Os condutores elétricos tipicamente se conectam a eletrodos de trabalho, contraeletrodos e/ou a outros eletrodos que se estendem para dentro do reservatório de amostra. O dispositivo de medição aplica o sinal de entrada através dos contatos elétricos aos condutores elétricos da tira sensora. Os condutores elétricos transpor- tam o sinal de entrada através dos eletrodos para dentro da amostra presente no reservató- rio de amostra. A reação redox do analito gera um sinal de saída em resposta ao sinal de entrada. O dispositivo de medição determina a concentração de analito em resposta ao sinal de saída.

A tira sensora pode incluir reagentes que reagem com analito na amostra de fluido biológico. Os reagentes podem incluir um agente ionizante para facilitar a reação redox do analito, assim como mediadores ou outras substâncias que auxiliam a transferir elétrons entre o analito e o condutor. O agente ionizante pode ser um oxidoredutase, tal como uma enzima específica de analito, a qual catalisa a oxidação de glicose em uma amostra de san- gue total. Os reagentes podem incluir um aglutinante que retém a enzima e mediador con- juntamente.

Muitos biossensores usam métodos amperométricos onde um sinal elétrico de po- tencial constante (tensão) é aplicado aos condutores elétricos da tira sensora enquanto que o sinal de saída medido é uma corrente. Assim, em um sistema amperométrico corrente pode ser mensurada à medida que um potencial constante é aplicado através dos eletrodos de trabalho e contraeletrodo da tira sensora. A corrente medida pode então ser usada para determinar a presença e/ou quantificar o analito na amostra. Amperometria mede a taxa na qual a espécie mensurável, e assim o analito, está sendo oxidada ou reduzida no eletrodo de trabalho. Além de analitos, substratos e mediadores biológicos, por exemplo, podem ser- vir como espécie mensurável.

A medida que o tempo durante o qual o sinal de entrada é aplicado à tira sensora aumenta, a taxa na qual a espécie mensurável é oxidada ou reduzida no eletrodo de traba- lho diminui. Assim, depois de um período inicial de saída de corrente alta, a corrente regis- trada pela tira sensora diminui à medida que o sinal de entrada continua a ser aplicado. Esta diminuição de corrente com o tempo pode ser referida como um decaimento eletroquímico, e a taxa deste decaimento pode ser correlacionada com a concentração de espécie mensu- rável, e assim com o analito, na amostra. Um decaimento eletroquímico pode ser um decai- mento transitório ou de Cottrell.

O decaimento eletroquímico pode ser correlacionado com a concentração de anali- to na amostra ao expressar o decaimento com uma equação descrevendo uma linha que relaciona corrente com tempo pela função de Iogaritmo natural (In), por exemplo. Assim, a corrente de saída pode ser expressada como uma função do tempo com um coeficiente ex- ponencial, onde coeficientes exponenciais negativos indicam um processo de decaimento. Depois da diminuição inicial na saída de corrente, a taxa de diminuição pode permanecer relativamente constante ou continuar a oscilar. A patente US 5.942.102 ("a patente 5.942.102") descreve a relação entre corrente

de saída medida e tempo durante uma análise convencional. Um sinal elétrico é fornecido como entrada para uma tira sensora em cerca de 60 segundos depois da introdução da a- mostra de sangue total na tira. Inicialmente, uma rápida diminuição de corrente é observada, a qual é seguida por uma saída de corrente relativamente constante ou "de estado estacio- nário" que é gerada pela realimentação de mediador do contraeletrodo para o eletrodo de trabalho. A realimentação do mediador fornecida pela curta distância entre os eletrodos re- sulta na corrente se tornando substancialmente independente do tempo depois da diminui- ção inicial. Nesta análise convencional, a concentração de analito da amostra pode ser de- terminada a partir do coeficiente de concentração e difusão do mediador tal como determi- nado por: (1) medir corrente como uma função do tempo; e então (2) estimar a corrente de estado estacionário.

Embora o método de análise descrito na patente 5.942.102 conte com a parte de estado estacionário do decaimento de corrente, as patentes US 6.153.069 ("a patente 6.153.069") e 6.413.411 ("a patente 6.413.411") descrevem métodos onde a concentração de um mediador, e assim do analito subjacente, é determinada a partir do coeficiente de difusão do mediador. Estes sistemas são configurados para fornecer uma taxa de decaimen- to de corrente que é descrita pela equação de Cottrell.

Medições de corrente demonstram decaimento de Cottrell quando a corrente medi- da é inversamente proporcional à raiz quadrada do tempo. Medições de corrente com deca- imento de Cottrell podem ser descritas pela equação de Cottrell dada a seguir como a E- quação (1): /(O = nFAC'

ί η λ

\JÜ J

1/2

DT

= nFAC

κπ j

Γ°'5( 1),

onde i é a corrente medida; Cb é a concentração de volume da espécie ativa eletro- quimicamente em mol/cm3; A é a área de eletrodo em cm2; F é a constante de Faraday de 96.500 Coulombs/equivalente; η é o número de elétrons transferidos em equivalentes/mol; D é o coeficiente de difusão em cm2/s; e t é o tempo da reação eletroquímica em segundos. Assim, a equação de Cottrell descreve corrente como uma função exponencial do tempo, tendo uma constante de decaimento ou coeficiente exponencial de -0,5. Detalhes adicionais da equação de Cottrell e das condições limites exigidas para comportamento de Cottrell po- dem ser encontrados no capítulo 5, pp. 136-45, de Electrochemical Methods: Fundamentais and Aplications de Bard e Faulkner (1980).

Um sistema projetado para operar com um decaimento de corrente de Cottrell exige uma constante de decaimento de -0,5. Sistema eletroquímico demonstrando uma constante de decaimento de -0,5 implica em que as exigências de uma corrente de Cottrell estejam presentes, isto é, que o analito tenha se convertido completamente em uma espécie mensu- rável e que uma distribuição de concentração substancialmente constante desta espécie mensurável ocupe o reservatório de amostra antes da medição de corrente. Estas exigên- cias são descritas adicionalmente nas patentes 6.153.069 e 6.413.411.

A coluna 4, linhas 39-40 da patente 6.413.411 revela que períodos de incubação i- niciais de 15 a 90 segundos, preferivelmente de 20 a 45 segundos, são usados para teste de glicose. Depois do período de incubação inicial e da aplicação de um único sinal de en- trada de excitação, medições de corrente demonstrando decaimento de Cottrell podem ser registradas de 2 a 30 segundos ou preferivelmente de 10 a 20 segundos seguintes à aplica- ção do sinal de entrada à tira sensora. A exigência de um período de incubação inicial mais longo também está representada na figura 7 da patente 6.413.411, onde foi permitido à a- mostra reagir na tira sensora (incubar) por 160 segundos antes da aplicação do sinal de en- trada.

Os períodos de incubação mais longos exigidos para converter completamente o analito em espécie mensurável fornecem: (1) tempo para hidratação da camada de reagente contendo os reagentes; e (2) tempo para os reagentes converterem o analito. Por exemplo, a coluna 4, linhas 36-44 da patente 6.413.411 descreve um período de incubação de tama- nho suficiente para permitir que a reação enzimática alcance conclusão. Depois deste perí- odo de incubação, onde o analito glicose é inteiramente convertido em uma espécie mensu- rável, o instrumento impõe um potencial conhecido através dos eletrodos para medir a cor- rente limitada de difusão resultante (isto é, de Cottrell) em tempos específicos durante o de- caimento de corrente de Cottrell resultante. Assim, a conversão do analito na espécie men- surável é completada antes de decaimento de Cottrell ser observado. Hidratação completa da camada de reagente também é reconhecida na patente 6.413.411 como uma exigência para decaimento de Cottrell. A patente 6.413.411 revela que molhamento incompleto do reagente resulta em uma falha do sistema para seguir o decaimento de curva de Cottrell, o que resulta em um valor de concentração de analito impreciso sendo obtido.

Além de um período de incubação estendido, decaimento de Cottrell também exige

uma distribuição de concentração substancialmente constante de uma espécie mensurável na amostra à medida que a distância a partir da superfície de eletrodo aumenta. Uma distri- buição de concentração substancialmente constante pode ser alcançada com: (1) volumes de amostra relativamente grandes; e/ou (2) uma distância relativamente grande entre eletro- dos planares confrontantes ou eletrodos substancialmente planares e a superfície inferior da cobertura de tira sensora. Por exemplo, a coluna 8, linha 40 da patente 6.153.069 descreve um eletrodo de trabalho ocupando um reservatório de amostra fornecendo um volume de amostra de 50 μΐ onde a distância vertical entre o eletrodo de trabalho e a cobertura é de 500-2.000 //m. Em um outro exemplo, ao contrário dos eletrodos rigorosamente espaçados da patente 5.942.102, a distância entre os eletrodos de trabalho e contraeletrodo descrita na coluna 7, linhas 62-66 da patente 6.413.411 deve ser pelo menos de 100 micros, e preferi- velmente maior que 100 micros.

Métodos convencionais de análise tipicamente alongam o tempo exigido para anali- sar amostra ao exigir períodos de incubação, distâncias de eletrodo e volumes de reservató- rio de amostra suficientes para permitir que o sistema tenha decaimento de Cottrell. Desta maneira, existe uma necessidade em andamento de biossensores aperfeiçoados; especial- mente esses que determinam mais rapidamente a concentração de analito de uma amostra e não contam com a estimativa de um valor de corrente de estado estacionário. Os siste- mas, dispositivos e métodos da presente invenção superam pelo menos uma das desvanta- gens associadas com biossensores convencionais.

SUMÁRIO

A presente invenção fornece um sistema biossensor que determina uma concentra- ção de analito de uma amostra biológica a partir de um sinal de saída tendo um decaimento transitório. O sinal de saída não é inversamente proporcional à raiz quadrada do tempo, e assim tem uma constante de decaimento maior ou menor do que a constante de decaimento de um decaimento de Cottrell.

Em um aspecto, um método para determinar uma concentração de analito em uma amostra inclui aplicar um sinal de entrada à amostra depois de um período de incubação, gerar um sinal de saída tendo um decaimento transitório em resposta a uma reação redox de uma espécie mensurável e determinar a concentração de analito a partir do sinal de saí- da. O analito pode ser glicose e a amostra pode ser introduzida em uma tira sensora. O mé- todo pode incluir transferir pelo menos um elétron do analito na amostra, ou para ele, para formar a espécie mensurável, a qual pode incluir pelo menos um mediador. O sinal de entrada pode incluir pelo menos duas excitações separadas por um rela- xamento, onde as pelo menos duas excitações têm durações de 0,1 a 5 segundos e a dura- ção do relaxamento é de pelo menos 0,1 segundo ou de pelo menos 0,5 segundo. Cada duração de excitação e/ou relaxamento pode ser a mesma ou diferente. A duração para um ou mais dos relaxamentos pode ser de 0,1 a 3 segundos. O sinal de entrada pode incluir pelo menos três excitações e pelo menos dois relaxamentos. O sinal de entrada pode incluir pelo menos 2 ciclos de trabalho aplicados dentro de 5 segundos.

O período de incubação pode ser de 0,1 a 8 segundos, de 0,1 a 6 segundos, ou de 0,5 a 4,75 segundos, por exemplo. O período de incubação e a aplicação do sinal de entra- da podem ser completados em no máximo 12, no máximo 6, ou no máximo 4 segundos. O decaimento transitório pode ter uma constante de decaimento de -0,52 a -1, ou de -0,001 a - 0,48. O decaimento transitório pode ter uma constante de decaimento de no máximo -0,45 ou de no máximo -0,35. O sinal de saída a partir do qual a concentração de analito é deter- minada pode incluir um valor de corrente registrado dentro de 2 segundos de aplicação do sinal de entrada à amostra. A concentração de analito da amostra pode ser determinada dentro de no máximo 6, 3 ou 1,5 segundos de aplicação do sinal de entrada.

A amostra pode se alojar em um reservatório definido por uma base de tira sensora e a superfície inferior de uma cobertura, a base estando 20 a 200 micrômetros da superfície inferior da cobertura. O volume de amostra dentro do reservatório pode ser de 0,25 a 10 microlitros a 0,25 a 1,5 microlitros. O reservatório pode incluir pelo menos uma camada de reagente tendo uma espessura inicial média de no máximo 20 micrômetros, menor que 14 micrômetros, ou no máximo 5 micrômetros. O reservatório pode incluir pelo menos uma ca- mada de reagente tendo uma espessura inicial média de no máximo 2 micrômetros quando o sinal de entrada inclui pelo menos duas excitações, pelo menos uma das excitações tendo uma duração de no máximo 0,5 segundo. O reservatório pode incluir pelo menos uma ca- mada de reagente compreendendo uma camada de barreira de difusão distinta.

A altura de reservatório a partir da base de tira sensora até a parte inferior da co- bertura pode ser de no máximo 250 micrômetros, o volume da amostra dentro do reservató- rio pode ser de no máximo 5 microlitros, o reservatório pode incluir pelo menos uma camada de reagente tendo uma espessura inicial média de no máximo 20 micrômetros, e o período de incubação pode ser de no máximo 12 segundos. A altura de reservatório a partir da base de tira sensora até a parte inferior da cobertura pode ser de no máximo 150 micrômetros, o volume da amostra dentro do reservatório pode ser de no máximo 3,5 microlitros, o reserva- tório pode incluir pelo menos uma camada de reagente tendo uma espessura inicial média de menos que 14 micrômetros, e o período de incubação pode ser de no máximo 6 segun- dos. A altura de reservatório a partir da base de tira sensora até a parte inferior da cobertura pode ser de no máximo 100 micrômetros, o volume da amostra dentro do reservatório pode ser de no máximo 3 microlitros, o reservatório pode incluir pelo menos uma camada de rea- gente tendo uma espessura inicial média de no máximo 2 micrômetros, e o período de incu- bação pode ser de no máximo 2 segundos.

Em um outro aspecto, um método para determinar uma concentração de analito em uma amostra inclui aplicar um sinal de entrada à amostra depois de um período de incuba- ção de no máximo 12 segundos, gerar um sinal de saída tendo um decaimento transitório em resposta a uma reação redox de uma espécie mensurável e determinar a concentração de analito a partir do sinal de saída.

Em um outro aspecto, um biossensor para determinar uma concentração de analito em uma amostra inclui um dispositivo de medição tendo um processador conectado a uma interface de sensor; uma tira sensora tendo uma interface de amostra em uma base, a inter- face de sensor em comunicação elétrica com a interface de amostra, onde a interface de amostra é adjacente a um reservatório formado pela base; onde o processador instrui um carregador para aplicar um sinal de entrada ao reservatório depois de um período de incu- bação de no máximo 12 segundos; e onde o processador determina a concentração de ana- lito na amostra a partir de um sinal de saída tendo um decaimento transitório em resposta a uma reação redox do analito na amostra.

O reservatório pode incluir pelo menos um eletrodo de trabalho em comunicação elétrica com o carregador, uma camada de reagente sobre o eletrodo de trabalho tendo uma combinação DBL/camada de reagente com uma espessura inicial média de cerca de 1 mi- crômetro a cerca de 20 micrômetros. A combinação DBL/camada de reagente pode ter uma espessura inicial média de no máximo 1 micrômetro.

Em um outro aspecto, um método para determinar uma concentração de analito em uma amostra inclui aplicar um sinal de entrada à amostra depois de um período de incuba- ção de no máximo 12 segundos, gerar uma distribuição de concentração variável de uma espécie mensurável em um reservatório de amostra, gerar um sinal de saída em resposta a uma reação redox de uma espécie mensurável e determinar a concentração de analito a partir do sinal de saída.

Em um outro aspecto, um método para determinar uma concentração de analito em uma amostra inclui introduzir a amostra em uma tira sensora, aplicar um sinal de entrada à amostra depois de um período de incubação de no máximo 8 segundos, gerar um sinal de saída tendo um decaimento transitório em resposta a uma reação redox de uma espécie mensurável e determinar a concentração de analito a partir do decaimento transitório do sinal de saída. O decaimento transitório pode ser um decaimento de corrente decrescente obtido dentro de 0,5 a 5 segundos ou em cerca de 0,5 a cerca de 3 segundos de aplicação do sinal de entrada à amostra. DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A invenção pode ser mais bem entendida com referência aos desenhos e descrição a seguir. Os componentes nas figuras não estão necessariamente em escala, em vez disto sendo dado ênfase a ilustrar os princípios da invenção.

A figura 1A é uma representação em perspectiva de uma tira sensora montada.

A figura 1B é um diagrama de vista superior de uma tira sensora, com a cobertura removida.

A figura 2A é um diagrama de vista de extremidade da tira sensora da figura 1B.

A figura 2B ilustra uma representação esquemática de um sistema biossensor que determina uma concentração de analito em uma amostra.

A figura 3 representa um fluxograma de um método eletroquímico para determinar a presença e/ou concentração de um analito em uma amostra.

A figura 4A representa um reservatório de amostra limitado por uma superfície de eletrodo inferior e uma cobertura superior.

A figura 4B representa perfis de concentração formados a partir do sistema sensor quando tempos de incubação U a t5 transcorrem antes da aplicação de um sinal de entrada.

A figura 4C representa a relação entre concentrações de espécie mensurável no reservatório e taxas de decaimento de corrente.

A figura 5 representa taxas de decaimento obtidas do eletrodo de trabalhos depois de variar períodos de incubação para amostras de sangue total contendo 50, 100, 200 ou 400 mg/dL de glicose.

As figuras 6A-6C representam graficamente os perfis de corrente obtidos de três ti- ras sensoras, cada uma tendo uma espessura inicial média diferente da camada de reação em múltiplos períodos de incubação iniciais.

As figuras 7A-7B representam graficamente os Iogaritmos naturais de corrente ver- sus tempo para amostras de sangue total incluindo 100 ou 300 mg/dL de glicose em hema- tócrito de 40% obtidos depois de um período de incubação inicial de 6 segundos.

As figuras 8A-8C são perfis de decaimento de corrente de um período de incubação de 0,25 segundo seguido por um sinal de entrada controlado tendo tempos de excitação de 0,5 segundo e tempos de relaxamento de 0,25 segundo.

A figura 8D é um gráfico de calibração obtido ao representar graficamente as cor- rentes de ponto final (pi, p2, p3) das três primeiras excitações obtidas das tiras sensoras de camada de reagente fina tal como representado nas figuras 8A-8C.

A figura 8E é um gráfico de calibração obtido ao representar graficamente as cor- rentes de ponto final (p4, p5, p6) das excitações 4, 5 e 6 obtidas das tiras sensoras tendo camadas de reagente de espessura intermediária tal como representado nas figuras 8A-8C.

DESCRIÇÃO DETALHADA Um sistema biossensor usa um processo eletroquímico carecendo de uma constan- te de decaimento de Cottrell para determinar uma concentração de analito de uma amostra biológica. O sistema biossensor gera um sinal de saída da amostra biológica tendo um de- caimento transitório, onde o sinal de saída não é inversamente relacionado à raiz quadrada do tempo. A saída de decaimento transitório do sistema biossensor tem uma constante de decaimento maior ou menor que -0,5 e o sistema não conta com uma estimativa de um valor de corrente de estado estacionário para determinar a concentração de analito. Preferivel- mente, decaimentos transitórios a partir dos quais concentrações de analito são determina- das diminuem continuamente.

Decaimento de Cottrell é dependente de difusão e pode não existir a não ser que o analito tenha se convertido completamente em uma espécie mensurável e que uma distribu- ição de concentração substancialmente constante desta espécie mensurável ocupe o reser- vatório de amostra antes da medição de corrente. Tempos de incubação relativamente lon- gos e grandes volumes de amostra são exigidos para obter decaimento de Cottrell. Sem estas condições, a corrente de saída não será inversamente relacionada à raiz quadrada do tempo e assim biossensores não exibirão a constante de decaimento de -0,5 exigida para decaimento de Cottrell. Biossensores projetados para operar com decaimento de Cottrell fornecerão análises imprecisas se a corrente de saída não for inversamente relacionada à raiz quadrada do tempo ou se uma constante de decaimento a não ser -0,5 estiver presente no sinal de saída.

O presente sistema biossensor opera usando decaimentos transitórios, onde cons- tantes de decaimento menores ou maiores que -0,5 são observadas. As constantes de de- caimento transitório e assim não de Cottrell podem resultar de um período de incubação relativamente curto. Constantes de decaimento transitório também podem resultar de volu- mes de reservatório de amostra relativamente pequenos, distâncias relativamente pequenas entre superfícies de eletrodo e a cobertura da tira sensora, e/ou excitações relativamente curtas em relação à espessura inicial média da camada de reagente.

Para gerar uma corrente de saída com um decaimento transitório ou constantes de decaimento transitório maiores ou menores que -0,5, o sistema biossensor pode usar perío- dos de incubação de 12 segundos ou menos, volumes de reservatório de 5 μΐ_ ou menos, alturas de reservatório de 200 //m ou menos, e/ou uma espessura inicial média para a ca- mada de reagente de 20 //m ou menos. Períodos de incubação preferíveis para uso com volumes de reservatório de 3,5 pL ou menos, alturas de reservatório de 150 //m ou menos, e/ou uma espessura inicial média para a camada de reagente de 10//m ou menos são de no máximo 8 segundos, de no máximo 6 segundos, ou de no máximo 4 segundos. Atualmente, períodos de incubação especialmente preferidos para uso com volumes de amostra de tira de amostra de 3,0//L ou menos, alturas de folga de cobertura de tira de amostra de 100 /vm ou menos, e/ou uma espessura inicial média para a camada de reagente de 2 //m ou menos são de no máximo 2 segundos ou de no máximo 1 segundo. Outros períodos de incubação, volumes de reservatório, alturas de reservatório e espessuras de camada de reagente po- dem ser usados.

As figuras 1A e 1B representam uma tira sensora 100, a qual pode ser usada com o sistema biossensor. A figura 1A é uma vista em perspectiva de uma tira sensora montada 100 incluindo uma base de sensor 110, coberta pelo menos parcialmente por uma cobertura 120 que inclui um respiradouro 130, uma área de cobertura de amostra 140, e uma abertura de extremidade de entrada 150. Um reservatório de amostra parcialmente encerrado 160 (a folga capilar ou folga de cobertura) é formado entre a base 110 e a cobertura 120. Outros projetos de tira sensora também podem ser usados, tais como aqueles descritos nas paten- tes US 5.120.420 e 5.798.031. Embora uma configuração particular esteja mostrada nas figuras 1A-1B, a tira sensora 100 pode ter outras configurações, incluindo aqueles compo- nentes adicionais.

A altura do reservatório 160 entre a base de sensor 110 e a cobertura 120 pode ser de 20 a 250 micrômetros (//m), mais preferivelmente de 50 a 150 //m. O volume do reserva- tório 160 pode ser de 0,25 a 10 μΐ, preferivelmente de 0,8 a 4//L, e mais preferivelmente de 0,5 a 1,5//L. Outras alturas e volumes podem ser usados.

Uma amostra de líquido para análise pode ser transferida para dentro do reservató- rio 160 pela introdução do líquido na abertura 150. O líquido enche o reservatório 160 en- quanto expelindo o ar contido anteriormente através do respiradouro 130. O reservatório 160 pode conter uma composição (não mostrada) que ajuda a reter a amostra de líquido no re- servatório. Exemplos de tais composições incluem: polímeros capazes de se avolumar com água, tais como carboximetilcelulose e polietilenoglicol; e matrizes de polímero poroso, tais como dextrano e poliacrilamida.

A figura 1B representa uma vista superior da tira sensora 100, com a cobertura 120 removida. Os condutores 170 e 180 podem se desenvolver sob uma camada dielétrica 190 da abertura 150 para um eletrodo de trabalho 175 e um contraeletrodo 185, respectivamen- te. A tira sensora 100 pode incluir mais de um eletrodo de trabalho. Os eletrodos de trabalho e contraeletrodo 175, 185 podem estar substancialmente no mesmo plano. Os eletrodos podem estar em uma outra orientação. A camada dielétrica 190 pode cobrir parcialmente os eletrodos 175, 185 e pode ser feita de qualquer material dielétrico adequado, tal como um polímero isolante. Embora uma configuração de eletrodo particular esteja mostrada, os ele- trodos podem ter outras configurações, incluindo esses componentes adicionais.

O contraeletrodo 185 pode suportar a atividade eletroquímica no eletrodo de traba- lho 175 da tira sensora 100. O potencial para suportar a atividade eletroquímica no eletrodo de trabalho 175 pode ser fornecido para o sistema sensor pela formação do contraeletrodo 185 de um material inerte, tal como carbono, e incluindo uma espécie redox solúvel, tal co- mo ferricianeto, dentro do reservatório 160. O potencial no contraeletrodo 185 pode ser um potencial de referência alcançado pela formação do contraeletrodo 185 de um par redox, tal como Ag/AgCI, para fornecer um contraeletrodo de referência combinado. Um par redox inclui duas espécies conjugadas de uma substância química tendo diferentes números de oxidação. Redução da espécie tendo o maior número de oxidação produz a espécie tendo o menor número de oxidação. Alternativamente, oxidação da espécie tendo o menor número de oxidação produz a espécie tendo o maior número de oxidação. A tira sensora 100 pode ser provida com um terceiro condutor e eletrodo para fornecer um potencial de referência para o sistema sensor.

Os eletrodos de trabalho e contraeletrodo 175, 185 podem ser separados por mais que 200 /ym ou 250 μπ\. Os eletrodos de trabalho e contraeletrodo 175, 185 podem ser se- parados por menos que 200 //m. Os eletrodos de trabalho e contraeletrodo 175, 185 podem ser separados por outras distâncias. A figura 2A representa uma vista de extremidade da tira sensora 100 representada

na figura 1B, mostrando a estrutura de camada do eletrodo de trabalho 175 e do contraele- trodo 185 se alojando dentro do reservatório 160. Os condutores 170 e 180 podem se situar sobre a base 110. Outros materiais podem se alojar entre os condutores 170, 180 e a base 110, assim os condutores podem ou não estar em contato físico com a base. Uma parte dos condutores pode penetrar em uma parte da base. As camadas condutoras de superfície 270 e 280 opcionalmente podem ser depositadas sobre os condutores 170 e 180, respectiva- mente. Outros materiais podem se alojar entre as camadas condutoras de superfície 270, 280 e os condutores 170, 180, assim os condutores de superfície podem ou não estar em contato físico com os condutores. Uma parte dos condutores de superfície pode penetrar em uma parte dos condutores. As camadas condutoras de superfície 270, 280 podem ser feitas do mesmo material ou de materiais diferentes.

O material ou materiais formando os condutores 170, 180 e as camadas condutoras de superfície 270, 280 podem incluir qualquer condutor elétrico. Os condutores 170, 180 preferivelmente incluem uma camada fina de uma pasta de metal ou de metal, tal como ou- ro, prata, platina, paládio, cobre, ou tungstênio. As camadas condutoras de superfície 270, 280 preferivelmente incluem carbono, ouro, platina, paládio, ou combinações dos mesmos. Condutores elétricos preferíveis são não ionizantes, de tal maneira que o material não passa por uma oxidação de malha ou por uma redução de malha durante análise da amostra. As- sim, se uma camada condutora de superfície não estiver em um condutor, o condutor é pre- ferivelmente feito de um material não ionizante, tal como carbono, ouro, platina, paládio, ou combinações dos mesmos.

O material condutor de superfície pode ser depositado sobre os condutores 170, 180 por qualquer método convencional compatível com a operação da tira sensora, incluin- do deposição de folha metálica, deposição química a vapor, deposição de pasta fluida e ou- tros mais. No caso de deposição de pasta fluida, o material condutor pode ser aplicado co- mo uma tinta aos condutores 170, 180, tal como descrito na patente US 5.798.031.

As camadas de reagente 275 e 285 podem ser depositadas sobre os condutores 170 e 180, respectivamente. As camadas são formadas de pelo menos uma composição de reagente que pode incluir um aglutinante. O aglutinante é preferivelmente um material poli- mérico que é pelo menos parcialmente solúvel em água. O aglutinante pode formar um gel ou material semelhante a gel quando hidratado. O aglutinante pode formar um gel ou mate- rial semelhante a gel em combinação com os reagentes quando hidratado. O material de gel ou semelhante a gel pode inibir e/ou filtrar células vermelhas de sangue de alcançarem o condutor de superfície 270 e/ou o condutor 170.

Materiais poliméricos parcialmente solúveis em água adequados para uso como o aglutinante podem incluir poli(óxido de etileno) (PEO), carboxi-metil-celulose (CMC), álcool polivinílico (PVA), hydroxi-etileno-celulose (HEC)1 hidroxipropilcelulose (HPC), metilcelulose, etil celulose, etil(hidroxietil celulose), carboximetiletilcelulose, polivinil pirrolidona (PVP), áci- dos poliamínicos, tais como polilisina, poliestireno sulfonado, gelatina, ácido acrílico, ácido metacrílico, amido, anidrido maleico e sais dos mesmos, derivados dos mesmos, e combi- nações dos mesmos. Entre os materiais aglutinantes indicados anteriormente, PEO1 PVA, CMC e HEC são preferidos, com CMC sendo mais preferido no momento

Além do aglutinante, as camadas de reagente 275 e 285 podem incluir os mesmos reagentes ou reagentes diferentes. Quando incluindo os mesmos reagentes, as camadas de reagente 275 e 285 podem ser a mesma camada. Em um aspecto, os reagentes presentes na primeira camada 275 podem ser selecionados para uso com o eletrodo de trabalho 175, enquanto que os reagentes presentes na segunda camada 285 podem ser selecionados para uso com o contraeletrodo 185. Por exemplo, os reagentes na camada 285 podem facili- tar o fluxo de elétrons entre a amostra e o condutor 180. De forma similar, os reagentes na camada 275 podem facilitar a reação do analito.

A camada de reagente 275 pode incluir um sistema de enzima específico para o analito que possa aprimorar a especificidade do sistema sensor para o analito, especialmen- te em amostras biológicas complexas. O sistema de enzima pode incluir uma ou mais enzi- mas, cofatores, e/ou outro meio que participe na reação redox do analito. Por exemplo, uma oxidase de álcool pode ser usada para fornecer uma tira sensora que seja sensível à pre- sença de álcool em uma amostra. Um sistema como este pode ser útil em medir concentra- ções de álcool no sangue. Em um outro exemplo, desidrogenase de glicose ou oxidase de glicose podem ser usadas para fornecer uma tira sensora que seja sensível à presença de glicose em uma amostra. Este sistema pode ser útil em medir concentrações de glicose no sangue, por exemplo, em pacientes conhecidos ou com suspeita de ter diabetes.

Enzimas para uso no sistema de enzima incluem desidrogenase de álcool, desidro- genase de lactato, /S-hidroxibutirato desidrogenase, desidrogenase de glicose-6-fosfato, de- sidrogenase de glicose, desidrogenase de formaldeído, desidrogenase de malato, e 3- hidroxisteróide desidrogenase. Sistemas de enzima preferíveis podem ser independentes de oxigênio, assim não são substancialmente oxidadas por oxigênio.

Uma família de enzimas independentes de oxigênio como esta para uso em uma ti- ra sensora de glicose é desidrogenase de glicose (GDH). Usando diferentes coenzimas ou cofatores, GDH pode ser mediada em uma maneira diferente por mediadores diferentes. Dependendo da associação com GDH, um cofator, tal como flavina adenina dinucleotídeo (FAD), pode ser firmemente retido pela enzima hospedeira, tal como no caso de FAD-GDH; ou um cofator, tal como pirroloquinolina quinona (PQQ), pode ser ligado covalentemente à enzima hospedeira, tal como com PQQ-GDH. O cofator em cada um destes sistemas de enzima pode ser retido pela enzima hospedeira, ou a coenzima e a apoenzima podem ser reconstituídas antes de o sistema de enzima ser acrescentado à composição de reagente. A coenzima também pode ser acrescentada independentemente à enzima hospedeira na composição de reagente para auxiliar na função catalítica da enzima hospedeira, tal como nos casos de nicotinamida adenina dinucleotídeo NAD/NADH+ ou nicotinamida adenina di- nucleotídeo fosfato NADP/NADPH+.

A camada de reagente 275 também pode incluir um mediador para comunicar mais efetivamente os resultados da reação redox de analito ao condutor de superfície 270 e/ou ao condutor 170. Mediadores podem ser separados em dois grupos com base na sua atividade eletroquímica. Mediadores de transferência de um elétron são capazes de adquirir um elé- tron adicional durante reações eletroquímicas. Exemplos de mediadores de transferência de um elétron incluem compostos, tais como 1,1'-dimetil ferroceno, cianeto de ferro e ferriciane- to e rutênio(lll) hexamina. Mediadores de transferência de dois elétrons são capazes de ad- quirir dois elétrons adicionais.

Mediadores de dois elétrons incluem as quinonas e hidroquinonas orgânicas, tais como fenatrolina quinona; derivados de fenotiazina e fenoxazina; 3-(fenilamina)-3H- fenoxazinas; fenotiazinas; e 7-hidroxi-9,9-dimetil-9H-acridina-2-ona e seus derivados. E- xemplos de mediadores de dois elétrons adicionais incluem as moléculas orgânicas eletroa- tivas descritas nas patentes US 5.393.615, 5.498.542 e 5.520.786, as quais estão incorpo- radas neste documento por meio desta referência. Outras moléculas orgânicas eletroativas incluem moléculas orgânicas carentes de um metal, as quais são capazes de passar por uma reação redox. Moléculas orgânicas eletroativas podem se comportar como espécies redox e/ou como mediadores. Exemplos de moléculas orgânicas eletroativas incluem coen- zima pirroloquinolina quinona (PQQ), benzoquinonas e naftoquinonas, N-óxidos, compostos nitrosos, hidroxilaminas, oxinas, flavinas, fenazinas, fenotiazinas, indofenóis e indaminas.

Mediadores de transferência de dois elétrons preferidos incluem 3-fenilimina-3H- fenotiazinas (PIPT) e 3-fenilimina-3H-fenoxazinas (PIPO). Mediadores de dois elétrons mais preferidos incluem o ácido ou sal carboxílico, tais como sais de amônio, de derivados de fenotiazina. Atualmente, mediadores de dois elétrons especialmente preferidos incluem (E)- 2-(3H-fenotiazina-3-ilideneamina)benzeno-1,4-ácido dissulfônico, (E)-5-(3H-fenotiazina-3- ilideneamina) ácido isoftálico, amônio (E)-3-(3H-fenotiazina-3-ilideneamina)-5- carboxibenzoato e combinações dos mesmos. Mediadores de dois elétrons preferidos po- dem ter um potencial redox que é pelo menos 100 mV menor, mais preferivelmente pelo menos 150 mV menor, do que ferricianeto.

As camadas de reagente 275, 285 podem ser depositadas por qualquer método conveniente, tal como impressão, deposição por líquido, ou deposição por jato de tinta. Em um aspecto, as camadas são depositadas por impressão. Com outros fatores sendo iguais, o ângulo da lâmina de impressão pode afetar inversamente a espessura inicial da camada de reagente. Por exemplo, quando a lâmina é deslocada em um ângulo de aproximadamen- te 82° em relação à base 110, a camada pode ter uma espessura inicial de aproximadamen- te 10 //m. De forma similar, quando um ângulo de lâmina de aproximadamente 62° em rela- ção à base 110 é usado, uma camada mais grossa de 30 μπ\ pode ser produzida. Assim, menores ângulos de lâmina podem fornecer camadas de reagente mais grossas. Além do ângulo de lâmina, outros fatores, tais como a viscosidade da composição de reagente assim como a combinação de tamanho de tela e emulsão, podem afetar a espessura resultante das camadas de reagente 275, 285.

Quando camadas de reagente mais finas são preferidas, métodos de deposição a não ser impressão, tais como micropipetagem, jateamento de tinta, ou deposição por pino, podem ser usados. Estes métodos de deposição de uma maneira geral fornecem as cama- das de reagente secas em espessura de micrômetro ou submicrômetro, tal como 1-2 //m. Por exemplo, métodos de deposição por pino podem fornecer uma espessura inicial média de cerca de 1 μπ\ para a camada de reagente. A espessura da camada de reagente resul- tante da deposição por pino, por exemplo, pode ser controlada pela quantidade de polímero incluída na composição de reagente, com teor de polímero mais alto fornecendo camadas de reagente mais grossas. Camadas de reagente mais finas podem exigir menores dura- ções de excitação do que camadas de reagente mais grossas para manter o desempenho de medição desejado e/ou medir substancialmente analito dentro da camada de barreira de difusão (DBL).

O eletrodo de trabalho 175 pode incluir uma DBL que seja integral a uma camada de reagente 275 ou que seja uma camada distinta 290, tal como representado na figura 2A. Assim, a DBL pode ser formada como uma combinação reagente/DBL sobre o condutor, como uma camada distinta sobre o condutor, ou como uma camada distinta sobre a camada de reagente. Quando o eletrodo de trabalho 175 inclui a DBL distinta 290, a camada de rea- gente 275 pode ou não se alojar sobre a DBL 290. Em vez disto, a camada de reagente 275 pode se alojar em qualquer parte da tira sensora 100 que permita ao reagente solubilizar na amostra. Por exemplo, a camada de reagente 175 pode se alojar sobre a base 110 ou sobre a cobertura 120.

A DBL fornece um espaço poroso tendo um volume interno onde uma espécie mensurável pode se alojar e também pode filtrar células vermelhas de sangue da superfície de condutor. Os poros da DBL podem ser selecionados de maneira que a espécie mensurá- vel possa difundir para dentro da DBL, embora constituintes de amostra fisicamente maio- res, tais como células vermelhas de sangue, sejam substancialmente excluídos. Apesar de que tiras sensoras convencionais têm usado vários materiais para filtrar células vermelhas de sangue da superfície do eletrodo de trabalho, uma DBL fornece um espaço poroso inter- no para conter e isolar uma parte da espécie mensurável da amostra.

Quando a camada de reagente 275 inclui um aglutinante solúvel em água, qualquer parte do aglutinante que não solubilizar na amostra antes da aplicação de uma excitação pode funcionar como uma DBL integral. A espessura inicial média de uma combinação DBL/camada de reagente é preferivelmente menor que 20 ou 10 //m e mais preferivelmente menor que 5 μτη. A espessura inicial média desejada de uma combinação DBL/camada de reagente pode ser selecionada para um tamanho de excitação específico com base em quando a taxa de difusão da espécie mensurável da DBL para uma superfície de condutor, tal como a superfície do condutor 170 ou a superfície do condutor de superfície 270 da figu- ra 2A, se toma relativamente constante. A combinação DBL/camada de reagente pode ter uma espessura inicial média de 2 //m, 1 μπ\, ou menos quando combinada com uma dura- ção de excitação de 0,25 segundo ou menos.

A DBL distinta 290 pode incluir qualquer material que forneça o espaço de poro de- sejado, enquanto sendo parcialmente ou lentamente solúvel na amostra. A DBL distinta 290 pode incluir um material aglutinante reagente carente de reagentes. A DBL distinta 290 pode ter uma espessura inicial média de 1 a 15//m, e mais preferivelmente de 2 a 5 μπ\.

A figura 2B ilustra uma representação esquemática de um sistema biossensor 200 que determina uma concentração de analito em uma amostra, tal como um fluido biológico. O sistema biossensor 200 inclui um dispositivo de medição 202 que executa um método de análise e uma tira sensora 204. A tira sensora 204 pode ser uma tira sensora eletroquímica tal como representado nas figuras 1A, 1B e 2A, por exemplo. O dispositivo de medição 202 pode ser implementado como um dispositivo de bancada, um dispositivo portátil ou de mão, ou coisa parecida. O dispositivo de medição 202 e a tira sensora 204 podem implementar uma análise eletroquímica, uma análise ótica, uma combinação das mesmas, ou coisa pare- cida. O sistema biossensor 200 pode determinar concentrações de analito, incluindo essas de álcool, glicose, ácido úrico, lactato, colesterol, bilirrubina e outras mais em amostras bio- lógicas. Embora uma configuração particular esteja mostrada, o sistema biossensor 200 pode ter outras configurações, incluindo essas com componentes adicionais.

A tira sensora 204 tem uma base 206 que forma um reservatório de amostra 208 e

um canal 210 com uma abertura 212. Referindo-se à figura 1A, o canal 210 pode ser integral ao reservatório 208. O reservatório 208 e o canal 210 podem ser cobertos por uma cobertu- ra com um respiradouro. O reservatório 208 define um volume parcialmente encerrado (a folga de cobertura). O reservatório 208 pode conter uma composição que ajuda a reter uma amostra de líquido, tal como polímeros capazes de se avolumar com água ou matrizes de polímero poroso. Reagentes podem ser depositados no reservatório 208 e/ou no canal 210. A composição de reagente pode incluir uma ou mais enzimas, aglutinantes, mediadores, e outros mais. Os reagentes podem incluir um indicador químico para um sistema ótico. A tira sensora 204 pode ter outras configurações. Atira sensora 204 também pode ter uma interface de amostra 214. Em um sistema

eletroquímico, a interface de amostra 214 tem condutores conectados a pelo menos dois eletrodos, tais como um eletrodo de trabalho e um contraeletrodo. Os eletrodos podem ser dispostos sobre uma superfície da base 206 que forma o reservatório 208. A interface de amostra 214 pode ter outros eletrodos e/ou condutores. O dispositivo de medição 202 inclui o conjunto de circuitos elétricos 216 conectado

a uma interface de sensor 218 e a um mostrador 220. O conjunto de circuitos elétricos 216 pode incluir um processador 222 conectado a um gerador de sinal 224, a um sensor de temperatura opcional 226, e a uma mídia de armazenamento 228. O conjunto de circuitos elétricos 216 pode ter outras configurações incluindo essas com componentes adicionais. O gerador de sinal 224 fornece um sinal elétrico de entrada para a interface de sen-

sor 218 em resposta ao processador 222. Em sistemas óticos, o sinal elétrico de entrada pode ser usado para operar ou controlar o detector e fonte de luz na interface de sensor 218. Em sistemas eletroquímicos, o sinal elétrico de entrada pode ser transmitido pela inter- face de sensor 218 para a interface de amostra 214 para aplicar o sinal elétrico de entrada ao reservatório 208, e assim à amostra.

O sinal elétrico de entrada pode ser um potencial ou corrente e pode ser constante, variável, ou uma combinação dos mesmos, tal como quando um sinal AC é aplicado com um sinal DC deslocado. O sinal elétrico de entrada pode ser aplicado como um único pulso ou em múltiplos pulsos, seqüências, ou ciclos. O gerador de sinal 224 também pode gravar um sinal de saída da interface de sensor 218 como um gerador-gravador.

A mídia de armazenamento 228 pode ser uma memória magnética, ótica, ou semi- condutora, um outro dispositivo de armazenamento legível por computador, ou coisa pareci- da. A mídia de armazenamento 228 pode ser um dispositivo de memória fixo ou um disposi- tivo de memória removível tal como um cartão de memória.

O processador 222 pode implementar tratamento de análise e dados de analito u- sando código de software legível por computador e dados armazenados na mídia de arma- zenamento 228. O processador 222 pode iniciar a análise de analito em resposta à presen- ça da tira sensora 204 na interface de sensor 218, à aplicação de uma amostra à tira senso- ra 204, em resposta a entrada de usuário, ou coisa parecida. O processador 222 pode dire- cionar o gerador de sinal 224 para fornecer o sinal elétrico de entrada para a interface de sensor 218. O processador 222 pode receber a temperatura de amostra do sensor de tem- peratura 226, se assim equipado.

O processador 222 recebe o sinal de saída da interface de sensor 218. O sinal de saída é gerado em resposta à reação redox do analito na amostra. O sinal de saída pode ser gerado usando um sistema ótico, um sistema eletroquímico, ou coisa parecida. O pro- cessador 222 pode determinar a concentração do analito na amostra a partir de um ou mais sinais de saída usando uma equação de correlação. Os resultados da análise de analito são produzidos para o mostrador 220 e podem ser armazenados na mídia de armazenamento 228.

As equações de correlação relacionando concentrações de analito e sinais de saída podem ser representadas graficamente, de forma matemática, uma combinação das mes- mas, ou coisa parecida. As equações de correlação podem ser representadas por uma tabe- la de designação de número de programa (PNA), uma outra tabela de consulta, ou coisa parecida que é armazenada na mídia de armazenamento 228. Instruções com referência à implementação da análise podem ser fornecidas pelo código de software legível por compu- tador armazenado na mídia de armazenamento 228. O código pode ser código de objeto ou qualquer outro código descrevendo ou controlando a funcionalidade descrita neste docu- mento. Os dados da análise de analito podem ser submetidos a um ou mais tratamentos de dados, incluindo a determinação de taxas de decaimento, constantes K, inclinações, inter- ceptações, e/ou temperatura de amostra no processador 222.

Em sistemas eletroquímicos, a interface de sensor 218 está em comunicação elétri- ca ou ótica com a interface de amostra 214. Comunicação elétrica inclui a transferência de sinais de entrada e/ou de saída entre contatos na interface de sensor 218 e condutores na interface de amostra 214. Comunicação elétrica pode ser implementada de modo sem fio ou através de contato físico, por exemplo. A interface de sensor 218 transmite o sinal elétrico de entrada do gerador de sinal 224 através dos contatos para os conectores na interface de amostra 214. A interface de sensor 218 também transmite o sinal de saída da amostra atra- vés dos contatos para o processador 222 e/ou para o gerador de sinal 224.

Comunicação ótica inclui a transferência de luz entre um portal ótico na interface de amostra 202 e um detector na interface de sensor 208. Comunicação ótica também inclui a transferência de luz entre um portal ótico na interface de amostra 202 e uma fonte de luz na interface de sensor 208.

O mostrador 220 pode ser analógico ou digital. O mostrador 220 pode ser um LCD1 LED, ou mostrador fluorescente a vácuo adaptado para exibir uma leitura numérica.

Em uso, uma amostra de líquido para análise é transferida para dentro do reserva- tório 208 pela introdução do líquido na abertura 212. A amostra de líquido flui através do canal 210 e para dentro do reservatório 208, enquanto expelindo o ar contido anteriormente. A amostra de líquido reage quimicamente com os reagentes depositados no canal 210 e/ou no reservatório 208. O processador 222 direciona o gerador de sinal 224 para fornecer um sinal de entrada para a interface de sensor 218. Em um sistema ótico, a interface de sensor 218 opera o detector e fonte de luz em resposta ao sinal de entrada. Em um sistema eletro- químico, a interface de sensor 218 fornece o sinal de entrada para a amostra através da interface de amostra 214. O processador 222 recebe o sinal de saída gerado em resposta à reação redox do analito na amostra. O processador 222 determina a concentração de anali- to da amostra usando uma ou mais equações de correlação. A concentração de analito de- terminada pode ser exibida e/ou armazenada para futura referência.

A figura 3 representa um fluxograma de uma análise eletroquímica 300 para deter- minar a presença e opcionalmente a concentração de um analito 322 em uma amostra 312. Em 310, a amostra 312 é introduzida em uma tira sensora 314, tal como a tira sensora re- presentada nas figuras 1A-1B e 2A. As camadas de reagente, tais como a 275 e/ou 285 re- presentadas na figura 2A, começam solubilizar dentro da amostra 312, permitindo assim reação.

Em 315, um período de incubação inicial 317 permite aos reagentes reagir com a amostra 312 antes de um sinal de entrada ser aplicado. Preferivelmente, o período de incu- bação 317 pode ser de 0,1 a 10 segundos, mais preferivelmente de 0,1 a 8 segundos ou de 0,5 a 4 segundos. Atualmente, de 0,1 a 1 segundo é mais preferido para o período de incu- bação 317. Outros períodos de incubação podem ser usados.

Durante o período de incubação 317, uma parte do analito 322 presente na amostra 312 é oxidada ou reduzida quimicamente ou bioquimicamente em 320 por meio de uma rea- ção redox para formar uma espécie mensurável 332. A espécie mensurável 332 pode ser o analito oxidado ou reduzido 322 ou um mediador. Durante a oxidação ou redução, elétrons podem ser transferidos para o analito 322, ou a partir dele, e para a espécie mensurável 332 ou a partir dela em 330. Por exemplo, um mediador pode ser reduzido para formar a espécie mensurável 332 através da oxidação do analito 322. Preferivelmente, a espécie mensurável 332 formada durante o período de incubação 317 não é excitada eletroquimicamente duran- te o período de incubação 317. Em 340, a espécie mensurável 332 é excitada eletroquimicamente (oxidada ou re- duzida). Desta maneira, elétrons são transferidos seletivamente entre o analito 322 e o ele- trodo de trabalho da tira sensora 314. A excitação 340 pode ser de 0,1 a 5 segundos ou de 0,1 a 1 segundo em duração. A excitação 340 pode ser repetida.

Em 350, a corrente produzida durante a excitação 340 pode ser registrada como

uma função do tempo. Se múltiplas excitações 340 forem aplicadas à tira sensora 314, uma ou mais das correntes resultantes das excitações 340 podem ser registradas em 350. As correntes podem ser registradas por um dispositivo de medição.

Em 360, a amostra passa por relaxamento. Preferivelmente, corrente não é regis- trada durante o relaxamento 360. O relaxamento 360 pode se seguir a cada uma das excita- ções 340 quando múltiplas excitações são aplicadas. Durante o relaxamento 360, a corrente presente durante a excitação 340 é substancialmente reduzida por pelo menos a metade, preferivelmente por uma ordem de magnitude, e mais preferivelmente para zero. Preferivel- mente, um estado de corrente zero é fornecido por um circuito aberto ou outro método co- nhecido para os versados na técnica para fornecer um fluxo de corrente substancialmente zero. O dispositivo de medição pode abrir o circuito através da tira sensora 314 para forne- cer o circuito aberto. Se um estado de corrente zero for fornecido, o relaxamento 360 pode ser considerado um período de incubação intermitente.

O relaxamento 360 pode ser de pelo menos 0,1 ou de pelo menos 0,5 segundo em duração. O relaxamento 360 pode ser de 0,1 a 3 segundos, de 0,2 a 2 segundos, ou de 0,5 a 1 segundo em duração. Outras durações de relaxamento podem ser usadas.

Em 370, um ou mais dos valores de corrente e de tempo registrados em 350 podem ser analisados para determinar a presença e/ou concentração do analito 322 na amostra 312. Preferivelmente, a concentração de analito é determinada a partir de uma medição de corrente feita dentro de 2 segundos ou 1 segundo a partir do começo da excitação inicial- mente aplicada. Mais preferivelmente, múltiplas excitações curtas são combinadas com uma medição de corrente feita dentro de 2 segundos, 1 segundo, ou menos a partir do começo do sinal de entrada aplicado inicialmente para determinar a concentração de analito da a- mostra. Os valores de corrente e de tempo registrados podem ser correlacionados com a concentração do analito 322 na amostra 312 usando uma ou mais equações de correlação.

A excitação 340 e o relaxamento 360 constituem um único ciclo de trabalho. Prefe- rivelmente, o sinal de entrada aplicado à tira sensora 314 inclui pelo menos 2, 4 ou 6 ciclos de trabalho aplicados dentro de um período de tempo selecionado independentemente de 3, 5, 7 ou 9 segundos. Assim, a partir da aplicação inicial do sinal de entrada, o tempo total exigido para as partes da excitação 340 e do relaxamento 360 da análise eletroquímica 300 pode ser de no máximo 3, no máximo 5, no máximo 7, ou de no máximo 9 segundos. Os ciclos de trabalho podem ser aplicados durante um período de tempo de 1 a 3 segundos. De 2 a 6 ciclos de trabalho podem ser aplicados dentro de 8 segundos ou menos. De 2 a 4 ci- clos de trabalho podem ser aplicados dentro de 3 a 6 segundos. Outros períodos de tempo podem ser usados.

Para monitoramento contínuo, tal como pode ser usado com sensores implantados ou parcialmente implantados, os ciclos de trabalho podem ser repetidos continuamente. A energia exigida para operar o sistema pode ser reduzida e a vida útil do sistema pode ser estendida em relação a métodos carentes de relaxamentos. Além disso, a aplicação de múl- tiplos ciclos de trabalho pode ser separada por períodos de tempo mais longos, tais como 5 minutos ou mais.

Sistemas sensores amperométricos aplicam um potencial (tensão) aos eletrodos

para excitar a espécie mensurável enquanto a corrente (amperagem) é monitorada. Siste- mas sensores amperométricos convencionais podem manter o potencial de excitação en- quanto medindo continuamente a corrente por 5 a 10 segundos, por exemplo. Ao contrário de métodos convencionais, os sinais de entrada usados na análise eletroquímica 300 po- dem substituir excitações contínuas de longa duração por múltiplas excitações e relaxamen- tos de duração relativamente curta. Uma descrição mais detalhada das múltiplas excitações e relaxamentos ou seqüências de pulso "controladas" aplicadas como sinais de entrada po- de ser encontrada em WO 2007/013915, depositado em 19 de julho de 2006, intitulado "Ga- ted Amperometry".

Quando os tempos de incubação iniciais curtos e/ou sinais de entrada controlados

da presente invenção são usados, decaimentos de corrente transitórios ou não de Cottrell podem resultar. Não contar com uma constante de decaimento de Cottrell de -0,5 para de- terminar a concentração do analito 322 na amostra 312 leva em conta conclusão da análise eletroquímica 300 usando decaimentos transitórios dentro de 8 segundos ou menos, dentro de 4 segundos ou menos, ou mais preferivelmente, dentro de 3 segundos ou menos. A aná- lise eletroquímica 300 pode ser completada em 2 segundos ou menos. A análise eletroquí- mica 300 pode ser completada em cerca de 0,5 a cerca de 3 segundos. A análise eletroquí- mica 300 usando decaimentos transitórios pode ser completada usando outros períodos de tempo.

A figura 4A representa um reservatório de amostra 400 limitado por uma superfície

de eletrodo inferior 402 e uma cobertura superior 403. Um limite superior virtual 405 da ca- mada de reagente também está representado. Assim, a área entre a superfície de eletrodo 402 e o limite superior virtual 405 representa a amostra contida pela camada de reagente. De forma similar, a área entre o limite superior virtual 405 e a cobertura superior 403 repre- senta a amostra acima da camada de reagente. O eixo χ representa a distância a partir da superfície de eletrodo, enquanto que o eixo y representa a concentração de amostra da es- pécie mensurável gerada pela reação redox do analito. A figura omite o efeito de divisão de analito entre uma DBL e a amostra de líquido dentro da parte remanescente do reservatório 400.

O perfil de concentração 410 representa o que seria observado imediatamente de- pois de introduzir a amostra em uma tira, enquanto que o perfil de concentração 420 repre- senta o que seria observado depois de um período de incubação relativamente longo. O perfil de concentração 410 representa uma condição transitória, enquanto que o perfil de concentração 420 representa uma condição de Cottrell. Múltiplos estados transitórios podem existir entre o perfil de concentração transitório 410 e o perfil de concentração de Cottrell 420.

A figura 4B representa a formação de diferentes perfis de concentração quando os

tempos de incubação t1 a t5 decorrem antes de o sinal de entrada ser aplicado aos eletro- dos. O perfil de concentração em t5, representando um período de incubação de 15 a 30 segundos, representa uma distribuição de concentração substancialmente constante de es- pécie mensurável por toda a amostra, a qual forneceria um decaimento de Cottrell tendo uma constante de decaimento de -0,5. Assim, a área sob a linha t5 e a concentração de es- pécie mensurável relacionada não mudam substancialmente até uma distância relativamen- te grande para longe da superfície de eletrodo 402.

Ao contrário da linha t5, a linha t4 tem um período de incubação de 1 a 12 segun- dos e uma distribuição de concentração variável de espécie mensurável na amostra. A linha t4 tem constantes de decaimento transitório mais baixas de -0,30 (1 segundo) a -0,48 (12 segundos). Assim, a área sob a linha t4 e a concentração de espécie mensurável subjacente passam por uma mudança substancial a partir da superfície de eletrodo 402 para a cobertu- ra superior 403 do reservatório 400, sendo assim variável.

À medida que o período de incubação é reduzido adicionalmente para 0,4 a 1 se- gundo em t3 ou para 0,1 a 0,3 segundo em t2, as constantes de decaimento transitório po- dem variar de -0,25 a -0,3 para t3 e de -0,15 a -0,25 para t2, respectivamente. O decaimento t1, representando um período de incubação de 0,01 a 0,1 segundo pode ter uma constante de decaimento transitório de -0,15 ou menos. À medida que o período de incubação é redu- zido de t4 para t1, a área sob as linhas e a concentração de espécie mensurável relacionada entre a superfície de eletrodo 402 e a cobertura superior 403 do reservatório 400 se torna variável de modo crescente.

Por ter uma menor concentração da espécie mensurável na superfície de eletrodo 402 do que na parte remanescente do reservatório 400, tal como representado pelos perfis de distribuição de concentração variável t1 a t4 da figura 4B, a taxa de decaimento de cor- rente pode ser menor do que a constante de decaimento de -0,5 exigida para decaimento de Cottrell. Este decaimento mais baixo pode ser atribuível à grande concentração de espécie mensurável mais distante da superfície de eletrodo 402 alcançando a superfície de eletrodo mais rapidamente do que se a espécie mensurável fosse distribuída uniformemente por todo o reservatório de amostra 400. De forma similar, taxas de decaimento mais rápidas podem ser obtidas quando uma concentração mais alta da espécie mensurável está presente na superfície de eletrodo 402 do que na parte remanescente do reservatório de amostra 400.

A figura 4C representa a relação entre concentrações de espécie mensurável no

reservatório 400 e constantes de decaimento de corrente. Os perfis de concentração de es- pécie mensurável 430 e 440 têm taxas de decaimento mais baixas e mais rápidas, respecti- vamente, do que o 420, o qual corresponde à constante de decaimento de Cottrell de -0,5. Para o perfil de concentração 430 tendo uma constante de decaimento menor do que a constante de decaimento de Cottrell de -0,5, tal como -0,3, a taxa de decaimento de corrente será mais baixa do que aquela observada para um sistema de Cottrell. De forma similar, para o perfil de concentração 440 tendo uma constante de decaimento maior do que a cons- tante de decaimento de Cottrell de -0,5, tal como -0,7, a taxa de decaimento de corrente será mais rápida do que aquela observada para um sistema de Cottrell. Assim, em compa- ração com a constante de decaimento de Cottrell de -0,5 representada por 420, as constan- tes de decaimento transitório 430, 440 refletem distribuições de concentração variáveis da espécie mensurável no reservatório 400.

Quando longos períodos de incubação são usados para gerar decaimento de Cot- trell, a quantidade de espécie mensurável produzida durante a excitação de medição é pe- quena quando comparada à quantidade de espécie mensurável produzida durante o período de incubação anterior. Assim, ao contrário do perfil de concentração 420 representando conversão redox completa do analito em uma espécie mensurável antes da aplicação do sinal de entrada, os perfis de concentração 430, 440 representam conversão incompleta. Além disso, qualquer mudança na taxa de difusão da espécie mensurável para o eletrodo por convecção ou por outros caminhos também é pequena em relação à quantidade de es- pécie mensurável gerada durante o período de incubação. Assim, longos períodos de incu- bação substancialmente anulam efeitos que alterariam a constante de decaimento de Cot- trell de -0,5.

Em contraste, quando períodos de incubação curtos, tais como 12 segundos, 10 segundos e menos são usados, a quantidade de espécie mensurável produzida durante a excitação de medição e qualquer mudança nas taxas de difusão dos processos a não ser difusão podem fornecer uma taxa de decaimento real que é menor do que o valor de Cottrell de -0,5. Este processo de decaimento pode ser descrito pela equação de corrente normali- zada seguinte, a Equação (2): f(t) = ra+b+c(2),

onde a é a parte da constante de decaimento da espécie mensurável formada du- rante o período de incubação, b é a parte da constante de decaimento da espécie mensurá- vel formada durante a excitação de medição, e c é a parte da constante de decaimento sur- gindo das variações na distribuição de concentração da espécie mensurável no reservatório de amostra. Valores negativos de b e c resultam em um aumento na concentração de espé- cie mensurável medida, enquanto que valores positivos de b e c resultam em uma diminui- ção na concentração de espécie mensurável medida. Assim, se ou a ou b for diferente de zero, um desvio do valor de decaimento a se originará. Como um decaimento de Cottrell é fornecido por um valor de -0,5 para a, uma contribuição significativa de b ou c fornece uma constante de decaimento transitório. De acordo com a Equação (2), o termo a controla a constante de decaimento obtida do perfil de concentração 420, enquanto que o termo b con- tribuiria significativamente para a constante de decaimento obtida dos perfis de concentra- ção 430 e 440, onde o sinal de entrada é aplicado antes de a conversão redox do analito estar completa.

A Equação (2) estabelece que a constante de decaimento de um sistema pode va- riar ao longo do tempo em resposta a estes fatores subjacentes que afetam o decaimento de corrente na hora da medição. Por exemplo, períodos de incubação mais longos aumentam a enquanto reduzindo b por causa de quanto mais analito convertido em espécie mensurável durante o período de incubação, tanto menos analito permanece na amostra para conversão em espécie mensurável durante a excitação.

A conversão redox de analito em espécie mensurável ocorre em camadas de rea- gente hidratadas. Por causa de camadas de reagente mais grossas exigirem mais tempo para hidratar, camadas de reagente mais grossas fornecerão um aumento no termo b em relação ao termo a se o sinal de entrada for aplicado antes de a camada de reagente estar hidratada. Decaimento de Cottrell não é observado antes de a camada de reagente estar hidratada por causa da contribuição para a constante de decaimento da espécie mensurável formada durante a excitação de medição, o termo b da Equação (2). Isto foi reconhecido na coluna 4, linhas 58-59 da patente 6.153.069, a qual revela que molhamento incompleto do reagente resulta em uma falha do sistema para seguir o decaimento de curva de Cottrell, resultando em um valor de concentração de analito impreciso sendo obtido. Assim, constan- tes de decaimento transitório podem ser obtidas de camadas de reagente parcialmente hi- dratadas resultantes de períodos de incubação iniciais relativamente curtos.

Reservatórios de tira sensora incluindo uma distribuição de concentração substan- cialmente constante da espécie mensurável podem reduzir qualquer efeito sobre a constan- te de decaimento atribuível a c. O termo c também pode afetar a constante de decaimento se a duração de excitação for também longa para o volume de amostra, resultando em uma rápida diminuição na concentração de espécie mensurável à medida que a distância aumen- ta a partir da superfície do eletrodo. Usar uma excitação curta ou múltiplas excitações curtas combinadas com um ou múltiplos relaxamentos pode ajudar a reduzir o efeito do termo c sobre a constante de decaimento.

Por exemplo, a patente 6.153.069 descreve um sistema que fornece uma constante de decaimento de Cottrell de -0,5 quando um período de incubação inicial de 160 segundos é combinado com um reservatório de amostra de 50 //L. Para este sistema, se o período de incubação fosse suficientemente encurtado, o termo b da Equação (2) aumentaria, forne- cendo assim decaimento não de Cottrell. De forma similar, se o volume de reservatório fos- se suficientemente reduzido, decaimento não de Cottrell resultaria de um aumento no termo c da Equação (2).

A figura 5 representa constantes de decaimento obtidas de tiras sensoras tendo vo- lumes de reservatório de cerca de 3,5 μΐ e distâncias de eletrodo à cobertura de cerca de 250 /ym depois de variar períodos de incubação para amostras de sangue total contendo 50, 100, 200 ou 400 mg/dL de glicose. Ataxa de decaimento aumentou com o tempo de incuba- ção aumentando; entretanto, uma constante de decaimento de Cottrell de -0,5 não foi obtida dentro do período de incubação de seis segundos. Assim, o sistema forneceu decaimentos transitórios sob estas circunstâncias.

A Tabela I, a seguir, fornece as constantes de decaimento para os períodos de in- cubação de 1-6 segundos da figura 5 e fornece constantes projetadas para períodos de in- cubação de 10 e 15 segundos. Uma constante de decaimento projetada também é fornecida para um período de incubação estendido de 20 segundos. Tabela I

Sinal de Entrada Período de Incubação 50 mg/dL 100 mg/dL 200 mg/dL 400 mg/dL 4-1-1 1 -0,2479 -0,23823 -0,2119 -0,17947 4-2-1 2 -0,337 -0,30593 -0,282 -0,2631 4-4-1 4 -0,37417 -0,34993 -0,3442 -0,32837 4-5-1 5 -0,3877 -0,3734 -0,3549 -0,35283 4-6-1 6 -0,3979 -0,38273 -0,373 -0,36483 Projetado 10 -0,44596 -0,42622 -0,42066 -0,42275 Projetado 15 -0,4786 -0,45853 -0,45679 -0,46475 Projetado 20 -0,50176 -0,48146 -0,48242 -0,49456

Em cada instância, o sinal de entrada incluiu uma excitação inicial de quatro segun- dos, seguida por um período de incubação intermitente tipo circuito aberto de duração variá- vel, e de uma excitação de medição de um segundo durante a qual a corrente foi registrada. O sistema sensor não alcançou condição de decaimento de Cottrell durante qualquer um dos períodos de incubação de um a seis segundos. O sistema sensor não seria projetado para alcançar uma condição de decaimento de Cottrell dentro de doze segundos mesmo em baixas concentrações de glicose de 50 mg/dL. Constantes de decaimento transitório preferí- veis são de -0,001 a -0,48 e de -0,52 a -1. Constantes de decaimento transitório mais prefe- ríveis são de no máximo -0,45, de no máximo -0,35, e de no máximo -0,3. Outras constantes de decaimento transitório podem ser usadas.

As figuras 6A-6C representam graficamente os perfis de corrente obtidos de três ti- ras sensoras, cada uma tendo uma espessura inicial média diferente da camada de reação em períodos de incubação iniciais de 0,125, 0,5, 1, 2, 4 e 6 segundos. O reservatório de amostra de cada tira foi de cerca de 1 μΐ. A representação gráfica da figura 6A foi obtida de múltiplas tiras sensoras tendo camadas de reação com uma espessura inicial média de cer- ca de 15 //m a cerca de 20 μπ\ ("grossa"). Os gráficos das figuras 6B e 6C foram obtidos de múltiplas tiras sensoras tendo camadas de reação com espessuras iniciais médias de 10 //m

a 15 //m ("intermediária") e de 1 μχχ\ a 2 μνη ("fina"), respectivamente. Outras espessuras podem ser usadas.

As figuras estabelecem a relação de tempo de incubação, espessura de camada de reagente e a taxa associada de hidratação de camada. Camadas de reagente mais grossas exigiram um tempo mais longo para a camada de reagente hidratar, e quanto maior o tempo exigido para a camada de reagente hidratar, tanto mais longo o tempo antes de o decaimen- to de corrente alcançar um ponto de diminuição contínua. Valores atuais obtidos de decai- mentos transitórios decrescentes são preferidos para correlacionar com a concentração de analito da amostra.

Para as tiras em camadas grossas da figura 6A, decaimentos de corrente diminuin- do continuamente foram obtidos depois de um período de incubação de cerca de 4 segun- dos ou mais. Entretanto, para períodos de incubação de cerca de 2 segundos e menos, um decaimento de corrente diminuindo continuamente não foi obtido para tiras em camadas grossas até que cerca de 2 segundos ou mais de sinal de entrada foi aplicado.

Para a camada de reagente de espessura intermediária das tiras sensoras da figura 6B, decaimentos de corrente diminuindo continuamente foram obtidos depois de um período de incubação de cerca de 2 segundos ou mais. Para períodos de incubação de cerca de 1 segundo e menos, cerca de 2 ou mais segundos de sinal de entrada forneceu um decaimen- to de corrente diminuindo continuamente.

Para a camada de reagente fina das tiras sensoras da figura 6C, decaimentos de corrente diminuindo continuamente foram obtidos depois de um período de incubação de cerca de 1 segundo ou mais. Para períodos de incubação de cerca de 0,5 segundo e me- nos, cerca de 1 ou mais segundos de sinal de entrada forneceu um decaimento de corrente diminuindo continuamente. Assim, camadas de reagente mais finas podem ser combinadas com menores períodos de incubação para fornecer um menor tempo total de análise, en- quanto que camadas de reagente mais grossas podem exigir períodos de incubação e/ou sinais de entrada de maior duração. As figuras 7A-7B representam graficamente os Iogaritmos naturais de corrente ver- sus tempo para amostras de sangue total incluindo 100 ou 300 mg/dL de glicose em hema- tócrito de 40% obtidos depois de um período de incubação inicial de 6 segundos. Os volu- mes de reservatório de amostra e as espessuras médias iniciais de camada de reagente foram tais como nas figuras 6A-6C anteriores. Os gráficos foram gerados de valores atuais obtidos durante os primeiros 5 segundos de uma excitação de 10 segundos, onde o termo a da Equação (2) predomina na constante de decaimento. Cada uma das constantes de deca- imento observadas - inclinações dos gráficos de ln(corrente, nA) versus ln(tempo, s) - difere das constante de decaimento de Cottrell de -0,5, tendo constantes de decaimento transitório variando de cerca de -0,35 a cerca de -0,45. Assim, mesmo no período de incubação inicial mais longo de 6 segundos, decaimento de Cottrell não é observado.

As figuras 8A-8C são perfis de decaimento de corrente de um período de incubação inicial de 0,25 segundo seguido por um sinal de entrada controlado incluindo excitações de 0,5 segundo e relaxamentos de 0,25 segundo, para fornecer uma duração de ciclo de traba- lho de 0,75 segundo. Tiras sensoras de camada de reagente tanto intermediária quanto fina tendo volumes de reservatório de amostra de cerca de 1 /vL foram usadas para analisar a - mostras de sangue total incluindo 50, 100 ou 400 mg/dL de glicose em hematócrito de 40%. Decaimentos de corrente diminuindo continuamente que podem ser correlacionados à con- centração de analito de 50 mg/dL na amostra foram obtidos dentro de 0,75 segundo para a camada de reagente fina, assim durante a primeira excitação. Para a camada de reagente intermediária mais grossa, decaimentos de corrente diminuindo continuamente foram obti- dos dentro de 3 segundos, assim durante a terceira excitação.

A figura 8D é um gráfico de calibração obtido ao representar graficamente as cor- rentes de ponto final (p1, p2, p3) das três primeiras excitações obtidas de tiras sensoras de camada de reagente fina tal como representado nas figuras 8A-8C. A figura estabelece que valores atuais obtidos depois de períodos de incubação muito curtos de 0,25 segundo de acordo com a presente invenção podem ser correlacionados exatamente (R2=O,999) com a concentração de glicose de plasma real de amostras de sangue total.

A figura 8E é um gráfico de calibração obtido ao representar graficamente as cor- rentes de ponto final (p4, p5, p6) das excitações 4, 5 e 6 obtidas de tiras sensoras tendo camadas de reagente de espessura intermediária tal como representado nas figuras 8A-8C. A figura estabelece que valores atuais obtidos depois de um período de incubação inicial muito curto de 0,25 segundo e múltiplos ciclos de trabalho incluindo excitações de 0,5 se- gundo e relaxamentos de 0,25 segundo de acordo com a presente invenção podem ser cor- relacionados exatamente (R2=0,99) com a concentração de glicose de plasma real de amos- tras de sangue total. Para fornecer um entendimento claro e consistente da especificação e reivindica- ções deste pedido, as definições seguintes são fornecidas.

"Amostra" é uma composição que pode conter uma quantidade desconhecida do analito. Uma amostra pode ser aquosa, tal como sangue total, urina, saliva, ou um derivado, tal como um extrato, uma diluição, um filtrado, ou um precipitado reconstituído.

"Período de incubação" é o intervalo de tempo em que a amostra reage com os re- agentes antes de uma excitação ser aplicada, tal como antes de a primeira excitação ser aplicada e/ou o tempo entre excitações se o sinal de entrada incluir múltiplas excitações.

"Espécie mensurável" é qualquer espécie ativa eletroquimicamente que pode ser oxidada ou reduzida sob um potencial apropriado em uma superfície de eletrodo.

Uma "Oxidoredutase" facilita a oxidação ou redução de um analito ou substrato bio- lógico. Ver, por exemplo, o Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology, Edição

Revisada, A.D. Smith, Ed., Nova York: Oxford University Press (1997) pp. 161, 476, 477, e 560.

Embora várias modalidades da invenção tenham sido descritas, estará aparente pa- ra os versados na técnica que outras modalidades e implementações são possíveis dentro do escopo da invenção.

Claims (25)

1. Método para determinar uma concentração de analito em uma amostra, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: introduzir a amostra em uma tira sensora; aplicar um sinal à amostra depois de um período de incubação de no máximo 8 se- gundos; gerar um sinal tendo um decaimento transitório em resposta a uma reação redox de uma espécie mensurável; e determinar a concentração de analito a partir do decaimento transitório do sinal ge- rado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a espécie mensurável compreende pelo menos um mediador.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de incubação é de no máximo 6 segundos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de incubação é de no máximo 4,75 segundos.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de incubação é de 0,5 a 4 segundos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o decaimento transitório é obtido dentro de 0,5 a 5 segundos de aplicação do sinal à amostra.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o decaimento transitório é decrescente.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o decaimento de corrente decrescente é obtido dentro de cerca de 0,5 a cerca de 3 segundos de aplicação do sinal à amostra.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a concentração de analito é determinada a partir do sinal gerado decrescente de uma única excitação.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente gerar uma distribuição de concentração variável da espécie mensurável em um reservatório de amostra.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de incubação e a aplicação do sinal estão completos em no máximo 6 segundos.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o período de incubação e a aplicação do sinal estão completos em no máximo 4 segundos.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o decaimento transitório tem uma constante de decaimento de -0,52 a -1.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o decaimento transitório tem uma constante de decaimento de no máximo -0,35.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal gerado a partir do qual a concentração de analito é determinada compreende um valor de corrente gerado dentro de 2 segundos de aplicação do sinal à amostra.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação da concentração de analito a partir do sinal gerado está completa dentro de segundos de aplicação do sinal.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a amostra se aloja em um reservatório definido por uma base de tira sensora e a superfície inferior de uma cobertura, onde a base fica 50 a 150 micrômetros da superfície inferior da cobertura, o volume da amostra dentro do reservatório é de no máximo 3,5 microlitros, e o período de incubação é de no máximo 6 segundos.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que a altura de reservatório a partir da base de tira sensora até a parte inferior da cobertura é de no máximo 100 micrômetros, o volume da amostra dentro do reservatório é de no máximo 3 microlitros, o reservatório inclui pelo menos uma camada de reagente tendo uma espessura .n.c,al med:a de no máximo 2 micrômetros, e o período de incubação é de no máximo 2 se- gundos.

19. Método para determinar uma concentração de analito em uma amostra, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar um sinal à amostra, o sinal incluindo pelo menos três excitações, cada exci- taçao tendo uma duração de 0,1 a 5 segundos; gerar um sinal tendo um decaimento transitório em resposta a uma reação redox de uma espécie mensurável; e determinar a concentração de analito a partir do decaimento transitório do sinal ge- rado.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que Ό as excitações são separadas por pelo menos dois relaxamentos, cada relaxamento tendo uma duração de 0,1 a 3 segundos.

21. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal aplicado inclui pelo menos 2 ciclos de trabalho aplicados dentro de 5 segundos.

22. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal aplicado se segue a um período de incubação de 0,1 a 10 segundos.

23. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a aplicação de sinal está completa em no máximo 4 segundos.

24. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o decaimento transitório tem uma constante de decaimento de -0,52 a -1.

25. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o decaimento transitório tem uma constante de decaimento de no máximo -0,35.