BRPI0616743A2 - métodos voltamétricos e dispositivos para medição de analito em amostra - Google Patents

Abstract

MéTODOS VOLTAMéTRICOS E DISPOSITIVOS PARA MEDIçãO DE ANALITO EM AMOSTRA. Um sistema sensor, dispositivo e métodos para determinar a concentração de um analito em uma amostra são descritos. Seqüências de pulsos voltamétricos sincronizados que incluem múltiplos ciclos de atividade de excitações e relaxamentos seqíãenciais podem fornecer um tempo de análise mais curto e/ou podem aperfeiçoar a acurácia e/ou precisão da análise. As seqUências de pulsos descritas podem reduzir erros de análise que aparecem a partir do efeito hematócrito, variância em volumes do vão, condições de estado não estável, fundo mediador, um único conjunto de constantes de calibração, sub-preenchimento e mudanças no conteúdo de agente de ionização ativo da tira sensora.

Description

"MÉTODOS VOLTAMÉTRICOS E DISPOSITIVOS PARA MEDIÇÃODE ANALITO EM AMOSTRA"

Referência a Pedidos Relacionados

Esse pedido reivindica o beneficio do Pedido Pro-visório Norte-Americano No. 60/722.584 intitulado "Voltame-tria Sincronizada" em 30 de Setembro de 2005, que é incor-porado aqui como referência.

Fundamentos da Invenção

A determinação quantitativa de analitos em fluidosbiológicos é útil no diagnóstico e tratamento de anormali-dades fisiológicas. Por exemplo, determinar o nivel de gli-cose em fluidos biológicos, tal como sangue, é importantepara indivíduos diabéticos que devem freqüentemente verifi-car seu nível de glicose para regular suas dietas e/ou me-dicação .

Sistemas eletroquímicos têm sido usados para essetipo de análise. Durante a análise, o analito passa por umareação redox com uma enzima ou espécie similar para geraruma corrente elétrica que pode ser medida e correlacionadacom a concentração do analito. Um benefício substancial po-de ser fornecido ao usuário diminuindo o tempo exigido paraa análise enquanto fornecendo a acurácia e a precisão dese-j ada.

Um exemplo de um sistema sensor eletroquímico paraanalisar analitos em fluidos biológicos inclui um disposi-tivo de medição e uma tira sensora. A tira sensora incluireagentes para reagirem e transferirem elétrons a partir doanalito durante a análise e eletrodos a passarem os elé-trons através de condutores ao dispositivo. 0 dispositivode medição inclui contatos para receberem os elétrons apartir da tira e a capacidade de aplicar um diferencial devoltagem entre os contatos. O dispositivo pode registrar acorrente que está passando através do sensor e traduzir osvalores de corrente em uma medição do conteúdo de analitoda amostra. Esses sistemas sensores podem analisar uma úni-ca gota do sangue todo (WB) , tal como a partir de 1-15 mi-crolitros (μL) em volume.

Exemplo de dispositivos de medição de topo de ban-cada incluem o Analisador BAS IOOB disponível a partir daBAS Instruments em West Lafayette, Indiana; o Analisar deInstrumento CH disponível a partir da CH Instruments emAustin, Texas; a Estação de Trabalho Eletroquimica Cypressdisponível a partir da Cypress Systems em Lawrence, Kansas;e o Instrumento Eletroquímico EG&G disponível a partir daPrinceton Research Instruments em Princeton, New Jersey.Exemplos de dispositivos de medição portáteis incluem osmedidores Ascencia Breeze® e Elite® da Bayer Corporation.

A tira sensora pode incluir um eletrodo de traba-lho onde o analito passa por reação eletroquímica e um con-tra-eletrodo ode a reação eletroquímica oposta ocorre, as-sim permitindo que a corrente flua entre os eletrodos. As-sim, se oxidação ocorre no eletrodo de trabalho, a reduçãoocorre no contra-eletrodo. Ver, por exemplo, Fundamentos deQuímica Analítica, 4a Edição, D.A. Skoog e D.M. West; Fila-délfia: Saunders College Publishing (1982), pg. 304-341.

A tira sensora também pode incluir um eletrodo dereferência verdadeiro para fornecer um potencial de refe-rencia não variante ao dispositivo de medição. Enquantomúltiplos materiais de eletrodo de referência são conheci-dos, uma mistura de prata (Ag) e cloreto de prata (AgCl) étípica devido a insolubilidade da mistura no ambiente aquo-so da solução de análise. Um eletrodo de referência podeser usado como o contra-eletrodo. Uma tira sensora usandotal combinação contra-eletrodo-referência é descrita na Pa-tente Norte-Americana No. 5.820.551.

A tira sensora pode ser formada imprimindo os ele-trodos em um substrato isolante usando múltiplas técnicas,tal como aquelas descritas na Patente Norte-Americana Nos.6.531.040; 5.798.031; e 5.120.420. Uma ou mais camadas rea-gentes podem ser formadas revestindo-se um ou mais dos ele-trodos, tal como o eletrodo de trabalho e o contra-eletrodo. Em um aspecto, mais do que um dos eletrodos podeser revestido pela mesma camada reagente, tal como quando oeletrodo de trabalho e o contra-eletrodo são revestidos pe-la mesma composição. Em um outro aspecto, as camadas rea-gentes que têm diferentes composições podem ser impressasou micro-depositadas no eletrodo de trabalho e no contra-eletrodo usando o método descrito em um pedido de patenteprovisório depositado em 24 de Outubro de 2003, No. Serial60/513.817. Assim, a camada reagente no eletrodo de traba-lho pode conter a enzima, o mediador, e um ligante enquantoa camada reagente no contra-eletrodo contém uma espécie re-dox solúvel, que poderia ser a mesma do mediador ou dife-rente, e um ligante.A camada reagente pode incluir um agente de ioni-zação para facilitar a oxidação ou a redução do analito,bem como quaisquer mediadores ou outras substâncias que au-xiliam na transferência de elétrons entre o analito e ocondutor. 0 agente de ionização pode ser uma enzima especi-fica de analito, tal como glicose oxidase ou glicose desi-drogenase, para catalisar a oxidação de glicose em uma a-mostra WB. A camada reagente também pode incluir um liganteque mantém a enzima e o mediador juntos. A tabela I, forne-ce combinações convencionais de enzimas e mediadores parauso com analitos específicos.

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Tabela I

0 ligante pode incluir vários tipos de pesos mole-culares de polímeros, tal como CHC (carboxil metil celulo-se) e/ou PEO (óxido polietileno) . Em adição a ligar os rea-gentes juntos, o ligante pode auxiliar em filtrar célulasde sangue vermelhas, impedindo-os de revestir a superfíciedo eletrodo.

Exemplos de sistemas sensores eletroquímicos con-vencionais para analisar analitos em fluidos biológicos in-cluem biosensores Precision® disponíveis a partir da Abbottem Abbott Park, Illinois; biosensores Accucheck® disponí-veis a partir da Roche em Indianápolis, Indiana; e biosen-sores OneTouch Ultra® disponíveis a partir da Lifescan emMilpitas, Califórnia.

Um método eletroquímico que foi usado para quanti-ficar analitos em fluidos biológicos, em coulometria. Porexemplo, Heller e outros descreveram o método coulométricopara medições de glicose WB na Patente Norte-Americana No.6.120.676. Em coulometria, a concentração de analito équantificada oxidando-se exaustivamente o analito em um pe-queno volume e integrando-se a corrente pelo tempo de oxi-dação para produzir a carga elétrica representando a con-centração de analito. Assim, a coulometria captura a quan-tidade total de analito presente na tira sensora.

Um aspecto importante de coulometria é que em di-reção ao fim da curva de integração de carga vs. tempo, ataxa na qual a corrente muda com o tempo se torna substan-cialmente constante para resultar uma condição de estadoestável. Essa parte de estado estável da curva coulométricaforma uma região de nível relativamente plano, assim permi-tindo a determinação da corrente correspondente. Entretan-to, o método coulométrico exige que a conversão completa dovolume inteiro de analito alcance a condição de estado es-tável. Como um resultado, esse método consome tempo e nãofornece os resultados rápidos que os usuários de dispositi-vos eletroquímicos, tal como produtos de monitoramentos deglicose, demandam. Um outro problema com coulometria é queo pequeno volume da célula sensora deve ser controlado demodo a fornecer resultados precisos, que podem ser difíceiscom um dispositivo produzido em massa.

Um outro método eletroquímico que foi usado paraquantificar analitos em fluidos biológicos em amperometria.

Em amperometria, a corrente é medida durante um pulso lidoà medida que um potencial constante (voltagem) é aplicadoatravés do eletrodo de trabalho e do contra-eletrodo da ti-ra sensora. A corrente medida é usada para quantificar oanalito na amostra. A amperometria mede a taxa na qual aespécie eletroquimicamente ativa, tal como o analito, estásendo oxidada ou reduzida próxima ao eletrodo de trabalho.Muitas variações do método amperométrico para biosensoresforam descritas, por exemplo, nas Patentes Norte-AmericanasNos. 5.620.579; 5.653.863; 6.153.069; e 6.413.411.

Uma desvantagem de métodos amperométricos conven-cionais é a natureza de estado não estável da corrente de-pois que um potencial é aplicado. A taxa de mudança de cor-rente com relação ao tempo é muito rápida inicialmente e setorna mais lenta à medida que a análise prossegue devido ànatureza alterável do processo de difusão subjacente. Atéque a taxa de consumo do mediador reduzido na superfície doeletrodo se iguala ã taxa de difusão, uma corrente de esta-do estável não pode ser obtida. Assim, para métodos de am-perometria convencionais, medir a corrente durante o perío-do transiente antes que uma condição de estado estável éalcançada pode estar associado com mais imprecisão do queuma medição obtida durante um período de tempo de estadoestável.

O "efeito hematócrito" fornece um impedimento aanalisar precisamente a concentração de glicose em amostrasWB. As amostras WB contêm células de sangue vermelhas (RB)e plasma. O plasma é na maior parte água, mas contém algu-mas proteínas e glicose. Hematócrito é o volume da célulaRB constituinte em relação ao volume total da amostra WB eé freqüentemente expresso como uma porcentagem. Enquantoamostras de sangue geralmente têm porcentagens de hemató-critos na faixa de 20% a 60%, com ~40% sendo a média.

Em tiras sensoras convencionais, a glicose podeser oxidada por uma enzima, que então transfere o elétron aum mediador. Esse mediador reduzido então viaja para o ele-trodo de trabalho onde ele é oxidado eletroquimicamente. Aquantidade de mediador que está sendo oxidada pode estarcorrelacionada à corrente fluindo entre o eletrodo de tra-balho e o contra-eletrodo da tira sensora. Quantitativamen-te, a corrente medida no eletrodo de trabalho é diretamenteproporcional ao coeficiente de difusão do mediador. O efei-to hematócrito interfere com esse processo porque as célu-las RB bloqueiam a difusão do mediador ao eletrodo de tra-balho. Subseqüentemente, o efeito hematócrito influencia naquantidade de corrente medida no eletrodo de trabalho semqualquer conexão com a quantidade de glicose na amostra.

As amostras WB que têm concentrações variantes decélulas RB podem causar imprecisões na medição porque osensor pode não distinguir entre uma concentração de media-dor mais baixa e uma concentração de mediador mais alta on-de as células RB bloqueiam a difusão ao eletrodo de traba-lho. Por exemplo, quando as amostras WB contendo níveis deglicose idênticos, mas tendo hematócritos de 20, 40 e 60%são analisadas, três leituras de glicose diferentes serãorelatadas por um sistema sensor convencional baseado em umconjunto de constantes de calibração (rampa e interseção,por exemplo). Apesar das concentrações de glicose serem asmesmas, o sistema relatará que a amostra de 20% de hemató-crito contém mais glicose do que a' amostra de 60% de hema-tócrito devido às células RB interferirem com a difusão do.mediador ao eletrodo de trabalho.

A faixa de hematócrito normal (concentração RBC)para humanos é de 20% a 60% e é centrada em torno de 40%. Apolarização de hematócrito se refere à diferença entre aconcentração de glicose de referência obtida com um instru-mento de referência, tal como o YSI 2300 STAT PLUSTM dispo-nível a partir da YSI Inc., Yellow Springs, Ohio, e umaleitura de glicose experimental obtida a partir de um sis-tema sensor portátil para amostras contendo diferentes ní-veis de hematócrito. A diferença entre a leitura de refe-rência e a experimental resulta dos níveis de hematócritovariáveis entre amostras WB específicas.

Em adição ao efeito hematócrito, as imprecisões demedição também podem acontecer quando a concentração de es-pécies mensuráveis não se correlaciona com a contração deanalito. Por exemplo, quando um sistema sensor determina aconcentração de um mediador reduzido gerado em resposta àoxidação de um analito, qualquer mediador reduzido não ge-rado por oxidação do analito levará ao sistema sensor indi-cando que mais analito está presente na amostra do que écorreto devido ao fundo mediador.

Em adição aos efeitos hematócrito e de fundo medi-ador, outros fatores também levam a imprecisões na capaci-dade de um sistema sensor eletroquimico convencional deter-minar a concentração de um analito em uma amostra. Em umaspecto, essas imprecisões podem ser introduzidas porque aparte da tira sensora que contém a amostra pode variar emvolume de tira para tira. Imprecisões podem também ser in-troduzidas quando amostra suficiente não é fornecida paracompletamente preencher o volume do vão, uma condição refe-rida como um sub-preenchimento. Em outros aspectos, impre-cisões podem ser introduzidas na medição por "ruído" alea-tório e quando o sistema sensor carece da capacidade deprecisamente determinar mudanças de temperatura na amostra.

Em uma tentativa de superar uma ou mais dessasdesvantagens, sistemas sensores convencionais têm tentadomúltiplas técnicas, não somente com relação projeto mecâni-co da tira sensora e seleção de reagente, mas também consi-derando a maneira na qual o dispositivo de medição aplica opotencial elétrico à tira. Por exemplo, métodos convencio-nais de reduzir o efeito hematócrito para sensores ampero-métricos incluem o uso de filtros, como descrito nas Paten-tes Norte-Americanas Nos. 5.708.247 e 5.951.836; reverter apolaridade da corrente aplicada, como descrito em WO01/57510; e por métodos que maximizam a resistência ineren-te da amostra, como descrito na Patente Norte-Americana No.5.628.890.

Múltiplos métodos de aplicar o potencial elétricoà tira, usualmente referidos como métodos de pulso, seqüên-cias, ou ciclos, têm sido usados para abordar imprecisõesna concentração de analito determinada. Por exemplo, na Pa-tente Norte-Americana No. 4.897.162, o método de pulso in-clui uma aplicação continua de potências de voltagem ele-vando e caindo que são misturados para dar uma onda de for-ma triangular. Além disso, WO 2004/053476 e os Documentosde Patente Norte-Americana 2003/0178322 e 2003/0113933 des-creve métodos de pulso que incluem a aplicação continua depotenciais de voltagem elevando e caindo que também mudam apolaridade.

Outros métodos convencionais combinam uma configu-ração de eletrodo especifica com uma seqüência de pulsosadaptada a essa configuração. Por exemplo, a Patente Norte-Americana No. 5.942.102 combina a configuração de eletrodoespecifica fornecida por uma célula de fina camada com umpulso continuo tal que os produtos da reação a partir docontra-eletrodo cheguem no eletrodo de trabalho. Essa com-binação é usada para acionar a reação até que a mudança decorrente versus tempo se torne constante, assim alcançandouma condição de estado estável verdadeiro para o mediadorse movendo entre o eletrodo de trabalho e o contra-eletrododurante a etapa de potencial. Enquanto cada um desses méto-dos equilibra várias vantagens e desvantagens, nenhum é i-deal.Como pode ser visto a partir da descrição acima,há uma necessidade em andamento por sistemas sensores ele-troquimicos aperfeiçoados, especialmente aqueles que podemfornecer determinação crescentemente precisa da concentra-ção de analito em menos tempo. Os sistemas, dispositivos emétodos da presente invenção superam pelo menos uma dasdesvantagens associadas com sistemas convencionais.

Sumário da Invenção

Um método voltamétrico de determinar a concentra-ção de um analito em uma amostra é fornecido, o qual incluiaplicar uma seqüência de pulsos à amostra e medir as cor-rentes resultantes, a seqüência de pulsos inclui pelo menosdois ciclos de atividade. Em adição a pelo menos dois ci-clos de atividade, a seqüência de pulsos pode incluir umpulso de leitura terminal e/ou um retardo de tempo iniciale pode ser aplicada a uma tira sensora incluindo uma camadade barreira de difusão em um eletrodo de trabalho. 0 métodopode incluir menos polarização atribuível ao fundo mediadordo que uma concentração do analito determinada a partir deum outro ,método ou a partir de um método voltamétrico ca-rente de uma seqüência de pulsos compreendendo pelo menosdois ciclos de atividade. A amostra pode ser um líquido in-cluindo um fluido biológico e o analito pode ser glicose.

Os ciclos de atividade podem incluir uma excitaçãoincluindo um potencial variado com o tempo ou um potencialvariado linearmente com o tempo, tal como linear, cíclica,acíclica, ou uma combinação desses tipos de excitação. Umvalor de corrente pode ser registrado durante cada uma dasexcitações e a seqüência de pulsos pode incluir um pulso deleitura terminal. Os ciclos de atividade podem incluir ex-citações aciclicas substancialmente excluindo um pico deoxidação reversa ou um pico de redução reversa e podem re-duzir a concentração de um mediador na amostra não respon-sivo ao analito em relação ao método onde os ciclos de ati-vidade compreendem excitações cíclicas. Os ciclos de ativi-dade podem incluir excitações aciclicas terminando antes dainiciação de um pico de corrente reversa, as excitações a-cíclicas substancialmente excluem picos de oxidação e deredução direta e reversa, ou excitações aciclicas substan-cialmente em uma região de corrente limitada por difusão deum par redox.

0 método pode incluir a determinação de pelo menosum perfil de contorno e pode incluir aplicar pelo menos umtratamento de dados, tal como semi-integral, semiderivada,ou derivada, às correntes resultantes. 0 método também podeincluir determinar uma pluralidade de conjuntos de calibra-ção a partir das correntes e determinar o número de ciclosde atividade a partir da pluralidade de conjuntos de cali-bração. A determinação da concentração de analito pode in-cluir múltiplos valores de concentração média obtidos apartir da pluralidade de conjuntos de calibração.

0 método também pode incluir determinar se uma ti-ra sensora contendo a amostra está sub-preenchida com a a-mostra. Essa determinação pode incluir comparar pelo menosum valor de corrente a um valor pré-selecionado. 0 métodotambém pode incluir determinar o conteúdo de agente de io-nização ativo de uma tira sensora, uma determinação que po-de ser feita determinando-se uma relação dos valores decorrente de varredura direta e reversa. Em um aspecto, essarelação foi previamente correlacionada a quantidades conhe-cidas do agente de ionização ativo. Em um outro aspecto,uma rampa de calibração pode ser alterada em resposta aoconteúdo de agente de ionização ativo da tira sensora. Emum outro aspecto, a relação de tempo de excita-ção/relaxamento dos ciclos de atividade pode ser de 0,3 a0,2.

Um dispositivo de medição de analito portátil éfornecido para determinar a concentração de um analito emuma amostra. O dispositivo inclui um dispositivo de mediçãovoltamétrica ligado por porta lógica adaptado para receberuma tira sensora. 0 dispositivo de medição amperométricaligado com porta lógica inclui pelo menos dois contatos dedispositivo em comunicação elétrica com uma tela através decircuito elétrico. A tira sensora inclui pelo menos primei-ro e segundo contatos de tira sensora. 0 primeiro contatode tira sensora está em comunicação elétrica com um contra-eletrodo através de condutores. Uma primeira camada reagen-te está em pelo menos um dos eletrodos e inclui uma oxido-redutase e pelo menos uma espécie de par redox. Os eletro-dos podem estar no mesmo substrato ou em diferentes subs-tratos.

Um dispositivo de medição portátil adaptado parareceber uma tira sensora é fornecido para determinar a con-centração de um analito em uma amostra. O dispositivo in-clui contatos, pelo menos uma tela, e circuito eletrônicoestabelecendo comunicação elétrica entre os contatos e atela. O circuito inclui um carregador elétrico e um proces-sador, onde o processador está em comunicação elétrica comum meio de armazenamento legível por computador. O meio in-clui código de software legível por computador, que quandoexecutado pelo processador, leva o carregador a implementaruma seqüência de pulsos voltamétricos sincronizados inclu-indo pelo menos dois ciclos de atividade.

Um método de reduzir a polarização atribuível aofundo mediador em uma concentração determinada de um anali-to em uma amostra é fornecido, o qual inclui aplicar umaseqüência de pulsos voltamétricos sincronizados incluindopelo menos dois ciclos de atividade.

Um método de determinar a duração de uma seqüênciade pulsos incluindo pelo menos 2 ciclos de atividade, paradeterminar a concentração de um analito em uma amostra éfornecido, o qual inclui determinar uma pluralidade de con-juntos de constantes de calibração determinados a partir decorrentes registradas durante pelo menos 2 ciclos de ativi-dade e determinar a duração da seqüência de pulsos em res-posta à concentração determinada do analito na amostra. Aseqüência de pulsos pode se uma seqüência de pulsos volta-métricos sincronizados.

Um método de sinalizar a um usuário para adicionaramostra adicionar a uma tira sensora é fornecido, o qualinclui determinar se a tira sensora está sub-preenchidacomparando-se pelo menos um valor de corrente registrado apartir de uma seqüência de pulsos incluindo pelo menos 2ciclos de atividade a um valor pré-selecionado e sinalizarao usuário para adicionar amostra adicional à tira sensorase a tira está sub-preenchida. A seqüência de pulsos podeser uma seqüência de pulsos voltamétricos sincronizados. Atira sensora pode incluir dois eletrodos e a determinaçãopode ser executada em menos do que cinco segundos.

Um método voltamétrico de determinar a concentra-ção de um analito em uma amostra é fornecido, o qual incluiaplicar uma seqüência de pulsos à amostra e medir as cor-rentes resultantes, a seqüência de pulsos inclui pelo menos2 ciclos de atividade tendo relações de tempo de excita-ção/relaxamento de 0,3 a 0,2. O método pode ser mais preci-so do que uma concentração do analito determinada a partirde um outro método onde a relação de tempo de excita-ção/relaxamento é maior do que 0,3.

Um método eletroquimico para determinar a concen-tração de uma analito em uma amostra é fornecido, o qualinclui um aperfeiçoamento incluindo aplicar uma seqüênciade pulsos voltamétricos sincronizados à amostra incluindopelo menos 2 ciclos de atividade.

As seguintes definições são incluídas para forne-cer um entendimento claro e consistente da especificação edas reivindicações.

O termo "analito" é definido como uma ou maissubstancias presentes em uma amostra. A análise determina apresença e/ou concentração do analito presente na amostra.O termo "amostra" é definido como uma composiçãoque pode conter uma quantidade desconhecida do analito. Ti-picamente, uma amostra para análise eletroquimica está naforma liquida, e preferencialmente a amostra é uma misturaaquosa. Uma amostra pode ser uma amostra biológica, tal co-mo sangue, urina, ou saliva. Uma amostra pode ser uma deri-vada de uma amostra biológica, tal como um extrato, uma di-luição, um filtrado, ou um precipitado reconstituído.

0 termo "voltametria" é definido como um método deanalise onde a concentração de um analito em uma amostra édeterminada por medir eletroquimicamente a taxa de oxidaçãoou redução do analito em um potencial variável.

0 termo "sistema" ou "sistema sensor" é definidocomo uma tira sensora em comunicação elétrica através deseus condutores com um dispositivo de medição, que permitea quantificação de um analito em uma amostra.

0 termo "tira sensora" é definido como um disposi-tivo que contém a amostra durante a análise e fornece comu-nicação elétrica entre a amostra e o dispositivo de medi-ção. A parte da tira sensora que contém a amostra é fre-qüentemente chamada de "vão".

0 termo "condutor" é definido como uma substânciaeletricamente condutora que permanece estacionária duranteuma analise eletroquimica.

0 termo "dispositivo de medição" é definido comoum ou mais dispositivos eletrônicos que podem aplicar umpotencial elétrico aos condutores de uma tira sensora e me-dem a corrente resultante. 0 dispositivo de medição tambéminclui 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 "acurácia" é definido como quão próxima aquantidade de analito medida por uma tira sensora corres-ponde à quantidade verdadeira de analito na amostra. Em umaspecto, a acurácia pode ser expressa em termos de polari-zação.

0 termo "precisão" é definido como quão próximasmúltiplas medições de analito estão para a mesma amostra.Em um aspecto, a precisão pode ser expressa em termos dospread ou variância entre múltiplas medições.

O termo "reação redox" é definido como uma reaçãoquímica entre duas espécies envolvendo a transferência depelo menos um elétron de uma primeira espécie para uma se-gunda espécie. Assim, uma reação redox inclui uma oxidaçãoe uma redução. A oxidação meia célula da reação envolve aperda de pelo menos um elétron pela primeira espécie, en-quanto a redução meia célula envolve a adição de pelo menosum elétron à segunda espécie. A carga iônica de uma espécieque é oxidada é feita mais positiva por uma quantidade i-gual ao número de elétrons removidos. Igualmente, a cargaiônica de uma espécie que é reduzida é feita menos positivapor uma quantidade igual ao número de elétrons ganhos.

O termo "mediador" é definido como uma substânciaque pode ser oxidada ou reduzida e que pode transferir umou mais elétrons. Um mediador é um. reagente em uma análiseeletroquímica e não é o analito de interesse, mas fornece amedição direta do analito. Em um sistema simplista, o medi-ador passa por uma reação redox em resposta à oxidação ouredução do analito. O mediador oxidado ou reduzido entãopassa pela reação oposta no eletrodo de trabalho da tirasensora e é regenerado para seu número de oxidação origi-nal.

O termo "ligante" é definido como um material quefornece suporte físico e contenção para os reagentes en-quanto tendo compatibilidade química com os reagentes.

O termo "fundo mediador" é definido como a polari-zação introduzida na concentração de analito medida atribu-ível a espécies mensuráveis não responsivas à concentraçãode analito subjacente.

O termo "espécie mensurável" é definido como qual-quer espécie eletroquimicamente ativa que pode ser oxidadaou reduzida sob um material apropriado no eletrodo de tra-balho de uma tira sensora eletroquímica. Exemplos de espé-cies mensuráveis incluem analitos, oxidoredutases, e media-dores.

O termo "sub-preenchimento" é definido como quandoamostra insuficiente foi introduzida na tira sensora paraobter uma análise precisa.

O termo "par redox" é definido como duas espéciesconjugadas de uma substância química tendo diferentes núme-ros de oxidação. A redução das espécies tendo o número deoxidação mais alto produz as espécies que têm o número deoxidação mais baixo. Alternativamente, a oxidação das espé-cies que têm número de oxidação mais baixo produz as espé-cies que têm o número de oxidação mais alto.

0 termo "número de oxidação" é definido como acarga iônica formal de uma espécie química, tal como um á-tomo. Um número de oxidação mais alto, tal como (III), émais positivo, e um número de oxidação mais baixo, tal como(II), é menos positivo.

0 termo "par redox reversível" é definido como umpar de espécies redox onde a separação entre as varredurasdireta e reversa do semi-integral é no máximo 30 mV na meiaaltura da transição si3S. Por exemplo, na FIG. 10A, as var-reduras semi-integrais direta e reversa para o par redoxferricianeto/ferrocianeto em adição à altura de transiçãosiss são mostradas. Na linha onde a linha de transição sissde meia altura intercepta as linhas de varredura direta ereversa, a separação entre as linhas é 29 mV, estabelecendoa reversibilidade do par redox ferricianeto/ferrocianeto nataxa de varredura representada.

O termo "par redox quase reversível" é definidocomo um par redox onde a separação entre as varreduras di-reta e reversa do semi-integral é maior do que 30 mV nameia altura da transição sisspara o par redox.

O termo "espécie redox solúvel" é definido comouma substância que é capaz de passar por oxidação ou redu-ção e que é solúvel em água (pH 7,25° C) em um nível de pelomenos 1,0 grama por Litro. As espécies redox solúveis in-cluem moléculas orgânicas eletroativas, complexos de metalde organotransição, e complexos de coordenação de metal detransição. O termo "espécie redox solúvel" exclui metaiselementares e ions de metal solitários, especialmente aque-les que são insolúveis ou moderadamente solúveis em água.

O termo "oxidoredutase" é definido como qualquerenzima que facilita a oxidação ou redução de um analito.

Uma oxidoredutase é um reagente. O termo oxidoredutase in-clui "oxidases", que facilitam reações de oxidação onde o-xigênio molecular é o aceitador de elétrons; "redutases",que facilitam as reações de redução onde o analito é redu-zido e o oxigênio molecular não é o analito; e "desidroge-nases", que facilitam as reações de oxidação onde oxigêniomolecular não é o aceitador de elétrons. Ver, por exemplo,Dicionário Oxford de Bioquímica e Biologia Molecular, Edi-ção Revisada, Ed. A. D. Smith, New York: Oxford UniversityPress (1997), pg. 161, 476, 477 e 560.

O termo "molécula orgânica eletroativa" é definidocomo uma molécula orgânica carente de um metal que é capazde passar por uma reação de oxidação ou redução. Moléculasorgânicas eletroativas podem servir como mediadores.

O termo "complexo de metal de organotransição",também referido como "complexo OTM" é definido como um com-plexo onde um metal de transição é ligado a pelo menos umátomo de carbono através de uma ligação sigma (carga formalde -1 no átomo de carbono ligado por sigma ao metal detransição) ou uma ligação pi (carga formal de 0 nos átomosde carbono ligados por pi ao metal de transição). Por exem-plo, ferroceno é um complexo OTM com dois anéis de ciclo-pentadienil (Cp), cada um ligado através de seus cinco áto-mos de carbono a um centro de ferro por duas ligações pi euma ligação sigma. Um outro exemplo de um complexo OTM éferricianeto (III) e sua contra-parte de ferrocianeto (II)reduzida, onde seis ligantes ciano (carga forma de -1 emcada um dos 6 ligantes) são ligadas por sigma a um centrode ferro através de átomos de carbono.

O termo "complexo de coordenação" é definido comoum complexo que tem geometria de coordenação bem definida,tal como octaedro ou quadrado plano. Diferente de complexosOTM, que são definidos por sua ligação, complexos de coor-denação são definidos por sua geometria. Assim, os comple-xos de coordenação podem ser complexos OTM (tal como o fer-ricianeto previamente mencionado) , ou complexos onde átomosde não metal além de carbono, tal como heteroátomos inclu-indo nitrogênio, súlfur, oxigênio, e fósforo, são ligadosde forma dativá ao centro de metal de transição. Por exem-plo, rutênio hexamina é um complexo de coordenação que temuma geometria de octaedro bem definida onde seis ligantesNH3 (carga formal de 0 em cada um dos 6 ligantes) são Iiga-dos de forma dativa ao centro de rutênio. Uma discussãomais completa de complexos de metal de organotransição,complexos de coordenação, e ligação de metal de transiçãopodem ser encontrados em Collman e outros, Princípios e A-plicações de Química de Metal de Organotransição (1987) eMiessler e Tarr, Química Orgânica (1991).

O termo "estado estável" é definido como quando amudança em sinal eletromagnético (corrente) com relação asua entrada independente variável (voltagera ou tempo) ésubstancialmente constante, tal como dentro de ±10 ou ±5%.

O termo "relativamente constante" é definido comoquando a mudança em um valor de corrente ou uma taxa de di-fusão está dentro de ±20, ±10, ou ±5%.

O termo "ponto de reversão" é definido como o pon-to em uma varredura cíclica ou acíclica quando a varreduradireta é parada e a varredura reversa é iniciada.

O termo "excitação linear" é definido como uma ex-citação onde a voltagem é variada em uma única direção "di-reta" em uma taxa fixa, tal como de -0,5 V a 0,5 V parafornecer uma faixa de excitação de 1,0 V. A faixa de exci-tação pode cobrir o estado reduzido e o oxidado de um parredox tal que uma transição de um estado para o outro ocor-re. Uma excitação linear pode ser aproximada por uma sériede mudanças incrementais em potencial. Se os incrementosocorrem muito próximos no tempo, eles correspondem a umaexcitação linear contínua. Assim, aplicar uma mudança depotencial aproximando uma mudança linear pode ser conside-rado uma excitação linear.

O termo "excitação linear" é definido como umacombinação de uma excitação direta linear e uma excitaçãoreversa linear onde a faixa de excitação inclui os picos deoxidação e redução de um par redox. Por exemplo, variar opotencial de uma maneira cíclica de -0,5 V a +0,5 V e devolta para -0,5 V é um exemplo de uma excitação cíclica pa-ra o par redox ferricianeto/ferrocianeto como usado em umsensor de glicose, onde ambos os picos de oxidação e de re-dução estão incluídos na faixa de excitação.

0 termo "excitação acíclica" é definido em um as-pecto como uma excitação que inclui mais do que um pico di-reto ou reverso do que o outro pico de corrente. Por exem-plo, uma excitação incluindo excitações lineares direta ereversa onde a excitação direta é iniciada em uma voltagemdiferente do que onde a excitação reversa para, tal como de-0,5 V a +0,5 V e de volta para +0,25 V, é um exemplo deuma excitação acíclica. Em um outro exemplo, uma excitaçãoacíclica pode iniciar e terminar em substancialmente a mes-ma voltagem quando a excitação é iniciada no máximo em ±20,±10, ou ±5 mV do potencial formal E0' do par redox. Em umoutro aspecto, uma excitação acíclica é definida como umaexcitação que inclui excitações lineares direta e reversaque substancialmente excluem os picos de oxidação e de re-dução de um par redox. Por exemplo, a excitação pode inici-ar, reverter, e terminar na região limitada de difusão deum par redox, assim excluindo os picos de oxidação e de re-dução do par.

Os termos "excitação rápida", "taxa de excitaçãorápida", "varredura rápida", e "taxa de varredura rápida"são definidos como uma excitação onde a voltagem é mudada euma taxa de pelo menos 176 mV/seg. Taxas preferenciais deexcitação rápida são taxas maiores do que 200, 500, 1.000ou 2.000 mV/seg.

Os termos "excitação lenta", "taxa de excitaçãolenta", "varredura lenta", e "taxa de varredura lenta" sãodefinidos como uma excitação onde a voltagem é mudada emuma taxa de no máximo 175 mV/seg. Taxas de excitação lentapreferenciais são taxas mais lentas do que 150, 100, 50 ou10 mV/seg.

O termo "espessura inicial média" refere-se à al-tura média de uma camada antes da introdução de uma amostraliquida. O termo "média" é usado porque a superfície supe-rior da camada é irregular, tendo picos e vales.

O termo "intensidade redox" (RI) é definido como otempo de excitação total dividido pela soma do tempo de ex-citação total e os retardos de tempo de relaxamento totalpara uma seqüência de pulsos.

O termo "dispositivo portátil" é definido como umdispositivo que pode ser mantido em uma mão humana e é por-tátil. Um exemplo de um dispositivo portátil é o dispositi-vo de medição executando o Sistema de Monitoramento de Gli-cose no Sangue Ascensia® Elite, disponível a partir da Ba-yer HealthCare, LLC, Elkhart, IN.

O termo "sobre" é definido como "acima" e é rela-tivo à orientação sendo descrita. Por exemplo, se um pri-meiro elemento é depositado sobre pelo menos uma parte deum segundo elemento, o primeiro elemento é dito como sendo"depositado sobre" o segundo. Em um outro exemplo, se umprimeiro elemento está presente acima de pelo menos umaparte de um segundo elemento, o primeiro elemento é ditocomo estando "sobre" o segundo. O uso do termo "sobre" nãoexclui a presença de substancias entre o elemento superiore o inferior sendo descritos. Por exemplo, um primeiro ele-mento pode ter um revestimento sobre sua superfície superi-or, ainda um segundo elemento sobre pelo menos uma parte doprimeiro elemento e seu revestimento superior pode ser des-crito como "sobre" o primeiro elemento. Assim, o uso dotermo "sobre" pode ou não significar que os dois elementossendo relatados estão em contato físico.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção pode ser mais bem entendida com relaçãoaos seguintes desenhos e descrição. Os componentes nas fi-guras não estão necessariamente em escala, ênfase ao invésde serem localizados mediante a ilustração dos princípiosda invenção. Além disso, nas figuras, números similares de-signam partes correspondentes por todas as vistas diferen-tes .

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

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

A FIG. 2 representa um diagrama de vista de extre-midade da tira sensora da FIG. 1B.

As FIGs. 3A e 3B representam um eletrodo de traba-lho que tem uma superfície condutora e um DBL durante a a-plicação de pulsos de leitura longos e curtos.

As FIGs. 4A e 4B são gráficos que ilustram o aper-feiçoamento em acurácia de medição quando o DBL é combinadocom uma curta excitação.A FIG. 5 representa um método analítico eletroquí-mico de determinar a presença e concentração de um analitoem uma amostra.

As FIGs. 6A-6F representam seis exemplos de se-qüências de pulsos onde múltiplos ciclos de atividade foramaplicados à tira sensora depois da introdução da amostra.

A FIG. IA é um gráfico que mostra um voltamogramacíclico de um sistema sensor.

A FIG. 7B compara uma varredura cíclica com umavarredura acíclica, onde a excitação direta da varreduraacíclica foi iniciada próxima ao potencial formal E0' para opar redox.

A FIG. 7C mostra uma varredura acíclica, onde avarredura reversa é terminada no pico de corrente reversa.

A FIG. 7D mostra uma varredura cíclica com umavarredura acíclica sobreposta na região DLC.

As FIGs. 8A-8D mostram as correntes de saída re-presentadas como voltamogramas da seqüência de pulsos re-presentada na FIG. 6C para amostras WB com 40% de hemató-critos contendo 50, 100, e 400 mg/dL de glicose.

As FIGs. 9A-9C mostram perfis de contorno dos vol-tamogramas das FIGs. 8A-8C.

A FIG. 10A é um gráfico da semi-integral corres-pondente ao voltamograma cíclico da FIG. 7A.

A FIG. 10B apresenta a semi-integral dos dados a-cíclicos correspondentes ao voltamograma acíclico da FIG. 7C.A FIG. 10C apresenta as semi-integrais das excita-ções cíclicas e aciclicas da FIG. 7B.

A FIG. 10D mostra os valores semi-integrais e re-gistrados para a excitação acíclica da FIG. 7D.

A FIG. 11 mostra perfis de contorno preparados porvoltamogramas de semi-integração de uma seqüência de pulsode sete excitações para amostras WB contendo quantidadesvariáveis de glicose.

A FIG. 12A representa o voltamograma cíclico, se-mi-integral, e de semiderivada de 16 mM de ferrocianeto emuma amostra WB com 20% de hematócritos.

A FIG. 12B é um aumento da curva semiderivada daFIG. 12A.

As FIGs. 13A-13C representam as derivadas de vol-tamogramas cíclicos.

A FIG. 14 representa as correntes semi-integraisregistradas como uma função do tempo para os perfis de con-torno da FIG. 11.

A FIG. 15 representa os voltamogramas cíclicos ob-tidos a partir de uma tira sensora sub-preenchida.

A FIG.- 16A representa gráficos semi-integrais devoltamogramas cíclicos obtidos a partir de cinco tiras sen-sores com taxas de varredura de lV/seg para uma amostra in-cluindo 100 mg/dL de glicose e 40% de hematócritos em WB.

A FIG. 16B representa a relação dos valores decorrente de varredura direta e reversa obtidos no potencialde 0,15 como uma função de concentração de enzimas.A FIG. 16C representa uma reposta típica da rampada calibração de resposta linear da tira sensora como umafunção do conteúdo GO (% peso seco).

A FIG. 17 é uma representação esquemática de umdispositivo de medição.

Descrição Detalhada da Invenção

Um sistema analítico eletroquímico determina aconcentração de analitos em uma amostra, tal como a concen-tração de glicose de sangue todo. 0 sistema inclui pelo me-nos um dispositivo que aplica seqüências de pulsos voltamé-tricos sincronizados incluindo múltiplos ciclos de ativida-de à amostra. Cada ciclo de atividade inclui uma excitaçãolinear, cíclica ou acíclica durante a qual correntes (ampe-ragem) são medidas a partir de uma tira sensora enquanto umpotencial (voltagem) aplicado à tira é variado linearmentecom o tempo. Cada ciclo de atividade também inclui um rela-xamento que pode ser fornecido por um circuito aberto. 0sistema pode comparar os dados de corrente resultantes paradeterminar a concentração do analito na amostra, enquantocorrigindo os resultados para variações em fatores respon-sivos a não analito. 0 sistema também pode aplicar um oumais tratamentos de dados, incluindo aqueles baseados emsemi-integração, derivadas, ou semiderivadas para analisaros dados voltamétricos.

As seqüências de pulsos voltamétricos sincroniza-dos podem fornecer acurácia e precisão aperfeiçoadas à aná-lise, enquanto reduzindo o tempo de término da análise. Er-ros de acurácia introduzidos pelo efeito hematócrito e er-ros de precisão introduzidos por variação do volume de vãopodem ser reduzidos através da combinação de uma camada debarreira de difusão com as seqüências de pulsos sincroniza-dos. Erros, de outra forma, resultantes de uma condição desensor em estado não estável e/ou fundo mediador também po-dem ser reduzidos. 0 tempo exigido para análise pode serreduzido eliminando-se a necessidade por retardos e pulsosadicionais, tal como retardos de "incubação" para fornecerre-hidratação de reagente, pulsos de remoção por combustão("burn-off") para renovar os eletrodos, e pulsos de regene-ração de mediador para renovar o estado de oxidação do me-diador. As seqüências de pulsos sincronizados podem tambémpermitir a determinação de corrente dinâmica e perfis decontorno que fornecem múltiplos pontos de calibração, de-tecção de sub-preenchimento, e a capacidade de aplicar com-pensação de temperatura para a análise. Como as seqüênciasde pulsos sincronizados podem gerar dados úteis rapidamen-te, os longos tempos de espera de coulometria convencionale a imprecisão de medições de estado não estável em ampero-metria convencional podem ser evitados.

As FIGs. 1A-1B representam uma tira sensora 100,que pode ser usada no sistema sensor presente. A FIG. IA éuma representação em perspectiva de uma tira sensora monta-da 100 que inclui uma base sensora 110, pelo menos cobertapor uma tampa 120 que inclui um respiradouro 130, uma áreacôncava 140, e uma abertura de extremidade de entrada 150.Um volume parcialmente fechado 160 (o vão) é formado entrea base 110 e a tampa 120. Outros projetos de tira sensoracompatíveis com a presente invenção podem também ser usa-dos, tal como aqueles descritos nas Patentes Norte-Americanas Nos. 5.120.420w 5.798.031.

Uma amostra líquida para análise pode ser transfe-rida no vão 160 introduzindo-se o líquido na abertura 150.O líquido preenche o vão 160 enquanto expele o ar previa-mente contido através do respiradouro 130. O vão 160 podeconter uma composição (não mostrada) que auxilia na reten-ção da amostra líquida no vão. Exemplos de tais composiçõesincluem polímeros que gelificam na presença de água, talcomo carboximetil celulose e polietileno glicol; e matrizesde polímeros porosos, tal como dextrano e poliacrilamida.

A FIG. IB representa uma vista de topo da tirasensora 100, com a tampa 120 removida. Os condutores 170 e180 podem correr sob uma camada dielétrica 190 da abertura150 a um eletrodo de trabalho 175 e um contra-eletrodo 185,respectivamente. Em um aspecto, o eletrodo de trabalho e ocontra-eletrodo 175, 185 podem estar substancialmente nomesmo plano, como representado na figura. Em um outro as-pecto, os eletrodos 175, 185 podem estar voltados um para ooutro, tal como descrito no Pedido de Patente Norte-Americana 2004/0054267.

Enquanto o eletrodo de trabalho e o contra-eletrodo 175, 185 podem estar mais próximos, em um aspecto,os eletrodos 175, 185 podem estar separados por mais do que200 ou 250 μm. Similarmente, enquanto pelo menos um dos ele-trodos 175, 185 pode estar mais próximo, em um aspecto, pe-lo menos um eletrodo pode estar separado de uma parte supe-rior da tampa 120 por pelo menos 100 μιη. Em um aspecto, oeletrodo de trabalho e o contra-eletrodo 175, 185 podem teráreas de superfície de aproximadamente 1 mm2 e 1,2 mm2, res-pectivamente. A camada dielétrica 190 pode parcialmente co-brir os eletrodos 175, 185 e pode ser feita de qualquer ma-terial dielétrico adequado, tal como um polímero isolante.

O contra-eletrodo 185 equilibra o potencial no e-letrodo de trabalho 185 da tira sensora 100. Em um aspecto,esse potencial pode ser um potencial de referência alcança-do formando-se o contra-eletrodo 185 a partir de um par re-dox, tal como Ag/AgCl, para fornecer um contra-eletrodo-eletrodo de referência combinado. Em um outro aspecto, opotencial pode ser fornecido ao sistema sensor formando-seo contra-eletrodo 185 de um material inerte, tal como car-bono, e incluindo uma espécie redox solúvel, tal como fer-ricianeto,. no vão 160.

Alternativamente, a tira sensora 100 pode ser for-necida com um terceiro condutor e eletrodo (não mostrado)para fornecer um potencial de referência ao sistema sensor.

Esse terceiro eletrodo pode ser configurado como um eletro-do de referência verdadeiro ou como um material inerte queconta com uma espécie redox solúvel para fornecer o poten-cial de referência. 0 terceiro eletrodo pode também permi-tir que o dispositivo de medição determine a inserção deuma tira sensora e/ou se o vão 160 foi preenchido com amos-tra. Condutores adicionais e/ou eletrodos também podem serfornecidos na tira 100 para fornecer essas e outras fun-ções.A FIG. 2 representa um diagrama de vista de extre-midade da tira sensora representada na FIG. IB que mostra aestrutura de camada do eletrodo de trabalho 175 e do con-tra-eletrodo 185. OS condutores 170 e 180 podem repousardiretamente na base 110. As camadas condutoras de superfí-cie 270 e 280 opcionalmente podem ser depositadas nos con-dutores 170 e 180, respectivamente. As camadas condutorasde superfície 270, 280 podem ser feitas dos mesmos materi-ais ou de materiais diferentes.

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 preferenciais são não ionizantes, tal que o mate-rial não passa por uma oxidação líquida ou uma redução lí-quida durante a análise da amostra. Os condutores 170, 180preferencialmente incluem uma fina camada de uma pasta me-tálica ou metal, tal como ouro, prata, platina, paládio,cobre, ou tungstênio. As camadas condutoras de superfície270, 280 preferencialmente incluem carbono, ouro, platina,paládio, ou combinações desses. Se uma camada condutora desuperfície não está presente em um condutor, este é prefe-rencialmente feito de um material não ionizante.

0 material condutor de superfície pode ser deposi-tado nos condutores 170, 180 por qualquer dispositivo con-vencional compatível com a operação da tira sensora, inclu-indo deposição em folha, deposição de vapor químico, depo-sição de pasta fluida, metalização, e seus similares. Nocaso de deposição de pasta fluida, a mistura pode ser apli-cada como uma tinta aos condutores 170, 180 como descritona patente Norte-Americana No. 5.798.031.

As camadas reagentes 275 e 285 podem ser deposita-das nos condutores 170 e 180, respectivamente, e incluemreagentes e opcionalmente um ligante. 0 material ligante épreferencialmente um material polimérico que é pelo menosparcialmente solúvel em água. Materiais poliméricos parci-almente solúveis em água adequados para uso como o ligantepodem incluir poli(etileno óxido) (PEO), carboxi metil ce-lulose (CMC), polivinil álcool (PVA), hidroxietileno celu-lose (HEC), hidroxipropil celulose (HPC), metil celulose,etil celulose, etil hidroxietil celulose, carboximetil etilcelulose, polivinil pirrolidona (PVP) , poliaminoácidos talcomo polilisina, polistireno sulfonato, gelatina, ácido a-crilico, ácido metacrilico, amido, anidrido maléico, saisdesses, derivados desses, e combinações desses. Entre osmateriais ligantes acima, PEO, PVA, CMC, e PVA são prefe-renciais, com CMC e PEO sendo mais preferenciais no presen-te .

Em adição ao ligante, as camadas reagentes 275 e285 podem incluir os mesmos reagentes ou reagentes diferen-tes. Em um aspecto, os reagentes presentes na primeira ca-mada 275 podem ser selecionados para uso com o eletrodo detrabalho 175, enquanto os reagentes presentes na segundacamada 285 podem ser selecionados para uso com o contra-eletrodo.185. Por exemplo, os reagentes na camada 285 podemfacilitar o livre fluxo de elétrons entre a amostra e ocondutor 180. Similarmente, os reagentes na camada 275 po-dem facilitar a reação do analito.

A camada reagente 275 pode incluir uma oxidoredu-tase especifica ao analito que pode facilitar a reação doanalito enquanto aperfeiçoando a especificidade do sistemasensor para o analito, especialmente em amostras biológicascomplexas. Exemplos de algumas oxidoredutases especificas eanalitos correspondentes são dados abaixo na Tabela II.

<table>table see original document page 35</column></row><table>

Tabela II

No presente, oxidoredutases especialmente prefe-renciais para análise de glicose incluem glicose oxidase,glicose desidrogenase, derivados desses, ou combinaçõesdesses.

A camada reagente 275 também pode incluir um medi-ador para comunicar mais eficientemente os resultados dareação de analito ao condutor de superfície 270 e/ou aocondutor 170. Exemplos de mediadores incluem complexos OTM,complexos de coordenação, e moléculas orgânicas eletroati-vas. Exemplos específicos incluem compostos de ferroceno,ferrocianeto, ferricianeto, co-enzimas de pirroloquinolinaquinona (PQQ) substituída ou não substituída, 3-fenilimino-3H-fenotiazinas (PIPT) substituídas ou não substituídas, 3-fenilimino-3H-fenoxazina (PIPO), benzoquinonas substituídasou não substituídas, naftoquinonas substituídas ou nãosubstituídas, N-óxidos, compostos nitrosos, hidroxilaminas,oxinas, flavonas, fenazinas, derivadas de fenazina, fenoti-azinas, indofenóis, e indaminas. Esses e outros mediadoresque podem ser incluídos na camada reagente podem ser encon-trados nas Patentes Norte-Americanas Nos. 5.653.863;5.520.786; 4.746.607; 3.791.988; e Patente EP Nos. 0 345441 e 0 330 517.

No presente, mediadores especialmente preferenci-ais para análise de glicose incluem ferricianeto, rutêniohexamina, PIPT, PIPO, ou combinações desses. Uma revisão demediadores eletroquímicos úteis para sistemas redox bioló-gicos pode ser encontrada em Analytica Clinica Acta.140(1982), páginas 1-18.

As camadas reagentes 275, 285 podem ser deposita-das por qualquer meio conveniente, tal como impressão, de-posição de liquido, ou deposição por jato de tinta. Em umaspecto, as camadas são depositadas por impressão. Com ou-tros fatores sendo iguais, o ângulo da lâmina de impressãopode inversamente afetar a espessura das camadas reagentes.

Por exemplo, quando a lâmina é movida em um ângulo de apro-ximadamente 82° com a base 110, a camada pode ter uma espes-sura de aproximadamente 10 jxm. Similarmente, quando o ânguloda lâmina de aproximadamente 62° com a base 110 é usado, umacamada mais grossa de 30 μπι pode ser produzida. Assim, osângulos da lâmina inferior podem fornecer camadas reagentesmais grossas. Em adição ao ângulo da lâmina, outros fato-res, tal como a viscosidade do material que está sendo a-plicado bem como a combinação de tamanho da tela e emulsão,podem afetar a espessura resultante das camadas reagentes275, 285.

O eletrodo de trabalho 175 pode também incluir umacamada de barreira de difusão (DBL) que é integrada a umacamada reagente 275 ou que é uma camada distinta 290, talcomo representado na FIG. 2. Assim, a DBL pode ser formadacomo uma combinação reagente/DBL no condutor, como uma ca-mada distinta no condutor, ou como uma camada distinta nacamada reagente. Quando o eletrodo de trabalho 175 inclui aDBL distinta 290, a camada reagente 275 pode ou não residirna DBL 290. Ao invés de residir na DBL 290, a camada rea-gente 275 pode residir em qualquer parte da tira sensora100 que permite que o reagente solubilize na amostra. Porexemplo, a camada reagente 175 pode residir na base 110 ouna tampa 120.A DBL fornece um espaço poroso tendo um volume in-terno onde uma espécie mensurável pode residir. Os poros daDBL podem ser selecionados tal que a espécie mensurável po-de difundir na DBL, enquanto constituintes de amostra fisi-camente grandes, tal como células RB, são substancialmenteexcluídos. Embora tiras sensoras convencionais tenham usadovários materiais para filtrar células RB a partir da super-fície do eletrodo de trabalho, uma DBL fornece um volumeinterno para conter e isolar uma parte da espécie mensurá-vel da amostra.

Quando a camada reagente 275 inclui um ligante so-lúvel em água, qualquer parte do ligante não solubiliza naamostra antes da aplicação de uma excitação poder funcionarcomo uma DBL integral. A espessura inicial média de umacombinação DBL/camada reagente é preferencialmente menor doque 30 ou 23 micrometros (μπι) e mais preferencialmente menordo que 16 μπι. No presente, uma espessura inicial média espe-cialmente preferencial de uma combinação DBL/camada reagen-te é de 1 a 30 μπι ou de 3 a 12 μιη. A espessura inicial médiadesejada de uma combinação DBL/camada reagente pode ser se-lecionada para um comprimento de excitação específico combase em quando a taxa de difusão da espécie mensurável daDBL a uma superfície condutora, tal como a superfície docondutor 170 ou a superfície do condutor de superfície 270da FIG. 2, se torna relativamente constante.

Além disso, usar uma DBL muito grossa com um com-primento de excitação curto pode retardar quando a taxa dedifusão da espécie mensurável da DBL à superfície condutorase torna relativamente constante. Por exemplo, quando ci-clos de atividade incluindo excitações seqüenciais de 1 se-gundo separadas por relaxamentos de 0,5 segundo são aplica-das a um eletrodo de trabalho usando uma combinaçãoDBL/camada reagente tendo uma espessura inicial média de 30μπι, uma taxa de difusão de espécie mensurável preferencialda DBL à superfície condutora pode não ser alcançada atéque pelo menos 6 ciclos de atividade tenham sido aplicados(>~ 10 segundos). De forma oposta, quando os mesmos ciclosde atividade são aplicados a um eletrodo de trabalho usandouma combinação DBL/camada reagente tendo uma espessura ini-cial média de 11 μm, uma taxa de difusão relativamente cons-tante pode ser alcançada depois da segunda excitação (~2,5segundos). Assim, há um limite superior para a espessurainicial média da DBL para um dado ciclo de atividade. Umtratamento mais profundo da correlação entre espessura deDBL, comprimento de excitação, e tempo para alcançar umataxa de difusão relativamente constante pode ser encontradoem WO 2006/042304, depositado em 12 de Outubro de 2005, in-titulado "Determinação de Concentração em Uma Camada deBarreira de Difusão".

A DBL distinta 290 pode incluir qualquer materialque fornece o espaço de poro desejado, enquanto é parcial-mente ou lentamente solúvel na amostra. Em um aspecto, aDBL distinta 290 pode incluir um material ligante reagentecarente dos reagentes. A DBL distinta 290 pode ter uma es-pessura inicial média de pelo menos 1 μπι, preferencialmentede 5 a 25 μm, e mais preferencialmente de 8 a 15 um.As FIGs. 3Α e 3Β representam um eletrodo de traba-lho 300 que tem um condutor de superfície 330 e uma DBLdistinta 305 durante a aplicação de pulsos de leitura lon-gos e curtos. Quando uma amostra WB é aplicada ao eletrodode trabalho 300, as células RB 320 cobrem a DBL 305. 0 ana-Iito presente na amostra forma a espécie mensurável externa310 externa à DBL 305. Uma parte da espécie mensurável ex-terna 310 difunde na DBL distinta 305 para obter a espéciemensurável interna 315.

Como mostrado na FIG. 3A, quando um pulso de lei-tura contínuo de 10 segundos é aplicado ao eletrodo de tra-balho 300, ambas a espécie mensurável externa e a interna310 e 315 são excitadas no condutor de superfície 330 poruma mudança no estado de oxidação. Durante o pulso de Iei-tura longo, a espécie mensurável externa 310 difunde atra-vés da região da amostra onde as células RB 320 residem eatravés da DBL 305 ao condutor de superfície 330. A difusãoda espécie mensurável externa 310 através das células RB320 durante o pulso de leitura introduz o efeito hematócri-to à análise. Como uma parte substancial da espécie mensu-rável excitada no condutor de superfície 330 se origina apartir do exterior da DBL 320, um longo pulso de leituraaplicado a uma tira sensora tendo uma DBL pode executar si-milarmente com relação ao efeito hematócrito a um curtopulso de leitura aplicado a uma tira carente de uma DBL.

De forma oposta, a FIG. 3B representa a situaçãoonde uma curta excitação é aplicada à tira sensora equipadacom DBL 330 para excitar a espécie mensurável interna 315,enquanto substancialmente excluindo da excitação a espéciemensurável 310 externa à DBL 305. Durante a excitação cur-ta, a espécie mensurável 310 ou permanece externa à DBL 305ou não substancialmente difunde através da DBL para alcan-çar o condutor de superfície 330. Dessa maneira, a curtaexcitação pode fornecer uma redução substancial na influen-cia do efeito hematócrito na análise. Reduzindo-se o efeitohematócrito, os erros de análise (polarização) introduzidosnos constituintes da amostra, incluindo células RB, podemser reduzidos.

Uma outra vantagem de seletivamente analisar a es-pécie mensurável interna à DBL com uma curta excitação éuma redução de imprecisão de medição a partir das tirassensoras que têm volumes de vão variáveis. As variâncias novolume de vão entre as tiras sensoras podem levar à impre-cisão porque a eletrônica em dispositivos de medição con-vencionais aplica o mesmo potencial elétrico e executa osmesmos cálculos para cada análise. Se um pulso de leituracontinua passado o tempo quando substancialmente toda a es-pécie mensurável presente no vão foi analisada, a análisenão mais representa a concentração de espécies mensuráveisna amostra, mas ao invés, representa a quantidade de espé-cies mensuráveis no vão; uma medição muito diferente. As-sim, uma tira sensora que tem um volume de cap-cap maiormostrará uma concentração de analito mais alta do que umatira sensora que tem um volume de vão menor, independenteda concentração de analito da amostra. Substancialmente li-mitando-se a análise às espécies mensuráveis presentes naDBL, a imprecisão de outra forma introduzida pela variabi-lidade de fabricação entre as tiras sensoras pode ser redu-zida.

As FIGs. 4A e 4B são gráficos que ilustram o aper-feiçoamento na acurácia de medição quando uma DBL foi com-binada com uma curta excitação. A FIG. 4A mostra uma grandeimprecisão representada como a diferença entre as linhas decalibração de 16% e 48% (amplitude de polarização de hema-tócrito total) resultante de uma tira sensora com ausênciade uma DBL depois de uma excitação de 1 segundo. Ao contrá-rio, a FIG. 4B mostra uma diferença menor entre as linhasde calibração que representam um resultado mais acuradoquando uma DBL foi combinada com uma excitação de 1 segun-do. A amplitude de polarização de hematócrito total para aDBL combinada com uma curta excitação era quase dois terçosmenos do que a amplitude de polarização total sem a DBL.

Como descrito acima e mais detalhadamente em WO2006/042304, um curto pulso de leitura ou excitação podefornecer um aperfeiçoamento na acurácia e/ou precisão deuma análise. Entretanto, se uma única excitação curta é u-sada para a análise, uma taxa de difusão relativamenteconstante da espécie mensurável a partir da DBL à superfí-cie condutora pode não ser alcançada durante a análise. Es-sa condição pode também resultar em imprecisão de mediçãoporque a concentração da espécie mensurável na DBL não re-presenta precisamente aquela na amostra. Além disso, a úni-ca excitação pode não efetivamente reduzir o sinal de fundodo mediador.A FIG. 5 representa uma análise eletroquímica 500para determinar a presença e opcionalmente a concentraçãode um analito 522 em uma amostra 512 que pode superar asdesvantagens associadas com curtas excitações. Em um aspec-to, a análise 500 pode reduzir polarização do fundo media-dor enquanto fornece um tempo de análise menor com ou semuma DBL. Em um aspecto preferencial, a análise 500 pode sercompletada em menos do que 3 ou menos do que 1 minuto. Emum aspecto mais preferencial, a análise 500 pode ser com-pletada de 2 a 50 ou de 4 a 32 segundos.

Em 510, a amostra 512 é introduzida em uma tirasensora 514, tal como a tira sensora representada nas FIGs.1A-1B e 2. As camadas reagentes, tal como 275 e/ou 285 daFIG. 2, começam a solubilizar na amostra 512, assim permi-tindo reação. Nesse ponto na análise, um retardo de tempoinicial, ou "período de incubação", opcionalmente pode serfornecido para os reagentes reagirem com a amostra 512.Preferencialmente, o retardo de tempo inicial pode ser de 1a 10 segundos. Um tratamento mais profundo de retardos detempo iniciais pode ser encontrado nas Patentes Norte-Americanas Nos. 5.620.579 e 5.653.863. Em um aspecto, a a-nálise 500 pode reduzir a necessidade por um período de in-cubação.

Durante a reação, uma parte do analito 522 presen-te na amostra 512 é química ou bioquimicamente oxidada oureduzida em 520, tal como por uma oxidoredutase. Mediante aoxidação ou redução, os elétrons opcionalmente podem sertransferidos entre o analito 522 e um mediador 532 em 530.Em 540, uma espécie mensurável 542, que pode ser oanalito carregado 522 a partir de 520 ou o mediador carre-gado 532 a partir de 530, é eletroquimicamente excitada (o-xidada ou reduzida). Por exemplo, quando a amostra 512 ésangue todo contendo glicose oxidada por glicose oxidase em520 e transferindo um elétron para reduzir um mediador fer-ricianeto (III) para ferrocianeto (II) em 530, a excitaçãode 540 oxida ferrocianeto (II) para ferricianeto (III) noeletrodo de trabalho. Dessa maneira, um elétron é seletiva-mente transferido do analito glicose para o eletrodo detrabalho da tira sensora onde ele pode ser detectado por umdispositivo de medição (não mostrado).

A excitação 540 inclui varredura voltamétrica ondeum potencial variável ou "varredura" é aplicado através doseletrodos da tira sensora 514 em uma taxa substancialmentefixa (V/seg). A taxa de varredura pode ser lenta ou rápida;entretanto, rápidas varreduras são preferenciais devido ànatureza das seqüências de pulsos sincronizados. Em um as-pecto, a taxa na qual o potencial é varrido é pelo menos 2mV/seg, preferencialmente de 20 a 5000 mV/seg, mais prefe-rencialmente de 200 a 2000 mV/seg. No presente, uma taxa devarredura especialmente preferencial é de 500 a 1500mV/seg.

A duração da excitação 540 é no máximo 4 ou 5 se-gundos, e preferencialmente menos do que 3, 2, 1,5, ou 1segundo. Em um outro aspecto, a duração da excitação 540 éde 0,1 a 3 segundos, de 0,1 a 2 segundos, ou de 0,1 a 1,5segundo. Mais preferencialmente, a duração da excitação 540é de 0,4 a 1,2 segundo.

Em 550, as correntes resultantes da excitação devarredura 54 0 podem ser monitoradas e registradas como umafunção do potencial aplicado (voltagem). Isso contrasta coma amperometria ou coulometria convencional onde uma volta-gem constante é aplicada enquanto a corrente é medida comouma função do tempo. Em um aspecto, a corrente é monitoradae registrada durante a excitação 540. Em um outro aspecto,a corrente não é monitorada durante o relaxamento 560 oupelo menos durante uma parte do relaxamento 560. Em um ou-tro aspecto, a corrente e o potencial no eletrodo de traba-lho podem ser monitorados durante pelo menos uma parte dorelaxamento 560, mas os valores não são usados na determi-nação da concentração do analito 522.

Em 560, a amostra passa por relaxamento, onde odispositivo de medição pode abrir o circuito através da ti-ra sensora 514, assim permitindo que o sistema relaxe. Du-rante o relaxamento 560, a corrente aplicada durante a ex-citação 540 é substancialmente reduzida em pelo menos meta-de, preferencialmente por uma ordem de magnitude, e maispreferencialmente em zero. Preferencialmente, um estado decorrente nula é fornecido por um circuito aberto. Em um as-pecto, o relaxamento 560 tem pelo menos 10, 5, 3, 2, 1,5, 1ou 0,5 segundos de duração. Em um outro aspecto, o relaxa-mento 560 tem duração de 0,1 a 3 segundos, de 0,1 a 2 se-gundos, ou de 0,1 a 1,5 segundo. Mais preferencialmente, orelaxamento 360 tem duração de 0,2 a 1,5 segundo e forneci-do por um circuito aberto.

Durante o relaxamento 560, o agente de ionizaçãopode reagir com o analito para gerar espécies mensuráveisadicionais sem os efeitos de um potencial elétrico. Assim,para um sistema sensor de glicose incluindo glicose oxidasee um mediador ferricianeto como reagentes, ferrocianeto a-dicional (mediador reduzido) responsivo à concentração deanalito da amostra pode ser produzido sem interferência deum potencial elétrico durante o relaxamento 560.

A excitação 540, o registro 550, e o relaxamento560 constituem um único ciclo de atividade. Em 570, o ciclode atividade é repetido pelo menos uma vez para um total depelo menos dois ciclos de atividade. Em um aspecto, o ciclode atividade é repetido pelo menos duas vezes para um totalde pelo menos três ciclos de atividade em 180 segundos, 90segundos, ou menos. Em um outro aspecto, a seqüência depulsos da análise 500 inclui pelo menos 4, 6, 8, 10, 14, 18ou 22 ciclos de atividade aplicados durante um período detempo independentemente selecionado de 120, 90, 60, 30, 15,10 ou 5 segundos. Em um outro aspecto, os ciclos de ativi-dade são aplicados durante um período de tempo de 5 a 60segundos. Em um outro aspecto, de 3 a 18 ou de 3 a 10 ci-clos de atividade podem ser aplicados dentro de 30 segundosou menos. Em um outro aspecto, de 4 a 8 ciclos de atividadepodem ser aplicados dentro de 3 a 16 segundos. A naturezarepetitiva "ligada" ou "desligada" dos ciclos de atividadeda análise 500 diretamente contrasta com métodos convencio-nais onde a voltagem é continuamente aplicada e a correnteé continuamente direcionada a partir da tira sensora por 5a 10 segundos durante a duração do pulso de leitura. Paraesses métodos convencionais, a voltagem aplicada pode terum potencial fixo ou pode ter um potencial que é varrido deum potencial positivo para um negativo ou de um potencialpositivo ou negativo a um potencial nulo em relação a umpotencial de referência. Mesmo em um potencial relativo nu-lo, esses métodos continuamente direcionam corrente da tirasensora durante o pulso de leitura, o que permite que a re-ação eletroquimica continue por todo o pulso de leitura.Assim, nesses métodos convencionais, a reação que produzespécies mensuráveis responsivas à concentração de analitoe a difusão das espécies mensuráveis para o eletrodo detrabalho são ambas afetadas pela corrente durante a partede potencial nulo de um pulso de leitura convencional. Asseqüências de pulsos de análise 500 são também acentuada-mente diferentes dos métodos convencionais que usam um úni-co pulso de duração longa com múltiplas medições, tal comoaqueles descritos na Patente Norte-Americana No. 5.243.516,devido aos múltiplos relaxamentos 560.

Em 580, os valores de corrente de voltagem regis-trados podem ser transformados com um ou mais tratamento dedados. Os valores transformados podem ser usados para de-terminar a presença e/ou concentração do analito 522 na a-mostra 512. Os valores transformados também podem ser usa-dos para determinar outras características da análise 500,incluindo a concentração de hematócrito da amostra, múlti-pios conjuntos de calibração, sub-preenchimento, e o conte-údo de agente de ionização ativo da tira sensora, como des-crito abaixo.

As FIGs. 6A-6F representam seis exemplos de se-qüências de pulsos voltamétricos sincronizados que podemser usadas com o método 500. Em cada seqüência de pulsos,múltiplos ciclos de atividade foram aplicados à tira senso-ra depois da introdução da amostra. A parte de excitaçãovoltamétrica de cada ciclo de atividade pode ser aplicadade uma maneira linear (FIG. 6A) cíclica (FIG. 6B), ou ací-clica (FIGs. 6C-6F). Nesses exemplos, pulsos de excitaçãoinclinada (linear) ou de onda triangular (cíclica ou ací-clica) foram usados; entretanto, outros tipos de ondas com-patíveis com o sistema sensor e a amostra também podem serusados.

A FIG. 6A representa múltiplas excitações inclina-das onde a voltagem aumentou linearmente com o tempo a umponto final. A FIG. 6B representa múltiplas excitações deonda triangular fornecendo dados cíclicos que incluem afaixa de potencial completa do mediador ferricianeto. AFIG. 6C representa seis ciclos de atividade incluindo seisexcitações de onda triangular fornecendo dados acíclicosque iniciam e terminam em substancialmente as mesmas volta-gens. Como a última excitação da FIG. 6C, um pulso de Iei-tura terminal 640, carece de um relaxamento, somente seisciclos de atividade são mostrados. A FIG. 6D representa se-te ciclos de atividade incluindo sete excitações de ondatriangular fornecendo dados acíclicos. O primeiro ciclo deatividade é precedido por um período de incubação inicial.A FIG. 6E representa múltiplas excitações de onda triangu-lar fornecendo dados acíclicos que iniciam e terminam emvoltagens diferentes. A FIG. 6F representa múltiplas exci-tações de onda triangular resultantes em dados acíclicosque substancialmente excluem os picos de oxidação e de re-dução do par redox ferricianeto/ferrocianeto.

O pulso de leitura terminal 640 pode ter a mesmaduração de taxa de varredura das excitações dos ciclos deatividade anteriores, como representado na FIG. 6C, ou opulso de leitura terminal 640 pode ter uma duração ou taxadiferente. Em um aspecto, o pulso de leitura terminal 640pode ser de duração mais longa e voltagem aumentada em re-lação às excitações dos ciclos de atividades anteriores. Avoltagem aumentada pode fornecer a capacidade de detectaruma espécie tendo um potencial de oxidação mais alto, talcomo uma solução de controle. Uma discussão mais completacom relação a pulsos de leitura terminais pode ser encon-trada no Pedido Provisório Norte-Americano No. 60/669.729,depositado em 8 de Abril de 2005, intitulado "Espécies Oxi-dáveis como uma Referência Interna em Soluções de Controlepara Biosensores".

As soluções de controle contendo quantidades co-nhecidas de glicose podem ser usadas para verificar que osistema de análise está operando apropriadamente. Fórmulasespecíficas para soluções de controle podem ser encontradasnas Patentes Norte-Americanas Nos. 3.920.580; 4.572.899;4.729.959; 5.028.542; 5.605.837; e Publicações PCT WO93/21928; WO 95/13535; e WO 95/13536. Se o dispositivo demedição não pode distinguir entre um sinal de uma soluçãode controle versus uma amostra, as leituras da solução decontrole podem ser armazenadas como valores de analito. As-sim, o histórico de leituras de glicose de um paciente, porexemplo, pode ser impreciso com relação à condição de dia-bético.

Se as soluções de controle não podem ser identifi-cadas e suas respostas separadas daquelas das amostras desangue pelo medidor de teste, as leituras de glicose dassoluções de controle serão incluídas no histórico de medi-ções de glicose, que poderia levar a interpretação erradada condição de diabetes de um paciente.

Cada um dos ciclos de atividade para as seqüênciasde pulsos representadas nas FIGs. 6A-6F fornece tempos deexcitação de menor duração do que os seguintes tempos derelaxamento de circuito aberto; entretanto, isso não é exi-gido. Na FIG. 6C, a duração das excitações é 0,8 segundo auma taxa de 1 V/seg enquanto a duração de cada relaxamentoé aproximadamente 3,2 segundos. Assim, cada ciclo de ativi-dade tem uma duração de aproximadamente 4 segundos e a se-qüência de pulsos dura aproximadamente 24,8 segundos, in-cluindo um pulso de leitura terminal para fornecer uma in-tensidade redox (RI) de 0, 226 (5, 6/24, 8). A seqüência depulsos da FIG. 6D fornece um RI menor de 0,2 (5,6/28), a-tribuível ao período de incubação antes do primeiro ciclode atividade.Quanto mais alto o RI para uma seqüência de pul-sos, menos imprecisão de fundo introduzida na análise pelomediador. As seqüências de pulso representadas nas FIGs.6A-6F são pulsos oxidativos, projetados para excitar (porexemplo, oxidar) um mediador reduzido, que é a espécie men-surável. Assim, quanto maior a corrente oxidativa aplicadaà tira sensora em um dado período de tempo, menor a chancede que o mediador reduzido por caminhos além da oxidação doanalito contribua com os valores de corrente registrados.

Em combinação, as múltiplas excitações da seqüência de pul-sos voltamétricos sincronizados podem eliminar a necessida-de por um pulso inicial para renovar o estado de oxidaçãodo mediador. Para ferricianeto, as seqüências de pulsos comvalores RI de pelo menos 0,01, 0,3, 0,6 ou 1 são preferen-ciais, com valores RI de 0,1 a 0,8, de 0,2 a 0,7, ou de 0,4a 0,6 sendo mais preferencial no presente.

Durante uma excitação linear, tal como a excitaçãodireta 610 representada na FIG. 6A, a corrente no eletrodode trabalho é medida enquanto o potencial neste muda Iine-armente com o tempo em uma taxa constante. A faixa de exci-tação, tal como de -0,5V a +0,5V, pode cobrir o estado re-duzido e o oxidado de um par redox tal que uma transição deum primeiro estado para um segundo estado ocorre. A corren-te medida no eletrodo de trabalho pode ser apesar de tertrês componentes: a corrente de equilíbrio, a corrente dedifusão, e a corrente de superfície. A corrente de superfí-cie, que pode derivar de quaisquer espécies adsorvidas noeletrodo, é geralmente pequena. As correntes de equilíbrioe de difusão são os componentes primários representados novoltamograma resultante.

Um voltamograma linear (um gráfico de correnteversus voltagem) pode ser CARACTERIZADO por um gráfico queinicia em uma corrente inicial, alcança uma corrente de pi-co, e decai a um nivel de corrente limitada por difusãomais baixa (DLC) durante a excitação. A corrente inicial ésubstancialmente dependente do potencial aplicado, enquantoa DLC não é. Se a varredura é lenta o suficiente, a DLC po-de ser vista como uma região de nivel plano em um voltamo-grama.

A região DLC representa um estado onde a oxidaçãoou a redução da espécie mensurável na superfície condutoraalcança uma taxa máxima substancialmente limitada por difu-são. A difusão pode ser limitada pela taxa na qual a espé-cie mensurável viaja da amostra à superfície condutora. Al-ternativamente, quando o eletrodo de trabalho da tira sen-sora inclui uma DBL, a difusão pode ser limitada pela taxana qual a espécie mensurável viaja da DBL à superfície con-dutora.

Os valores DLC registrados em uma taxa de difusãorelativamente constante depois de re-hidratação da camadareagente podem minimizar imprecisões que seriam, de outraforma, introduzidas por variações nas taxas de re-hidratação e de difusão dos reagentes. Assim, uma vez queuma taxa de difusão relativamente constante é alcançada, osvalores DLC registrados podem corresponder mais precisamen-te à concentração das espécies mensuráveis, e assim do ana-Iito.

Depois do termino da excitação direta 610, parauma excitação cíclica ou acíclica, tal como aquelas repre-sentadas nas FIGs. 6B e 6C, respectivamente, uma excitaçãolinear de potencial reverso 620 é aplicada. A varredura li-near de potencial reverso da excitação 620 pode ser aplica-da em substancialmente a mesma taxa da varredura direta610. Assim, a faixa de excitação é varrida de um primeirovalor mais baixo a um valor mais alto e de volta a um se-gundo valor mais baixo, onde o primeiro e o segundo valormais baixo pode ou não se o mesmo para varreduras cíclicasou acíclicas, respectivamente. Excitações cíclicas, e emalguns casos acíclicas, pode examinar a transição de umaespécie redox de um estado reduzido para um estado oxidado(e vice versa) em relação ao potencial aplicado ou em rela-ção à taxa de difusão da espécie redox à superfície condu-tora.

Em relação a uma excitação linear, excitações cí-clicas e acíclicas podem fornecer uma melhor representaçãoda região DLC da excitação. A vantagem das excitações cí-clica e acíclica pode ser especialmente vantajosa paraquantificar a DLC de pares redox quase reversíveis em taxasde varredura rápidas. Informação adicional sobre .voltame-tria de varredura linear e cíclica pode ser encontrada em"Métodos Eletroquímicos: Fundamentos e Aplicações" por A.J.Bard e L.R. Faulkner, 1980.A FIG. 7Α apresenta os dados de uma excitação cí-clica de 25 mV/seg de um par redox ferriciane-to/ferrocianeto como um voltamograma cíclico. 0 voltamogra-ma é CARACTERIZADO por um pico de corrente direta durante aparte direta da varredura de -0,3 V a +0,6 V, indicando o-xidação de ferrocianeto e um pico de corrente reversa du-rante a voltagem reversa de +0,6 V de volta a -0,3 V indi-cando redução de ferricianeto. Os picos de corrente diretae reversa centram em torno do potencial formal E0' do parredox ferrocianeto/ferricianeto, quando relacionado ao con-tra-eletrodo. Nesse aspecto, o potencial do contra-eletrodoé substancialmente determinado pelo potencial de redução deferricianeto, a principal espécie redox presente no contra-eletrodo .

Enquanto os potenciais onde as varreduras direta ereversa iniciam (a faixa de excitação) podem ser seleciona-dos para incluir o estado reduzido e o oxidado do par re-dox, a faixa de excitação pode ser reduzida para encurtar otempo de análise. Entretanto, a faixa de excitação prefe-rencialmente inclui a região DLC para o par redox. Por e-xemplo, em uma taxa de varredura de 25 mV/seg, a concentra-ção da espécie reduzida [Red] e oxidada [Ox] do par redoxreversível ferrocianeto/ferricianeto e o potencial de ele-trodo resultante são descritos pela equação Nernst como segue:

<formula>formula see original document page 54</formula>Na equação Nernst, R é a constante de gás de 8,314Joul/(Mole*K), F é a constante Faraday de 96.500 Co-ul./equiv., η é o número de equivalentes por mole, e T é atemperatura em graus Kelvin. Quando o potencial no eletrodode trabalho é relacionado a seu próprio potencial redox, opotencial formal E0' se tornará substancialmente zero e aequação se contrai para:

<formula>formula see original document page 55</formula>

A partir da equação (2), quando a relação do medi-ador oxidado com o mediador reduzido muda em 10, o potenci-al no eletrodo de trabalho muda em aproximadamente 60 mV. 0reverso é também verdadeiro. Assim, para relações de con-centração de ferricianeto [Ox] para ferrocianeto [Red] de10:1, 100:1, 1000:1, e 10.000:1, o potencial no eletrodo detrabalho será aproximadamente 60, 120, 180 e 240 mV do po-tencial nulo, respectivamente.

Assim, quando a relação de ferricianeto para fer-rocianeto é -1000:1, uma faixa de varredura de -180 mV para+180 mV forneceria oxidação substancialmente completa daespécie reduzida no eletrodo de trabalho. Em 180 mV, a taxade oxidação é limitada por quão rápida a forma reduzida domediador pode difundir na superfície condutora, e a partirdesse potencial direto, existe uma região DLC. Assim, se oponto de reversão é configurado para ~400 mV do potencialnulo, ~200 mV de região DLC pode ser fornecido.

Para sistemas reversíveis, pode ser preferencialfornecer uma faixa de excitação de 400 a 600 mV, assim ex-citando de 200 a 300 mV em cada lateral do potencial formalE0'do par redox. Para sistemas quase reversíveis, pode serpreferencial fornecer uma faixa de excitação de 600 a 1000mV, assim excitando de 300 a 500 mV em cada lateral do po-tencial formal E0' do par redox.

A faixa de excitação maior pode ser preferencialpara sistemas quase reversíveis porque a região DLC podeser menor. Em adição a pares redox que são inerentementequase reversíveis, a excitação de varredura rápida pode Ie-var um par redox que é reversível em taxas de excitaçãolentas a demonstrar comportamento quase reversível. Assim,pode ser preferencial fornecer uma faixa de excitação quasereversível maior para um par redox reversível em rápidastaxas de excitação.

Preferencialmente, pelo menos 25, 50, 100, 150, ou300 mV de região DLC é fornecido pela faixa de excitaçãoselecionada. Em um outro aspecto, o ponto de reversão parauma excitação cíclica ou acíclica é selecionado tal que de25 a 400 mV, de 50 a 350 mV, de 100 a 300 mV, ou de 175 a225 mV de região DLC é fornecido. Para sistemas reversí-veis, o ponto de reversão para uma excitação cíclica ou a-cíclica pode ser selecionado tal que de 180 a 260 mV ou de200 a 240 mV de região DLC é fornecido. Para sistemas quasereversíveis, o ponto de reversão para uma excitação cíclicaou acíclica pode ser selecionado tal que de 180 a 400 mV oude 200 a 260 mV de região DLC é fornecido.

Uma vez que o ponto de reversão é selecionado parafornecer a região DLC desejada, a duração da varredura re-versa pode ser selecionada por uma varredura acíclica. Comopode ser visto na FIG. 7B, iniciar a varredura direta eterminar a varredura reversa em aproximadamente -0,025 mVresultou em uma varredura aciclica que incluiu mais do picode corrente direta do que o pico de corrente reversa. Apartir da comparação da FIG. 7B, enquanto correntes de picoobtidas para a varredura cíclica (a) ou acíclica (b) dife-rem, a região DLC das varreduras foi quase a mesma, especi-almente com relação à varredura reversa.

Em um outro aspecto, a excitação reversa pode serterminada antes do pico de corrente reversa ser alcançado,como representado na FIG. 7C. Quando a excitação direta i-niciou em um potencial suficientemente negativo, tal comoem -0,3 mV na FIG. 7C, até o meio da faixa de potencial dopar redox, tal como -0,05 mV na FIG. 7C, a excitação diretaincluiu a faixa completa do potencial redox do par redox.

Assim, terminar a excitação reversa em um potencial de 50 a500 mV, de 150 a 450 mV, ou de 300 a 400 mV negativo doponto de reversão, por exemplo, o pico de corrente reversapode ser excluído para o par redox ferriciane-to/ferrocianeto.

Similarmente, a excitação reversa também pode serterminada antes do pico de corrente reversa ser alcançadoterminando a excitação quando a corrente de excitação re-versa desvia em valor da DLC. Uma mudança na corrente deexcitação reversa de pelo menos 2%, 5%, 10%, ou 25% podeser usada para indicar o início do pico de corrente de ex-citação reversa.A FIG. 7D compara um voltamograma cíclico delV/seg incluindo os picos de oxidação direta e reversa dopar redox com um voltamograma acíclico de lV/seg que excluios picos de oxidação direta e reversa de um par redox. Aexcitação acíclica teve início e pontos finais de 200 mV eum ponto de reversão de 300 mV. Faixas de excitação prefe-renciais para excitações acíclicas na região DLC do par re-dox ferricianeto/ferrocianeto, que excluem os picos de re-dução e oxidação direta e reversa, são de 10 a 200 mV, maispreferencialmente de 50 a 100 mV. Enquanto o voltamogramacíclico incluindo a faixa de varredura completa significa-tivamente decaiu depois de alcançar o pico de corrente, ovoltamograma acíclico forneceu uma região de corrente subs-tancialmente plana pela faixa de varredura. Essa região decorrente pode estar diretamente correlacionada com a con-centração de analito da amostra.

Como visto na FIG. 7D, os valores de corrente re-gistrados para a excitação acíclica são numericamente meno-res do que aqueles da excitação cíclica, enquanto a corren-te de fundo é menor para a excitação acíclica. Essa reduçãobenéfica na corrente de fundo foi inesperadamente obtidasem ter que iniciar a excitação acíclica na parte de picode redução da excitação cíclica. Assim, uma excitação ací-clica rápida e curta na região DLC de um par redox pode au-mentar a acurácia da determinação de analito devido a umaredução na corrente de fundo, o que pode fornecer um aumen-to na relação sinal-fundo.As excitações cíclicas e acíclicas podem fornecermúltiplos benefícios em relação a excitações lineares. Emum aspecto, a parte da varredura reversa a partir do pontode reversão ao ponto onde o pico de corrente reversa iniciapode ser uma melhor representação dos valores DLC verdadei-ros do que a região DLC da varredura direta. A região DLCda excitação reversa pode ser uma representação mais acura-da da concentração de analito para sistemas redox quase re-versíveis ou em taxas de excitação rápidas porque a excita-ção direta pode não mostrar uma região DLC distinta.

As excitações acíclicas podem ter múltiplas vanta-gens sobre excitações cíclicas incluindo um tempo de exci-tação menor e uma diminuição substancial na quantidade demediador eletroquimicamente convertido ao estado mensurá-vel. Assim, se o mediador é reduzido em resposta ao analitoe é eletroquimicamente oxidado durante a medição, terminara excitação reversa antes do mediador oxidado ser eletro-quimicamente reduzido diminui a quantidade de mediador re-duzido na amostra não responsivo ao analito. Similarmente,iniciar a excitação direta em um potencial acima daquele noqual a espécie mensurável é reduzida também pode diminuir aquantidade de mediador reduzido na amostra não responsivoao analito. Ambas as excitações acíclicas podem permitir umtempo de análise menor, um benefício significativo para ousuário.

As FIGs. 8A-8D mostram as correntes dinâmicas desaída representadas como uma função de potencial da seqüên-cia de pulsos da FIG. 6C usando excitações de forma de ondatriangular para amostras WB contendo 40% de hematócritos e0, 50, 100 e 400 mg/dL de glicose. A taxa de varredura foide 1 V/seg. Ao invés de um pulso de leitura de longa dura-ção convencional resultante em oxidação extensiva da espé-cie mensurável, cada excitação triangular foi seguida porum relaxamento para fornecer uma quebra no perfil de cor-rente. As correntes a partir de cada excitação sucessivaforam representadas como uma linha "rep" diferente, assimfornecendo repl até rep7 para cada Figura.

Os valores de corrente a partir de cada uma dasmúltiplas excitações (cada rep) nos voltamogramas das FIGs.8A-8D foram convertidos em um único ponto dados e conecta-dos para obter os perfis de contorno das FIGs. 9A-9C. Paraas FIGs. 9A e 9B, a conversão foi executada selecionando-seum valore de corrente no mesmo potencial na região DLC decada excitação sucessiva, tal como 300 mV. Na FIG. 9A, osvalores de corrente das FIGs. 8A-8D foram diretamente re-presentados como uma função do tempo da partir do fim daseqüência de pulsos. Na FIG. 9B, um tratamento de dados se-mi-integral foi aplicado aos valores de corrente antes darepresentação. Para a FIG. 9C, as múltiplas excitações fo-ram convertidas em únicos pontos de dados selecionando-se ovalor de corrente de pico de cada rep e usando um tratamen-to de dados de semiderivada. Dessa maneira, o eixo X dosperfis de contorno é expresso em termos de tempo, assim i-mitando os dados obtidos a partir de um sistema convencio-nal em estado estável, onde a mudança da corrente com otempo é substancialmente constante. Enquanto as correntesde voltamograma registradas podem ser tratadas de múltiplasformas para extrair informação útil, tratamentos de dadosde semi-integral, semiderivada e derivada são presentementepreferenciais.

Os perfis de corrente dinâmicos obtidos a partirde seqüências de pulsos voltamétricos sincronizados sãofundamentalmente diferentes dos perfis de corrente obtidosa partir de uma análise convencional usando um único pulsode leitura. Enquanto as correntes registradas a partir deum único pulso de leitura derivam de um único relaxamen-to/difusão, cada ponto no tempo no perfil de contorno dascorrentes dinâmicas se origina de uma excitação depois deum processo de relaxamento/difusão independente. Além dis-so, à medida que o comprimento de uma excitação aumenta, acorrelação entre a corrente e a concentração de analito po-de diminuir, freqüentemente devido ao efeito hematóçrito.

Assim, a acurácia de uma análise usando múltiplas excita-ções curtas pode ser aumentada em comparação a uma análiseusando um pulso de leitura mais longo tendo a duração dasmúltiplas excitações combinadas.

A aplicação desses tratamentos de dados para aná-lise de glicose é descrita abaixo. Entretanto, uma discus-são mais profunda de tratamentos de dados para transformarcorrentes eletroquimicas e as implementações digitais rela-cionadas pode ser encontrada em Bard, A.J., Faulkner. L.R.,"Métodos Eletroquimicos: Fundamentos e Aplicações", 1980;Oldham, K.B.; "Um Método Eletro-analitico Independente deSinal", Química Anal. 1972, 44, 196; Goto, M., Oldham,Κ.B., "Eletro-análise Semi-Integral: Formas de Neopolaro-gramas", Química Anal. 1973, 45, 2043; Dalrymple-Alford,P., Goto, M., Olham, K.B, "Formas de Pico em Eletro-análiseSemiDiferencial", Química Anal. 1997, 49, 1930; Oldham,K.B., "Convolução: Um Procedimento Eletroquímico Geral Im-plementado por um Algoritmo Universal", Química Anal. 1986,58, 2296; Pedrosa, J.M., Martin, M.T., Ruiz, J.J., Camacho,L., "Aplicação da Volumetria Semi-Integral Cíclica e Volu-metria Semidiferencial Cíclica à Determinação do Mecanismode Redução de um Ni-Porfirin", J. Química Eletro-Analítica,2002, 523, 160; Klicka, R., "Adsorção em Voltametria Semi-diferencial", J. Química Eletro-analítica 1998, 455, 253.

A semi-integração de um voltamograma pode separara DLC da corrente de equilíbrio afetada por hematócrito(pico inicial) porque sinais separados podem ser observadospara a corrente de equilíbrio afetada por hematócrito e ohematócrito. Isso é especialmente verdadeiro em taxas devarredura lentas. A semi-integral da corrente voltamétricaexperimentalmente obtida i(t) tem a seguinte forma matemática:

<formula>formula see original document page 62</formula>

onde i(t) é a função do tempo da corrente voltamé-trica obtida durante a varredura;

I(t) é uma transformada e a semi-integral de i(t);

u é um parâmetro e transformada; e

d~1/2/dt~1/2 é o operador da semi-integração.Em um potencial de oxidação suficientemente alto,a corrente semi-integral de estado estável é dada por:

Iiim = nFAD1/2C (coul/seg1/2) (4)

Onde Iiim é a DLC sob a condição da concentração desuperfície da espécie oxidável sendo zero. Nota-se que aunidade da corrente semi-integral é coul/seg1/2, que não é aunidade tradicional para expressar a corrente elétrica, queé coul/seg.

Para simplicidade, Ilim refere-se à DLC de semi-integração (SI) com uma unidade de coul/seg1/2. Essa corren-te SI (coul/seg1/2) é somente uma integração de meia etapada corrente (coul/seg). A integração de meia etapa é funda-mentalmente diferente da coulometria onde uma integral com-pleta é aplicada à curva i-t para fornecer a carga totalpassando através dos eletrodos.

Embora a equação (3) dê uma definição teórica dasemi-integral, para processamento digital, os dados i-t po-dem ser divididos em N intervalos de tempo igualmente espa-çados entre t = 0 e t = NAt. Um tal algoritmo de processa-mento digital é dado pela equação (5) onde t = kAt eu =jAt, e i é determinado no ponto intermediário de cada in-tervalo.

<formula>formula see original document page 63</formula>

Um algoritmo preferencial para processamento digi-tal é dado por:<formula>formula see original document page 64</formula>

onde Γ(χ) é a função gama de x, onde Γ(1/2) = πΓ (3/2) = 1/2π1/2, e Γ (5/2) = 3/2*1/2π1/2, etc.

A partir da equação (4) pode-se ver que a correnteSI carece do fator de dependência do tempo de métodos ampe-rométricos convencionais. Assim, a resposta da corrente Sipode ser considerada uma série de correntes de nível plano,ao invés das correntes amperométricas continuamente alte-rando obtidas a partir de amperometria convencional. Como asemi-integração permite quantificação da DLC, uma taxa devarredura mais rápida pode ser usada do que quando corren-tes de pico são quantificadas. Assim, voltametria linear,cíclica ou acíclica em combinação com semi-integração podegerar rapidamente uma DLC em resposta a concentrações deglicose. Dessa maneira, as .desvantagens de longos tempos deespera de coulometria e a natureza de estado não estável dacorrente em amperometria convencional podem ser reduzidas.

A equação (4) também mostra que pares redox rever-síveis ou quase reversíveis são preferenciais para uso comsemi-integração. Isso ocorre porque a semi-integral de umpar redox reversível ou quase reversível pode exibir umatransição afiada do estado reduzido para o estado oxidado(e vice-versa) e uma ampla região DLC, assim tornando atransição mais fácil de determinar. Ferriciane-to/ferrocianeto e os estados +3 e +2 de rutênio hexaminasão exemplos de pares redox que demonstram comportamentosreversíveis (varredura lenta) ou quase reversíveis (varre-dura rápida) preferenciais.

Eletrodos ativados pobremente podem não forneceruma condição DLC aceitável mesmo com pares redox reversí-veis ou quase reversíveis. Assim, os procedimentos de ati-vação de eletrodo, tal como aqueles descritos na PatenteNorte-Americana No. 5.429.735, podem ser usados para alcan-çar a atividade de eletrodo preferencial.

Em adição a semi-integrais, semiderivadas de umvoltamograma também podem ser usadas para quantificar o a-nalito medindo-se o pico da semiderivada. A semiderivada dacorrente voltamétrica experimentalmente obtida i(t) tem asseguintes formas matemáticas:

<formula>formula see original document page 65</formula>

onde I(t) é a semi-integral da função do tempoi(t). As equações usadas para os tratamentos de dados semi-integral, semiderivada, e derivada descritos abaixo, foramimplementadas com o pacote de software ElectrochemicalWorkstation, versão 4.07, revisada em 26 de Abril de 2004,que acompanha a Estação de trabalho Eletroquímica CH Ins-truments, modelo CHI 660A.

A FIG. IOA apresenta a representação de semi-integral do voltamograma cíclico da FIG. 7A. Similarmente,a FIG. 10B apresenta a representação de semi-integral dovoltamograma aciclico da FIG. 7C, onde a excitação reversaterminou antes da iniciação do pico de corrente reversa. AFIG. IOC estabelece que quando as semi-integrais das exci-tações cíclicas e acíclicas da FIG. 7GB são representadas,a região DLC da varredura de retorno foi prontamente esta-belecida, permitindo uma leitura de corrente acurada em a-penas 50 mV a partir do ponto de reversão. Além disso, aparte de pico da representação semi-integral foi responsivaao conteúdo hematócrito da amostra e a magnitude do picopode ser quantitativamente relacionada ao nível de hemató-crito.

A FIG. IOD mostra as semi-integrais para as exci-tações cíclicas e acíclicas de 200 a 300 mV da FIG. 7D. Aforma do voltamograma si para a excitação acíclica curtadifere da do voltamograma da excitação cíclica porque a re-gião de transição oxidação-redução está faltando da excita-ção acíclica. Iniciando a excitação acíclica na região DLC,a corrente si de fundo diminuiu em uma taxa mais rápida emcomparação àquela observada para o voltamograma cíclico,assim aperfeiçoando a relação sinal-fundo para a excitaçãoacíclica. Além disso, a corrente si reversa a partir da ex-citação acíclica mostra um nível plano mais precisamentedescrevendo a concentração de analito da amostra do que acorrente si direta. Dessa maneira, a varredura acíclica daregião DLC forneceu um aumento na precisão para a análisequando comparada à excitação cíclica.

A FIG. 11 mostra perfis de contorno preparados porvoltamogramas de semi-integração a partir de uma seqüênciade sete pulsos de excitação para amostras WB contendo 0,56, 111, 221, 75, 455, 25, e 712,5 mg/dL de glicose de plas-ma. Para cada uma das concentrações de glicose, o equilí-brio com relação à re-hidratação DBL foi alcançado no valorde corrente mais alto no perfil de contorno para cada con-centração de glicose. Assim, as leituras 1110 (mais alta) e1120 (mais baixa) estabelecem que o equilíbrio foi alcança-do considerando a re-hidratação DBL em aproximadamente 4segundos para a concentração de glicose de 455 mg/dL.

Os valores de corrente registrados em uma taxa dedifusão relativamente constante podem minimizar imprecisõesque de outra forma seriam introduzidas por variações nastaxas de re-hidratação e de difusão dos reagentes. Assim,uma vez que uma taxa de difusão relativamente constante éalcançada, os valores de corrente registrados podem maisprecisamente corresponder à concentração da espécie mensu-rável, e assim ao analito. Além disso, para a FIG. 11, aanálise completa pode ser completada em apenas sete segun-dos porque uma vez que o valor de corrente mais alto 1110do perfil de contorno é conhecido, seu valor pode ser dire-tamente correlacionado à concentração de analito. Pontos dedados adicionais podem ser obtidos para reduzir erro defundo atribuível ao mediador, como previamente discutido corelação ao RI.

Uma outra forma de tratamento de dados que podeser usada para gerar um perfil de contorno é semiderivação.

Uma implementação de uma semiderivada é obter uma derivadade etapa completa da semi-integral, como previamente des-crito em relação à equação (8). Diferente da região de ní-vel plano que representa a varredura voltamétrica em repre-sentações de semi-integral, as representações semiderivadasconvertem os dados de varredura voltamétrica em um picocentrado na transição do par redox.

A FIG. 12A representa o voltamograma cíclico (a),semi-integral (b) , e semiderivado (c) de 16 mM de ferrocia-neto em uma amostra WB com 20% de hematócritos. Nesse caso,o eletrodo de trabalho da tira sensora carece de enzima emediador oxidado. A FIG. 12B é um aumento da curva semide-rivada da FIG. 12A mostrando a altura de pico para a varre-dura direta. 0 valor da altura de pico de varredura diretaou reversa pode estar correlacionado com a concentração deanalito na amostra. Além disso, o tratamento de dados desemiderivada pode inerentemente fornecer compensação de he-matócritos para determinação de glicose, especialmente paraamostras incluindo menos do que 4 0% de hematócritos. Umadescrição mais detalhada da aplicação de tratamento de da-dos de semiderivada à análise de glicose pode ser encontra-da em WO 2005/114164, depositado em 16 de Maio de 2005, in-titulado "Sistemas Voltamétricos para Analisar Analitos Bi-ológicos".

Em adição aos tratamentos de dados de semi-integral e semiderivada, um tratamento de dados de derivadatambém pode ser usado para gerar um perfil de contorno, eassim determinar a concentração do analito na amostra. AsFIGs. 13A-13C representam as derivadas de voltamogramas cí-clicos para amostras tendo 20, 40, e 60% de hematócritos.Essas representações derivadas mostram um aumento inicialna corrente à medida que a voltagem aumenta, seguida poruma diminuição, e finalmente uma região DLC. 0 efeito hema-tócrito pode ser visto no pico negativo localizado em apro-ximadamente 0,1 volt nas FIGs. 12A-12C, com concentraçõesde células RB mais altas refletidas como valores de picomais negativos.

Enquanto os valores dos picos de derivadas positi-vos e negativos, tal como aqueles representados na repre-sentação de derivada da FIG. 13B, são dependentes da con-centração, a relação do pico negativo com o pico positivocancela a dependência da concentração, assim sendo depen-dente de hematócrito. Como essa relação (HI-DER) é indepen-dente de concentração e dependente de hematócrito, a rela-ção indica a porcentagem de hematócritos na amostra. Assim,essa relação dos picos de derivadas pode ser usada para de-terminar uma equação de compensação de hematócrito para de-terminação de analito. Uma descrição mais detalhada da a-plicação de tratamento de dados de derivada para análise deglicose pode ser encontrada em WO 2005/114164.

Em adição à capacidade das seqüências de pulsossincronizados reduzirem a imprecisão a partir do efeito he-matócrito e do sinal de fundo do mediador, a combinação doperfil de corrente dinâmica de cada excitação e os perfisde contorno resultantes pode ser usada para fornecer múlti-plos conjuntos de constantes de calibração ao sistema sen-sor, assim aumentando a acurácia da análise. Cada conjuntode constantes de calibração obtido pode ser usado para cor-relacionar uma leitura de corrente especifica a uma concen-tração especifica de espécies mensuráveis na amostra. As-sim, em um aspecto, um aumento na acurácia pode ser obtidotirando a média dos valores de glicose obtidos usando múl-tiplos conjuntos de constantes de calibração.

Sistemas sensores eletroquimicos convencionais ge-ralmente usam um conjunto de constantes de calibração, talcomo rampa e interseção, para converter leituras de corren-te em uma concentração correspondente do analito na amos-tra. Entretanto, um único conjunto de constantes de cali-bração pode resultar em imprecisões na concentração de ana-lito determinada a partir dos valores de corrente registra-dos porque o ruido aleatório está incluído na medição.

Obtendo o valor da corrente ou o valor da correntetransformado depois do tratamento de dados em um tempo fixodentro de cada ciclo de atividade de uma seqüência de pul-sos voltamétricos sincronizados, múltiplos conjuntos deconstantes de calibração podem ser estabelecidos. A FIG. 14representa as correntes semi-integrais registradas em 7,4,10,65, 13,9 e 17,15 segundos para os perfis de contorno daFIG. 11. Cada um dessas quatro linhas de calibração é inde-pendente da outra e podem ser usadas de pelo menos duasformas.

Primeiro, os múltiplos conjuntos de constantes decalibração podem ser usados para determinar o número de ci-clos de atividade que deveriam ser aplicados durante a se-qüência de pulsos para obter a acurácia e a precisão dese-jadas. Por exemplo, se os valores de corrente obtidos apartir das três primeiras excitações indicam uma alta con-centração de glicose, tal como > 150 ou 200 mg/dL, o siste-ma sensor pode terminar a análise cedo, tal como depois da4a excitação representada na FIG. 11, Dessa maneira, o tempoexigido para a análise pode ser substancialmente encurtado.

Tal encurtamento pode ser possível porque a imprecisão emaltas concentrações de glicose é tipicamente menor do queem concentrações de glicose menores. De forma oposta, se osvalores de corrente obtidos a partir das primeiras três ex-citações indicam uma baixa concentração de glicose, tal co-mo < 150 ou 100 mg/dL, o sistema sensor pode estender a a-nálise para mais do que 5 ou 7 excitações. Assim, Assim, aacurácia e/ou precisão da analise pode ser aumentada inclu-indo-se 5 ou mais ciclos de atividade.

Segundo, os múltiplos conjuntos de constantes decalibração podem ser usados para aumentar a acurácia e/ouprecisão da análise na média. Por exemplo, se o tempo demedição de glicose alvo é 17,15 segundos, as correntes em10,65, 13,9 e 17,15 segundos podem ser utilizadas para cal-cular as concentrações de glicose usando as rampas e inter-seções a partir das linhas de calibração correspondentes;portanto, Gi0f6S = (ti0/65 - Inti0,es) /Rampai0,es, Gi3f9 = (ti3,9 -Inti3,9) /Rampai3,9 e Gi7fiS = (ti7,is ~ Inti7,15) /Rampail7,i5. Teori-camente, esses três valores de glicose deveriam ser equiva-lentes, diferindo somente por variações aleatórias. Assim,os valores de glicose G10i65r Gi3j9 e Gi7ii5 podem ser calcula-dos a média e o valor de glicose final de (Gi0,65 + Gi3i9 +Gi7,15) /3 pode ser calculado. Calcular a média dos valores apartir das linhas de calibração pode fornecer uma reduçãono ruído na taxa de lV3.

Um benefício inesperado de seqüências de pulsosvoltamétricos sincronizados incluindo excitações relativa-mente curtas e relaxamentos relativamente longos, tal comoaqueles representados na FIG. 6C, é a capacidade de simpli-ficar a calibração. Enquanto os múltiplos conjuntos deconstantes de calibração que podem ser obtidos a partir dosperfis de contorno e dinâmicos podem fornecer uma vantagemà acurácia da análise, a seqüência de pulsos tal como re-presentada na FIG. 6C, pode fornecer acurácia similar àque-la obtida usando múltiplos conjuntos de constantes de cali-bração a partir de um único conjunto de constantes de cali-bração. Esse efeito pode ser observado nos perfis de con-torno da FIG. 11 e nas linhas de calibração resultantes naFIG. 14.

Esse aumento inesperado em acurácia pode ser atri-buível aos tempos de relaxamento relativamente longos emcomparação aos relaxamentos curtos. Em um aspecto, as rela-ções de tempos de excitação/relaxamento (ERT) de 0,3 a 0,2são preferenciais, com relações ERT de 0,27 a 0,22 sendomais preferencial. Por exemplo, uma seqüência de pulsosvoltamétricos sincronizados tendo uma relação ERT de 0,25(0,8 segundo/3,2 segundos), tal como representado na FIG.6C, pode ser preferencial a um pulso tendo uma relação ERTde mais do que 0,3, tal como a seqüência de pulsos da FIG.6B tendo uma relação ERT de 0,56 (1,4 segundo/2,5 segun-dos). Enquanto não pretendendo ser limitados por qualquerteoria particular, os tempos de relaxamento relativamentelongos podem fornecer um estado onde a taxa de consumo mé-dia de espécies mensuráveis durante a excitação é equili-brada pela taxa de fornecimento de espécies mensuráveis di-fundindo na DBL. Dessa maneira, os múltiplos conjuntos deconstantes de calibração podem contrair em um único conjun-to e a conversão dos dados registrados em uma concentraçãode analito pode ser simplificada executando-se o processode cálculo da média nos dados de corrente registrados antesde determinar a concentração de analito.

Os perfis de corrente dinâmica fornecidos pelosmúltiplos ciclos de atividade podem ser usados para deter-minar se a tira sensora foi sub-preenchida com amostra, as-sim permitindo que o usuário adicione amostra adicional àtira sensora. Em adição ao eletrodo de trabalho e ao con-tra-eletrodo, os sistemas sensores convencionais podem de-terminar uma condição de sub-preenchimento através do usode um terceiro eletrodo ou par de eletrodos; entretanto, oterceiro eletrodo ou par de eletrodos adiciona complexidadee custo ao sistema sensor.

Sistemas de dois eletrodos convencionais podem sercapazes de reconhecer que uma análise é "ruim", mas não po-dem determinar se razão para a análise ter falhado foi cau-sada por sub-preenchimento ou uma tira sensora com defeito.

A capacidade de determinar se sub-preenchimento causou afalha da análise é benéfica porque ela pode ser corrigidaadicionando amostra adicional à mesma tira sensora e repe-tindo a análise, assim impedindo que uma boa tira seja des-cartada.

A FIG. 15 representa voltamogramas cíclicos obti-dos a partir de uma tira sensora sub-preenchida, enquanto aFIG. 8A representa uma série de sete voltamogramas cíclicosobtidos com uma seqüência de pulsos voltamétricos sincroni-zados a partir de uma tira sensora normalmente preenchida.

Em ambos os casos, a taxa de varredura foi 1 V/seg. Mesmoque a amostra da FIG. 8A careça de qualquer glicose e a a-mostra usada para a FIG. 15 incluiu 400 mg/dL de glicose,os valores de corrente obtidos a partir da tira sub-preenchida tendo a concentração de glicose de 400 mg/dL fo-ram muito menores do que aqueles da tira normalmente preen-chida não tendo glicose. Assim, pode ser determinado pelosegundo ciclo de atividade da seqüência de pulsos que ascorrentes obtidas são menores do que um valor previamenteselecionado e que a tira sensora é sub-preenchida. Por e-xemplo, para o sistema da FIG. 15, valores de corrente ini-cial menores do que 0 significam que a tira sensora estásub-preenchida.

Dessa maneira, as seqüências de pulsos voltamétri-cos sincronizados da presente invenção permitiram detecçãode sub-preenchimento em uma tira sensora de dois eletrodos,uma função tipicamente exigindo um terceiro eletrodo parasistemas sensores convencionais. Além disso, a determinaçãode sub-preenchimento pode ser feita em apenas 5 segundos,fornecendo tempo para o dispositivo de medição sinalizar aousuário, tal como enviando um sinal a um dispositivo de e-missão de luz ou uma tela, para adicionar amostra à tira.

Um problema comum para a acurácia dos métodos deanálise baseados em tira é que os reagentes, especialmentea enzima, degradam com o tempo. Um dos efeitos da degrada-ção da enzima é uma mudança nos valores de calibração, eassim na precisão e/ou acurácia da análise.

Os perfis de corrente dinâmica fornecidos pelosmúltiplos ciclos de atividade da presente invenção podemser usados para determinar o conteúdo de agente de ioniza-ção ativo de tiras sensoras envelhecidas, onde as espéciesionizantes podem ter degradado. Conhecer a quantidade deagente de ionização disponível para reagir com o analitopode permitir a identificação de tiras sensoras com defeitoe a correção do valor de concentração de analito para for-necer a acurácia e precisão desejada à análise. Dessa ma-neira, a acurácia e/ou precisão da análise obtida a partirde tiras sensoras tendo quantidades variáveis de agente deionização ativo devido à variabilidade de fabricação ou de-gradação de reagente pode ser obtida.

A FIG. 16A representa representações semi-iritegrais de voltamogramas acíclicos obtidos a partir decinco tiras sensoras com taxas de varredura de 1 V/seg parauma amostra incluindo 100 mg/dL de glicose e 40% de hemató-critos em WB. Enquanto a FIG. 16A apresenta voltamogramasacíclicos, o método também pode ser aplicado a varredurascíclicas. 0 agente de ionização usado na camada reagentepara as tiras sensoras foi a enzima glicose oxidase (GO) .Cada tira sensora incluiu uma porcentagem de peso seco de1,7, 3,5, 5,3, 7 ou 10 porcento (peso/peso) de GO em rela-ção ao peso seco total do material que forma a camada rea-gente. Como visto na figura, os valores de corrente para asvarreduras diretas aumentam em relação àquelas varredurasreversas à medida que o agente de ionização aumenta. Assim,a diferença entre os valores de corrente de varredura dire-ta e reversa pode ser usada para determinar a porcentagemde agente de ionização ativo presente na camada reagente datira sensora.

A FIG. 16B representa a relação dos valores decorrente si direta e reversa obtidos no potencial 0,15 comouma função da porcentagem de GO. Uma vez que a correlaçãoentre as relações de corrente direta e reversa e a porcen-tagem de GO ativa é determinada, a quantidade de GO ativapresente em uma camada reagente pode ser determinada a par-tir dos valores de corrente medidos para uma tira. A rela-ção das varreduras direta e reversa pode ser determinadaantes ou durante a parte de análise do analito da seqüênciade pulsos, assim permitindo que o usuário seja notificadose a tira tem defeito.

0 conteúdo de agente de ionização ativo real datira pode ser então usado para alterar a rampa de calibra-ção através de uma relação tal como mostrada na FIG. 16C. AFIG. 16C representa uma resposta típica da rampa da cali-bração de resposta linear da tira sensora como uma funçãodo conteúdo de GO (% peso seco). Essa representação mostraque à medida que o conteúdo de GO aumenta, a rampa de cali-bração diminui. Assim, se o conteúdo de GO real da camadareagente é calculado a partir da FIG. 16B, a rampa afetadada tira sensora baseada em GO pode ser calculada a partirdo polinômio de 2a ordem da FIG. 16C usando o conteúdo de GOcomo a entrada. A rampa de saida então pode ser usada paracorrigir o valor de concentração de glicose em resposta aquantidades diferentes de agente de ionização ativo presen-te na camada reagente da tira sensora. Dessa maneira, ine-xatidão e/ou imprecisão que de outra forma resultaria apartir da degradação da enzima pode ser reduzida.

A FIG. 17 é uma representação esquemática de umdispositivo de medição 1700 incluindo contatos 1720 em co-municação elétrica com o circuito elétrico 1710 e uma tela1730. Em um aspecto, o dispositivo de medição 1700 é portá-til e é adaptado para ser manual e para receber uma tirasensora, tal como a tira 100 da FIG. IA. Em um outro aspec-to, o dispositivo de medição 1700 é um dispositivo de medi-ção portátil adaptado para receber uma tira sensora e im-plementar seqüências de pulsos voltamétricos sincronizados.

Os contatos 1720 são adaptados para fornecer comu-nicação elétrica com o circuito elétrico 1710 e os contatosde uma tira sensora, tal como os contatos 170 e 180 da tirasensora 100 representada na FIG. 1B. 0 circuito elétrico1710 pode incluir um carregador elétrico 1750, um processa-dor 1740, e um meio de armazenamento legível por computador1745. 0 carregador elétrico 1750 pode ser um potentiostato,gerador de sinal, ou seus similares. Assim, o carregador1750 pode aplicar uma voltagem aos contatos 1720 enquantoregistrando a corrente resultante para funcionar como umcarregador-registrador.

0 processador 1740 pode estar em comunicação elé-trica com o carregador 1750, com o meio de armazenamentolegivel por computador 1745, e com a tela 1730. Se o carre-gador não é adaptado para registrar corrente, o processador1740 pode ser adaptado para registrar a corrente nos conta-tos 1720.

O meio de armazenamento legivel por computador1745 pode ser qualquer meio de armazenamento, tal como mag-nético, óptico, memória semicondutora, e seus similares. Omeio de armazenamento legivel por computador 1745 pode serum dispositivo de memória fixa ou um dispositivo de memóriaremovível, tal como um cartão de memória removível. A tela1730 pode ser analógica ou digital, em um aspecto, uma telade LCD adaptada para exibir uma leitura numérica.

Quando os contatos de uma tira sensora contendouma amostra estão em comunicação idêntica com os contatos1720, o processador 1740 pode direcionar ao carregador 1750para aplicar uma seqüência de pulsos voltamétricos sincro-nizados à amostra, assim iniciando a análise. O processador1740 pode iniciar a análise em resposta à inserção de umatira sensora, a aplicação de uma amostra a uma tira sensorapreviamente inserida, ou em resposta a uma entrada de usuá-rio, por exemplo.

Instruções considerando a implementação da seqüên-cia de pulsos voltamétricos sincronizados podem ser forne-cidas por código de software legível por computador armaze-nado no meio de armazenamento legível por computador 1745.

O código pode ser código objeto ou qualquer outro códigoque descreve ou controla a funcionalidade descrita nessaaplicação. Os dados que resultam da seqüência de pulsosvoltamétricos sincronizados podem ser submetidos a um oumais tratamentos de dados, incluindo a determinação de ta-xas de decaimento, constantes K, rampas, interseções, e/outemperatura da amostra no processador 1740 e os resultados,tal como uma concentração de analito corrigida, emitidos àtela 1730. Como com as instruções considerando a seqüênciade pulsos, o tratamento de dados pode ser implementado peloprocessador 1740 a partir do código de software legível porcomputador armazenado no meio de armazenamento legível porcomputador 1745.

Exemplos

Exemplo 1; Coleta de Dados Voltamétricos

O voltamograma cíclico da FIG. IA foi obtido apartir de uma Estação de Trabalho Eletroquímica CH aplican-do-se um potencial entre o eletrodo de trabalho e o contra-eletrodo de uma tira sensora que variou linearmente em 1V/seg em uma taxa de varredura de 0, 025 V/seg. A correntegerada no eletrodo de trabalho durante a aplicação do po-tencial foi registrada e representada como uma função dopotencial aplicado. Depois da excitação inicial de 0,8 se-gundo, o potentiostato abriu o circuito para fornecer umrelaxamento de 3,2 segundos. Seis excitações adicionais fo-ram aplicadas à tira usando a seqüência de pulsos da FIG.6C. Dessa maneira, sete voltamogramas acíclicos para con-centrações de glicose de 0, 50, 100, e 400 mg/dL, como mos-trado nas FIGs. 8A-8D, respectivamente, foram obtidos.

Exemplo 2: Estabelecendo Representações de Contor-no para Múltiplos Tratamentos de Dados

As FIGs. 9A, 9B e 9C são representações de contor-no de correntes voltamétricas não processadas, tratamentosde dados de semi-integral, e semiderivada, respectivamente.Na FIG. 9A, os valores de corrente não processados em 0,3 Vforam obtidos a partir de cada varredura direta para forne-cer sete pontos de dados. A representação de contorno re-sultante apresenta os valores de corrente não processadoscomo uma função do tempo já que cada ciclo de atividade in-cluiu uma excitação de 0,8 segundo seguida por um relaxa-mento de 3,2 segundos.

A FIG. 9B apresenta uma representação de contornodos mesmos dados voltamétricos convertidos com processamen-to de dados de semi-integral de acordo com a equação (3) eimplementados com equações (5) e (6) . O processamento dedados semi-integral implementado foi aquele presente no pa-cote de software Electochemical Work Station, versão 4.07,revisado em 26 de Abril de 2004, que acompanha a Estação deTrabalho Eletroquimica de CH Instruments, modelo CHI 660A.Depois de processamento semi-integral, as correntes semi-integrais em 0,3 V onde tomadas a partir da parte reversade cada varredura e representada como função do tempo, comopreviamente descrito com relação à FIG. 9A.

A FIG. 9C apresenta uma representação de contornodos mesmos dados voltamétricos convertidos com processamen-to de dados de semiderivadas de acordo com a equação (8). Oprocessamento de dados de semiderivada usados foi apresen-tado no pacote de software CH Electrochemical Work Station,versão 4.07, revisão em 26 de Abril de 2004, que acompanhaa Estação de Trabalho Eletroquimica CH Instruments, modeloCHI 660A. Depois do processamento de semiderivada, o valorde corrente de pico foi obtido a partir de cada varredura erepresentado como função do tempo, como previamente descri-to com relação às FIGs. 9A e 9B. Assim, o eixo Y da FIG. 9Ctem a unidade de μ^υ1/3θς3/2 para as correntes semiderivadas.

Exemplo 3: Construindo Gráficos de Calibração eDeterminando Concentração de Analito

Como mostrado na FIG. 14, um gráfico de calibraçãopara o método de processamento de dados semi-integral foiformado obtendo-se as correntes semi-integrais para as qua-tro concentrações de glicose diferentes em 8,8, 12,8, 16,8e 20,8 segundos a partir da FIG. 9B e representando as cor-rentes como uma função da concentração de glicose de plasmaYSI. As concentrações de amostra de glicose foram determi-nadas a partir do gráfico de calibração ligando-se a cor-rente processada semi-integral a partir de uma medição deamostra em um tempo especifico na rampa e interseção da li-nha de calibração.

Os gráficos de calibração para os dados não pro-cessados e processados por semiderivada foram gerados simi-larmente. Os gráficos de calibração foram então usados paradeterminar concentrações de amostra de glicose a partir devalores de corrente medidos não processados e processadospor semiderivada obtidos em um tempo especifico.

Exemplo 4: Determinando Concentração de Analito apartir de Múltiplos Conjuntos de Calibração

A FIG. 4 representa pelo menos quatro linhas decalibração para tempos até 20,8 segundos. Para um tempo deanálise de 16,8 segundos, os pontos de calibração em 8,8 e12,8 segundos foram usados para calibrar os valores de gli-cose. Os três valores de glicose calculados a partir dossegundos pontos de calibração 8,8, 12,8 e 16,8 foram o re-sultado de oxidações independentes separadas pelo tempo derelaxamento antes da segunda excitação 8,8, 12,8 e 16,8.Enquanto representando a mesma concentração de glicose, osvalores de concentração diferem pelo ruido experimental.

Assim, calculando a média, G = (G8,8 + Gi2,e + Gi6,e) /3, essesvalores, a relação sinal-ruido do valor de concentração deglicose final foi aumentada.

Enquanto várias modalidades da invenção foram des-critas, estará aparente àqueles versados na técnica que ou-tras modalidades e implementações são possíveis dentro doescopo da invenção.

Claims (46)

1. Método voltamétrico para determinar a concen-tração de um analito em uma amostra, CARACTERIZADO pelo fatode que compreende:aplicar uma seqüência de pulsos à amostra, a se-qüência de pulsos compreendendo pelo menos dois ciclos deatividade;em que cada ciclo de atividade inclui uma excita-ção e um relaxamento;em que cada excitação inclui uma varredura volta-métrica; eem que o relaxamento é de 0.1 a 3 segundos e in-clui uma redução de corrente para pelo menos metade da taxade excitação máxima;medir correntes resultantes a partir de pelo menosuma excitação; edeterminar a concentração do analito na amostra apartir de pelo menos uma das correntes resultantes.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o relaxamento inclui uma re-dução da taxa de corrente de pelo menos uma ordem de magni-tude inferior a taxa de corrente na excitação máxima.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o relaxamento inclui uma re-dução de corrente a um estado de taxa de corrente zero.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a excitação éde 0,1 a 1,5 segundos.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o relaxamentoé de 0,1 a 2 segundos.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a seqüênciade pulsos compreende pelo menos três ciclos de atividadedentro de 90 segundos.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a seqüênciade pulsos compreende pelo menos três ciclos de atividadedentro de 5 segundos.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a determina-ção da concentração do analito na amostra está completa den-tro de 2 a 50 segundos.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a seqüênciade pulsos compreende um pulso de leitura terminal.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações Ia 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreendeainda aplicar a seqüência de pulsos a uma tira sensora queinclui um contador de eletrodo e uma camada de barreira dedifusão em um eletrodo de trabalho.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreendeainda determinar a concentração do analito em uma amostracom menos polarização atribuível ao fundo mediador do queuma concentração do analito determinada em resposta a cor-rentes resultantes medidas a partir de uma seqüência de pul-sos carente de pelo menos dois ciclos de atividade.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a amostra éum liquido que compreende um fluido biológico.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o analito églicose.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a excitaçãocompreende um potencial variado linearmente na taxa de pelomenos 2 mV/s.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a excitaçãoé selecionada a partir do grupo que consiste em linear, cí-clico, acíclico e combinações desses.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 15, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menosdois valores de corrente resultante são registrados durantea excitação.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que as excita-ções são acíclicas e excluem substancialmente um pico de o-xidação reversa ou um pico de redução reversa de espéciesmensuráveis responsivas a concentração do analito na amostra.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a determina-ção da concentração do analito em uma amostra com menos po-larização de espécies mensuráveis não responsivas a concen-tração do analito na amostra do que uma concentração do ana-lito na amostra determinada em resposta a uma seqüência depulso incluindo excitações cíclicas.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que as excita-ções são acíclicas e terminam antes da iniciação de um picode corrente reversa.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que as excita-ções são acíclicas e excluem substancialmente picos de redu-ção e oxidação direta e reversa de espécies mensuráveis res-ponsivas a concentração do analito na amostra.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que as excita-ções são acíclicas e estão substancialmente em uma região decorrente limitada por difusão de um par redox.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 21, CARACTERIZADO pelo fato de que compreendeainda determinar pelo menos um perfil de contorno das cor-rentes resultantes.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 22, CARACTERIZADO pelo fato de que compreendeainda aplicar às correntes resultantes pelo menos um trata-mento de dados selecionado a partir do grupo que consiste emsemi-integral, semiderivada e derivada.

24. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 23, CARACTERIZADO pelo fato de que compreendeainda determinar uma pluralidade de conjuntos de calibraçãoa partir das correntes resultantes.

25. Método, de acordo com a reivindicação 24,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda determinar onúmero de ciclos de atividade da seqüencia de pulso a partirda pluralidade de conjuntos de calibração.

26. Método, de acordo com a reivindicação 24,CARACTERIZADO pelo fato de que a determinação da concentra-ção de analito na amostra compreende calcular a média demúltiplos valores de concentração obtidos a partir da plura-lidade de conjuntos de calibração.

27. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 2 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreendeainda comparar pelo menos uma corrente resultante a um valorpré-selecionado; e determinar se uma tira sensora contendo aamostra está sub-preenchida com a amostra da comparação.

28. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 27, CARACTERIZADO pelo fato de que compreendeainda determinar a relação das corrente resultantes de var-redura direta ou reversa; e determinar o conteúdo de agentede ionização ativo de uma tira sensora.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28,CARACTERIZADO pelo fato de que a relação foi previamentecorrelacionada às quantidades conhecidas do agente de ioni-zação ativo.

30. Método, de acordo com a reivindicação 28,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda alterar arampa de calibração em resposta ao conteúdo de agente de io-nização ativo da tira sensora.

31. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 30, CARACTERIZADO pelo fato de que a relação detempo de excitação/relaxamento dos ciclos de atividade é de0,3 a 0,2.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda determinar aconcentração do analito na amostra de forma mais acurada queuma concentração do analito na amostra determinada em res-posta a correntes resultantes a partir de uma seqüência depulso tendo uma relação de tempo de excitação/relaxamentodos ciclos de atividade maior do que 0,3.

33. Método, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 32, CARACTERIZADO pelo fato de que compreendeainda determinar a concentração do analito na amostra commenos polarização atribuível ao fundo mediador do que umaconcentração do analito determinada em resposta a correntesresultantes de uma seqüência de pulsos tendo menos que pelomenos dois ciclos de atividade.

34. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda determinaruma pluralidade de conjuntos de calibração a partir de cor-rentes resultantes registradas durante pelo menos dois ci-clos de atividade; e determinar a duração da seqüência depulsos em resposta à concentração determinada do analito naamostra.

35. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende aindacomparar pelo menos uma corrente resultante a umvalor pré-selecionado;determinar se a tira sensora está sub-preenchidapela comparação; ecomparando pelo menos um valor de corrente regis-trado a partir de uma seqüência de pulsos incluindo pelo me-nos dois ciclos de atividade a um valor pré-selecionado; esinalizar para adicionar amostra adicional à tirasensora se a tira estiver sub-preenchida.

36. Método, de acordo com a reivindicação 35,CARACTERIZADO pelo fato de que a sinalização ocorre em menosde 5 segundos.

37. Dispositivo de medição portátil para determi-nar a concentração de um analito em uma amostra, adaptadopara receber uma tira sensora, CARACTERIZADO pelo fato deque compreende:pelo menos dois contatos; ecircuito elétrico, em que o circuito elétrico in-clui um processador em comunicação elétrica com um carrega-dor elétrico e um meio de armazenamento legível por computador,em que o processador é operável para implementaruma seqüência de pulsos do carregador elétrico em pelo menosdois contatos, onde a seqüência de pulsos compreende pelomenos dois ciclos de atividade,em que cada um dos ciclos de atividade in-cluem uma excitação e um relaxamento;em que cada excitação inclui uma varreduravoltamétrica; eem que durante o relaxamento, o carregadorelétrico reduz a taxa de corrente aos pelo menos dois conta-tos pela metade da excitação máxima por 0,1 a 3 segundos;em que o processador é operável para medir pelomenos um perfil de corrente em pelo menos dois contatos, eem que o processador é operável para determinar aconcentração do analito na amostra em resposta a pelo menosum perfil de corrente.

38. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 37,CARACTERIZADO pelo fato de que o processador é operável paraaplicar pelo menos um tratamento de dados a partir do grupoque consiste em semi-integral, semiderivada e derivada aoperfil de corrente para determinar a concentração de analitona amostra.

39. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 37ou 38, CARACTERIZADO pelo fato de que durante o relaxamentoo carregador elétrico reduz a corrente a pelo menos doiscontatos por pelo menos uma ordem de magnitude em relação ataxa de corrente na excitação máxima.

40. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 37 a 39, CARACTERIZADO pelo fato de que du-rante o relaxamento o processador faz com que o carregadorelétrico para abra o circuito entre pelo menos dois contatos.

41. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 37 a 40, CARACTERIZADO pelo fato de que oprocessador é operável para valores médios de concentraçõesmúltiplas obtidos a partir de perfis de correntes múltiplas.

42. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 37 a 41, CARACTERIZADO pelo fato de que oprocessador é operável para comparar pelo menos uma correntedo pelo menos um perfil de corrente com um valor pré-selecionado de um meio de armazenamento legível por computa-dor para determinar se a tira sensora em comunicação elétri-ca com pelo menos dois contatos está sub-preenchida com aamostra.

43. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 42,CARACTERIZADO pelo fato de que o processador é operável parasinalizar um mostrador em uma comunicação elétrica com oprocessador para instruir ao usuário a adição de mais umaamostra.

44. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 37 a 43, CARACTERIZADO pelo fato de que oprocessador é operável para comparar correntes resultantesde varredura direta ou reversa para determinar uma relação epara determinar a partir da relação um conteúdo de agente deionização ativo a partir de uma tira sensora em comunicaçãoelétrica com os pelo menos dois contatos.

45. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 44,CARACTERIZADO pelo fato de que o processador é operável paraalterar uma rampa de calibração a partir de um meio de arma-zenamento legível por computador em resposta ao conteúdo deagente de ionização ativo da tira sensora.

46. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 37 a 45, CARACTERIZADO pelo fato de que oprocessador e o carregador elétrico são operáveis para man-ter uma relação de tempo de excitação/relaxamento dos ciclosde atividade de 0,3 a 0,2.