Считывающее устройство и способ усиления сигнала

Способ усиления сигнала считывания устройства сбора текучей среды, содержащий переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода c нанесенным на них образцом в режиме коллектора и в режиме генератора в быстрой последовательности, так что возникает окислительно-восстановительное циклирование для получения усиленного сигнала, причем быстрая последовательность находится в диапазоне от 0,1 до 15 Гц, первый рабочий электрод и первый противоэлектрод являются составляющими первой электрохимической ячейки; переменное действие второго рабочего электрода и второго противоэлектрода второй электрохимической ячейки с нанесенным на них образцом несинфазно с переменным действием первого рабочего электрода и первого противоэлектрода; измерение тока усиленного сигнала и сопоставление результата измерения тока усиленного сигнала с предварительно заданной информацией для выявления по меньшей мере одного из концентрации и присутствия данного электроактивного вещества в образце. Также предложены аналитический прибор и способ считывания устройства сбора текучей среды. Изобретение обеспечивает повышение точности и упрощение определения измеряемого сигнала. 3 н. и 40 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[001] Полное содержание Предварительной заявки США с порядковым № 61/665,353, поданной 28 июня 2012 года, настоящим в явном виде включено сюда посредством ссылки.

Заявление относительно исследований и разработок, финансируемых из федерального бюджета

[002] Не имеет отношения.

Уровень техники

[003] Датчик (также называемый детектором) представляет собой устройство, которое измеряет физическую величину и преобразует ее в сигнал, который может быть считан наблюдателем или прибором. Например, ртутно-стеклянный термометр преобразует измеренную температуру в расширение и сжатие жидкости, которые могут быть считаны на калиброванной стеклянной трубке. Термопара преобразует температуру в выходное напряжение, которое может быть считано с помощью вольтметра. Для точности большинство датчиков калибруют по известным стандартам.

[004] В биомедицине и биотехнологии датчики, которые обнаруживают аналиты, имеющие биологический компонент, такой как клетки, белок или нуклеиновые кислоты, называются биосенсорами. Биосенсоры могут быть использованы в вариантах применения как в искусственных условиях (in vitro), так и в живом организме (in vivo).

[005] Как правило, биосенсоры могут быть подвергнуты воздействию биологической пробы, такой как кровь или моча, и использоваться для обнаружения заданных аналитов внутри биологической пробы. Затем биосенсор может быть подвергнут воздействию преобразователя или элемента детектора, который может действовать физикохимическим методом с использованием чувствительной среды, такой как свет, электричество, пьезоэлектрическая, электрохимическая или подобная среда. В любом случае преобразователь или элемент детектора преобразовывает сигнал от биосенсора в другой сигнал, который может быть более легко измерен и определен количественно. Сигнал, выданный преобразователем или элементом детектора, может быть подан в считывающее устройство, имеющее связанные с ним электронные приборы, блоки обработки сигналов и/или устройство отображения, для предоставления результатов в считываемом пользователем формате. Например, результаты могут быть предоставлены на графическом устройстве отображения.

[006] В биомедицине и биотехнологии количество представляющих интерес аналитов в образце является очень малым и трудным для обнаружения. По сути, усиление сигнала может обеспечить более точное считывание в отношении обнаруженного аналита. В частности, в литературе описан один способ усиления сигнала с использованием окисления и восстановления вещества на рабочем электроде, питаемом постоянным током (DC), который может быть рассогласован вследствие выдерживания рабочего электрода при -200 мВ и другого электрода при +50 мВ. Однако переменный ток, как правило, не используется в данной области техники, а если используется, то только для определения адекватности объема образца и тому подобного. Смотри патентную публикацию США № 2003/0098233, патентную публикацию США № 2006/0175205, патентную публикацию США № 2009/0020439, патентную публикацию США № 2009/0181411, патентную публикацию США № 2011/0284393, патент США № 6843263 и патент США № 7473397, все из которых настоящим включены сюда посредством ссылки во всей их полноте.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[007] Сопроводительные чертежи, которые включены в настоящее описание и составляют его часть, иллюстрируют один или более описываемых здесь вариантов реализации и, совместно с описанием, разъясняют эти варианты реализации. На чертежах:

[008] Фигура 1 представляет собой блок-схему комплекта датчика, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением.

[009] Фигура 2 представляет собой изображение в разобранном виде примерного устройства сбора текучей среды в соответствии с настоящим изобретением.

[0010] Фигура 3 представляет вид в разрезе участка устройства сбора текучей среды, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением.

[0011] Фигура 4 представляет собой вид в разрезе участка другого устройства сбора текучей среды, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением.

[0012] Фигура 5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую примерный способ определения концентрации данной составляющей в биологическом образце.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Нижеследующее подробное описание ссылается на сопроводительные чертежи. Одинаковые ссылочные позиции на различных чертежах могут обозначать одинаковые или подобные элементы.

[0014] Как использовано здесь, термины «содержит», «содержащий», «включает в себя», «включающий», «имеет», «имеющий» или любая другая их вариация предполагаются предусматривающими неисключительное включение. Например, процесс, способ, изделие или аппарат, которые содержат перечень элементов, не обязательно ограничиваются только этими элементами, но могут включать в себя другие элементы, неявно перечисленные или изначально присущие таким процессу, способу, изделию или аппарату. Кроме того, если недвусмысленно не оговорено нечто иное, «или» относится к инклюзивному понятию «или» и не к эксклюзивному понятию «или». Например, условие А или В удовлетворяет любому одному из следующего: А является верным (или существующим) и В является ложным (или не существующим), А является ложным (или не существующим) и В является верным (или существующим), или оба из А и В являются верными (или существующими).

[0015] В дополнение, применение единственного числа использовано для описания элементов и компонентов в приведенных здесь вариантах осуществления. Это делается только для удобства и указания общего смысла идеи изобретения. Это описание следует читать как включающее в себя «один или более», и единственное число также включает в себя множественное число, если не является очевидным, что оно означает иное.

[0016] Кроме того, применение термина «множество» означает выражение «более чем один», если явно не оговорено иное.

[0017] Как использовано здесь, любое указание на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретные элемент, признак, структура или характеристика, описываемые в связи с этим вариантом осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления. Не обязательно все появления фразы «в одном варианте осуществления» в различных местах в описании относятся к одному и тому же варианту осуществления.

[0018] «Схема», как использовано здесь, может быть аналоговой и/или цифровой, компонентами или одним или более запрограммированными подходящим образом микропроцессорами и связанным с ними оборудованием и программным обеспечением или логической схемой с постоянными соединениями. Кроме того, «компоненты» могут выполнять одну или более функций. Термин «компонент» может включать в себя оборудование, такое как процессор, проблемно-ориентированная (специализированная) интегральная микросхема (ASIC) или программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA), или комбинацию оборудования и программного обеспечения. Программное обеспечение включает в себя одну или более исполняемых компьютером инструкций, которые при исполнении одним или более компонентом вынуждают компонент выполнять конкретную функцию. Должно быть понятно, что описанные здесь алгоритмы хранятся на одном или более невременных носителях. Примерный невременный носитель включает в себя память с произвольным доступом, постоянное запоминающее устройство, флэш-память или тому подобное. Такой невременный носитель может быть выполнен на электрической основе или на оптической основе.

[0019] Итак, обращаясь к фигурам, и, в частности, к Фигуре 1, на ней показан примерный комплект 10 датчика, сконструированный в соответствии с настоящим изобретением. Когда комплект 10 датчика используют для анализа биологических образцов, комплект 10 датчика может быть назван комплектом биосенсора. Как правило, комплект 10 датчика включает в себя одно или более устройств 12 сбора текучей среды и аналитический прибор 14. Аналитический прибор 14 может определять результат измерения и/или концентрацию данной составляющей в образце 20, обеспеченном в одном или более устройствах 12 сбора текучей среды. В одном варианте осуществления устройство 12 сбора текучей среды может представлять собой индикаторную полоску. В частности, аналитический прибор 14 может подавать переменный ток на устройство 12 сбора текучей среды для определения результата измерения и/или концентрации данной составляющей в образце 20. Сигнал переменного тока может иметь напряжение и частоту, подходящие для индуцирования электрического тока между электродами устройства 12 сбора текучей среды, чтобы вызвать окислительно-восстановительное циклирование между упомянутыми по меньшей мере двумя электродами для создания усиленного сигнала, который содействует получению результата измерения и/или концентрации данной составляющей в образце 20. Во время окислительно-восстановительного циклирования один из электродов представляет собой рабочий электрод, а другой электрод представляет собой противоэлектрод. Когда сигнал переменного тока приложен к рабочему электроду и противоэлектроду, рабочий электрод, например, попеременно действует в режиме коллектора и режиме генератора в быстрой последовательности, так что возникает окислительно-восстановительное циклирование для обеспечения усиления сигнала.

[0020] Как будет подробно описано ниже, комплект 10 датчика может быть использован в здравоохранении для определения результатов изменений и/или концентраций данной составляющей в образце 20. В этом примере образец 20 представляет собой биологический образец, такой как кровь, моча или слюна, собранный у животного, такого как человек, или не являющегося человеком (такого как кошка, собака, корова, лошадь, рыба или тому подобное). В альтернативном варианте, комплект 10 датчика может быть использован для обнаружения небиологических химикатов, таких как, например, низкоуровневые пестициды/агрохимические препараты в окружающей среде или низкоуровневые загрязнения в воде.

[0021] Аналитический прибор 14 может быть снабжен одним или более генераторами 16 сигнала, выполненными с возможностью подачи сигнала переменного тока в устройство 12 сбора текучей среды, и одним или более аналитическими измерительными устройствами 18, выполненными с возможностью выявления присутствия и/или концентрации данной составляющей биологического образца 20, помещенного в устройство 12 сбора текучей среды. Генератор 16 сигнала и аналитическое измерительное устройство 18 могут представлять собой единый компонент или отдельные компоненты. Как правило, аналитическое измерительное устройство 18 может отслеживать ток, выданный в ответ на переменный ток, приложенный генератором 16 сигнала через устройство 12 сбора текучей среды.

[0022] В некоторых вариантах осуществления генератор 16 сигнала может быть выполнен с возможностью подачи сигнала переменного тока на один или более электродов или электрохимических ячеек устройства 12 сбора текучей среды, как здесь подробно описывается далее. Сигнал переменного тока может включать в себя напряжение, подходящее для индуцирования электрического тока между по меньшей мере двумя электродами устройства 12 сбора текучей среды. Например, в некоторых вариантах осуществления сигнал переменного тока может включать в себя напряжение примерно 200 мВ. Дополнительно, поданный сигнал переменного тока может иметь низкую частоту. Например, поданный сигнал переменного тока может иметь частоту от приблизительно 0,1 Гц до 15 Гц, а предпочтительно от 0,5 до 2 Гц. Кроме того, должно быть понятно, что предполагается, что любое или каждое численное значение в пределах любых заданных здесь диапазонов, в том числе конечные значения, должно рассматриваться как перечисленное. Таким образом, диапазон от приблизительно 0,1 Гц до 15 Гц следует читать как указывающий каждое и всякое возможное численное значение в непрерывном множестве от 0,1 Гц до 15 Гц.

[0023] Аналитическое измерительное устройство 18 может быть выполнено с возможностью выявления по меньшей мере присутствия и/или концентрации данной составляющей в образце 20. Например, аналитическое измерительное устройство 18 может быть выполнено с возможностью измерения электрического тока для выявления присутствия и/или концентрации данной составляющей в образце 20. Аналитическое измерительное устройство 18 также может включать в себя схему и одно или более других устройств, таких как принтер или устройство отображения, для предоставления результатов измерений в воспринимаемом пользователем формате.

[0024] В некоторых вариантах осуществления аналитическое измерительное устройство 18 может включать в себя держатель устройства сбора текучей среды или паз для позиционирования в нем по меньшей мере одного устройства 12 сбора текучей среды. Когда устройство 12 сбора текучей среды размещено внутри предназначенного для позиционирования держателя устройства сбора текучей среды, аналитическое измерительное устройство 18 может быть в электрической связи с устройством 12 сбора текучей среды. Держатели хорошо известны в области техники и не нуждаются в дополнительном описании здесь.

[0025] В некоторых вариантах осуществления аналитический прибор 14 может быть оснащен одним или более устройствами 22 ввода. Одно или более из устройств 22 ввода может позволять пользователю и/или машине(-ам) выполнять ввод сигнала в генератор 16 сигнала и/или аналитическое измерительное устройство 18. Примерные устройства 22 ввода могут включать в себя, но не ограничиваются таковыми, один или более сетевых портов, одну или более клавиатур (или специализированную клавиатуру), один или более сенсорных экранов, одну или более компьютерных мышек и/или их комбинации. Аналитический прибор 14 также может быть снабжен одним или более устройствами 24 вывода. Одно или более из устройств 24 вывода может включать в себя, но не ограничивается таковыми, устройства отображения, принтеры, сетевые порты и/или тому подобное.

[0026] Одно примерное устройство 12 сбора текучей среды проиллюстрировано на Фиг. 2 и 3. Устройство 12 сбора текучей среды может представлять собой биосенсор на основе электрохимической ячейки. Устройство 12 сбора текучей среды может включать в себя устройство 30, первую электрохимическую ячейку 32 и вторую электрохимическую ячейку 34. В еще одном варианте осуществления, как проиллюстрировано на Фиг. 4, устройство 12 сбора текучей среды может включать в себя устройство 30 и одиночную электрохимическую ячейку 32.

[0027] Со ссылкой на Фиг. 2 и 3, устройство 30 может включать в себя первую стенку 40 и противоположную вторую стенку 42. Первая стенка 40 и вторая стенка 42 могут быть противоположными и могут содействовать образованию канала 44. Первая стенка 40 может быть разнесена на расстояние «d» от второй стенки 42. Необязательно, между первой стенкой 40 и второй стенкой 42 может быть помещен один или более разделительных слоев 33. Как правило, один или более разделительных слоев 33 могут быть тонкими слоями (например, менее чем приблизительно 200 мкм), а в некоторых вариантах осуществления также могут содействовать образованию канала 44 в качестве микрофлюидного канала. В некоторых вариантах осуществления один или более разделительных слоев 33 могут быть сформированы из самоклеящегося материала.

[0028] В некоторых вариантах осуществления устройство 12 сбора текучей среды может включать в себя порт 46 введения образца, проиллюстрированный здесь в виде стрелки. Любой порт 46 введения образца, известный в данной области техники или разработанный в будущем, может быть использован при том условии, что он подает по меньшей мере часть образца 20 в канал 44. Кроме того, один или более дополнительных каналов или камер могут быть предусмотрены на устройстве 12 сбора текучей среды или внутри него. Например, один или более каналов (например, промывные камеры, канал выведения отходов и тому подобное), известные в данной области техники или разработанные в будущем, могут быть предусмотрены на устройстве 12 сбора текучей среды при том условии, что по меньшей мере часть биологического образца 20 подается в канал 44, как здесь описано.

[0029] Устройство 30 может быть сконструировано из материала, способного подвергаться воздействию образца 20, включая, но не ограничиваясь таковыми, эпидермальные клетки, клетки крови, клетки плазмы, мочу, агрохимические препараты и/или тому подобное, без значительного повреждения или неблагоприятных последствий. Например, устройство 30 может быть выбрано из группы, включая, но не ограничиваясь таковыми, бумагу, пластики, полимеры и их комбинации.

[0030] Канал 44 может быть образован первой стенкой 40 и противоположной второй стенкой 42. Канал 44 может содействовать удержанию по меньшей мере части образца 20, помещенного и/или введенного через порт 46 введения образца. Порт 46 введения образца может быть в проточном сообщении с каналом 44.

[0031] Внутри канала 44 на поверхность устройства 30 могут быть осаждены один или более ферментов 50. В некоторых вариантах осуществления один или более ферментов 50 могут быть нанесены на первую электрохимическую ячейку 32 и/или вторую электрохимическую ячейку 34. Такие ферменты 50 могут быть использованы в рамках окислительно-восстановительного циклирования, чтобы содействовать обеспечению преобразования данной составляющей биологического образца 20 в конкретный сигнал. Например, ферменты могут стимулировать переход электронов от данной составляющей в образце 20 к молекуле медиатора, находящейся в окисленной форме, тем самым преобразуя ее в восстановленное состояние. На поверхность, связывающую исследуемый аналит, также могут быть осаждены другие составляющие биораспознавания. Например, антитела, олигонуклеотиды и тому подобные позволяли бы компонентам электрохимического маркирования находиться вблизи или на поверхности, чтобы делать возможным конкретный сигнал. Молекула медиатора может представлять органическое или неорганическое химическое вещество с низкой молекулярной массой внутри канала 44, которое может быть способным существовать как в окисленном, так и восстановленном состоянии. Как правило, молекулы медиатора склонны быстро реагировать, отдавая или принимая электроны. Молекулы медиатора, в свою очередь, могут поставлять электроны в первую электрохимическую ячейку 32 и/или вторую электрохимическую ячейку 34 устройства 12 сбора текучей среды. Эта серия реакций позволяет провести электрохимические измерения, за которыми можно наблюдать с применением аналитического прибора 14, проиллюстрированного на Фиг. 1. В устройство 12 сбора текучей среды могут быть введены дополнительные реагенты. Например, реагенты, включая, но не ограничиваясь таковыми, консерванты, поверхностно-активные вещества, пленкообразователи и тому подобные, могут быть введены в канал 44 устройства 12 сбора текучей среды.

[0032] Каждая электрохимическая ячейка 32 и 34 может включать в себя два или более сенсорных контакта и/или электрода, расположенных рядом друг с другом. Например, на Фиг. 2 электрохимическая ячейка 32 включает в себя сенсорные контакты 52, первый электрод 54 и второй электрод 56, расположенный рядом со вторым электродом 54. В некоторых вариантах осуществления электроды 54 и 56 могут быть ограничены областью, прилегающей непосредственно к каналу 44. Например, как проиллюстрировано на Фиг. 2, электроды 54 и 56 не охватывают всю длину устройства 12 сбора текучей среды, но вместо этого электроды 54 и 56 позиционированы непосредственно прилегающими к каналу 44. Для простоты электрохимические ячейки 32 и 34 будут обсуждаться со ссылкой на электрохимическую ячейку 32, с пониманием того, что описываемые здесь принципы применимы к электродам электрохимической ячейки 34, как подробнее описано здесь далее.

[0033] Электроды 54 и 56 могут быть образованы с формами, включая, но не ограничиваясь таковыми, кольцеобразную, квадратную, треугольную, прямоугольную или любую причудливую форму. Например, на Фиг. 2 электроды 54 и 56 образованы с круглыми формами. Хотя оба электрода 54 и 56 на Фиг. 2 проиллюстрированы со сходными формами, каждый электрод в электрохимической ячейке 32 и 34 может быть образован со своей собственной индивидуальной формой (например, кольцеобразной, причудливой). В некоторых вариантах осуществления электроды каждой электрохимической ячейки 32 и 34 могут быть не встречно-штыревой конструкции. Хотя электроды 54 и 56 в принципе могут быть не встречно-штыревой конструкции, в некоторых вариантах осуществления электродам 54 и 56 может быть дополнительно придана такая форма, чтобы увеличить площадь поверхности, прилегающей к каналу 44. Внутри каждой электрохимической ячейки 32 также могут быть предусмотрены дополнительные электроды.

[0034] В некоторых вариантах осуществления электроды 54 и 56 могут быть плоскими электродами, сформированными из проводящего материала. Проводящий материал может включать в себя, но не ограничивается таковыми, алюминий, золото, серебро, медь, углеродные нанотрубки, графен, платину и/или тому подобное. В некоторых вариантах осуществления электроды 54 и 56 могут быть сформированы на устройстве 30 с использованием методов, включая, но не ограничиваясь таковыми, электронно-лучевое испарение, испарение с нити накала, электроосаждение, напыление, физическое осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (СVD), PECVD (плазмостимулированное химическое осаждение из паровой фазы), атомно-слоевое осаждение (ALD), осаждение тонких пленок, нанопечатную литографию, струйное нанесение и/или тому подобное.

[0035] Каждая электрохимическая ячейка 32 и 34 может включать в себя один или более молекулярных рецепторов для связывания одного или более электроактивных веществ в образце 20, чтобы влиять на физическое свойство электрохимических ячеек 32 и 34 при связывании одного или более электроактивных веществ в образце 20 с одним или более молекулярными рецепторами.

[0036] Молекулярные рецепторы электрохимических ячеек 32 и 34 могут быть расположены внутри канала 44. По меньшей мере часть молекулярных рецепторов может быть в контакте по текучей среде с каналом 44. Как правило, образец 20, имеющий данную составляющую (например, аналит), может быть приведен в контакт с реагентом, имеющим фермент 50, и медиатором внутри канала 44. Как здесь описано, молекулы медиатора в канале 44, как правило, склонны реагировать быстро с отдачей или принятием электронов. Молекулы медиатора, в свою очередь, могут поставлять электроны одной или более электрохимическим ячейкам 32 и/или 34.

[0037] Как обсуждалось выше, электрохимические ячейки 32 и 34 могут включать в себя один или более сенсорных контактов 52. Сенсорные контакты 52 могут включать в себя один или более проводников в электрической связи с электродами 54 и 56 электрохимической ячейки 32. В некоторых вариантах осуществления сенсорные контакты 52 могут обеспечивать электрическую связь между электрохимическими ячейками 32 и 34 и аналитическим прибором 14, показанным на Фиг. 1.

[0038] Аналитическое измерительное устройство 18 аналитического прибора 14 может принимать подробную информацию о потере или приеме электронов, обеспечивая количественное и/или качественное измерение для анализа. Например, окислительно-восстановительное циклирование электронов может влиять на электрические проводимость, сопротивление и/или емкость, измеренные между электродами 54 и 56. Даже более того, в тех вариантах осуществления, в которых присутствуют две электрохимических ячейки 32 и 34, связывание электронов может влиять на электрические проводимость, сопротивление и/или емкость, измеряемые на электрохимических ячейках 32 и 34.

[0039] Со ссылкой на Фиг. 2 и 4, в некоторых вариантах осуществления устройство 12 сбора текучей среды может включать в себя одиночную электрохимическую ячейку 32. Одиночная электрохимическая ячейка 32 может включать в себя электроды, обеспечивающие измерения, указывающие на присутствие и/или концентрацию данной составляющей образца и/или обнаружение заполнения. Обнаружение заполнения обычно представляет собой метод определения того, включает ли микрофлюидная камера 44 концентрацию образца 20, подходящую для обеспечения правильного и/или точного измерения. В альтернативном варианте, для подтверждения заполнения может быть использовано визуальное подтверждение заполнения или дополнительные электроды (кроме тех, которые упомянуты здесь).

[0040] Конструкция одиночной электрохимической ячейки 32 может включать двухэлектродную конструкцию, в которой первый электрод 54 представляет собой противоэлектрод, а второй электрод 56 - рабочий электрод, как проиллюстрировано на Фиг. 2. В альтернативном варианте, конструкция одиночного электрода 32 может включать в себя четырехэлектродную конструкцию (например, множественные рабочие электроды (в том числе два электрода), противоэлектрод и электрод сравнения). В другом варианте осуществления конструкция одиночной электрохимической ячейки 32 может быть сконструирована как трехэлектродная конструкция с противоэлектродом, рабочим электродом и электродом сравнения. По конструктивным соображениям могут быть дополнительно введены множественные электроды.

[0041] Устройство 12 сбора текучей среды может иметь конструкцию с двумя электрохимическими ячейками, с первой электрохимической ячейкой 32 и второй электрохимической ячейкой 34, как проиллюстрировано на Фиг. 3. Как правило, первая электрохимическая ячейка 32 может быть позиционирована на первой стенке 40, а вторая электрохимическая ячейка 34 может быть позиционирована на второй стенке 42. Первая стенка 40 и вторая стенка 42 могут быть отделены расстоянием d. Расстояние d может влиять на усиление сигнала для обнаружения присутствия и/или концентрации данной составляющей в биологическом образце 20. Для повышения усиления сигнала расстояние d может составлять менее чем 200 мкм. В некоторых вариантах осуществления расстояние d может быть между 80-100 мкм.

[0042] В конструкции одиночной электрохимической ячейки 32, как проиллюстрировано на Фиг. 4, электрохимическая ячейка 132 может быть позиционирована только на первой стенке 40 или на второй стенке 42. Например, на Фиг. 4 одиночная электрохимическая ячейка 132 позиционирована на второй стенке 42. Первая стенка 40 и вторая стенка 42 могут быть разнесены на расстояние d. Заключение электрохимической ячейки 132 внутри малого пространства может увеличивать усиление сигнала для обнаружения присутствия и/или концентрации данной составляющей в образце 20. В некоторых вариантах осуществления первая стенка 40 и вторая стенка 42 могут быть позиционированы так, что расстояние d составляет меньше чем приблизительно 200 мкм. Например, первая стенка 40 и вторая стенка 42 могут быть позиционированы так, что расстояние d составляет между 50-200 мкм.

[0043] Фиг. 5 иллюстрирует примерный способ 100 получения присутствия и концентрации данной составляющей образца 20 с использованием комплекта 10 датчика. На этапе 102 образец 20 может быть размещен в порте 46 введения образца устройства 12 сбора текучей среды. В некоторых вариантах осуществления образец 20 может перемещаться через один или более каналов или камер устройства 12 сбора текучей среды, прежде чем достигнет канала 44. На этапе 104 может быть применен способ обнаружения заполнения для определения того, является ли концентрация образца 20 внутри канала 44 надлежащей для получения правильного и/или точного результата.

[0044] На этапе 106 из генератора 16 сигнала на первую электрохимическую ячейку 32 и/или вторую электрохимическую ячейку 34 может быть подан ток зарядки ДЭС. «ДЭС» обозначает «Двойной Электрический Слой», который представляет собой область (~0,1-10 нм) у поверхности раздела между электродами 54 и 56 и электролитом внутри образца 20, где электролит принимает локальный заряд. При анализе датчиком переменного тока можно пренебрегать любым током, который был бы измерен по изменяющемуся электрическому полю (например, током зарядки ДЭС). Другими словами, когда потенциал на электродах 54 и/или 56 изменяется, электрическое поле по поверхности раздела «электрод/электролит» (ДЭС) также изменяется, формируя меняющееся во времени электрическое поле со связанным с ним током (называемым «током смещения» или «током зарядки»), который может быть измерен аналитическим измерительным устройством 18 даже без наличия электрохимической реакции. Пренебрежение током зарядки ДЭС может обеспечить возможность распознавания аналита при меньших фоновых помехах сигналу и при уменьшенной продолжительности измерения благодаря зависимости от времени, обычно связанной с током зарядки ДЭС. Анализ кинетики последующего электронного переноса также может быть улучшен благодаря отсутствию помех от тока зарядки ДЭС, обеспечивая более специфичный анализ и сигнал, полученный от таких аналитов.

[0045] В некоторых вариантах осуществления могут быть применены множественные генераторы 16 сигнала. Например, первый генератор 16 сигнала может подавать переменный ток на первую электрохимическую ячейку 32, а второй генератор 16 сигнала может подавать переменный ток на вторую электрохимическую ячейку 34. При этом генератор 16 сигнала может подавать сигналы несинфазно (т.е. несинхронно) между двумя электрохимическими ячейками 32 и 34, или же синфазно (т.е. синхронно).

[0046] При подаче переменного тока к первой электрохимической ячейке 32 и/или второй электрохимической ячейке 34 может происходить окислительно/восстановительное циклирование данной составляющей образца 20, обеспечивая измеримое считывание для аналитического измерительного устройства 18. На этапе 110 аналитическое измерительное устройство 18 может выполнять анализ для получения концентрации данной составляющей образца 20. В некоторых вариантах осуществления может быть выполнен амперометрический анализ. В других вариантах осуществления может быть проведен кулонометрический или вольтамперометрический анализ. Например, усреднение сигнала и позиционная чувствительность могут быть соотнесены с полученным синусоидальным откликом переменного тока. Дополнительная обработка сигнала обеспечила бы анализ концентрации исследуемого аналита.

[0047] Генератор 16 сигнала также может быть выполнен с возможностью обеспечения (1) этапа «паузы» предварительно заданного периода времени, и/или (2) разбалансированной полярности, такой как -200 мВ с переключением на +150 мВ. Предварительно заданный период времени этапа паузы может составлять от 1 до 500 миллисекунд, например, перед переключением полярности.

[0048] В некоторых вариантах осуществления могут быть выполнены множественные устройства 12 сбора текучей среды и считывания показаний для обеспечения калибровки аналитического прибора 14.

[0049] Для применения аналитического прибора 14, например, в аналитический прибор 14 вводят устройство 12 сбора текучей среды, имеющее биологический образец. Устройство 12 сбора текучей среды может быть введено в аналитический прибор 14 пользователем, соединяющим сенсорные контакты 52 с контактами или электродами аналитического прибора 14. Например, аналитический прибор 14 может иметь порт (не показан), приспособленный для приема одного или более устройств 12 сбора текучей среды, причем после вставки одного или более устройств 12 сбора текучей среды в порт сенсорные контакты 52 автоматически соединяются с сенсорными контактами аналитического прибора 14. Как обсуждалось выше, аналитический прибор 14 выполнен с возможностью (1) подачи сигнала переменного тока на по меньшей мере два электрода по меньшей мере одной из первой и второй электрохимических ячеек 32 и 34 биосенсора, взаимодействующих с биологическим образцом устройства 12 сбора текучей среды. Кроме того, как обсуждалось выше, сигнал переменного тока имеет напряжение, подходящее для индуцирования электрического тока между этими двумя электродами, и (2) измерения электрического тока для выявления по меньшей мере одного из концентрации и присутствия данной составляющей биологического образца.

[0050] В качестве еще одного примера, устройство 12 сбора текучей среды может быть считано следующим образом. Сигнал переменного тока может быть подан на по меньшей мере два электрода по меньшей мере одной из первой и второй электрохимических ячеек 32 и 34, имеющих нанесенный на них образец 20. Сигнал переменного тока имеет напряжение и частоту, подходящие для индуцирования электрического тока между этими двумя электродами, чтобы вызывать окислительно-восстановительное циклирование между упомянутыми по меньшей мере двумя электродами с созданием усиленного сигнала. Ток усиленного сигнала измеряют и сопоставляют с предварительно заданной информацией для выявления по меньшей мере одного из концентрации и присутствия данного электроактивного вещества в образце.

[0051] Вышеприведенное описание представляет иллюстрацию и описание, но не предполагает быть исчерпывающим или ограничивающим принципы изобретения строго до описанной формы. Модификации и вариации возможны, принимая во внимание приведенные выше сведения, или могут быть достигнуты при практической реализации изложенных в настоящем изобретении методологий.

В первом аспекте настоящего изобретения предложено устройство сбора текучей среды, имеющее первую стенку и вторую стенку, образующие канал, и порт введения образца, сообщающийся с каналом; первую электрохимическую ячейку, расположенную на первой стенке для контактирования с образцом, перемещающимся по каналу, причем первая электрохимическая ячейка содержит первое электроактивное вещество, так что на физическое свойство первой электрохимической ячейки оказывается влияние при связывании одного или более из первых электроактивных веществ с первой биомолекулой; вторую электрохимическую ячейку, расположенную на второй стенке устройства для контактирования с образцом, причем вторая электрохимическая ячейка содержит второе электроактивное вещество, так что на физическое свойство второй электрохимической ячейки оказывается влияние при связывании одного или более из вторых электроактивных веществ со второй биомолекулой; и сенсорные контакты, имеющие множество проводников, соединенных с первой и второй электрохимическими ячейками.

В некоторых вариантах осуществления первая стенка и вторая стенка являются противоположными. В некоторых дополнительных вариантах осуществления первая стенка и вторая стенка разнесены на расстояние менее 150 микрон. В некоторых вариантах осуществления первая электрохимическая ячейка является смежной со второй электрохимической ячейкой и находящейся напротив нее. В некоторых вариантах осуществления первая электрохимическая ячейка включает в себя по меньшей мере два электрода. В некоторых дополнительных вариантах осуществления электроды первой электрохимической ячейки представляют собой не имеющие встречно-штыревой конструкции электроды. В некоторых дополнительных вариантах осуществления вторая электрохимическая ячейка имеет по меньшей мере два электрода. В некоторых дополнительных вариантах осуществления электроды второй электрохимической ячейки представляют собой не имеющие встречно-штыревой конструкции электроды. В некоторых дополнительных вариантах осуществления по меньшей мере один из электродов первой электрохимической ячейки представляет собой кольцеобразный электрод. В некоторых дополнительных вариантах осуществления все электроды первой электрохимической ячейки и второй электрохимической ячейки представляют собой кольцеобразные электроды.

Во втором аспекте настоящего изобретения предложено устройство сбора текучей среды, содержащее: устройство, имеющее первую стенку и вторую стенку, образующие канал, и порт введения образца, сообщающийся с каналом, причем первая стенка и вторая стенка разнесены на расстояние менее 150 микрон; электрохимическую ячейку, расположенную на первой стенке для контактирования с образцом, перемещающимся по каналу, причем электрохимическая ячейка содержит молекулярные рецепторы, так что на физическое свойство электрохимической ячейки оказывается влияние при связывании одного или более из этих молекулярных рецепторов с одним или более электроактивными веществами внутри образца.

В некоторых вариантах осуществления электрохимическая ячейка включает в себя по меньшей мере два электрода. В некоторых дополнительных вариантах осуществления электроды представляют собой не имеющие встречно-штыревой конструкции электроды.

В третьем аспекте настоящего изобретения предложен способ изготовления устройства сбора текучей среды, содержащий этапы: нанесения первой электрохимической ячейки биосенсора на первую стенку устройства; нанесение второй электрохимической ячейки биосенсора на вторую стенку устройства, причем первая и вторая стенки образуют канал, простирающийся между первой электрохимической ячейкой и второй электрохимической ячейкой, причем канал сообщается с портом введения образца; и нанесение сенсорных контактов, имеющих множество проводников к устройству, так что проводники соединены с первой и второй электрохимическими ячейками.

В некоторых вариантах осуществления первая электрохимическая ячейка и вторая электрохимическая ячейка включают в себя не имеющие встречно-штыревой конструкции электроды.

В четвертом аспекте настоящего изобретения предложен аналитический прибор, содержащий: генератор сигнала, выполненный с возможностью подачи сигнала переменного тока на по меньшей мере два электрода электрохимической ячейки датчика, причем сигнал переменного тока имеет напряжение, подходящее для индуцирования электрического тока между этими двумя электродами; и аналитическое измерительное устройство для выявления по меньшей мере одной концентрации данной составляющей образца посредством измерения электрического тока.

В некоторых вариантах осуществления сигнал переменного тока имеет напряжение и частоту, подходящие для индуцирования окислительно-восстановительного циклирования между этими двумя электродами. В некоторых дополнительных вариантах осуществления электрохимическая ячейка представляет собой первую электрохимическую ячейку, сигнал переменного тока представляет собой первый сигнал переменного тока, напряжение представляет собой первое напряжение, а электрический ток представляет собой первый электрический ток; и при этом генератор сигнала выполнен с возможностью подавать второй сигнал переменного тока на по меньшей мере два электрода второй электрохимической ячейки датчика, причем второй сигнал переменного тока имеет второе напряжение, подходящее для индуцирования второго электрического тока между этими двумя электродами; и при этом аналитическое измерительное устройство выявляет по меньшей мере одно из присутствия и количества данной составляющей образца посредством измерения первого и второго электрических токов.

В пятом аспекте настоящего изобретения предложен способ применения аналитического прибора, содержащий этапы: введения устройства сбора текучей среды с образом, в аналитический прибор, причем аналитический прибор выполнен с возможностью (1) подачи сигнала переменного тока на по меньшей мере два электрода электрохимической ячейки датчика, взаимодействующие с образцом в устройстве сбора текучей среды, причем сигнал переменного тока имеет напряжение, подходящее для индуцирования электрического тока между этими двумя электродами, и (2) измерения электрического тока для выявления по меньшей мере одного из концентрации и присутствия данной составляющей образца.

В некоторых вариантах осуществления сигнал переменного тока имеет напряжение и частоту, подходящие для индуцирования окислительно-восстановительного циклирования между упомянутыми по меньшей мере двумя электродами. В некоторых вариантах осуществления электрохимическая ячейка представляет собой первую электрохимическую ячейку, сигнал переменного тока представляет собой первый сигнал переменного тока, напряжение представляет собой первое напряжение, и электрический ток представляет собой первый электрический ток; и при этом аналитический прибор выполнен с возможностью подачи второго сигнала переменного тока на по меньшей мере два электрода второй электрохимической ячейки датчика, причем второй сигнал переменного тока имеет второе напряжение, подходящее для индуцирования второго электрического тока между этими двумя электродами второй электрохимической ячейки; и при этом аналитический прибор выявляет по меньшей мере одно из присутствия и количества данной составляющей образца посредством измерения первого и второго электрических токов.

В шестом аспекте настоящего изобретения предложен способ считывания устройства сбора текучей среды, содержащий: подачу сигнала переменного тока на по меньшей мере два электрода устройства сбора текучей среды с нанесенным на электроды образцом, причем сигнал переменного тока имеет напряжение и частоту, подходящие для индуцирования электрического тока через эти два электрода, чтобы вызвать окислительно-восстановительное циклирование между упомянутыми по меньшей мере двумя электродами для создания усиленного сигнала; измерение тока усиленного сигнала; и сопоставление результата измерения тока усиленного сигнала с предварительно заданной информацией для выявления по меньшей мере одного из концентрации и присутствия данного электроактивного вещества образца.

В некоторых вариантах осуществления упомянутые по меньшей мере два электрода обработаны биомолекулярными рецепторами, приспособленными для связывания с данным электроактивным веществом в образце. В некоторых вариантах осуществления устройство содержит микрофлюидный канал, и при этом упомянутые по меньшей мере два электрода расположены внутри микрофлюидного канала. В некоторых вариантах осуществления образец представляет собой биологический образец, отобранный у человека.

[0052] Кроме того, определенные части вариантов реализации могли быть описаны как «компоненты» или схема, которая выполняет одну или более функций. Термин «компонент» или «схема» может включать оборудование, такое как процессор, проблемно-ориентированная интегральная микросхема (ASIC) или программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA), или же комбинация оборудования и программного обеспечения.

[0053] Даже если конкретные совокупности признаков указаны в формуле изобретения и/или раскрыты в его описании, эти совокупности не предполагаются ограничивающими изобретение. Фактически, многие из этих признаков могут сочетаться иными путями, конкретно не указанными в формуле изобретения и/или раскрытыми в его описании. Хотя каждый перечисленный ниже зависимый пункт формулы изобретения может напрямую зависеть только от одного другого пункта формулы, описание изобретения включает в себя каждый зависимый пункт формулы в комбинации с любым другим пунктом в формуле изобретения.

[0054] Ни один элемент, действие или инструкция, использованные в настоящей заявке, не должны истолковываться как решающие или существенные для изобретения, если только не являются недвусмысленно описанными как таковые, выходящие за пределы предпочтительного варианта осуществления. Кроме того, фраза «основанный на» предполагается означающей «основанный, по меньшей мере частично, на», если четко не оговорено иное.

1. Способ усиления сигнала считывания устройства сбора текучей среды, содержащий:

переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода c нанесенным на них образцом в режиме коллектора и в режиме генератора в быстрой последовательности, так что возникает окислительно-восстановительное циклирование для получения усиленного сигнала, причем быстрая последовательность находится в диапазоне от 0,1 до 15 Гц, первый рабочий электрод и первый противоэлектрод являются составляющими первой электрохимической ячейки;

переменное действие второго рабочего электрода и второго противоэлектрода второй электрохимической ячейки с нанесенным на них образцом несинфазно с переменным действием первого рабочего электрода и первого противоэлектрода;

измерение тока усиленного сигнала; и

сопоставление результата измерения тока усиленного сигнала с предварительно заданной информацией для выявления по меньшей мере одного из концентрации и присутствия данного электроактивного вещества в образце.

2. Способ по п. 1, причем первый рабочий электрод и первый противоэлектрод обработаны биомолекулярными рецепторами, приспособленными для связывания с заданным электроактивным веществом в образце.

3. Способ по п. 1, причем переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора дополнительно определено как подача сигнала переменного тока на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод с нанесенным на них образцом.

4. Способ по п. 3, причем сигнал переменного тока имеет напряжение и частоту, подходящие для индуцирования электрического тока через первый рабочий электрод и первый противоэлектрод, чтобы вызвать окислительно-восстановительное циклирование между первым рабочим электродом и первым противоэлектродом.

5. Способ по п. 3, причем образец представляет собой биологический образец.

6. Способ по п. 3, причем образец включает в себя небиологический химикат.

7. Способ по п. 4, причем частота сигнала переменного тока находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до 15 Гц.

8. Способ по п. 4, причем частота сигнала переменного тока находится в диапазоне от приблизительно 0,5 до 2 Гц.

9. Способ по п. 1, причем переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора дополнительно определено как один или более генераторов сигнала, подающих сигнал переменного тока на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод.

10. Способ по п. 9, причем измерение тока усиленного сигнала дополнительно определено как одно или более аналитических измерительных устройств, отслеживающих ток, выданный в ответ на сигнал переменного тока, приложенный одним или более генератором сигнала.

11. Способ по п. 1, причем первый рабочий электрод и первый противоэлектрод не имеют встречно-штыревой конструкции.

12. Способ по п. 1, причем измерение тока усиленного сигнала включает в себя подачу тока зарядки двойного электрического слоя на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод.

13. Способ по п. 1, причем переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора включает в себя этап «паузы» предварительно заданного периода времени между переменным действием первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора.

14. Способ по п. 1, дополнительно содержащий подачу разбалансированной полярности на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод.

15. Способ усиления сигнала считывания устройства сбора текучей среды, содержащий:

переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода c нанесенным на них образцом в режиме коллектора и в режиме генератора в быстрой последовательности, так что возникает окислительно-восстановительное циклирование для получения усиленного сигнала, причем быстрая последовательность находится в диапазоне от 0,1 до 15 Гц, первый рабочий электрод и первый противоэлектрод являются составляющими первой электрохимической ячейки;

переменное действие второго рабочего электрода и второго противоэлектрода второй электрохимической ячейки с нанесенным на них образцом синфазно с переменным действием первого рабочего электрода и первого противоэлектрода;

измерение тока усиленного сигнала; и

сопоставление результата измерения тока усиленного сигнала с предварительно заданной информацией для выявления по меньшей мере одного из концентрации и присутствия данного электроактивного вещества в образце.

16. Способ по п. 15, причем первый рабочий электрод и первый противоэлектрод обработаны биомолекулярными рецепторами, приспособленными для связывания с заданным электроактивным веществом в образце.

17. Способ по п. 15, причем переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора дополнительно определено как подача сигнала переменного тока на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод с нанесенным на них образцом.

18. Способ по п. 17, причем сигнал переменного тока имеет напряжение и частоту, подходящие для индуцирования электрического тока через первый рабочий электрод и первый противоэлектрод, чтобы вызвать окислительно-восстановительное циклирование между первым рабочим электродом и первым противоэлектродом.

19. Способ по п. 17, причем образец представляет собой биологический образец.

20. Способ по п. 17, причем образец включает в себя небиологический химикат.

21. Способ по п. 18, причем частота сигнала переменного тока находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до 15 Гц.

22. Способ по п. 18, причем частота сигнала переменного тока находится в диапазоне от приблизительно 0,5 до 2 Гц.

23. Способ по п. 15, причем переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора дополнительно определено как один или более генераторов сигнала, подающих сигнал переменного тока на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод.

24. Способ по п. 23, причем измерение тока усиленного сигнала дополнительно определено как одно или более аналитических измерительных устройств, отслеживающих ток, выданный в ответ на сигнал переменного тока, приложенный одним или более генератором сигнала.

25. Способ по п. 15, причем первый рабочий электрод и первый противоэлектрод не имеют встречно-штыревой конструкции.

26. Способ по п. 15, причем измерение тока усиленного сигнала включает в себя подачу тока зарядки двойного электрического слоя на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод.

27. Способ по п. 15, причем переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора включает в себя этап «паузы» предварительно заданного периода времени между переменным действием первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора.

28. Способ по п. 15, дополнительно содержащий подачу разбалансированной полярности на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод.

29. Способ усиления сигнала считывания устройства сбора текучей среды, содержащий:

переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода c нанесенным на них образцом в режиме коллектора и в режиме генератора в быстрой последовательности, так что возникает окислительно-восстановительное циклирование для получения усиленного сигнала, причем быстрая последовательность находится в диапазоне от 0,1 до 15 Гц;

подачу разбалансированной полярности на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод;

измерение тока усиленного сигнала; и

сопоставление результата измерения тока усиленного сигнала с предварительно заданной информацией для выявления по меньшей мере одного из концентрации и присутствия данного электроактивного вещества в образце.

30. Способ по п. 29, причем первый рабочий электрод и первый противоэлектрод обработаны биомолекулярными рецепторами, приспособленными для связывания с заданным электроактивным веществом в образце.

31. Способ по п. 29, причем переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора дополнительно определено как подача сигнала переменного тока на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод с нанесенным на них образцом.

32. Способ по п. 31, причем сигнал переменного тока имеет напряжение и частоту, подходящие для индуцирования электрического тока через первый рабочий электрод и первый противоэлектрод, чтобы вызвать окислительно-восстановительное циклирование между первым рабочим электродом и первым противоэлектродом.

33. Способ по п. 31, причем образец представляет собой биологический образец.

34. Способ по п. 31, причем образец включает в себя небиологический химикат.

35. Способ по п. 32, причем частота сигнала переменного тока находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до 15 Гц.

36. Способ по п. 32, причем частота сигнала переменного тока находится в диапазоне от приблизительно 0,5 до 2 Гц.

37. Способ по п. 29, причем переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора дополнительно определено как один или более генераторов сигнала, подающих сигнал переменного тока на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод.

38. Способ по п. 37, причем измерение тока усиленного сигнала дополнительно определено как одно или более аналитических измерительных устройств, отслеживающих ток, выданный в ответ на сигнал переменного тока, приложенный одним или более генератором сигнала.

39. Способ по п. 29, причем первый рабочий электрод и первый противоэлектрод не имеют встречно-штыревой конструкции.

40. Способ по п. 29, причем измерение тока усиленного сигнала включает в себя подачу тока зарядки двойного электрического слоя на первый рабочий электрод и первый противоэлектрод.

41. Способ по п. 29, причем первый рабочий электрод и первый противоэлектрод являются составляющими первой электрохимической ячейки, и причем способ содержит:

переменное действие второго рабочего электрода и второго противоэлектрода второй электрохимической ячейки с нанесенным на них образцом несинфазно с переменным действием первого рабочего электрода и первого противоэлектрода.

42. Способ по п. 29, причем первый рабочий электрод и первый противоэлектрод являются составляющими первой электрохимической ячейки, и причем способ содержит:

переменное действие второго рабочего электрода и второго противоэлектрода второй электрохимической ячейки с нанесенным на них образцом синфазно с переменным действием первого рабочего электрода и первого противоэлектрода.

43. Способ по п. 29, причем переменное действие первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора включает в себя этап «паузы» предварительно заданного периода времени между переменным действием первого рабочего электрода и первого противоэлектрода в режиме коллектора и в режиме генератора.