本公开整体涉及分析物传感器技术,并且更具体地涉及用于通过采用两个化学层来改善干扰物抑制和寿命的分析传感器和方法。
背景技术:
1、诸如生物传感器等分析物传感器包括使用生物元素将基质中的化学分析物转化为可检测信号的装置。存在许多种类型的用于各种各样的分析物的生物传感器。研究最多的生物传感器类型是电流型葡萄糖传感器,其有助于成功控制糖尿病的葡萄糖水平。
2、分析物传感器,例如典型的葡萄糖传感器根据以下化学反应工作:
3、和
4、h2o2→o2+2h++2e-,公式2。
5、葡萄糖氧化酶用于催化葡萄糖与氧之间的反应,以产生葡萄糖酸和过氧化氢h2o2(公式1)。过氧化氢以电化学方式反应,如公式2所示,并且电流可通过恒电位仪测量。这些在本领域已知的多种氧化还原酶中发生的反应被用于许多传感器设计中。
6、分析物传感器的一个常见问题是它们不仅可与待测量分析物(或与分析物的酶促反应的副产物)发生电化学反应,而且还可与并非有意测量的其他电活性化学物种发生反应,这导致信号强度因这些“干扰物种”而增加。通常,这种干扰物种是具有与待测量分析物重叠的氧化或还原电势的化合物(或与分析物的酶促反应的副产物)。例如,在其中常规传感器测量过氧化氢的常规的电流型的基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器中,已知干扰物种诸如对乙酰氨基酚、抗坏血酸盐和尿酸盐会混淆真正的分析物信号,导致传感器灵敏度或寿命下降。
7、另一个常见问题是由于不同的传感器设计,分析物传感器需要时间来使传感器信号稳定。术语“早期佩戴”是指传感器测试/佩戴的最初几天。因此,在分析物传感器的设计方面存在改进的空间,以补偿早期佩戴问题。
技术实现思路
1、本公开涉及分析物传感器以及通过将两个化学层结合在分析物传感器内并调节两个化学层的设计特征和相关参数来改善干扰物抑制和寿命的方法。这两个化学层是干扰物抑制膜(“irm”)层和高密度粘附(“hda”)层。irm层用于抑制感测功能的干扰物(例如,对乙酰氨基酚(“ac”)),并且hda层与irm层协作以改善干扰物抑制能力并改善传感器寿命。
2、根据本公开的方面,分析物传感器包括微控制器;基底层;设置在基底层上的导电层,其中导电层包括被配置为在葡萄糖存在下提供电流信号的工作电极;设置在工作电极上的干扰抑制膜(“irm”)层,其中irm层带负电;和设置在irm层上的酶层,其中酶层包含被选择用于在暴露于葡萄糖时生成可检测的电信号的酶。微控制器被配置为处理电化学阻抗谱(eis)参数,以确定irm层的状态。
3、在分析物传感器的各个方面中,eis参数是中值虚阻抗,并且微控制器被配置为基于中值虚阻抗确定irm层的状态。
4、在分析物传感器的各个方面中,较低的中值虚阻抗对应于irm层内较慢的水合速率,而较高的中值虚阻抗对应于irm层内较快的水合速率。
5、在分析物传感器的各个方面中,微处理器被进一步配置为确定基于irm层的介电性质计算的eis签名值。
6、在分析物传感器的各个方面中,微处理器被进一步配置为在早期佩戴时段期间基于eis签名值调整分析物测量结果。
7、在分析物传感器的各个方面中,在早期佩戴时段期间基于参考eis签名值进一步调整分析物测量结果。
8、在分析物传感器的各个方面中,参考eis签名值对应于至少部分地在早期佩戴时段之后的稳定时段。
9、在分析物传感器的各个方面中,分析物传感器还包括设置在酶层上的高密度粘附(“hda”)层,hda层带正电。
10、根据本公开的方面,公开了一种分析物传感器中的方法。该分析物传感器包括微控制器;基底层;设置在基底层上的导电层,其中导电层包括被配置为在葡萄糖存在下提供电流信号的工作电极;设置在工作电极上的干扰抑制膜(“irm”)层,其中irm层带负电;和设置在irm层上的酶层,其中酶层包含被选择用于在暴露于葡萄糖时生成可检测的电信号的酶。该方法包括通过微处理器处理电化学阻抗谱(eis)参数,以确定分析物传感器的irm层的状态。
11、在该方法的各个方面中,eis参数是中值虚阻抗,并且处理eis参数以确定irm层的状态包括基于中值虚阻抗确定irm层的状态。
12、在该方法的各个方面中,较低的中值虚阻抗对应于irm层内较慢的水合速率,而较高的中值虚阻抗对应于irm层内较快的水合速率。
13、在该方法的各个方面中,该方法包括由微处理器基于irm层的介电性质确定eis签名值。
14、在该方法的各个方面中,该方法包括在早期佩戴时段期间基于eis签名值调整分析物测量结果。
15、在该方法的各个方面中,在早期佩戴时段期间基于参考eis签名值进一步调整分析物测量结果。
16、在该方法的各个方面中,参考eis签名值对应于至少部分地在早期佩戴时段之后的稳定时段。
17、在该方法的各个方面中,分析物传感器还包括设置在酶层上的高密度粘附(“hda”)层,hda层带正电。
18、根据本公开的方面,当分析物传感器中发生早期佩戴磨合问题时识别调整传感器值的方法包括将分析物传感器植入用户体内。分析物传感器包括基底层;设置在基底层上的导电层,其中导电层包括被配置为在葡萄糖存在下提供电流信号的工作电极;设置在工作电极上的干扰抑制膜(“irm”)层,其中irm层带负电;设置在irm层上的酶层,其中酶层包含被选择用于在暴露于葡萄糖时生成可检测的电信号的酶;和设置在酶层上的高密度粘附(“hda”)层,其中hda层带正电。该方法包括在分析物传感器的寿命的初始部分期间访问每个预先确定的时段的电化学阻抗谱(eis)签名值,计算eis签名值与参考值之间的差值,以及当eis签名值与参考值之间的差值大于预定阈值时调整传感器值。参考值是根据分析物传感器的设计配置而预先确定的。基于irm层的介电性质计算eis签名值。
19、在该方法的各个方面中,分析物传感器还包括设置在酶层上的高密度粘附(“hda”)层,hda层带正电。
20、本公开的一个或多个方面的细节在以下附图和说明书中阐述。根据说明书和附图以及权利要求书,本公开中描述的技术的其他特征、目的和优点将是显而易见的。
1.一种分析物传感器,包括:
2.根据权利要求1所述的分析物传感器,其中所述eis参数是中值虚阻抗,其中所述微控制器被配置为基于所述中值虚阻抗来确定所述irm层的所述状态。
3.根据权利要求2所述的分析物传感器,其中较低的中值虚阻抗对应于所述irm层内较慢的水合速率,并且其中较高的中值虚阻抗对应于所述irm层内较快的水合速率。
4.根据权利要求1所述的分析物传感器,其中所述微控制器被进一步配置为基于所述irm层的介电性质来确定eis签名值。
5.根据权利要求4所述的分析物传感器,其中所述微控制器被进一步配置为在早期佩戴时段期间基于所述eis签名值来调整分析物测量结果。
6.根据权利要求5所述的分析物传感器,其中,在所述早期佩戴时段期间基于参考eis签名值进一步调整所述分析物测量结果。
7.根据权利要求6所述的分析物传感器,其中所述参考eis签名值对应于至少部分地在所述早期佩戴时段之后的稳定时段。
8.根据权利要求1所述的分析物传感器,还包括设置在所述酶层上的高密度粘附(“hda”)层,所述hda层带正电。
9.一种分析物传感器中的方法,
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述eis参数是中值虚阻抗,其中处理所述eis参数以确定所述irm层的所述状态包括基于所述中值虚阻抗来确定所述irm层的所述状态。
11.根据权利要求10所述的方法,其中较低的中值虚阻抗对应于所述irm层内较慢的水合速率,并且其中较高的中值虚阻抗对应于所述irm层内较快的水合速率。
12.根据权利要求9所述的方法,还包括由所述微控制器基于所述irm层的介电性质来确定eis签名值。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括在早期佩戴时段期间基于所述eis签名值来调整分析物测量结果。
14.根据权利要求13所述的方法,其中在所述早期佩戴时段期间基于参考eis签名值进一步调整所述分析物测量结果。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述参考eis签名值对应于至少部分地在所述早期佩戴时段之后的稳定时段。
16.根据权利要求9所述的方法,其中所述分析物传感器还包括设置在所述酶层上的高密度粘附(“hda”)层,所述hda层带正电。
17.一种当分析物传感器中发生早期佩戴磨合问题时识别调整传感器值的方法,所述方法包括:
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述分析物传感器还包括设置在所述酶层上的高密度粘附(“hda”)层,所述hda层带正电。
