极小侵入的侵入式传感器制造技术

公开了一种极小侵入的侵入式传感器，以及它的使用方法，该传感器利用在其上具有一个局部纹理位点（１３，１４或１５）的光导纤维（１０，１１或１２），其中在局部纹理位点沉积一种试剂（３１）。试剂与一种和该试剂专一的分析物相互作用产生一种反应，如有色生成物的显色，它依靠通过光纤可传输的光束（１６）的特性变化是可检测的。利用这种纹理位点以及其增加的表面积，装置的灵敏度大大地增强，以致只需要小于５微升的流体用于分析。这种传感器在血液中葡萄糖测定中特别有用，比扁平带装置（ｆｌａｔ ｓｔｒｉｐ ｄｅｖｉｃｅ）需要较小的血液样本。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种测定流体中分析物的传感器装置，尤其是涉及到一种用来测量血液中与生物流体中的葡萄糖和其它分析物的极小侵入的侵入式传感器。在含水流体中化学与生化成分的定量，尤其是在生物流体如全血或者尿以及生物流体衍生物例如血清和血浆的定量，其重要性日益提高。在医学诊断和治疗中以及暴露在治疗药品，麻醉剂，危险化学制品等中的定量有大量的应用。这些应用包括检测和定量种类日益增加的某些循环抗体，与癌有关的代谢物，遗传地衍生的化学示踪剂，以及在例如怀孕期间释放的荷尔蒙。在许多例子中，被确定物质的量是很少的—在一个微克或小于每分升的范围内--并只有熟练的实验人员操作复杂的装置才能容易地分析出来。在这些情况下，采样后的几小时或几天才出来的这些结果一般是不能利用的。另其他例子中，经常强调的是外行操作员例行公事地，迅速地进行分析检测的能力以及在非实验室设置中的重现性，而迅速或立即显示出信息。糖尿病患者血液葡萄糖含量的检测是一种普通的医学检测。现行学说建议对糖尿病患者，根据他们各自病情的特点和严重性每天测量他们血液葡萄糖的含量2到7次。根据在检测的血液葡萄糖含量中观察的模式，该患者与医生一起调整饮食，体育锻炼以及摄入胰岛素以便更好地控制该疾病。显然，在采样的时候这些信息对于患者应该是可以利用的。这种葡萄糖测定一般需要用柳叶刀刺穿糖尿病患者手指的皮肤，接着挤或压出血滴。然后将血滴放在试剂片或者测试条上。从刺破的手指方便地挤压出血量是通过柳叶刀刺破的大小和深度来控制的。切口太小导致要分析血样的量不足。在刺破过程中遭受的疼痛，疼痛的程度与柳叶刀刺破的大小和深度有关。遗憾的是，采用常规技术，柳叶刀的尺寸以及刺破的深度使患者遭受较重的疼痛。患者手指尖天天连续地用柳叶刀切开使糖尿病患者每天必须忍受一次或两次疼痛。然而，如果需要比此更频繁的检测，将引起患者不服从这样的严重问题。如果能够显著地降低测定血糖的所需血滴大小，则刺破手指产生的疼痛能够因为较小的柳叶刀与/或减小切入手指肉的深度而大大地减小。这的确需要有一种适合于糖尿病患者使用，比现行装置和方法需要较少血样的分析采样方法，从而减小产生的疼痛。测定在全血中的分析物通常包括利用固定在试剂片或多孔介质中的颜色-产生试剂的比色法确定。血液中红细胞或者其它有色成分的存在经常干扰这些测量。已经利用具有在其上特殊形成或层叠的过滤或膜层的试剂片来排除红细胞与/或其它血细胞成分，这将增加这种装置的复杂性，也增加必须使用的血量。因此，除了需要较小的血样外，还需要有一种排除血液和体液的细胞成分而不增加流体采样量的方法。本专利技术的目的是提供一种检测和测定全血和其它生物流体中的分析物的极小侵入的侵入方法。关于全血，本专利技术的另一个目的是提供一种能够检测和/或定量这些分析物而在血液接触该装置之前不需要先前的除去细胞血液成分步骤的装置。本专利技术的另一个目的是提供一种能够检测和/或定量一滴体液中的多种分析物的装置。本专利技术的另一个目的是提供给糖尿病患者一种显著降低为葡萄糖分析提供有效血样产生的疼痛的分析血液葡萄糖浓度的方法。对本领域技术人员来说，从本专利技术下面所提供的实施例的详细描述中将更清楚本专利技术的这些和其它目的。这种新式的传感器是用作诊断分析，包括具有局部纹理表面位点的光导纤维，在光纤上，或在该局部纹理位点内沉积有分析物-反应试剂，当与含易与它们反应的分析物的流体接触时，这些试剂产生可观察的物理或化学反应，通过在一个或多个频率改变经过光纤的传输光的光束特性其中的物理或化学反应是可观察的和/或可定量的。尤其是，提供与这些属性一致的新式传感器，其中流体的某些胶质或细胞成分进入到纹理表面点的渗透被纹理限制或者禁止。本专利技术的范例是一种光导纤维，该光导纤维具有一个位点位于沿着其长或者在其末端的地方，这个位点依靠离子束溅蚀结构化为一个锥型区域，该锥型区域突起之间的空间被有效地变窄以限制或禁止红细胞进入锥型突起之间的开口，一种分析物-反应试剂沉积在锥型区域内，其产生一个由经过光纤可传输光能检测出的反应。由于试剂沉积在锥型区域上，或在其内，通过改变在光纤中通过的光束频率或幅度改变可测量颜色反应表现的程度，该反应就是一个在锥形区域内与血糖反应的比色反应。再者本专利技术的范例是一种类似应用的由有机聚合合成物组成的光导纤维，其中纹理表面由位于局部位点等离子体的蚀刻而产生，分析物-反应试剂沉积在等离子体蚀刻的纹理表面。还有本专利技术的范例是一种测量流体中分析物的方法，例如全血中的葡萄糖，包括将一种流体与在其上具有局部纹理位点的光导纤维引入并与之接触，一种沉积在光纤上纹理位点内分析物-反应试剂，以及使得这种试剂与流体中分析物相互作用，因此而产生由光可检测的可观察的物理或化学反应。作为这种方法的一部分，至少一个频率的光束经过光纤传输通过纹理位点，并且对与流体中分析物的存在和浓度相关的光束特性(例如，频率或振幅)改变进行分析，依靠通过试剂的上述物理或化学反应是可以辨别出的。附图描述附图说明图1是一个使具有纹理表面位点的纤维的示意图。图2是一个光导纤维表面内部锥型区域的示意图。图3是一个具有沉积试剂的锥型区域横截面，并连同附近红细胞在一起。进行本专利技术的最好方式现在与参考附图一起进一步描述本专利技术。图1图解说明了本专利技术的一个普通实施方案。光导纤维10-12被加工以至于在不连续的，局部地方具有纹理的表面13-15。这样一种位点可以位于沿着各自光导纤维的任意点，如位点15，但是最好是位于或者靠近光纤的末端，如位点13-14。通过预切割光纤以便预定长度显然能获得光纤末端。该表面可以通过几种方法的一种来使其具有纹理，其包括物理磨蚀方法，化学蚀刻方法，通过高能光束来溅蚀或烧蚀方法，或者树状结构的沉积方法。每个光导纤维10-12的至少一端靠近位于用来向光纤长度方向发送光束16的光源。每个光导纤维的至少一端还位于靠近一个用来测量来自光纤的发射光17-19的光束特性的装置。后者一端可以与光束进入的初始端是同一端，也可以构成相同光纤的第二端。当一个单独光纤末端靠近光源和靠近用来测量光束特性的装置时，光测量取决于从一些点沿着或在光纤的第二端的光束17，18的反射。纹理表面13-15被处理以致于包含一种分析物-反应试剂(图1中没有显示)。或者是，通过纹理从外部光源的传输在光纤中捕获光。特别是，在纹理位点能够方便地利用由试剂-分析物相互作用产生的化学发光或者荧光反应，其中化学发光部分或者荧光发光进入光纤并且被传输到一个位于该纤维的一端用于检测和定量的装置中，如照度计。图2提供一个放大的纹理光纤截面视图。一个纹理表面示意地被描述，在这种情况下一个阵列锥型突起21定义为一个锥型区域20，它在光纤的表面22通过部分移去表面22和下表面材料23来形成。这样可以由表面部位暴露到一个高能量光束，如一种电子束方便地形成一个锥型区域，用于溅蚀或者类似的烧蚀光纤基质材料。或者是，该锥型区域可以通过表面的化学蚀刻形成，接下来根据该光纤维组合物的性质，采用在半导体芯片制造中的一般技术。图3显示一个典型锥型区域的横截面30，其中一种分析物-反应试剂的沉积物31已经方便地置于锥型突起32之间的间隙。在图3中还显示一个红细胞33(一种红色的血细胞)，它的尺寸相对于锥型区域的锥体之间的开口部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含光导纤维（１０）的传感器，该光导纤维具有纹理表面位点（１３）和一种沉积在光纤的所述位点上的分析物－反应试剂（３１），所述试剂与流体内所含的所述分析物的接触产生一种物理或化学反应，所述反应通过经过光纤可传输的光束（１６）的特性改变可以观察到。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：麦金利诺米拉，
申请(专利权)人：内奥梅克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]