分析物传感器制造技术

作为一个实施例描述测量分析物存在的工作电极。所述工作电极包括具有在第一电位下操作的反应性表面的工作导体。所述工作电极另外包括具有使能分析物通量到达所述反应性表面的特性的第一传输材料。另外，所述工作电极具有带有使能反应物通量到达所述反应性表面的特性的第二传输材料，其中所述分析物通量和所述反应物通量在不同方向上。

Analyte sensor

A working electrode for measuring the presence of an analyte is described as an embodiment. The working electrode comprises a working conductor having a reactive surface operated at the first potential. The working electrode also includes a first transmission material having the characteristics of enabling the analyte flux to reach the reactive surface. In addition, the working electrode has a second transmission material with the characteristics of enabling the reactant flux to reach the reactivity surface, wherein the analyte flux and the reactant flux are analyzed in different directions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分析物传感器相关申请本申请要求以下美国临时申请的权益：2016年5月13日提交的62/336,482；2016年6月10日提交的62/348,806；2016年6月23日提交的62/353,559；2016年8月2日提交的62/370,226；2016年9月2日提交的62/383,233；2016年9月29日提交的62/401,481；2017年1月6日提交的62/443,070；2017年1月27日提交的62/451,545；2017年2月28日提交的62/600,742和2017年3月23日提交的62/475,807。出于所有目的，上文列出的申请以全文引用的方式并入本文。
本专利技术通常涉及对一种或多种分析物(如但不限于葡萄糖或乳酸盐)执行体内监测的装置和方法。特别地，装置和方法用于电化学传感器，其提供关于受试者内一种或多种分析物的存在或量的信息。
技术介绍
特定分析物的体内监测对于短期和长期健康至关重要。举例来说，为了确定胰岛素或葡萄糖需求，葡萄糖的监测对于患有糖尿病的人来说特别重要。在另一个实例中，术后患者中乳酸盐的监测可提供关于败血症的检测和治疗的关键信息。执行连续或接近连续分析物监测的需要导致各种装置和方法的发展。一些方法放置被设计成检测血管中的期望分析物的电化学传感器装置，而其它方法将装置放置在皮下或间质液中。两个放置位置都可对接收一致有效的数据提出挑战。此外，在实际使用之前，实现一致放置位置对于保湿、调节和校准装置可为至关重要的。可商购的传感器装置的保湿和调节可为耗时的工艺，通常花费几分之一小时直至多个小时。假设保湿和调节工艺成功完成，用户可不得不牺牲其运动自由度或运动范围，以便保持传感器正确地位于其体内。葡萄糖传感器为体内连续分析物监测的一个实例。可商购的可植入葡萄糖传感器通常采用在平面基板上制作的电极或导线电极。在任一种配置中，电极表面用酶涂覆，然后用聚合物膜另外涂覆，以控制到达电极表面的葡萄糖和氧气的量。在一些葡萄糖传感器中，聚合物膜为亲水的，这允许葡萄糖容易地通过膜层扩散，然而亲水膜严重限制可通过膜扩散的氧气的量。电极表面上缺氧可成为问题，因为葡萄糖传感器通过使用酶来催化葡萄糖和氧气之间的反应，导致在工作电极处氧化的过氧化氢。只有当在工作电极处存在大量氧气时，由电极测量的葡萄糖才与与酶反应的葡萄糖量成比例。否则，在其中工作电极处存在氧气不足的情况下，葡萄糖测量值与氧气浓度而不是葡萄糖浓度成比例。另外加剧问题的为相对于人体中的葡萄糖缺氧。人体中葡萄糖与氧气的比率范围为大约10比1到1000比1。这通常意味着在工作电极处的酶催化反应通常在缺氧条件下操作，这可导致影响体内传感器的精确度、灵敏度和长期可靠性的许多关键问题。已经实施各种方法来抵消缺氧问题并且增加电极处可用氧气的相对浓度。举例来说，可商购的葡萄糖传感器系统依赖于高度专业化的葡萄糖限制膜(GLM)而不是上面讨论的简单亲水膜。多种商业方法具有GLM，所述GLM为具有疏水和亲水区两者的均质膜，以吸入氧气同时还吸入葡萄糖。实施GLM的一个缺点为由于制造复杂GLM的成本增加造成传感器的成本增加。此外，GLM内的材料可变性和亲水区域的不均匀分散经常导致批次间的可变性，这影响传感器的精确度、灵敏度和可靠性。另外，由于GLM的亲水和疏水区域，所以主要垂直于电极表面发生葡萄糖或氧气的扩散。与使用GLM相关联的另一个缺点为，如果与插入部位创伤或宿主响应相关联的代谢活性细胞干扰或阻挡GLM的一部分，则传感器的有效性可受到不利影响。举例来说，如果红细胞紧密接近GLM聚集，则葡萄糖和氧气到传感器电极的流动可受到显着阻碍。类似地，如果白细胞妨碍葡萄糖流过GLM的亲水区域，则传感器电极将输出错误的数据，因为以其他方式应到达工作电极的葡萄糖正被白细胞消耗，并且不存在葡萄糖扩散到工作电极的替代路径。另一个缺点为，使用GLM可至少部分地解释葡萄糖传感器的延长的保湿和调节时间。传感器的保湿和调节需要将流体传输到工作电极。然而，因为GLM有利于氧气的传输，所以GLM的疏水区被放置在电极上以促进氧气扩散到电极。由于是疏水性的，所以那些相同的区域排斥水，而水为使传感器保湿并且将葡萄糖传输到电极所必需的。要求保护的专利技术力图解决上面讨论的关于特定分析物的体内监测的许多问题。在下面讨论的许多实例中，被测量的分析物为葡萄糖。在又其它实例中，分析物为乳酸盐。然而，虽然具体实施例和实例可涉及葡萄糖或乳酸盐，但是本公开和权利要求的范围不应被解释为限于葡萄糖或乳酸盐。相反应认识到，施加到本文所述传感器的电极的化学物质决定传感器测量的分析物。
技术实现思路
作为一个实施例描述测量分析物存在的工作电极。工作电极包括具有在第一电位下操作的反应性表面的工作导体。工作电极另外包括具有使能分析物通量到达反应性表面的特性的第一传输材料。另外，工作电极具有带有使能反应物通量到达反应性表面的特性的第二传输材料，其中分析物通量和反应物通量在不同方向上。在另一个实施例中，描述电化学分析物传感器。分析物传感器包括反电极和由具有A侧和B侧的多层结构形成的工作电极。多层结构包括第一绝缘层和与第一绝缘层相邻的导电层。另外，通孔从A侧横穿多层结构到B侧限定侧壁。将第一反应性化学物质施加到绝缘层并且另外涂覆包括导电层的侧壁的至少一部分以限定具有反应性区域的反应性通孔。在另一个实施例中，描述制造工作电极的方法。方法包括将导体材料图案化以生成工作导体的操作。方法另外包括将绝缘层施加到图案化导体材料的第一侧以限定多层结构的操作。在另一种操作中，通过多层结构创建通孔，从而限定侧壁。在又另一种操作中，将反应性化学物质施加在绝缘层和通孔上。反应性化学物质的施加覆盖侧壁的至少一部分，从而限定反应性通孔。通过以下结合附图的详细描述，本专利技术的其它特征和优点将变得显而易见，附图通过实例的方式示出本专利技术的实施例的各种特征。附图说明图1A和1B为根据本专利技术的实施例的工作电极的示例性等距图示，其示出工作电极的基本结构。图2A-1和2B-1为根据本专利技术的实施例的被配置成测量葡萄糖的孔电极和凸台电极的示例性图示。图2A-2为根据本专利技术的实施例，在孔电极内，在绝缘体工作导体、反应性化学物质、第一传输材料和第二传输材料之间发现的过氧化氢生成界面的示例性图示。图2B-2为在凸台电极内，在第一传输材料、第二传输材料、反应性化学物质和工作电极之间发现的过氧化氢生成界面的示例性图示。图2A-3和2B-3为根据本专利技术的实施例的过氧化氢分解的扩散路径的示例性图示。图3A为根据本专利技术的实施例的孔电极的示例性横截面，其示出第一和第二传输材料如何借助于反应性通孔使能分析物、反应物和产物流动。图3B为根据本专利技术的实施例的凸台电极的示例性横截面图示，其示出选择阻碍或阻挡分析物通量的第二传输材料如何促进或使能分析物和过氧化氢在平行于工作电极的方向上流动。图4A为当代谢活性细胞紧密接近孔电极时第一传输材料如何使能分析物流动到反应性通孔的示例性横截面图示。图4B为凸台电极设计如何降低代谢活性细胞的影响的示例性图示。图5A为传感器组件基板的顶视图，其示出暴露导体以及工作导体的区域。图5B为可构建在图5A中发现的传感器组件基板的顶部上的孔电极的示例性横截面A-A。图5C-5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量分析物存在的工作电极，其包含：具有在第一电位下操作的反应性表面的工作导体；具有使能分析物通量到达所述反应性表面的特性的第一传输材料；具有使能反应物通量到达所述反应性表面的特性的第二传输材料；其中所述分析物通量和所述反应物通量在不同方向上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.13 US 62/336,482;2016.06.10 US 62/348,806;1.一种测量分析物存在的工作电极，其包含：具有在第一电位下操作的反应性表面的工作导体；具有使能分析物通量到达所述反应性表面的特性的第一传输材料；具有使能反应物通量到达所述反应性表面的特性的第二传输材料；其中所述分析物通量和所述反应物通量在不同方向上。2.根据权利要求1所述的工作电极，其中所述反应性表面通过对所述工作导体的至少一部分进行表面准备来限定。3.根据权利要求2所述的工作电极，其中所述反应性表面另外通过将反应性化学物质施加到所述表面准备的至少一部分来限定。4.根据权利要求1所述的工作电极，其中所述反应性表面通过将反应性化学物质施加到所述工作导体的至少一部分来限定。5.根据权利要求1所述的工作电极，其中在所述分析物进入所述第一传输材料时并且在所述反应物进入所述第二传输材料时，所述分析物通量和所述反应物通量在不同方向上。6.根据权利要求1所述的工作电极，其中所述第一传输材料支持反应物通量。7.根据权利要求6所述的工作电极，其中所述第二传输材料不支持分析物通量。8.根据权利要求1所述的工作电极，其中由所述分析物通量、所述反应物和所述反应性化学物质的反应而生成的产物在所述产物跨所述工作导体穿过时被消耗。9.一种电化学分析物传感器，其包含：伪参考电极；和由具有A侧和B侧的多层结构形成的工作电极，所述多层结构包括第一绝缘层、与所述第一绝缘层相邻的导电层，通孔从所述A侧横穿所述多层结构到所述B侧，所述多层结构另外具有施加到所述绝缘层的第一反应性化学物质，所述第一反应性化学物质另外涂覆包括所述导电层的所述通孔的侧壁的至少一部分以限定具有反应性区域的反应性通孔。10.根据权利要求9所述的电化学分析物传感器，其中所述工作电极另外包含：第一传输材料，其施加到所述导电层足以部分地填充所述反应性通孔，从而限定所述反应性通孔的其余部分；和第二传输材料，其覆盖反应层，所述第二传...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·沙阿，B·里昂，K·沃尔夫，E·梅瑟，S·潘多，
申请(专利权)人：博卡赛恩斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US