用于皮下传感的方法及系统技术方案

一种用于至少监测一生物分析物的存在的系统，所述系统包括一基板，所述基板具有：一皮肤接触表面、从所述皮肤接触表面向外突出的一微针、定位于所述微针中的一传感复合物、以及附接到所述基板的一电路。所述传感复合物可包括一纳米结构及一亲和部分，所述纳米结构是由与所述纳米结构共价连接的一功能部分来修饰，所述亲和部分有效地与所述生物分析物进行特异性地反应以产生一反应产物。所述电路可向所述纳米结构施加一电压，并且监测所述纳米结构的一电学特性在响应于所述反应产物与所述功能部分之间的反应时的多个变化。

Method and System for Subcutaneous Sensing

A system for monitoring the presence of at least one biological analyte includes a substrate having a skin contact surface, a microneedle projecting outward from the skin contact surface, a sensing compound positioned in the microneedle, and a circuit attached to the substrate. The sensing complex may comprise a nanostructure and an affinity part modified by a functional part covalently connected with the nanostructure, which effectively reacts specifically with the biological analyte to produce a reaction product. The circuit can apply a voltage to the nanostructure and monitor a plurality of changes in the electrical characteristics of the nanostructure in response to the reaction between the reaction product and the functional part.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于皮下传感的方法及系统相关申请本申请与标题为“用于检测多个生物分析物的多个方法及系统”的国际专利申请(代理人案卷第70790号)共同提交，本申请要求2016年8月22日提交的美国临时专利申请第62/377,776的优先权，其内容以引用全文的方式并入本说明书中。本申请要求2016年8月22日提交的美国临时专利申请第62/377,775的优先权，其内容以引用全文的方式并入本说明书中。
及
技术介绍
在本专利技术的一些实施例中，本专利技术涉及传感，更具体地但不限于涉及一种用于例如代谢活动等的皮下传感的系统及方法。代谢被定义为在多个生物体中生成或消耗能量的多个生物化学过程的总体。多个代谢过程调节多个细胞生长或死亡、改变所述多个细胞的多个结构，以及对所述多个细胞的环境作出反应。多个异常的代谢反应干扰正常的生理学，并且导致严重的组织功能障碍，并且与许多疾病相关。糖尿病是一种广泛分布的疾病，由于胰腺无法产生胰岛素或身体无法使用胰岛素所引起。被诊断患有糖尿病的患者可能随着时间的推移而患上失明、四肢丧失、心力衰竭及许多其他并发症。人们已经认识到所述疾病没有“解药”，而是仅是治疗，最常见的是以多个胰岛素注射来改变血糖含量程度。为了维持一正常的生活方式，所述糖尿病患者必须每天通常每小时仔细并持续地监测他或她的血糖含量程度。例如：血糖含量程度在认知功能的维持及确定上是关键的。就大脑而言，相对于所述大脑的多个血糖含量程度会影响(influence)及影响(affect)记忆、意识及注意力。因此，血糖含量程度降低或升高对认知功能的影响对于多个血糖控制不佳的对象(例如：患有糖尿病的个体)更严重。高血糖症是指血糖过高的一情况，并且高血糖症患者有陷入昏迷的危险。低血糖症是指血糖过低的一情况，并且低血糖症患者有血管、眼睛、肾脏、神经等中发生组织损伤的危险。糖尿病的管理及成功的胰岛素治疗的实现最重要的是需要持续地监测血糖含量程度。从历史上看，这已通过重复的血糖测试实现的，需要每天刺破手指三到四次。所述方案的主要原因是血糖含量程度波动以及在下一次测试或注射之前保持不平衡，并且所述波动及不平衡极大地增加了组织及器官损伤的风险。多个已建立的葡萄糖测量方法将多个血液样本运送到一次性测试条上，并利用一仪表装置来读取所述测试条及报告一定量血糖浓度，然后以一皮下注射针计算、测量及施用所述适当剂量的胰岛素。美国专利公开号第20020082543号公开了一种用于输送多个分子或能量穿过一生物屏障或进入一生物屏障的装置，所述装置包括一个或多个微针，每一所述微针由两个材料形成，其中一种材料分散在另一种材料的一部分中或形成所述微针的一部分。WO2012/137207描述了一种测量一细胞的一代谢活性的方法，所述方法通过独立地测量所述细胞的一细胞外环境，由于多个非挥发性可溶性代谢产物的分泌而导致的多个时间依赖性酸化特征；多个非挥发性可溶性代谢产物及多个挥发性可溶性代谢产物；及多个挥发性可溶性代谢产物来实现，以及多种将所述方法用于诊断及监测疾病治疗的用途。WO2015/059704描述了一种具有与一传感隔室可控制地流体连通的一腔室的一系统，所述腔室包含一流体，并且所述传感隔室包括一半导体纳米结构及一功能部分，所述功能部分共价连接到所述纳米结构。所述功能部分使得在与一氧化还原反应剂接触时，所述纳米结构在一电学特性中表现出一可检测的变化。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例的一方面，提供了一种用于至少监测一生物分析物的存在的系统，所述系统包括：一基板，所述基板具有一皮肤接触表面、从所述皮肤接触表面向外突出的一微针、定位于所述微针中的一传感复合物、以及附接到所述基板的一电路。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述传感复合物包括一纳米结构及一亲和部分，所述纳米结构是由与所述纳米结构共价连接的一功能部分来修饰，所述亲和部分有效地与所述生物分析物进行特异性地反应以产生一反应产物。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述电路被配置为用于向所述纳米结构施加一电压，并且监测所述纳米结构的一电学特性在响应于所述反应产物与所述功能部分之间的反应时的多个变化。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述纳米结构包括一半导体纳米结构。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述纳米结构包括一导电纳米结构。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述纳米结构包括一碳纳米管。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述亲和部分被固定在所述纳米结构。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述亲和部分被固定在所述微针中的一介质，而非所述纳米结构。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述介质为一水凝胶。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述亲和部分被固定在所述微针的一整体壁部。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述皮肤接触表面粘附在一对象的一皮肤。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述系统还包括一药物输送系统，所述药物输送系统具有一致动器及一控制器，所述致动器附接到所述基板或与所述基板一体成型，所述控制器被配置为从所述电路接收与结合有关的一信号，并且响应于所述信号通过一通道使所述致动器运作以输送一药物。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述通道位于一额外的微针中，并从所述基板向外突出。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述传感复合物包括一晶体管，以及其中所述纳米结构为所述晶体管中的一电荷载流子通道。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述电路被配置为用于将一栅极电压施加到所述晶体管的一栅极。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述反应产物包括一氧化还原反应物质，其中所述反应产物与所述功能部分之间的所述反应是一氧化还原反应，以及其中所述电路被配置为用于控制所述栅极电压，以逆转所述氧化还原反应。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述系统还包括一校准微针，所述校准微针从所述皮肤接触表面向外突出，并且所述校准微针中具有一校准复合物，所述校准复合物包括一校准纳米结构，所述校准纳米结构是由与所述校准纳米结构共价连接的所述功能部分来修饰，但所述校准纳米结构不含有所述亲和部分；其中所述电路被配置为用于向所述校准纳米结构施加电压，以及从所述纳米结构在所述电学特性中的所述多个变化中减去所述校准纳米结构在所述电学特性中的所述多个变化。根据本专利技术的一些实施例的一方面，提供了一种至少监测一生物分析物的存在的方法，所述方法包括以下多个步骤：将一微针引入到一对象的一皮肤中，所述微针中具有一传感复合物，所述传感复合物包括一纳米结构及一亲和部分，所述纳米结构是由与所述纳米结构共价连接的一功能部分来修饰，所述亲和部分有效地与所述生物分析物进行特异性地反应以产生一反应产物；向所述纳米结构施加一电压；及监测所述纳米结构的一电学特性在响应于所述反应产物与所述功能部分之间的反应时的多个变化。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述引入包括：在所述皮肤及一基板的一皮肤接触表面之间建立接触，其中所述微针从所述皮肤接触表面向外突出。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述方法还包括：响应于所述信号通过一通道经由所述皮肤输送一药物。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述通道位于所述微针中。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述通道位于一额外的微针中，以及所述方法还包括：引入所述额外的微针。根据本专利技术的一些实施例的一方面，所述传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于至少监测一生物分析物的存在的系统，其特征在于：所述系统包括：一基板，所述基板具有一皮肤接触表面、从所述皮肤接触表面向外突出的一微针、定位于所述微针中的一传感复合物、以及附接到所述基板的一电路；其中所述传感复合物包括一纳米结构及一亲和部分，所述纳米结构是由与所述纳米结构共价连接的一功能部分来修饰，所述亲和部分有效地与所述生物分析物进行特异性地反应以产生一反应产物；以及其中所述电路被配置为用于向所述纳米结构施加一电压，并且监测所述纳米结构的一电学特性在响应于所述反应产物与所述功能部分之间的反应时的多个变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.22 US 62/377,7751.一种用于至少监测一生物分析物的存在的系统，其特征在于：所述系统包括：一基板，所述基板具有一皮肤接触表面、从所述皮肤接触表面向外突出的一微针、定位于所述微针中的一传感复合物、以及附接到所述基板的一电路；其中所述传感复合物包括一纳米结构及一亲和部分，所述纳米结构是由与所述纳米结构共价连接的一功能部分来修饰，所述亲和部分有效地与所述生物分析物进行特异性地反应以产生一反应产物；以及其中所述电路被配置为用于向所述纳米结构施加一电压，并且监测所述纳米结构的一电学特性在响应于所述反应产物与所述功能部分之间的反应时的多个变化。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述纳米结构包括一半导体纳米结构。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述纳米结构包括一导电纳米结构。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述纳米结构包括一碳纳米管。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述亲和部分被固定在所述纳米结构。6.如权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于：所述亲和部分被固定在所述纳米结构。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述亲和部分被固定在所述微针中的一介质，而非所述纳米结构。8.如权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于：所述亲和部分被固定在所述微针中的一介质，而非所述纳米结构。9.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述介质为一水凝胶。10.如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述介质为一水凝胶。11.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述亲和部分被固定在所述微针的一整体壁部。12.如权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于：所述亲和部分被固定在所述微针的一整体壁部。13.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述皮肤接触表面粘附在一对象的一皮肤。14.如权利要求2至11任一项所述的系统，其特征在于：所述皮肤接触表面粘附在一对象的一皮肤。15.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括一药物输送系统，所述药物输送系统具有一致动器及一控制器，所述致动器附接到所述基板或与所述基板一体成型，所述控制器被配置为从所述电路接收与结合有关的一信号，并且响应于所述信号通过一通道使所述致动器运作以输送一药物。16.如权利要求2至13任一项所述的系统，其特征在于：所述系统还包括一药物输送系统，所述药物输送系统具有一致动器及一控制器，所述致动器附接到所述基板或与所述基板一体成型，所述控制器被配置为从所述电路接收与结合有关的信号，并且响应于所述信号通过一通道使所述致动器运作以输送一药物。17.如权利要求15所述的系统，其特征在于：所述通道位于所述微针中。18.如权利要求16所述的系统，其特征在于：所述通道位于所述微针中。19.如权利要求15所述的系统，其特征在于：所述通道位于一额外的微针中，并从所述基板向外突出。20.如权利要求16所述的系统，其特征在于：所述通道位于一额外的微针中，并从所述基板向外突出。21.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感复合物包括一晶体管，以及其中所述纳米结构为所述晶体管中的一电荷载流子通道。22.如权利要求2至19任一项所述的系统，其特征在于：所述传感复合物包括一晶体管，以及其中所述纳米结构为所述晶体管中的一电荷载流子通道。23.如权利要求21所述的系统，其特征在于：所述电路被配置为用于将一栅极电压施加到所述晶体管的一栅极。24.如权利要求22所述的系统，其特征在于：所述电路被配置为用于将一栅极电压施加到所述晶体管的一栅极。25.如权利要求23所述的系统，其特征在于：所述反应产物包括一氧化还原反应物质，其中所述反应产物与所述功能部分之间的所述反应是一氧化还原反应，以及其中所述电路被配置为用于控制所述栅极电压，以逆转所述氧化还原反应。26.如权利要求24所述的系统，其特征在于：所述反应产物包括一氧化还原反应物质，其中所述反应产物与所述功能部分之间的所述反应是一氧化还原反应，以及其中所述电路被配置为用于控制所述栅极电压，以逆转所述氧化还原反应。27.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括一校准微针，所述校准微针从所述皮肤接触表面向外突出，并且所述校准微针中具有一校准复合物，所述校准复合物包括一校准纳米结构，所述校准纳米结构是由与所述校准纳米结构共价连接的所述功能部分来修饰，但所述校准纳米结构不含有所述亲和部分；其中所述电路被配置为用于向所述校准纳米结构施加电压，以及从所述纳米结构在所述电学特性中的所述多个变化中减去所述校准纳米结构在所述电学特性中的所述多个变化。28.如权利要求2至25任一项所述的系统，其特征在于：所述系统还包括一校准微针，所述校准微针从所述皮肤接触表面向外突出，并且所述校准微针中具有一校准复合物，所述校准复合物包括一校准纳米结构，所述校准纳米结构是由与所述校准纳米结构共价连接的所述功能部分来修饰，但所述校准纳米结构不含有所述亲和部分；其中所述电路被配置为用于向所述校准纳米结构施加电压，以及从所述纳米结构在所述电学特性中的所述多个变化中减去所述校准纳米结构在所述电学特性中的所述多个变化。29.如权利要求27所述的系统，其特征在于：所述校准复合物包括一非感应部分。30.如权利要求28所述的系统，其特征在于：所述校准复合物包括一非感应部分。31.一种至少监测一生物分析物的存在的方法，其特征在于：所述方法包括以下多个步骤：将一微针引入到一对象的一皮肤中，所述微针中具有一传感复合物，所述传感复合物包括一纳米结构及一亲和部分，所述纳米结构是由与所述纳米结构共价连接的一功能部分来修饰，所述亲和部分有效地与所述生物分析物进行特异性地反应以产生一反应产物；向所述纳米结构施加一电压；及监测所述纳米结构的一电学特性在响应于所述反应产物与所述功能部分之间的反应时的多个变化。32.如权利要求31所述的方法，其特征在于：所述引入包括：在所述皮肤及一...

【专利技术属性】
技术研发人员：费尔南多·帕托洛斯基，瓦迪姆·卡利夫斯基，奥姆尔·海夫勒，玛丽娜·斯凡辛奈特斯基，
申请(专利权)人：拉莫特特拉维夫大学有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL