传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于检测一种或多种靶分析物的传感器，所述传感器包括：至少一种能够选择性地和可逆地结合靶分析物的聚合物传感元件；至少一个工作电极，所述工作电极上设置有所述聚合物传感元件；至少一个参考电极，其与所述工作电极电连通；以及用于测量跨越所述工作电极和所述参考电极的电性能变化的装置。特别地，靶分析物是Na+、脲或肌酸酐。还公开了一种多层传感器，包括至少一个工作电极层和至少一个参考电极层，所述工作电极层和所述参考电极层由至少一个电绝缘层隔开。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器
本专利技术总体上涉及传感器及其在实时健康筛查、监测和诊断应用中的使用方法。
技术介绍
尿是用于诊断和健康筛查的有用样品，因为它可以被非侵入性地大量收集。此外，与组织活检和其他体液(例如全血、血清/血浆和唾液)相比，尿液的处理和储存明显更容易。尿液可用于检测感染(细菌性和病毒性)、炎症、癌症(例如膀胱癌)和药物滥用。特别地，尿可以用作早期无症状的泌尿道感染(UTI)、肾病和糖尿病的重要早期指标，如果未检测到并且未治疗，这些疾病存在严重损害的风险。例如，异常高浓度的尿液中脲和肌酸酐可预测肾衰竭，肾衰竭是全球性的健康问题。此外，尿液中特定电解质(如钠(Na+))的浓度可用于监测脱水，脱水可能带来严重的后果，如嗜睡、混乱、癫痫发作和昏晕，特别是对于老年人而言。尿分析通常使用检棒进行。肝和肾的适当功能以及UTI的存在可以通过基于比色的化学反应在尿检棒上测定。尽管尿检棒的结果可以容易和方便地读取，但是灵敏度和选择性的问题值得担忧。为了更准确和可靠的尿分析，可以对收集的尿样进行实验室中的临床分析。然而，从患者收集样品带来不便，尤其是如果必须在一天中进行重复取样时更是如此。而且，临床分析通常具有长的周转时间，并且不适用于现场和护理点(POC)。可以佩戴并与个人日常活动结合的可佩戴电化学传感器对于通过对个人健康状态的连续实时监测来实现个性化医疗是至关重要的。目前，尿布传感器技术限于通过检测湿润度、湿度和温度进行的针对尿液和/或粪便的检测。这些装置不能在分子水平上确定穿戴者的健康状况，也不能提供实时数据。此外，这些技术利用昂贵的材料来传感，昂贵的材料例如湿度传感器、印刷电路板和光敏电阻器。因此，需要开发便携、灵敏的传感器且提供可靠的尿分析。还希望开发能够提供实时数据和监测的传感器。
技术实现思路
根据本公开的第一方面，提供了用于检测一种或多种靶分析物的传感器，该传感器包括：能够选择性地且可逆地结合至靶分析物的至少一个聚合物传感元件；至少一个工作电极，所述工作电极上设置有所述聚合物传感元件；至少一个参考电极，所述参考电极与所述工作电极电连通；以及用于测量跨过所述工作电极和所述参考电极的电性能的装置，其中该电性能的变化指示靶分析物的存在。有利地，所公开的传感器可以是基于电化学的传感器，其能够测量直接来自人类尿液的重要尿液分析物(例如Na+、脲和肌酸酐)的水平，用于健康筛查和监测目的。有利地，所公开的传感器可以利用廉价的铜作为电极材料，并且仅需要容易的修改方法来制造。在某些实施方案中，以条带形式或基于条带的结构提供所公开的传感器。有利地，其简单的基于条带的结构使得传感器能够容易地插入到由人或动物对象所穿着的服装中(例如尿布)。这转而又允许传感器提供对象的尿样的实时数据和连续分析。因此，本专利技术还涉及包括本文所公开的传感器的体外诊断(IVD)装置。定义本文所用的以下词语和术语应具有所指示的含义：词语“基本上”不排除“完全”，例如，“基本上不含”Y的组合物可以完全不含Y。必要时，词语“基本上”可以从本专利技术的定义中省略。除非另外指明，否则术语“包括”和“包含”及其语法变体旨在表示“开放式”或“包括性”语言，使得它们包括所列举的要素，但也允许包括另外的未列举的要素。如本文所用，在制剂的组分浓度的上下文中，术语“约”通常是指所述值的+/-5％、更通常为所述值的+/-4％、更通常为所述值的+/-3％、更通常为所述值的+/-2％、甚至更通常为所述值的+/-1％、甚至更通常为所述值的+/-0.5％。贯穿本公开，某些实施方案可以范围形式公开。应当理解，范围形式的描述仅仅是为了方便和简洁，而不应被解释为对所公开范围(range)的范围(scope)的非灵活限制。因此，应当认为范围的描述已经具体公开了该范围内的所有可能的子范围以及各个数值。例如，对诸如1至6的范围的描述应当被认为已经具体公开了诸如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等的子范围，以及该范围内的单个数字，例如1、2、3、4、5、6。这无论范围的宽度如何都适用。某些实施方案也可以在本文中广泛地和一般性地描述。落入一般公开内容内的每个较窄种类和亚属分组也形成本公开内容的一部分。这包括对具有附带条件或否定限制的实施方案的一般性描述(该否定限制从该属中去除任何主题)，而不管所去除的材料是否在本文中具体列举。对实施方案的具体描述现在将公开根据本公开的传感器的示例性非限制性实施方案。传感器可以包括至少两个或更多个聚合物传感元件，其可以离散地和单独地设置在工作电极上。每个聚合物传感元件可以被独立地配置成检测相同或不同的靶分析物。在一个实施方案中，该传感器可以包括至少三个聚合物传感元件，每个传感元件彼此离散地并且分开地定位并且被配置成检测与其他传感元件不同的分析物。该传感器可以以带状结构提供，其中其总厚度为85μm至150μm。传感器条的宽度可以为5至10mm宽；而传感器的长度可为约450至750mm长。当使用时，聚合物传感元件可以同时暴露于外部环境，其中传感元件可以与可能含有靶分析物的流体或液体接触。液体可以是尿液。外部环境可以是尿布的内部空间。传感器可以不与人体直接接触。例如，传感器可以基本上由允许靶分析物进入的半透膜包围。传感器的电极可以由任何合适的导电金属基板构成。电极还可以由针对意图检测和测量的靶分析物基本上化学惰性的材料构成。在一个实施方案中，电极包含(composedof)铜。每个聚合物传感元件可以独立地选自离子选择性聚合物膜或分子印迹聚合物(MIP)膜。聚合物传感元件的选择可取决于待检测分析物的具体性质。例如，当分析物是分子时，可以选择MIP膜作为传感元件。当聚合物传感元件是离子选择性聚合物膜时，它可以包括分散在聚合物基质中的离子载体，其中离子载体能够可逆地与所述靶分析物形成络合物。聚合物基质可进一步包含至少一种添加剂，所述添加剂经选择以从离子选择性聚合物膜排斥电荷与靶分析物不同的非靶分子或离子。添加剂可以是亲脂性离子添加剂，其有利地确保膜仅可透过具有与靶分析物相同的电荷符号的离子或分析物。在某些实施方案中，离子选择性聚合物膜可以由包含至少一种聚合物、增塑剂、离子载体和至少一种亲脂性离子添加剂的聚合物涂料组合物制备。涂料组合物还可以包含一种或多种有机溶剂。制备步骤可以包括浇铸、旋涂或浸渍。该制备还可以包括使浇铸的聚合物层干燥的步骤。任选地，干燥的聚合物可以进行洗涤步骤。也可以多层结构提供聚合物传感元件，其中一个或多个附加层沉积在直接设置在电极表面上的聚合物膜层/MIP膜上。例如，这些附加层可以包含一种或多种酶涂层，以将一种或多种靶分子转化为一种或多种离子物质，用于通过离子选择性聚合物膜容易地检测。这种配置可以有利地允许在传感器的相同位置上检测多个靶分析物。在一个实施方案中，脲酶层可以作为附加层与配置成检测铵离子的离子选择性聚合物膜组合提供。聚合物可以是聚氯乙烯(PVC)聚合物，其为膜提供结构支撑和强度。聚合物相对于待检测的分析物可以是基本上惰性的，以便防止聚合物和分析物之间的任何化学反应。其他合适的聚合物可包括硅橡胶、聚丙烯酸酯、聚氨酯、含氟聚合物(例如TeflonAF2400)及其共聚物和混合物。离子载体可以是适于与钠离子可逆结合的离子载体。在一个实施方案中，离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测一种或多种靶分析物的传感器，所述传感器包括：(a)能够选择性地且可逆地结合至靶分析物的至少一个聚合物传感元件；(b)至少一个工作电极，所述工作电极上设置有所述聚合物传感元件；(c)至少一个参考电极，所述参考电极与所述工作电极电连通；以及(d)用于测量跨越所述工作电极和所述参考电极的电性能变化的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.09 SG 10201701062Q1.一种用于检测一种或多种靶分析物的传感器，所述传感器包括：(a)能够选择性地且可逆地结合至靶分析物的至少一个聚合物传感元件；(b)至少一个工作电极，所述工作电极上设置有所述聚合物传感元件；(c)至少一个参考电极，所述参考电极与所述工作电极电连通；以及(d)用于测量跨越所述工作电极和所述参考电极的电性能变化的装置。2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器包括布置在所述工作电极上的至少两个或更多个聚合物传感元件。3.根据权利要求2所述的传感器，其中每个聚合物传感元件被独立地配置成检测相同或不同的靶分析物。4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中每个聚合物传感元件被设置在所述工作电极的表面上，当使用所述传感器时，所述聚合物传感元件暴露于外部环境。5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述电极包含铜。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中每个聚合物传感元件独立地选自离子选择性聚合物膜或分子印迹聚合物(MIP)膜。7.根据权利要求6所述的传感器，其中所述离子选择性聚合物膜包含分散在聚合物基质内的离子载体，所述离子载体能够可逆地与所述靶分析物形成络合物。8.根据权利要求7所述的传感器，其中所述聚合物基质进一步包含至少一种添加剂，所述添加剂经选择以从所述离子选择性聚合物膜排斥电荷与所述靶分析物不相同的非靶分子或...

【专利技术属性】
技术研发人员：应仪如，苏俊珲，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG