分析物传感器和用于制造分析物传感器的方法技术

本发明专利技术提供了分析物传感器和用于制造分析物传感器的方法。在示例性实施方案中，一种平面柔性分析物传感器包括柔性基底层和由基底层上的溅射铂层形成的第一电极。另外，分析物传感器包括在基底层上方的绝缘电介质层，其中绝缘电介质层使第一电极的部分暴露。此外，分析物传感器包括在第一电极的暴露部分上方的电化学感测叠堆，其包括在溅射铂层上方的葡萄糖氧化酶层和在葡萄糖氧化酶层上方的葡萄糖限制膜。

Analyte sensors and methods for manufacturing analyte sensors

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分析物传感器和用于制造分析物传感器的方法相关申请的交叉引用本申请要求以下的权益：2017年5月11日提交的美国临时专利申请序列号62/504,670，其全部内容通过引用并入本文；2018年2月20日提交的美国专利申请序列号15/900,630，其全部内容通过引用并入本文；2018年2月20日提交的美国专利申请序列号15/900,639，其全部内容通过引用并入本文。
本文所述的主题的实施方案整体涉及用于监测患者中分析物水平的传感器和用于制造此类传感器的方法。更具体地讲，主题的实施方案涉及葡萄糖传感器，诸如用于连续地或基本上连续地监测血糖水平。
技术介绍
正常健康人的胰腺响应于升高的血浆葡萄糖水平而产生和释放胰岛素到血流中。驻留在胰腺中的β细胞(β-细胞)在需要时产生并分泌胰岛素到血流中。如果β细胞变得丧失能力或死亡，则病症称为1型糖尿病(或在一些情况下，如果β细胞产生的胰岛素量不足，病症称为2型糖尿病)，则可从另一来源向身体提供胰岛素以维持生命或健康。传统上，由于胰岛素不能口服，因此已经用注射器注射胰岛素。最近，在多种医疗情况下，包括用于向糖尿病患者递送胰岛素的情况下，输液泵疗法的使用一直在增加。例如，可将外部输液泵佩戴在皮带、口袋等上，并且它们可经由具有经皮针的输液管或置于皮下组织中的插管将胰岛素递送到体内。截至1995年，在美国只有不到5％的1型糖尿病患者使用输液泵疗法。而目前，在美国900,000多名1型糖尿病患者中，超过7％正在使用输液泵疗法。使用输液泵的1型糖尿病患者的百分比以每年2％以上的速率增长。此外，2型糖尿病患者的数量正在以每年3％或更多的速度增长，而越来越多的使用胰岛素的2型糖尿病患者也在采用输液泵。此外，医师已经认识到，连续输注可更好地控制糖尿病患者的病情，并且因此也越来越多地为患者开出此类处方。输液泵系统可包括输液泵，所述输液泵受到自动地和/或半自动地控制以将胰岛素注入患者体内。胰岛素的注入可以被控制为以基于例如实时从注入葡萄糖传感器的嵌入式分析物传感器获得的血糖测量值的时间和量发生。患者使用的血糖监测系统有两种主要类型：单点或非连续和连续。非连续系统由测量仪和测试条组成，并且需要从指尖或替代部位(例如前臂和腿部)抽取血液样本。这些系统依赖于手指或替代抽血部位的刺血和操纵，这可能是极其痛苦和不便的，尤其是对于儿童而言。连续监测传感器通常皮下植入，并且在一整天的不同时段测量间质液中的葡萄糖水平，从而提供显示短时间内葡萄糖测量趋势的数据。这些传感器在插入期间是令人痛苦的，并且通常需要医疗保健专业人员的协助。此外，这些传感器旨在仅在短的持续时间内使用(例如，监测几天以确定血糖模式)。皮下植入的传感器可能导致感染和免疫应答并发症。目前可用的连续监测装置的另一个主要缺点是，它们需要使用血糖结果进行频繁、通常每天的校准，而血糖结果必须使用传统的测量仪和测试条通过使人疼痛的手指刺穿获得。这种校准和重新校准是保持传感器的准确性和灵敏度所必需的，但它可能既麻烦又令人痛苦。典型的葡萄糖传感器根据以下化学反应工作：H3O2→O2+2H++2e-公式2在公式1中，葡萄糖氧化酶用于催化葡萄糖和氧气之间的反应以产生葡萄糖酸和过氧化氢(H2O2)。过氧化氢以电化学方式反应，如公式2所示，并且所得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。在三电极设计(工作电极、对电极和参比电极)的情况下，不消耗参比电极，并且根据反应(3)在对电极处还原产生的的O2(公式2)。O2+2H2O+4e-→4OH+(3)在双电极设计(仅工作电极和参比电极)的情况下，在参比电极处发生以下反应AgCl+e-→Ag+Cl-(4)这里有必要讨论2电极和3电极设计的相对优点。在3电极设计的情况下，氧气在对电极处消耗，其也是葡萄糖氧化酶所需要的(公式1)。然而，Ag/AgCl参考保持稳定；尽管传感器对氧气的依赖性增加。在2电极设计的情况下，降低了传感器对氧气的依赖性；尽管AgCl随时间推移而消耗(根据公式4)，因此必须提供足够量的足以维持传感器寿命的AgCl。随着分析物传感器技术成熟和传感器技术的新应用的发展，需要改进的分析物传感器，例如用于在较长持续时间内使用的连续监测传感器。另外，需要开发用于传感器制造的高级方法，该方法可以产生工厂校准的分析物传感器而不需要进一步的外部校准。此外，需要低成本的大规模生产分析物传感器，例如葡萄糖传感器。常规的批量加工不适于大量生产或大幅度降低成本。因此，希望有一种能解决传统传感器系统缺点的改进的分析物传感器和相关的制造方法。此外，其他所期望的特征和特性从随后的详细描述和所附权利要求书结合附图和前述
和
技术介绍
将变得显而易见。
技术实现思路
本专利技术提供了分析物传感器和用于制造分析物传感器的方法。在示例性实施方案中，一种平面柔性分析物传感器包括柔性基底层和由基底层上的溅射铂层形成的第一电极。另外，分析物传感器包括在基底层上方的绝缘电介质层，其中绝缘电介质层使第一电极的部分暴露。此外，分析物传感器包括在第一电极的暴露部分上方的电化学感测叠堆，其包括在溅射铂层上方的葡萄糖氧化酶层和在葡萄糖氧化酶层上方的葡萄糖限制膜。在另一个实施方案中，分析物传感器包括聚酯基底、在聚酯基底上的铂层、在铂层上方的保护层，以及在铂层上方的电化学感测叠堆。另一个实施方案提供了一种平面柔性分析物传感器，其包括聚酯基底层和工作电极以及由基底层上的溅射铂层形成的参比电极。另外，平面柔性分析物传感器包括在聚酯基底层和溅射铂层上方的绝缘电介质层。绝缘电介质层使第一电极的部分暴露和使第二电极的部分暴露。另外，平面柔性分析物传感器在参比电极的暴露部分上包括银/氯化银油墨。平面柔性分析物传感器还包括在工作电极的暴露部分上方的葡萄糖氧化酶层和在葡萄糖氧化酶层上方的葡萄糖限制膜。在另一个示例性实施方案中，一种用于制造平面柔性分析物传感器的方法包括将铂溅射到聚酯基底层上以形成铂层。该方法包括图案化铂层以形成工作电极和附加电极。此外，该方法包括在基底层上方形成绝缘电介质层，其中绝缘电介质层形成有暴露工作电极的部分和附加电极的部分的开口。另外，该方法包括从基底层部分地分离各个传感器，其中每个单独的传感器通过插片连接到基底层。该方法还包括在工作电极的暴露部分上方沉积酶层，以及用葡萄糖限制膜涂覆工作电极。另一个示例性实施方案提供了一种用于制造平面柔性分析物传感器的方法。该方法包括提供聚酯基底层，该聚酯基底层具有溅射有铂层的第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面。该方法包括图案化铂层以形成工作电极。另外，该方法包括在基底层的第一侧面上方形成绝缘电介质层，其中绝缘电介质层形成有暴露工作电极的部分的开口。该方法还包括在基底层的第二侧面上印刷银/氯化银油墨。该方法还包括从基底层部分地分离各个传感器，其中每个单独的传感器通过插片连接到基底层。该方法包括在工作电极的暴露部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面柔性分析物传感器，包括：/n柔性基底层；/n第一电极，所述第一电极由所述基底层上的溅射铂层形成；/n绝缘电介质层，所述绝缘电介质层在所述基底层上方，其中所述绝缘电介质层使所述第一电极的部分暴露；和/n电化学感测叠堆，所述电化学感测叠堆在所述第一电极的所述暴露部分上方并且包括：/n葡萄糖氧化酶层，所述葡萄糖氧化酶层在所述溅射铂层上方；和/n葡萄糖限制膜，所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上方。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170511 US 62/504,670;20180220 US 15/900,630;20181.一种平面柔性分析物传感器，包括：
柔性基底层；
第一电极，所述第一电极由所述基底层上的溅射铂层形成；
绝缘电介质层，所述绝缘电介质层在所述基底层上方，其中所述绝缘电介质层使所述第一电极的部分暴露；和
电化学感测叠堆，所述电化学感测叠堆在所述第一电极的所述暴露部分上方并且包括：
葡萄糖氧化酶层，所述葡萄糖氧化酶层在所述溅射铂层上方；和
葡萄糖限制膜，所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上方。


2.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，其中在所述电化学感测叠堆中，所述葡萄糖氧化酶层在所述溅射铂层上，并且所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上。


3.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，其中：
所述葡萄糖氧化酶层具有约3微米(μm)至约6微米(μm)的厚度；并且
所述葡萄糖限制膜具有约10微米(μm)至约30微米(μm)的厚度。


4.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，其中：
所述葡萄糖氧化酶层具有约4.2微米(μm)至约4.4微米(μm)的厚度；并且
所述葡萄糖限制膜具有约20微米(μm)至约22微米(μm)的厚度。


5.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，其中所述电化学感测叠堆还包括：
蛋白质层，所述蛋白质层在所述葡萄糖氧化酶层上；和
粘附促进层，所述粘附促进层在所述蛋白质层上，其中所述葡萄糖限制膜设置在所述粘附促进层上。


6.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，还包括由所述基底层上的溅射铂层形成的第二电极。


7.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，还包括：
第二电极，所述第二电极由所述基底层上的溅射铂层形成；和
银/氯化银油墨层，所述银/氯化银油墨层在所述第二电极上。


8.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，其中：
所述基底层具有第一侧面和与所述第一侧面相对的第二侧面；
所述第一电极由所述基底层的所述第一侧面上的溅射铂层形成；并且
所述平面柔性分析物传感器还包括由所述基底层的所述第二侧面上的银/氯化银油墨层形成的第二电极。


9.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，其中所述柔性基底层为聚酯。


10.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，还包括在所述溅射铂层上方的保护层，其中所述葡萄糖氧化酶层在所述保护层上方。


11.根据权利要求1所述的平面柔性分析物传感器，还包括在所述溅射铂层上的保护层，其中所述葡萄糖氧化酶层在所述保护层上，并且其中所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上。


12.一种分析物传感器，包括：
聚酯基底；
铂层，所述铂层在所述聚酯基底上；
保护层，所述保护层在所述铂层上；和
电化学感测叠堆，所述电化学感测叠堆在所述铂层上。


13.根据权利要求12所述的分析物传感器，其中所述葡萄糖氧化酶层在所述保护层上，并且其中所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上。


14.根据权利要求12所述的分析物传感器，其中所述电化学感测叠堆包括：
葡萄糖氧化酶层，所述葡萄糖氧化酶层在所述铂层上方；和
葡萄糖限制膜，所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上方。


15.根据权利要求12所述的分析物传感器，其中所述电化学感测叠堆包括：
葡萄糖氧化酶层，所述葡萄糖氧化酶层在所述保护层上；和
葡萄糖限制膜，所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上。


16.根据权利要求12所述的分析物传感器，其中所述电化学感测叠堆包括：
葡萄糖氧化酶层，所述葡萄糖氧化酶层在所述保护层上；
蛋白质层，所述蛋白质层在所述葡萄糖氧化酶层上；
粘附促进层，所述粘附促进层在所述蛋白质层上；和
葡萄糖限制膜，所述葡萄糖限制膜在所述粘附促进层上。


17.根据权利要求12所述的分析物传感器，还包括：
第一电极，所述第一电极由所述聚酯基底上的所述铂层形成，其中所述电化学感测叠堆位于所述第一电极上方；
第二电极，所述第二电极由所述聚酯基底上的所述铂层形成；和
银/氯化银油墨层，所述银/氯化银油墨层在所述第二电极上。


18.根据权利要求12所述的分析物传感器，还包括：
第一电极，所述第一电极由所述聚酯基底上的所述铂层形成；
第二电极，所述第二电极由所述聚酯基底上的所述铂层形成；
银/氯化银油墨层，所述银/氯化银油墨层设置在所述第二电极上；和
绝缘电介质层，所述绝缘电介质层在所述基底层上方，其中所述绝缘电介质层使所述第一电极的部分暴露和使在所述第二电极上方的所述银/氯化银油墨层的部分暴露，其中所述电化学感测叠堆位于所述第一电极上方。


19.根据权利要求12所述的分析物传感器，其中所述聚酯基底具有第一侧面和与所述第一侧面相对的第二侧面，并且其中所述分析物传感器还包括：
第一电极，所述第一电极由所述聚酯基底的所述第一侧面上的所述铂层形成；
第二电极，所述第二电极由所述聚酯基底的所述第二侧面上的银/氯化银油墨层形成。


20.一种平面柔性分析物传感器，包括：
聚酯基底层；
工作电极和参比电极，所述工作电极和所述参比电极由所述基底层上的溅射铂层形成；
绝缘电介质层，所述绝缘电介质层在所述聚酯基底层和所述溅射铂层上方，其中所述绝缘电介质层使所述工作电极的部分暴露并且使所述参比电极的部分暴露；
银/氯化银油墨，所述银/氯化银油墨在所述参比电极的暴露部分上；
葡萄糖氧化酶层，所述葡萄糖氧化酶层在所述工作电极的暴露部分上方；和
葡萄糖限制膜，所述葡萄糖限制膜在所述葡萄糖氧化酶层上方。


21.根据权利要求20所述的平面柔性分析物传感器，还包括由所述基底层上的所述溅射铂层形成的对电极，其中所述对电极和所述工作电极形成工作/对电极对，并且其中所述对电极通过对内距离与所述工作电极分离。


22.根据权利要求21所述的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑蒂萨加尔·瓦迪拉朱，丹尼斯·斯隆斯基，雷恩·吉福德，
申请(专利权)人：美敦力泌力美公司，
类型：发明
国别省市：美国;US