伪正交冗余葡萄糖传感器、系统和方法技术方案

一种伪正交冗余葡萄糖传感器装置可以包含一个或多个基于过氧化物的电化学葡萄糖传感器和一个或多个基于氧的电化学传感器。所述一个或多个基于过氧化物的电化学葡萄糖传感器可以作为一个或多个传统的基于过氧化物的传感器操作，其可以包含具有作为催化剂的葡萄糖氧化酶的化学堆叠。所述一个或多个基于氧的电化学传感器可以用于测量氧，以及通过计算两个工作电极之间的氧差来测量葡萄糖。在本发明专利技术的实施例中，基于氧的传感器之一可以直接用作诊断，以确定每个基于过氧化物的葡萄糖传感器是否正常工作，以及确定使用哪种感测模式。由于内部基于氧的参考，所述葡萄糖传感器装置提供耐氧葡萄糖感测，以及接近正交的冗余。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】伪正交冗余葡萄糖传感器、系统和方法
本专利技术的实施例总体上涉及传感器技术，包含用于感测多种生理参数(例如，葡萄糖浓度)的传感器。更具体地，本专利技术的实施例涉及伪正交冗余葡萄糖传感器、装置和传感器系统(包含闭环胰岛素输注系统)，以及用于实施此种伪正交冗余葡萄糖传感器、装置、传感器系统和方法的用途的融合算法、电化学阻抗谱(EIS)和专用集成电路(ASIC)。
技术介绍
受试者(例如，患者)和医务人员希望监测受试者体内生理状况的读数。说明性地，受试者希望在连续的基础上监测受试者体内的血糖水平。目前，患者可以使用如带状测试仪(teststripmeter)、连续葡萄糖测量系统(或连续葡萄糖监测器)或医院hemacue等血糖(BG)测量装置(即，血糖仪)测量他/她的BG。BG测量装置使用各种方法测量患者的BG水平，如患者的血液样品、与体液接触的传感器、光学传感器、酶传感器或荧光/荧光猝灭传感器。当BG测量装置生成了BG测量值时，所述测量值显示在BG测量装置上。用于向患者输送或分配如胰岛素等规定的药物的输注泵装置和系统在医学领域中是相对公知的。在一种形式中，此种装置包括相对紧凑的泵壳体，所述泵壳体适于接收注射器或储存器，所述注射器或储存器携带用于通过输注管和相关联的导管或输注器向患者施用规定的药物。可编程控制可以连续地或以周期性间隔操作输注泵，以在延长的时间段内获得严密控制和精确的药物递送。此类输注泵用于施用胰岛素和其它药物，美国专利第4,562,751号；第4,678,408号；第4,685,903号；第5,080,653号；以及第5,097,122号中展示并描述了示例性泵结构，这些文献通过引用并入本文。在糖尿病个体中，每个个体的身体都有基线胰岛素需求，通常可以通过使用输液泵连续或持续地向患者施用基础量的胰岛素来维持。然而，当糖尿病个体体内出现另外的葡萄糖(即，超过基础水平)时(例如，当个体进食时)，必须确定要施用的胰岛素的量和时间，以便充分考虑另外的葡萄糖，同时避免输注过多的胰岛素。通常，给予大剂量的胰岛素以补偿膳食(即，大剂量膳食)。糖尿病患者通常根据膳食中的碳水化合物含量来确定他们可能需要的胰岛素量，以满足预期的膳食需求。多年来，已经开发了多种用于获得糖尿病患者的血糖水平的指示的电化学葡萄糖传感器。这种读数对于通常包含向患者定期施用胰岛素的监测和/或调整治疗方案是有用的。一般来说，小型灵活的电化学传感器可用于获得长时间的周期性读数。在一种形式中，根据薄膜屏蔽技术构造柔性皮下传感器。在共同转让的美国专利第5,390,671号；第5,391,250号；5,482,473；和第5,586,553号中描述了典型的薄膜传感器，这些专利通过引用并入本文。这些电化学传感器已经应用于遥测特性监控系统。如共同转让的美国专利第6,809,653号(“'653专利”)中所述(其全部内容通过引用结合于此)，遥测系统包含位于远处的数据接收装置、用于产生指示用户特征的信号的传感器、以及用于处理从传感器接收的信号并将处理后的信号无线传输到位于远处的数据接收装置的发射器装置。所述数据接收装置可以是特征监视器、数据接收器(向另一装置提供数据)、RF编程器、药物递送装置(例如输液泵)等。当前的连续葡萄糖测量系统包含皮下(或短期)传感器和植入式(或长期)传感器。对于每个短期传感器和长期传感器，患者必须等待一定的时间，以使连续葡萄糖传感器稳定并提供准确的读数。在许多连续葡萄糖传感器中，在使用任何葡萄糖测量值之前，受试者必须等待连续葡萄糖传感器稳定三个小时。这给患者带来不便，并且在一些情况下可能导致患者不使用连续葡萄糖测量系统。此外，当葡萄糖传感器第一次插入病人的皮肤或皮下时，葡萄糖传感器不能在稳定状态下工作。传感器的电读数表示患者的葡萄糖水平，在较大的读数范围内变化。过去，传感器稳定通常需要几个小时。例如在'653专利中详细描述了一种用于传感器稳定的技术，其中用于传感器稳定的初始化过程可以减少到约一个小时。可以施加高电压(例如，1.0-1.2伏)1-2分钟以允许传感器稳定，然后可以施加低电压(例如，介于0.5-0.6伏之间)用于初始化过程的剩余部分(例如，58分钟左右)。在使用传感器的电极之前，还希望允许传感器的电极被充分“润湿”或水合。如果传感器的电极没有充分水合，结果可能是患者生理状况的读数不准确。当前的血糖传感器的用户可能被指示不要立即给传感器上电。如果使用过早，这些血糖传感器可能无法以最佳或有效的方式工作。连续葡萄糖监测(CGM)的大部分现有技术是辅助性的，这意味着在没有参考值的情况下，不能使用CGM装置(包含例如植入式或皮下传感器)提供的读数来进行临床决策。反过来，参考值必须使用例如BG计从指尖获得。需要参考值是因为传感器/感测组件提供的信息数量有限。具体地说，感测组件仅可以提供原始传感器值(即，传感器电流或Isig)和反电压以进行处理。因此，在分析期间，如果原始传感器信号看起来异常(例如，如果信号正在减小)，则可以区分传感器故障和用户/患者体内的生理变化(即，体内的葡萄糖水平变化)的唯一方法可以是通过指尖获取参考葡萄糖值。众所周知，参考指尖也用于校准传感器。本领域已经寻找方法来消除用于校准和评估传感器健康所必需的指尖的数量或者至少将所述手指棒的数量降到最小。然而，鉴于众多传感器故障模式的数量和复杂程度，还没有找到满意的解决方案。至多，已经开发了基于对Isig的直接评估或者基于对两个Isig的比较的诊断。在任一种情况下，因为Isig跟踪体内的葡萄糖水平，所以，根据定义，Isig不是不依赖于分析物的。因此，Isig本身不是传感器诊断的可靠信息来源，也不是可靠的持续传感器性能预测器。到目前为止，本领域中存在的另一个限制是缺少不仅能够运行传感器，而且能够在管理传感器的电源的同时执行实时传感器和电极诊断的传感器电子装置，并且对于冗余电极、冗余传感器、互补传感器以及冗余和互补传感器都是如此。诚然，电极冗余的概念已经存在了相当一段时间。然而，在过去，使用电极冗余(和/或互补和冗余电极)一次获得一个以上的读数和评估冗余电极的相对健康状况、传感器的整体可靠性以及校准参考值所需的频率(如果有的话)几乎没有获得成功。此外，即使使用了冗余感测电极，数量通常也仅限于两个。同样，这部分是由于缺乏先进的电子装置来实时运行、评估和管理多个独立的工作电极(例如，多达5个或更多)。然而，另一个原因是使用冗余电极来获得“独立”传感器信号的观点有限，为此，两个冗余电极就足够了。如上所述，虽然这是利用冗余电极的一个功能，但它不是唯一的一个。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，连续葡萄糖监测系统包含用于确定用户体内葡萄糖浓度的伪正交冗余葡萄糖传感器装置，其中所述传感器装置包括基于过氧化物的电化学葡萄糖传感器、第一基于氧的电化学传感器和第二基于氧的电化学传感器；以及传感器电子装置，其中所述传感器电子装置包含至少一个物理微处理器，所述物理微处理器被配置成：(a)从所述基于过氧化物的葡萄糖传感器接收基于过氧化物的输出信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续葡萄糖监测系统，其包括：/n用于确定用户体内的葡萄糖浓度的伪正交冗余葡萄糖传感器装置，所述传感器装置包括：/n基于过氧化物的电化学葡萄糖传感器；/n第一基于氧的电化学传感器；和/n第二基于氧的电化学传感器；以及/n传感器电子装置，所述传感器电子装置包含至少一个物理微处理器，所述物理微处理器被配置成：/n(a)从所述基于过氧化物的葡萄糖传感器接收基于过氧化物的输出信号，所述基于过氧化物的输出信号指示所述用户体内的葡萄糖水平；/n(b)从所述第一基于氧的传感器接收第一基于氧的输出信号并从所述第二基于氧的传感器接收第二基于氧的输出信号；/n(c)基于所述第一和第二基于氧的输出信号计算单个基于氧的信号，其中所述单个基于氧的信号指示所述用户体内的所述葡萄糖水平；并且/n(d)融合所述基于过氧化物的输出信号和所述单个基于氧的信号，以计算所述用户体内血糖水平的单个融合传感器葡萄糖值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171213 US 15/840,7851.一种连续葡萄糖监测系统，其包括：
用于确定用户体内的葡萄糖浓度的伪正交冗余葡萄糖传感器装置，所述传感器装置包括：
基于过氧化物的电化学葡萄糖传感器；
第一基于氧的电化学传感器；和
第二基于氧的电化学传感器；以及
传感器电子装置，所述传感器电子装置包含至少一个物理微处理器，所述物理微处理器被配置成：
(a)从所述基于过氧化物的葡萄糖传感器接收基于过氧化物的输出信号，所述基于过氧化物的输出信号指示所述用户体内的葡萄糖水平；
(b)从所述第一基于氧的传感器接收第一基于氧的输出信号并从所述第二基于氧的传感器接收第二基于氧的输出信号；
(c)基于所述第一和第二基于氧的输出信号计算单个基于氧的信号，其中所述单个基于氧的信号指示所述用户体内的所述葡萄糖水平；并且
(d)融合所述基于过氧化物的输出信号和所述单个基于氧的信号，以计算所述用户体内血糖水平的单个融合传感器葡萄糖值。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器装置被植入或皮下安置在所述用户体内。


3.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含发射器，其中所述发射器佩戴在用户的身体上。


4.根据权利要求3所述的系统，其进一步包含手持式监测器。


5.根据权利要求4所述的系统，其进一步包含胰岛素泵。


6.根据权利要求5所述的系统，其中所述葡萄糖监测系统是闭环系统。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述基于过氧化物的电化学葡萄糖传感器承载在第一挠性件上，并且所述第一和第二基于氧的电化学传感器承载在第二挠性件上。


8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一基于氧的传感器包含作为催化剂的葡萄糖氧化酶(GOx)，并且在负电位下操作。


9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第二基于氧的传感器不包含GOx，并且在负电位下操作。


10.根据权利要求9所述的系统，其中所述微处理器通过计算所述第一基于氧的输出信号与所述第二基于氧的输出信号之间的差计算所述单个基于氧的信号。


11.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含第二基于过氧化物的电化学葡萄糖传感器，其中所述第一和第二基于过氧化物的电化学葡萄糖传感器是冗余葡萄糖传感器。


12.根据权利要求1所述的系统，其中所述微处理器周期性地计算所述单个基于氧的信号，并将所述单个基于氧的信号与所述基于过氧化物的输出信号进行比较，以诊...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚·瓦尔萨乌斯基，迈克尔·E·米勒，
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