植入式微型生物传感器制造技术

一种植入式微型生物传感器用以于一个期间内量测生物体内分析物的生理参数且包含：至少一个包含银/卤化银的对电极、一个包括第一感测段的第一工作电极、一个至少包覆第一感测段的化学试剂层及至少一个包括邻设于第一感测段的第二感测段的第二工作电极。第一感测段于该期间内的至少一个T1时段受第一电压差驱动执行量测动作，第二感测段于该期间内的至少一个T2时段受第二电压差驱动执行去干扰动作。第一工作电极或第二工作电极于该期间内的至少一个T3时段配合对电极执行再生动作。本发明专利技术植入式微型生物传感器搭配操作方法可提升量测精准度并延长使用寿命。测精准度并延长使用寿命。测精准度并延长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
植入式微型生物传感器


[0001]本专利技术是有关于一种生物传感器，特别是指一种植入式微型生物传感器。

技术介绍

[0002]糖尿病病患人口呈快速增长，随之益发强调需监控体内葡萄糖(Glucose)的变化，所以许多研究开始朝向研发可植入体内进行连续式葡萄糖监控(continuous glucose monitoring，CGM)的系统，以解决一天需反复多次的采血与检测为患者生活上所带来的不便。连续式葡萄糖监控系统的基本架构包含生物传感器(Biosensor)与发射器(Transmitter)，其中生物传感器用以量测体内对应于葡萄糖浓度的生理讯号，且大多运用电化学方式，也就是以葡萄糖氧化酵素(glucose oxidase，GOx)催化葡萄糖反应生成葡萄糖酸内酯(Gluconolactone)与还原态酵素，后续还原态酵素将与体内生物流体中的氧气进行电子转移进而生成副产物过氧化氢(H2O2)，最后借由催化副产物H2O2的氧化反应来量化葡萄糖浓度，其反应式如下。
[0003]Glucose+GOx(FAD)
→
GOx(FADH2)+Gluconolactone GOx(FADH2)+O2→
GOx(FAD)+H2O2[0004]在上述反应中，FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸，Flavin Adenine Dinucleotide)为GOx的活性中心。
[0005]然而，血液或组织液中若存在如维他命C的主要成分-抗坏血酸(Ascorbic Acid，AA)、常见止痛药成分-乙酰氨酚(Acetaminophen，AM)、尿酸(Uric Acid，UA)、蛋白质或葡萄糖类似物等干扰物且其氧化电位接近H2O2的氧化电位时便会影响葡萄糖量测的讯号，使得连续式葡萄糖监控系统在实际操作上难以确保测定数值能真实反应受测者的状态以及维持讯号的长期稳定度。目前相应的解决方法可借由设置高分子膜进行筛除，或以多工作电极搭配酵素覆盖的有无或覆盖有不同酵素的方式，进而施加电压而由各工作电极读取多个讯号。最后，针对前述多个讯号进行处理，便可获得较为准确的待测分析物的生理参数，但前者往往无法完全筛除干扰物，而后者增加制程的复杂度。
[0006]除了须避免干扰物影响外，生物传感器一般选用银/氯化银作为参考电极或兼具参考电极功能的对电极的材料，但氯化银在参考电极或对电极上不可被消耗殆尽且需具备一安全库存量，使得生物传感器维持于一稳定的检测环境中进行生理讯号的量测，并使生理讯号与待测分析物生理参数间达到一稳定的比例关系。
[0007]然而，氯化银不只会因解离(Dissolution)而导致氯离子流失，进而造成参考电位飘移，更会因银/氯化银作为对电极材料而参与氧化还原反应，使氯化银还原为银而被消耗。由此可知，生物传感器的使用寿命往往受限于参考电极或对电极上的氯化银含量，目前也有许多针对此问题所提出的专利技术。以两电极系统为例，在平均感测电流20纳安培(nA)下对电极容量(Capacity)的消耗约为每日1.73毫库伦(mC)，也就是说，若欲将生物传感器埋置于皮表下进行连续16天的葡萄糖监控，至少需具备27.68mC的容量，所以现有技术尝试拉长对电极的长度至大于10mm。但为了避免植入深达皮下组织，此等生物传感器需以斜角方
式植入，进而造成植入伤口较大、较高感染风险等问题，且植入时的痛感也较显著。
[0008]据此，在配合微型化连续式葡萄糖监控系统发展的前提下，如何研发出能同时提升量测精准度、延长使用寿命，并兼顾制程简化、降低成本等等需求的生物传感器，为业界亟欲达成的目标。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种具备量测精准度、可延长使用寿命且可连续监控的植入式微型生物传感器。
[0010]本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样，用于量测生物体内的一种分析物的一个生理参数，且包含：
[0011]至少一个对电极，包含银/卤化银；
[0012]一个第一工作电极，包括一个第一感测段；
[0013]一个化学试剂层，至少包覆该第一感测段的一部分，以与该生物体内的分析物反应产生一个生成物，该第一感测段于该期间内的至少一个T1时段受一个第一电压差驱动而执行一个量测动作，以量测对应该分析物生理参数的一个生理讯号；以及
[0014]至少一个第二工作电极，包括一个邻设于该第一感测段的第二感测段；
[0015]该第二工作电极的该第二感测段于该期间内的至少一个T2时段受一个第二电压差驱动而执行一个去干扰动作以消耗该生物体内的干扰物；
[0016]该第二工作电极于该期间内的至少一个T3时段配合该对电极并使该对电极被驱动而执行一个再生动作以再生该卤化银。
[0017]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该第一电压差使该第一工作电极的电位高于该对电极的电位。
[0018]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该第二电压差使该第二工作电极的电位高于该对电极的电位。
[0019]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该对电极受一个第三电压差驱动而使该对电极的电位高于该第二工作电极的电位。
[0020]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该T1时段与该T3时段为不重叠。
[0021]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该T1时段与该T2时段至少部分重叠。
[0022]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该第一感测段表面包含第一导电材料，该第二感测段包含不同于该第一导电材料的第二导电材料，且当该第一工作电极受该第一电压差驱动而使该第一导电材料对该生成物具有第一灵敏度时，该第二工作电极受该第二电压差驱动而使该第二导电材料对该生成物具有小于该第一灵敏度的第二灵敏度。
[0023]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该第一导电材料为贵金属、贵金属的衍生物或前述的组合，该贵金属是选自于金、铂、钯、铱或前述的组合，且该第一电压差为0.2V至0.8V。
[0024]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该第二导电材料为碳，且该第二电压差为0.2V至0.8V。
[0025]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该第一工作电极的第一感测段受
该第一电压差驱动而形成一个量测范围，而该第二工作电极的第二感测段受该第二电压差驱动而形成一个去干扰范围，且该去干扰范围接触该第一感测段周遭并可至少部分重叠于该量测范围。
[0026]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该第二感测段以一个间隙邻设于该第一感测段的至少一个侧边，且该间隙不大于0.2mm。
[0027]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该第二感测段以其一个侧边沿着该第一感测段的周缘延伸而设置，且该第一感测段的周缘中邻设有该第二感测段的部分占该第一感测段的总周长的30％～100％。
[0028]在本专利技术植入式微型生物传感器的第一态样中，该至少一个第二工作电极的数目为两个，且所述第二工作电极的所述第二感测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植入式微型生物传感器，其特征在于该植入式微型生物传感器用以于一个期间内量测生物体内的分析物的生理参数且包含：至少一个对电极，包含银/卤化银；一个第一工作电极，包括一个第一感测段；一个化学试剂层，至少包覆该第一感测段的一部分，以与该生物体内的分析物反应产生一个生成物，该第一感测段于该期间内的至少一个T1时段受一个第一电压差驱动而执行一个量测动作，以量测对应该分析物生理参数的一个生理讯号；以及至少一个第二工作电极，包括一个邻设于该第一感测段的第二感测段；该第二工作电极的该第二感测段于该期间内的至少一个T2时段受一个第二电压差驱动而执行一个去干扰动作以消耗该生物体内的干扰物；该第二工作电极于该期间内的至少一个T3时段配合该对电极并使该对电极被驱动而执行一个再生动作以再生该卤化银。2.根据权利要求1所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该第一电压差使该第一工作电极的电位高于该对电极的电位。3.根据权利要求1所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该第二电压差使该第二工作电极的电位高于该对电极的电位。4.根据权利要求1所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该对电极受一个第三电压差驱动而使该对电极的电位高于该第二工作电极的电位。5.根据权利要求1所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该T1时段与该T3时段为不重叠。6.根据权利要求1所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该T1时段与该T2时段至少部分重叠。7.根据权利要求1所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该第一感测段表面包含第一导电材料，该第二感测段包含不同于该第一导电材料的第二导电材料，且当该第一工作电极受该第一电压差驱动而使该第一导电材料对该生成物具有第一灵敏度时，该第二工作电极受该第二电压差驱动而使该第二导电材料对该生成物具有小于该第一灵敏度的第二灵敏度。8.根据权利要求7所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该第一导电材料为贵金属、贵金属的衍生物或前述的组合，该贵金属是选自于金、铂、钯、铱或前述的组合，且该第一电压差为0.2V至0.8V。9.根据权利要求7所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该第二导电材料为碳，且该第二电压差为0.2V至0.8V。10.根据权利要求1所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该第一工作电极的第一感测段受该第一电压差驱动而形成一个量测范围，而该第二工作电极的第二感测段受该第二电压差驱动而形成一个去干扰范围，且该去干扰范围接触该第一感测段周遭并可至少部分重叠于该量测范围。11.根据权利要求1所述的植入式微型生物传感器，其特征在于：该第二感测段以一个间隙邻设于该第一感测段的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄椿木，陈界行，
申请(专利权)人：华广生技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：