專利名稱：具有足夠緩沖能力的膜系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般涉及用于在受試者中測量分析物的電化學(xué)設(shè)備。更具體地，本公開涉及用于測量分析物的設(shè)備，其并入緩沖劑以提供快速和精確的分析物水平。
背景技術(shù)：
除了快速和精確的分析物檢測之外的需要是目前傳感器技術(shù)需要滿足“開箱即用 (out of the box)”或者否則幾乎不需要或不需要用前(pre-use)測試和或驗證。提供幾乎沒有或沒有用前測試的電化學(xué)傳感器的嘗試已經(jīng)以許多方法進(jìn)行，例如通過使用基于軟件或算法的驗證方案，或通過在傳感器附近并入具有已知分析物濃度的含水貯器或環(huán)境。 在某些情況，比如重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)環(huán)境或用于動態(tài)血糖監(jiān)測(CGM)應(yīng)用，期望避免或消除就在使用之前驗證或以其他方式測試傳感器的需要。因此，目前市場上可得到的安培傳感器可能不具備特定應(yīng)用比如ICU監(jiān)測受試者中分析物水平需要的“開箱即用”性能。在某些醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，在ICU或其他緊急情況中的患者可通常配備侵入性器械比如導(dǎo)管，以便重要的流體或藥品可經(jīng)靜脈施用。決定經(jīng)靜脈提供給患者的流體劑量的醫(yī)生可能需要盡可能快地知道只有通過驗血才可能確定的癥狀。不過，信息需要多快取決于情形的嚴(yán)重性。在一些情況下，生理參數(shù)可以被確定的速度可能是生與死之間的差異。在那些情形下，要求必須用前測試或以其他方式就在使用之前驗證傳感器，正如進(jìn)行采血樣并送去進(jìn)行實驗室分析一樣，對于患者可能是完全不可接受的和/或有害的。用于測量血液化學(xué)以確定感興趣的生理參數(shù)的更加及時的方法可以最終得到完善。因此，對于提供靜脈內(nèi)安培傳感存在未滿足的需要，其中在患者血流中存在的分析物的濃度可通過在循環(huán)系統(tǒng)中放置傳感器測定，所述傳感器包含電化學(xué)分析物傳感器，其已經(jīng)在體外預(yù)先測試和/或驗證并產(chǎn)生與真實分析物濃度成比例的快速和精確的電流。而且，預(yù)先測試電化學(xué)設(shè)備可導(dǎo)致與最終實際用途不同的性能，并且因此，潛在可行的傳感器結(jié)構(gòu)可能錯誤地拋棄。一般已知，當(dāng)在體外測試電化學(xué)分析物傳感器時，試液被緩沖以模擬傳感器實際最終用途環(huán)境的PH。典型地，緩沖溶液是PBS且pH調(diào)整為測試對象中存在的生理流體(例如，血液、間隙液、尿等)的pH。通常在傳感器開發(fā)和/或質(zhì)量保證OiC)測試電化學(xué)分析物傳感器中還觀測到，對于給定(且相對恒定)分析物濃度范圍， 經(jīng)過一段時間輸出信號可能漂移。當(dāng)觀測到這種漂移時，典型地認(rèn)為表示傳感器結(jié)構(gòu)和它的任何組件未被優(yōu)化和/或以其他方式不合適并可導(dǎo)致傳感器和可能與其一起制造的所有傳感器的再設(shè)計或QC拒絕。因此，期望一種用于電化學(xué)分析物傳感器的測試方法，其以其他方式提供與實際最終用途相稱和/或在多層分析物傳感膜中足夠緩沖酶的微環(huán)境的性能。簡述在第一種實施方式中，提供了電化學(xué)分析物傳感器，其包含至少一個具有電活性表面的電極；分析物傳感膜，至少一部分該膜覆蓋電活性表面，所述膜包含任選的阻擋層；酶層；任選的親水聚合物層；和至少一種與分析物傳感膜結(jié)合(associate)的緩沖劑。任選的親水聚合物層放置(i)在電活性表面和阻擋層之間和/或(ii)在阻擋層和酶層之間。緩沖劑包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子的至少一種鹽、或其組合。在第一種實施方式的一方面，緩沖劑包括碳酸根離子、碳酸氫根離子或其組合。在第一種實施方式的另一方面，緩沖劑包括聚電解質(zhì)，其中聚電解質(zhì)的陰離子是乙酸根、碳酸氫根、碳酸根或所述陰離子的混合物。在第一種實施方式的另一方面，緩沖劑以這樣的量存在在體內(nèi)測試時，足以中和酸性的、在分析物藥理學(xué)濃度范圍電化學(xué)產(chǎn)生的分析物傳感膜的副產(chǎn)物。在第一種實施方式的另一方面，傳感器包括至少一種鹽，所述鹽包括乙酸根離子、 碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物，所述至少一種鹽(i)在電活性表面和阻擋層之間沉積為干燥層；(ii)在阻擋層和酶層之間沉積為干燥層；(iii)與親水聚合物層結(jié)合，親水層放置(a)在電極表面和阻擋層之間和/或(b)在阻擋層和酶層之間；(iv)與酶層結(jié)合； 或(v)(i)_(iv)的任一種或所有組合。分析物傳感膜還包括流量限制層，所述流量限制層包封所述膜，在使用期間消除和/或減少緩沖劑從分析物傳感膜擴(kuò)散。在第二種實施方式中，提供了電化學(xué)分析物傳感器。傳感器包括至少一個工作電極，其具有電活性表面；分析物傳感膜、任選的阻擋層、酶層、至少一種鹽和流量限制層。分析物傳感層可包含任選的親水層，其放置(i)在電活性表面和任選的阻擋層之間和/或 (ii)在任選的阻擋層和酶層之間，親水層包括至少一種親水聚合物且不包括酶。任選的阻擋層包括纖維素衍生物。至少一種鹽包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物。至少一種鹽(i)在電活性表面和阻擋層之間沉積為干燥層；(ii)在任選的阻擋層和酶層之間沉積為干燥層；(iii)與親水聚合物層結(jié)合，親水層放置(a)在電極表面和任選的阻擋層之間和/或(b)在任選的阻擋層和酶層之間；(iv)與酶層結(jié)合；或(ν) (i)-(iv)的任一種或所有組合。流量限制層覆蓋酶層、阻擋層、任選的親水層和至少一個電極。在第三種實施方式中，提供了測試電化學(xué)分析物傳感器的方法。該方法包括提供電化學(xué)傳感器，使電化學(xué)傳感器與緩沖劑的水溶液接觸，緩沖劑在400mg/dL或更高的葡萄糖濃度下、在1小時或更長時間內(nèi)，提供10%或更少的信號漂移，使電化學(xué)傳感器與一種或多種在分析物臨床濃度范圍內(nèi)濃度的分析物接觸，和測試電化學(xué)分析物傳感器。在第三種實施方式的一方面，緩沖劑存在的量足以(i)中和酸性的、在分析物臨床濃度范圍在體外電化學(xué)產(chǎn)生的電化學(xué)分析物傳感器的副產(chǎn)物；和/或(ii)在體外測試時，在分析物臨床濃度范圍的上限提供基本上恒定的輸出電流至少2小時。在第三種實施方式的另一方面，緩沖劑包括碳酸根離子、碳酸氫根離子、或碳酸根離子和碳酸氫根離子的混合物。在第三種實施方式的另一方面，緩沖劑在400mg/dL或更高的葡萄糖濃度下在2小時或更長時間內(nèi)提供10%或更少的信號漂移。在第三種實施方式的另一方面，在400mg/dL或更高的葡萄糖濃度下，10%或更少的信號漂移保持大于8小時的時間。該發(fā)明還適用于葡萄糖試液和葡萄糖校準(zhǔn)液。具體地，配制這些溶液以具有足夠的緩沖酶促副產(chǎn)物酸積累的能力，所述酶促副產(chǎn)物比如在葡萄糖傳感器的酶的微環(huán)境周圍的葡萄糖酸。因此，浸入本發(fā)明公開溶液中的葡萄糖傳感器能夠提供輸出信號，所述輸出信號1)作為溶液浸入時間的函數(shù)是穩(wěn)定的和2)作為葡萄糖濃度的函數(shù)是線性的。
附圖簡述

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實施方式的柔韌性電路(flex circuit)形式的安培傳感器，其具有流量限制膜覆蓋的工作電極。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式，施加流量限制膜之前，所示傳感器的工作電極部分的側(cè)剖視圖。圖3是如在圖2中傳感器的工作電極部分的剖視圖，其顯示為在根據(jù)本發(fā)明實施方式施加流量控制膜之后。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有傳感器裝置的多腔導(dǎo)管的側(cè)視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖4多腔導(dǎo)管的遠(yuǎn)端細(xì)節(jié)。圖6A和6B分別是使用IX PBS和10XPBS控制緩沖系統(tǒng)，測試傳感器組的輸出電流對時間的圖。圖7描繪了使用IOOmM碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)，測試傳感器組的輸出電流對時間的圖， 如本文所公開和描述的。圖8-10是對于圖7中描繪的各個傳感器，相應(yīng)于輸出電流對時間數(shù)據(jù)的輸出電流對葡萄糖濃度的校準(zhǔn)曲線和計算的回歸線。圖11是使用PBS控制緩沖系統(tǒng)，測試傳感器組的輸出電流對時間的圖。圖12是使用如本文所公開和描述的緩沖系統(tǒng)，保持在高分析物濃度下的測試傳感器組的輸出電流對時間的圖。圖13-17是對應(yīng)于圖12中描繪的各個傳感器的每一個的輸出電流對葡萄糖濃度的校準(zhǔn)曲線與相關(guān)的計算回歸線。圖18-21是使用10XPBS控制緩沖系統(tǒng)，基于在圖6B中描繪的數(shù)據(jù)，對應(yīng)于各個控制傳感器的輸出電流對葡萄糖濃度的校準(zhǔn)曲線與相關(guān)的計算回歸線。發(fā)明詳述一般地，公開了電化學(xué)分析物傳感器和體外測試方法，其提供與它們的環(huán)境的快速化學(xué)、電學(xué)和物理平衡，并因此提供迅速和精確的分析物水平。更具體地，本公開涉及用于測量分析物的設(shè)備，所述分析物并入緩沖劑以提供快速和精確的分析物水平，和/或預(yù)先測試和驗證設(shè)備的體外測試方法。這些傳感器和體外測試方法尤其用在更加苛刻的傳感應(yīng)用中，比如ICU監(jiān)測。申請人令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，與電化學(xué)傳感器的分析物傳感膜結(jié)構(gòu)結(jié)合的或在用于傳感器的試液中的特定類型緩沖劑基本上保持對應(yīng)于分析物濃度的傳感器信號輸出。比對比的緩沖溶液或基本上沒有該特定緩沖劑的對比傳感器結(jié)構(gòu)更保持信號輸出。另外，申請人已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，使用特定的緩沖劑，例如包括乙酸根、碳酸氫根、碳酸根及其混合物的緩沖劑，基本上消除或減少電化學(xué)傳感器商品化需要的調(diào)試時間、驗證和QC相關(guān)的測試。盡管沒有被任何具體理論支持，但是申請人一般認(rèn)為，選自乙酸根離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子的至少一種鹽或其混合物的緩沖劑，減少或消除了在分析物傳感膜微環(huán)境中局部PH的變化。例如，分析物傳感膜微環(huán)境中局部pH的變化源于葡萄糖酸的產(chǎn)生，所述葡萄糖酸來自葡萄糖與葡萄糖氧化酶的反應(yīng)。因此，本文公開的緩沖劑在分析物傳感膜微環(huán)境中保持酶的靈敏度，其又在相對恒定的分析物濃度、和特別是相對高的分析物濃度、 以及甚至更特別地保持長時間的相對高分析物濃度期間，提供改進(jìn)的或另外穩(wěn)定的信號輸出。恒定的分析物濃度條件可在傳感器調(diào)試期間、驗證或傳感器QC相關(guān)測試期間、或在傳感器體內(nèi)使用期間存在或提供。下面的描述和實施例詳細(xì)圖解了本公開發(fā)明的一些示例性實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可存在本發(fā)明的許多變型和修改，其可包括在它的范圍內(nèi)。因此，某些示例性實施方式的描述不意圖限制本發(fā)明的范圍。定義為了方便理解本發(fā)明的各個方面，接下來定義如下。本文使用的術(shù)語“分析物”指，但不限于，在生物流體(例如血液)中可被分析的感興趣物質(zhì)或化學(xué)成分。分析物可以自然存在于生物流體中，分析物可以被引入機(jī)體，或分析物可以是感興趣物質(zhì)的代謝產(chǎn)物或酶促產(chǎn)生的感興趣物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)物或化學(xué)產(chǎn)物。優(yōu)選地，分析物包括能夠與至少一種酶反應(yīng)并定量產(chǎn)生安培計量或伏特計量可檢測的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)個體。本文使用的短語和術(shù)語“分析物測量設(shè)備”、“傳感器”和“傳感器裝置”指，但不限于，分析物-監(jiān)測設(shè)備的領(lǐng)域，其能夠檢測至少一種分析物。例如，傳感器可包括非傳導(dǎo)部分、至少一個工作電極、參比電極和反電極(任選的)，在非傳導(dǎo)部分的一個位置上形成電化學(xué)反應(yīng)表面并在非傳導(dǎo)部分的另一個位置上形成電連接，和在電化學(xué)反應(yīng)表面上形成一個或多個層。本文使用的術(shù)語“磨合(break-in) ”指，但不限于，傳感器部署之后其中傳感器的電輸出在傳感器與溶液接觸后達(dá)到基本恒定值的持續(xù)時間。磨合包括通過施加不同的電壓設(shè)置配置傳感器電子器件，用較高電壓設(shè)置啟動并接著降低電壓設(shè)置和/或用負(fù)電流以恒定電流密度預(yù)處理操作電極。磨合包括一個或多個傳感器組件比如膜、層、酶和電子器件的化學(xué)/電學(xué)平衡，并可在校準(zhǔn)傳感器輸出之前進(jìn)行。例如，在電勢輸入傳感器之后，立即磨合將會是來自傳感器的基本恒定的輸出電流。作為例子，與溶液接觸之后，對于葡萄糖電化學(xué)傳感器立即磨合是在部署之后大約30分鐘或更短之內(nèi)表示校準(zhǔn)葡萄糖濃度的+/_5mg/ dL的電流輸出。術(shù)語“磨合”被很好地記錄在文獻(xiàn)中并被電化學(xué)葡萄糖傳感器領(lǐng)域技術(shù)人員了解，但是對于葡萄糖傳感器其可以被舉例為參考葡萄糖數(shù)據(jù)(例如來自SMBG計)在所測量葡萄糖傳感器數(shù)據(jù)的+/_5mg/dL之內(nèi)的時間。本文使用的短語“緩沖劑”一般指是或成為緩沖溶液主要成分的試劑。例如，當(dāng)“緩沖劑”被包括分析物的水溶液接觸時，改變和/或保持溶液的PH，其中溶液的pH與溶液接觸緩沖劑之間相比可以相同或不同。在一個具體實例中，一旦與包含分析物或與分析物一起出現(xiàn)的水性介質(zhì)接觸時，緩沖劑形成與分析物傳感膜結(jié)合的緩沖溶液的活性劑。在優(yōu)選的方面，一旦與包含葡萄糖或與葡萄糖一起出現(xiàn)的水性介質(zhì)接觸，緩沖劑形成與構(gòu)成傳感膜的葡萄糖氧化酶結(jié)合的緩沖溶液的活性劑。在另一具體實例中，緩沖劑形成與包括分析物的水性介質(zhì)結(jié)合的緩沖溶液的活性劑，該分析物用于測試響應(yīng)分析物的電化學(xué)傳感器。在優(yōu)選的方面，緩沖劑形成與包括葡萄糖的水性介質(zhì)結(jié)合的緩沖溶液的活性劑，所述葡萄糖用于測試電化學(xué)葡萄糖傳感器。在更優(yōu)選方面，緩沖劑包括乙酸根離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子的至少一種或其混合物，或包括大約IOX磷酸緩沖鹽水(10XPBQ，或包括與乙酸根離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子結(jié)合的磷酸緩沖鹽水(PBS)。在更加優(yōu)選方面，在分析物傳感膜的酶的(微)環(huán)境中，緩沖劑包括乙酸根離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子的至少一種或其混合物。在優(yōu)選的方面，緩沖劑是銨、烷基銨、堿、堿土或聚陽離子的水溶性鹽，所述鹽包括乙酸根離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子的至少一種或其混合物。本文使用的短語“能夠”，當(dāng)指與敘述的結(jié)構(gòu)有關(guān)的功能敘述時，包括其中所敘述結(jié)構(gòu)可實際執(zhí)行所敘述功能的所有條件。例如，短語“能夠”包括在正常操作條件、實驗條件或?qū)嶒炇覘l件以及在正常操作期間可能不出現(xiàn)或不可能出現(xiàn)的條件下的功能執(zhí)行。本文使用的術(shù)語“乙酸丁酸纖維素”指，但不限于，通過使纖維素與乙酸酐和丁酸酐接觸獲得的化合物。本文使用的術(shù)語“包括”和它的語法上等同詞與“包含”、“含有”或“特征在于”同義，并且是包含式的或開放式的，不排除其他未敘述的要素或方法步驟。本文使用的詞語“連續(xù)分析物傳感”和“持續(xù)分析物傳感”(和語法上的等同詞“連續(xù)地”和“持續(xù)地”)指，但不限于，連續(xù)地、持續(xù)地和/或間斷地(但規(guī)律地)進(jìn)行一段時間的分析物濃度監(jiān)測。本文使用的詞語“連續(xù)葡萄糖傳感”指，但不限于，連續(xù)地、持續(xù)地和/或間斷地 (但規(guī)律地)進(jìn)行一段時間的葡萄糖濃度監(jiān)測。例如，時間段可以是范圍從幾分之一秒到例如1、2或5分鐘或更長的時間間隔。本文使用的術(shù)語“覆蓋”和它的語法上等同詞指，但不限于，其常規(guī)詞典定義，并包括一個或多個居間層。例如層“覆蓋”至少部分電活性表面包括在該層和電活性表面之間有一個或多個居間層。本文使用的術(shù)語“交聯(lián)(crosslink) ”和“交聯(lián)(crosslinking) ”指，但不限于，通過形成共價鍵或離子鍵連接(例如，聚合物和/或蛋白質(zhì)的相鄰鏈)?？赏ㄟ^已知的技術(shù)實現(xiàn)交聯(lián)，例如，熱反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)或電離輻射(例如，電子束輻射、UV輻射、X-射線或伽馬輻射)。例如，二醛比如戊二醛與親水聚合物酶組分的反應(yīng)產(chǎn)生一個或多個酶和/或親水聚合物的化學(xué)交聯(lián)。本文使用的術(shù)語“電活性表面”指，但不限于，在那里發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電極表面。 例如，在預(yù)定的電勢下，H2O2與工作電極電活性表面反應(yīng)，產(chǎn)生2個質(zhì)子QH+)、2個電子 (2e0和1個氧分子(O2)，其中電子產(chǎn)生可檢測的電流。電活性表面可在其至少部分上包括化學(xué)或共價結(jié)合的增粘劑，比如氨基烷基硅烷和類似物。 本文使用的短語“酶層”指，但不限于，可滲透或半滲透膜，其包括一個或多個可滲透在測定感興趣分析物時采用的反應(yīng)物和/或共反應(yīng)物的區(qū)域。作為例子，酶層包括葡萄糖氧化酶和親水聚合物，該酶催化葡萄糖和氧的電化學(xué)反應(yīng)以允許測量葡萄糖濃度。酶層可還包括至少一種蛋白質(zhì)、或者天然或合成材料。在優(yōu)選的方面，酶層有意排除來自動物源的、對人具有已知的或猜測的病理、病毒或免疫影響的蛋白質(zhì)，例如任何牛蛋白，特別是牛綿狀腦病(BSE)相關(guān)的牛蛋白，以避免宿主無意之中感染的可能性。另一方面，酶層有意排除氧化還原介質(zhì)，特別是具有過渡金屬與其相結(jié)合的氧化還原介質(zhì)——考慮到它們已知的毒性。至少部分由于在使用期間釋放有毒金屬進(jìn)入宿主的可能性，促進(jìn)了排除氧化還原介質(zhì)。 本文使用的術(shù)語“流量限制膜”指控制氧和其他分析物至下方酶層的流量的半滲透膜。舉例而言，對于葡萄糖傳感器，流量限制膜優(yōu)選地以非速率限制過量提供氧。結(jié)果， 比不用流量限制膜獲得的上限，該葡萄糖測量的線性上限擴(kuò)大到高得多的值。
本文使用的術(shù)語“干擾物(interferant) ”、“干擾物(interferent) ”和“干擾種類”指，但不限于，否則會干擾在傳感器中感興趣分析物的測量從而產(chǎn)生不能準(zhǔn)確代表分析物測量的信號的現(xiàn)象和/或種類。例如，在電化學(xué)傳感器中，干擾種類可能是氧化勢基本上與被測量分析物的氧化勢重疊的化合物。本文使用的術(shù)語“聚電解質(zhì)”指具有側(cè)鏈可電離基團(tuán)的高分子量材料。聚電解質(zhì)的分子量范圍可從至少大約千道爾頓到至少大約百萬道爾頓。一方面，聚電解質(zhì)不包括具有末端可電離基團(tuán)并基本上沒有側(cè)鏈可電離基團(tuán)的聚合物，例如Nafi0n(納菲昂)。本文使用的術(shù)語“受試者”指，但不限于，哺乳動物，特別是人類和馴養(yǎng)的動物。本文使用的短語“乙烯酯單體單元”指物質(zhì)的化合物和組合物，其從具有酯官能度的不飽和單體聚合形成。例如，聚乙烯乙酸乙烯酯聚合物和其共聚合物是包括乙烯酯單體單元的化合物。傳感器系統(tǒng)和傳感器裝置本公開發(fā)明的方面涉及分析物傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用，所述分析物傳感器系統(tǒng)測量感興趣分析物的濃度或指示分析物的濃度或存在的物質(zhì)的濃度。該傳感器系統(tǒng)是連續(xù)設(shè)備， 例如可用作皮下、經(jīng)皮(例如，穿皮的)或血管內(nèi)設(shè)備，或其部分。分析物傳感器可使用酶的、化學(xué)的、電化學(xué)的方法或這些方法的組合，用于分析物-傳感。輸出信號通常是原始信號，其用于向使用者提供感興趣分析物的有用值，所述使用者，比如可能使用該設(shè)備的患者或醫(yī)生。因此，合適的修勻、校準(zhǔn)和評估方法可被應(yīng)用于原始信號。一般地，傳感器包括被多個層圍繞的工作電極的至少部分暴露的電活性表面。優(yōu)選地，阻擋層沉積在傳感器至少部分電活性表面上(工作電極和任選地參比電極)并與其接觸以對暴露的電極表面提供保護(hù)免受生物環(huán)境和/或限制或阻止干擾物。酶層沉積在部分阻擋層上并與其接觸。一方面，阻擋層和酶層提供快速響應(yīng)并穩(wěn)定傳感器的信號輸出和/ 或消除用短效種類(fugitive species)預(yù)處理電極電活性表面的需要，短效種類比如鹽和電解質(zhì)層或區(qū)域，這簡化了所公開傳感器的制造并減少了所公開傳感器每批之間的差別。下面詳細(xì)描述的一個示例性實施方式利用具有葡萄糖傳感器裝置的醫(yī)學(xué)設(shè)備，比如導(dǎo)管。一方面，提供了具有分析物傳感器裝置的醫(yī)學(xué)設(shè)備，用于插入受試者的血管系統(tǒng)。 具有分析物傳感器裝置的醫(yī)學(xué)設(shè)備與其相關(guān)可包括與傳感器相連的電子單元，和用于接收和/或處理傳感器數(shù)據(jù)的接收器。盡管連續(xù)葡萄糖傳感器的一些示例性實施方式可在本文中圖解并描述，但是應(yīng)當(dāng)理解所公開的實施方式可適合任何設(shè)備，所述設(shè)備能夠基本連續(xù)或基本持續(xù)測量感興趣分析物的濃度并用于提供快速和精確的代表該分析物濃度的輸出信號。電極和電活性表面本文公開的傳感器或傳感器裝置的電極和/或電活性表面包括傳導(dǎo)性材料，比如鉬、鉬-銥、鈀、石墨、金、碳、傳導(dǎo)性聚合物、合金、油墨等。盡管電極可通過各種制造技術(shù)形成(整體金屬加工、放置金屬在基片上等)，但是從使用傳導(dǎo)性和/或催化油墨的絲網(wǎng)印刷技術(shù)形成電極可以是有優(yōu)勢的。傳導(dǎo)性油墨可用貴金屬比如鉬和/或鈀催化。一方面，傳感器或傳感器裝置的電極和/或電活性表面在柔韌性基片比如柔韌性電路上形成。一方面，柔韌性電路是傳感器的部分并包括基片、傳導(dǎo)徑跡和電極。徑跡和電極可以例如使用絲網(wǎng)印刷或油墨沉積技術(shù)掩蔽并影印到基片上。徑跡和電極以及電極電活性表面可由傳導(dǎo)材料比如鉬、鉬-銥、鈀、石墨、金、碳、傳導(dǎo)性聚合物、合金、油墨等組成。一方面，提供反電極以平衡在工作電極由被測量的種類產(chǎn)生的電流。在基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖傳感器的情況下，在工作電極被測量的種類是吐02。根據(jù)下列反應(yīng)，葡萄糖氧化酶催化氧和葡萄糖轉(zhuǎn)化成過氧化氫和葡萄糖酸鹽葡萄糖+ —葡萄糖酸鹽+h202。 在工作電極H2A的氧化被任何存在的氧或在反電極的其他可還原種類的還原平衡。由葡萄糖氧化酶反應(yīng)產(chǎn)生的H2A在工作電極表面反應(yīng)并產(chǎn)生2個質(zhì)子QH+)、2個電子(加_)和1 個氧分子(O2)。一方面，另外的電極可被包括在傳感器或傳感器裝置中，例如，三電極系統(tǒng)(工作電極、參比電極和反電極)，和/或配置為基線扣除電極(baseline subtracting electrode)或配置用于測量另外分析物的一個或多個工作電極。兩個工作電極可相互非?？拷胖?，并非?？拷鼌⒈入姌O。例如，多電極系統(tǒng)可被配置，其中第一工作電極配置為測量包括葡萄糖和基線的第一信號，且與第一工作電極基本相似、沒有酶放在其上的另外工作電極配置為測量只由基線組成的基線信號。這樣，由另外電極產(chǎn)生的基線信號可從第一工作電極的信號中扣除以產(chǎn)生只有葡萄糖的信號，基本上沒有基線波動和/或電化學(xué)活性干擾種類。一方面，傳感器包括2到4個電極。電極可包括，例如，反電極(CE)、工作電極 (WEl)、參比電極(RE)和任選的第二工作電極(WE2)。一方面，傳感器至少具有CE和TO1。 一方面，使用另外的WE2，其可進(jìn)一步改善傳感器測量的精確度。一方面，可使用另外的第二反電極(CE》，其可進(jìn)一步改善傳感器測量的精確度。在施加任何隨后的層之前，可處理電活性表面。表面處理可包括例如化學(xué)、等離子體或激光處理至少部分電活性表面。舉例而言，電極可與一種或多種增粘劑化學(xué)或共價接觸。增粘劑可包括例如氨基烷基烷氧基硅烷、環(huán)氧烷基烷氧基硅烷和類似物。例如，一個或多個電極可與包含3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的溶液化學(xué)或共價接觸。在一些可選實施方式中，通過改變電極本身的橫截面可增加工作(和/或其他) 電極的暴露表面積。增加工作電極的表面積在提供對分析物濃度響應(yīng)的增加信號上可以是有利的，其又可有助于改善例如信噪比。工作電極的橫截面可限定為任何規(guī)則或不規(guī)則的、 圓形或非圓形的構(gòu)造。緩沖劑一方面，緩沖劑包含乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子的至少一種及其混合物。另一方面，緩沖劑包括至少0. 030摩爾濃度Na2HPOjn至少0. 006摩爾濃度KH2PO4的磷酸緩沖鹽水(PBQ水溶液，或乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子和磷酸緩沖鹽水(PBS) 的任何組合。當(dāng)出現(xiàn)在水介質(zhì)中時，緩沖劑能夠提供乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子及其混合物。在優(yōu)選的方面，緩沖劑形成與分析物傳感膜結(jié)合的緩沖溶液或者用于測試電化學(xué)葡萄糖傳感器的包含葡萄糖的含水介質(zhì)的活性劑。緩沖劑以這樣的量存在當(dāng)在體內(nèi)或體外使用時，足以中和酸性的、在分析物臨床濃度范圍電化學(xué)產(chǎn)生的電化學(xué)分析物傳感器的副產(chǎn)物。在更加優(yōu)選方面，緩沖劑包含乙酸根離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子、3X 或更多PBS的至少一種或其混合物。在更優(yōu)選方面，在分析物傳感膜酶的(微)環(huán)境中，緩沖劑包含乙酸根離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子、10XPBS的至少一種或其混合物。在優(yōu)選方面，緩沖劑是銨、烷基銨、堿、堿土或聚陽離子的鹽，所述鹽包括乙酸根離子、碳酸氫根離子、碳酸根離子的至少一種或其混合物。在更加優(yōu)選方面，緩沖劑包括鈉、鉀、銨或聚陽離子的乙酸鹽、碳酸鹽或碳酸氫鹽或其混合物。一方面，緩沖劑是包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物的聚電解質(zhì)。聚電解質(zhì)是具有側(cè)鏈可電離基團(tuán)的高分子量材料。作為電解質(zhì)，聚電解質(zhì)具有穩(wěn)定的傳感器功能所需的有利離子性質(zhì)，比如電荷中和及電荷轉(zhuǎn)移能力。由于它們大的尺寸，聚電解質(zhì)基本上減少或消除了電解(短效)種類穿過分析物傳感膜，例如乙酸根離子、碳酸根離子或碳酸氫根離子。因此，認(rèn)為包含乙酸鹽、碳酸鹽或碳酸氫鹽及其混合物的聚電解質(zhì)基本上保持電中性，同時為分析傳感膜提供非短效緩沖系統(tǒng)。一般地，聚電解質(zhì)具有許多可電離基團(tuán)，并因此可以是高度帶電的。一方面，聚電解質(zhì)可能由許多可電離基團(tuán)組成。另一方面，聚電解質(zhì)優(yōu)選地沒有末端可電離基團(tuán)，例如，Nafion基聚電解質(zhì)。優(yōu)選的聚電解質(zhì)是陽離子聚電解質(zhì)鹽或包含乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物的聚陽離子 (具有正電荷、包含重復(fù)連接體的聚合物)。本發(fā)明的優(yōu)選方面利用包括藥學(xué)上可接受的聚陽離子的聚電解質(zhì)，其包括乙酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽及其混合物。藥學(xué)上可接受的鹽是一種人使用安全和有效的鹽。聚陽離子或聚陽離子前體的例子包括，例如，直鏈或有支鏈的聚(吖丙啶)、聚(烯丙胺)、聚亞烷基聚胺、聚(二烯丙基二甲基銨)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚(磺苯乙烯)、聚 (2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷-磺酸)、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基銨、N-(3-氨基丙基) 甲基丙烯酰胺、聚-4-乙烯吡啶、聚丙烯腈、聚賴氨酸、多鳥氨酸(polyornithine)、多組氨酸、聚精氨酸、聚色氨酸、聚-2，4-二氨基丁酸、聚-2，3-二氨基丙酸、魚精蛋白和多肽—— 所述多肽在多肽鏈中具有至少一種或多種選自賴氨酸、組氨酸、精氨酸、色氨酸、鳥氨酸、2， 4- 二氨基丁酸和2，3- 二氨基丙酸的氨基酸殘基、二甲基胺-環(huán)氧氯丙烷縮合產(chǎn)物、聚胺型化合物——包括聚亞烷基聚胺和胍衍生物的縮合產(chǎn)物、聚酰胺聚胺、及其混合物。聚合物科學(xué)領(lǐng)域技術(shù)人員可了解很多種可能的聚陽離子及其組合和乙酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽相關(guān)的抗衡離子及其混合物，并可意識到上面的列舉絕不是窮盡的，且考慮包括其他可能的組合，包括一種或多種聚陽離子的可能組合。包括乙酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽或其混合物的聚陽離子鹽可通過聚陽離子的游離酸和乙酸鹽、碳酸鹽或碳酸氫鹽的共軛堿直接反應(yīng)，或通過其他陰離子聚陽離子的離子交換方法，使用本領(lǐng)域一般已知的方法制備?！矫妫ㄒ宜岣x子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物的緩沖劑以超過任何其他緩沖劑的摩爾濃度存在。例如，緩沖劑以超過磷酸緩沖鹽水(PBQ緩沖液的主要組分的摩爾(molar)(或克分子(molal))存在，其中1 XPBS緩沖溶液典型地具有137mM NaClUOmM磷酸鹽、2. 7mM KCl的濃度和7. 4的pH，磷酸鹽是主要緩沖組分。在優(yōu)選方面， 緩沖劑的濃度在IOmM和200mM之間，更優(yōu)選在20mM和大約150mM之間，和最優(yōu)選在25mM 和60mM之間?？墒褂酶嗔康木彌_劑。其他方面，緩沖劑與PBS—起使用，條件是非-PBS 緩沖劑的量至少是20mM。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與1XPBS、甚至10XPBS緩沖溶液相比，在pH大約7. 4，包含大約20mM濃度碳酸根離子的緩沖劑在高分析物水平長時間提供更優(yōu)的信號輸出性能。另一方面，緩沖劑以水溶液存在，用于測試傳感器，以便水溶液包含乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子、至少0. 030摩爾濃度Na2HPO4和0. 006摩爾濃度KH2PO4的磷酸緩沖鹽水(PBS)，或乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子和磷酸緩沖鹽水(PBS)的任何組合。例如，水溶液可包含20mM碳酸氫鹽和1 XPBS或可只包含至少0. 030摩爾濃度Na2HPO4和0. 006摩爾濃度KH2PO4的PBS。在一個優(yōu)選方面，緩沖劑是(i)在電活性表面和阻擋層之間沉積為干燥層；(ii) 在阻擋層和酶層之間沉積為干燥層；(iii)與任選的親水聚合物層結(jié)合，所述親水層放置 (a)在電活性表面和阻擋層之間和/或(b)在阻擋層和酶層之間；(iv)與酶層結(jié)合；或(ν)
(i)-(iv)的任一種或所有組合。任選的親水層一方面，電化學(xué)傳感器的分析物傳感膜任選包括親水層。親水層可放置在電極/ 電活性表面的上方和/或直接與電極/電活性表面接觸。同樣地，親水層可放置在分析物傳感膜另一層比如阻擋層和/或酶層的上方/下方。親水層可選自聚-N-乙烯基吡咯烷酮 (PVP)、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4，5- 二甲基-2-吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚-N，N- 二甲基丙烯酰胺、聚乙烯醇、具有側(cè)鏈可電離基團(tuán)的聚合物和共聚物或其混合物。優(yōu)選地，親水層包括聚-N-乙烯基吡咯烷酮或聚電解質(zhì)。親水層可包含緩沖劑。任選的阻擋層—方面，電化學(xué)傳感器的分析物傳感膜任選包括阻擋層以消除或減少干擾物與工作電極的接觸。干擾物可以是分子或其他種類，其可在傳感器的電化學(xué)反應(yīng)表面直接或者通過電子傳遞劑被還原或氧化，產(chǎn)生假陽性分析物信號(例如，非分析物相關(guān)的信號)。這種假陽性信號通常造成受試者的分析物濃度顯得比真實分析物濃度更高。例如，在血糖過低情形下——其中受試者已經(jīng)攝入干擾物(例如，對乙酰氨基苯酚)，假的高葡萄糖信號可導(dǎo)致受試者或衛(wèi)生保健提供者認(rèn)為他們血糖正常，或在一些情況下認(rèn)為血糖過高。結(jié)果，受試者或衛(wèi)生保健提供者可能做出不適合或不正確的處理決定。適合用作阻擋層的任何材料可根據(jù)本文公開的傳感器和方法使用。一方面，阻擋層提供在傳感器或傳感器裝置上，其基本上限制或消除一種或多種干擾種類穿過。合適的阻擋材料包括，例如，纖維素和它們的衍生物、聚氨酯比如包含硅氧烷和/或碳酸酯的聚氨酯彈性體、Nafion、聚陰離子樹脂、聚碳酸酯、聚砜和類似物。葡萄糖傳感器的干擾種類包括，例如，對乙酰氨基苯酚、抗壞血酸、膽紅素、膽固醇、肌酸酐、多巴胺、麻黃堿、布洛芬、左旋多巴、甲基多巴、水楊酸酯、四環(huán)素、妥拉磺脲、甲苯磺丁脲、甘油三酸酯、尿素和尿酸。阻擋層對一種或多種干擾種類比靶分析物種類更難滲透。阻擋層可被穿孔以具有特定大小的孔，例如其限制一種或多種干擾種類滲透但是允許靶分析物種類通過。一方面，阻擋層包括緩沖劑，所述緩沖劑包括乙酸根離子、碳酸根離子、 碳酸氫根離子的至少一種鹽或其混合物。另一方面，包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子的至少一種鹽或其混合物的緩沖劑干燥層放置(i)在阻擋層和電極表面之間和/或
(ii)在阻擋層上方。在一種實施方式中，阻擋層由一種或多種纖維素衍生物形成。纖維素衍生物包括纖維素乙酸酯、纖維素丁酸酯、纖維素鄰苯二甲酸酯、纖維素丙酸酯，纖維素偏苯三甲酸酯和類似物。一方面，可使用混合酯纖維素衍生物，例如，纖維素乙酸丁酸酯、纖維素乙酸鄰苯二甲酸酯、纖維素乙酸丙酸酯、纖維素乙酸偏苯三甲酸酯，以及它們與其他纖維素或非纖維素單體的共聚物和三聚物，包括上面的交聯(lián)變型。其他聚合物，比如具有與纖維素衍生物類似性質(zhì)的多糖，可用作阻擋材料或與上面纖維素衍生物結(jié)合。其他纖維素酯可與混合酯纖維素衍生物混合，例如，纖維素乙酸酯與纖維素乙酸丁酸酯混合。上述不同纖維素衍生物的離散層可組成阻擋層。
一方面，阻擋層由纖維素乙酸丁酸酯形成。纖維素乙酸丁酸酯是具有乙?；投』约傲u基的纖維素聚合物?？墒褂镁哂写蠹s35%或更少的乙?；?、大約10%到大約25% 丁?；约捌溆酁榱u基的纖維素乙酸丁酸酯。還可以使用具有大約25%到大約34%的乙?；痛蠹s15%到大約20%的丁酰基的纖維素乙酸丁酸酯，但是，可以使用其他量的乙?；投□；?yōu)選的纖維素乙酸丁酸酯包含大約到大約30%的乙?；痛蠹s16%到大約18%的丁酰基。具有大約10，000道爾頓到大約75，000道爾頓分子量的纖維素乙酸丁酸酯是優(yōu)選的，優(yōu)選地采用大約15，000,20, 000或25，000道爾頓到大約50，000,55, 000,60, 000、 65，000或70，000道爾頓和更優(yōu)選地采用大約65，000道爾頓。但是，在某些實施方式中，可
使用更高或更低分子量或可適用具有不同分子量的兩種或多種纖維素乙酸丁酸酯的混合物。在一些實施方式中，可結(jié)合多個纖維素乙酸丁酸酯層，形成阻擋層，例如，可采用兩層或更多層。可期望在單個溶液中采用具有不同分子量的纖維素乙酸丁酸酯的混合物，或可期望從不同溶液中沉積多層纖維素乙酸丁酸酯，所述不同溶液包括不同分子量、 不同濃度和/或不同化學(xué)性質(zhì)(例如，官能團(tuán)的纖維素乙酸丁酸酯?？稍跐茶T溶液或分散系中使用其他物質(zhì)，例如，澆鑄助劑、消泡劑、表面張力改性劑(surface tension modifier)、官能化劑(functionalizing agent)、交聯(lián)劑、其他聚合物物質(zhì)、能夠改變所得層親水性/疏水性的物質(zhì)和類似物。阻擋材料可被直接噴射、澆鑄、涂敷或浸漬到傳感器的電活性表面(一個或多個) 以提供阻擋層?？墒褂萌魏我阎谋∧ぜ夹g(shù)進(jìn)行阻擋材料的分散。通過連續(xù)施加和固化和 /或干燥澆鑄溶液，可形成兩層、三層或更多層的阻擋材料?？烧{(diào)整澆鑄溶液中固體的濃度，以便以一層(例如以一次浸入或噴射)在電極上沉積足夠量的固體或膜，以形成足以阻止氧化或還原勢否則與傳感器測量的測量種類(如 H2O2)重疊的干擾物的層。例如，可調(diào)整澆鑄溶液的固體百分?jǐn)?shù)，以便只需要沉積足夠量的單層，以形成功能性阻擋層，其基本防止或減少由傳感器測量的干擾物的等同葡萄糖信號。 阻擋材料的足夠量是這樣的量其基本防止或減少干擾物的小于大約30、20或10mg/dl的等同葡萄糖信號。舉例而言，阻擋層優(yōu)選地配置為基本阻止大約30mg/dl的等同葡萄糖信號響應(yīng)，其否則將通過沒有阻擋層的傳感器由對乙酰氨基苯酚產(chǎn)生。這種由對乙酰氨基苯酚產(chǎn)生的等同葡萄糖信號響應(yīng)包括對乙酰氨基苯酚的治療劑量。以任何順序形成的任何數(shù)量的涂層或?qū)涌蛇m合形成本文公開實施方式的阻擋層?！矫妫钃鯇又苯映练e在傳感器電活性表面上或沉積在直接與電極表面接觸的層或材料上。優(yōu)選地，阻擋層直接沉積在傳感器電活性表面上而基本沒有居間材料或居間層與電極表面直接接觸。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，包含直接沉積在傳感器電活性表面上的阻擋層的構(gòu)造基本消除了對在電活性表面和阻擋層之間居間層的需要，而仍然提供代表分析物的快速和精確信號?？墒┘幼钃鯇右蕴峁┐蠹s0. 05微米或更小到大約20微米更大的厚度，更優(yōu)選地大約 0. 05,0. 1,0. 15,0. 2,0. 25,0. 3,0. 35,0. 4,0. 45,0. 5、1、1· 5、2、2· 5、3、或 3. 5 微米到大約 4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、或 19. 5 微米，和仍更優(yōu)選地大約 1,1. 5
或2微米到大約2. 5或3微米。在某些實施方式中，還可期望更厚的膜，但是更薄的膜一般可以是優(yōu)選的，因為它們一般對于過氧化氫從酶膜到電極的擴(kuò)散速率具有更小的影響。酶層本文公開的傳感器或傳感器裝置包括酶層。酶層可包含親水聚合物。一方面，酶層包括直接沉積在至少部分阻擋層上的酶。一方面，酶層包括緩沖劑，所述緩沖劑包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子的至少一種鹽或其混合物。一方面，酶層包括酶和選自下列的親水聚合物聚-N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)、 聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4，5- 二甲基-2-吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚-N，N-二甲基丙烯酰胺、聚乙烯醇、具有側(cè)鏈可電離基團(tuán)的聚合物、聚氨酯及其共聚物。優(yōu)選地，酶層包括聚-N-乙烯基吡咯烷酮。酶層可基本不含其他組分，比如交聯(lián)劑和其他蛋白質(zhì)。最優(yōu)選地，酶層包括葡萄糖氧化酶、聚-N-乙烯基吡咯烷酮和足以固化酶的一定量的交聯(lián)劑。酶層親水聚合物的分子量是這樣的當(dāng)傳感器初始布置時，阻止或基本抑制短效種類離開傳感器環(huán)境和更具體地，阻止或基本抑制短效種類離開酶的環(huán)境。酶優(yōu)選地固定在傳感器的酶層中。酶可全部或部分封裝在親水聚合物中并可被交聯(lián)或以其他方式在其中固定。酶可任選地與至少一種蛋白質(zhì)和/或天然或合成材料一起交聯(lián)或以其他方式固定。酶層的親水聚合物可還包括至少一種蛋白質(zhì)和/或天然或合成材料。例如，酶層的親水聚合物還可包括，例如血清白蛋白、聚烯丙胺、聚胺和類似物，以及其組合。但是，酶層的親水聚合物可不包括來自牛源的血清白蛋白。因此，一方面，其他蛋白質(zhì)或天然或合成材料可基本不包括在酶層中。例如，酶層可基本不含或完全沒有牛血清白蛋白。無牛白蛋白的成分可期望符合各種政府規(guī)章要求。因此，一方面，酶層基本上由親水聚合物、葡萄糖氧化酶和足夠量的交聯(lián)劑例如二醛比如戊二醛組成，以交聯(lián)或以其他方式固定酶。在其他方面，酶層基本上由葡萄糖氧化酶、聚-N-乙烯基吡咯烷酮和足夠量的交聯(lián)劑組成以交聯(lián)或以其他方式固定酶。酶層厚度可從大約0. 05微米或更小到大約20微米或更大，更優(yōu)選地從大約0. 05、 0. 1,0. 15,0. 2,0. 25,0. 3,0. 35,0. 4,0. 45,0. 5、1、1· 5、2、2· 5、3 或 3. 5 微米到大約 4、5、6、7、 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或19. 5微米。優(yōu)選地，酶層通過噴霧或浸漬涂布沉
積，但是，可使用其他形成酶層的方法。可通過以預(yù)定的涂布溶液濃度、插入速率、停留時間撤出速率和/或期望的厚度浸漬涂布和/或噴霧一層或多層，形成酶層。任選的流量限制膜傳感器或傳感器裝置可以任選地包括沉積在上述連續(xù)層上方的膜，其中膜改動或改變一種或多種感興趣分析的流過(flux)速度(例如“流量限制膜”)。盡管下面的描述涉及用于葡萄糖傳感器的膜，但是，該膜也可被改進(jìn)，用于其他分析物以及共反應(yīng)劑。一方面，傳感器或傳感器裝置包括如本文公開的膜。一方面，膜包括半滲透材料，其控制氧和葡萄糖至下方酶層的流量，優(yōu)選地以非速度限制過量提供氧。結(jié)果，葡萄糖測量線性的上限擴(kuò)大到比不用流量限制膜獲得的上限高得多的值。在一種實施方式中，膜具有大約50 1或更小到大約400 1或更大，優(yōu)選地大約200 1的氧和葡萄糖滲透比?？墒褂没蚪Y(jié)合其他流量限制層，比如具有親水和疏水聚合區(qū)域二者的膜，以控制分析物和任選的共分析物到分析物傳感器的擴(kuò)散。例如，合適的膜可包括疏水聚合物基質(zhì)組分比如聚氨酯、熱塑性聚碳酸酯氨基甲酸乙酯，或聚醚氨基甲酸乙酯尿素(polyetherurethaneurea)。可使用在聚氨酯聚合物中包括聚環(huán)氧乙烷片段的疏水-親水共聚物，所述聚氨酯聚合物包括大約20%的親水聚環(huán)氧乙烷。共聚物的聚環(huán)氧乙烷部分受熱力學(xué)驅(qū)動與共聚物的疏水部分(例如，氨基甲酸乙酯部分)和疏水聚合物組分分離。共聚物的用于形成最終混合物的基于20%聚環(huán)氧乙烷的軟片段部分影響膜的水吸收(pick up)和隨后的葡萄糖滲透性。一方面，非聚氨酯類型材料，比如乙烯基聚合物、聚醚、聚酯、聚酰胺、無機(jī)聚合物比如聚硅氧烷和聚碳硅氧烷、天然聚合物比如基于纖維素和蛋白質(zhì)的材料，及其混合物或組合可用作流量限制層。另一方面，構(gòu)成膜的材料可以是適合用在傳感器設(shè)備中具有足夠滲透性的乙烯基聚合物，以允許相關(guān)化合物穿過它，例如，允許氧分子穿過以到達(dá)活性酶或電化學(xué)電極?？捎糜谥圃炷さ牟牧系睦影ň哂幸蚁┗误w單元的乙烯基聚合物。在優(yōu)選實施方式中，流量限制膜包括聚乙烯乙酸乙烯酯(EVA聚合物)。在其他方面，流量限制膜包括與EVA 聚合物混合的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物。EVA聚合物或它的混合物可被交聯(lián)，例如，用二縮水甘油醚。EVA膜是非常有彈性的，其可給傳感器提供彈性以便通過曲折路徑，例如，進(jìn)入哺乳動物的靜脈解剖結(jié)構(gòu)。一方面，流量限制膜基本不包括縮合聚合物，比如硅氧烷和氨基甲酸乙酯聚合物和/或其共聚物或混合物。這種排除的縮合聚合物典型地包含殘留重金屬催化材料，其否則如果浸出可能是有毒的和/或難以完全去除，因此由于安全性和/或費用，造成它們在這種傳感器中的使用是不期望的。可從具有大約9wt%乙酸乙烯酯(EVA-9)到大約40wt%乙酸乙烯酯(EVA-40)的任何組成的來源提供EVA聚合物。EVA聚合物優(yōu)選地溶解在溶劑中以便擴(kuò)散在傳感器或傳感器裝置上。應(yīng)當(dāng)選擇溶劑的溶解EVA聚合物的能力，以促進(jìn)與傳感器基片和酶電極的粘合，并形成可有效施加(例如，噴霧涂布或浸漬涂布)的溶液。比如環(huán)己酮、對二甲苯和四氫呋喃的溶劑可適合這種目的。溶液可包括大約0. 5wt%到大約6. Owt %的EVA聚合物。 另外，溶劑應(yīng)當(dāng)具有足夠揮發(fā)性以便不用過度攪動而蒸發(fā)以防止下方酶的問題，但是不可過度揮發(fā)以致產(chǎn)生噴霧過程的問題。在優(yōu)選實施方式中，流量限制膜的乙酸乙烯酯組分包括大約20%的乙酸乙烯酯。在優(yōu)選的實施方式中，流量限制膜沉積在酶層上以產(chǎn)生從大約 0. 05微米或更小到大約20微米或更大，更優(yōu)選地從大約0. 05,0. 1,0. 15,0. 2,0. 25,0. 3、 0. 35,0. 4,0. 45,0. 5、1、1· 5、2、2· 5、3 或 3. 5 微米到大約 4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、 16、17、18、19、或19. 5微米和仍更優(yōu)選地從大約5、5. 5或6微米到大約6. 5、7、7. 5或8微米的層厚度。流量限制膜可通過噴霧涂布或浸漬涂布沉積在酶層上。一方面，流量限制膜通過浸漬涂布大約Iwt. %到大約5wt. % EVA聚合物和大約95wt. %到大約99wt. %溶劑的溶液，沉積在酶層上。一方面，提供了包含流量限制膜的電化學(xué)分析物傳感器，所述流量限制膜覆蓋酶層、阻擋層和至少部分電活性表面。因此，傳感器包括至少一個電活性表面、阻擋層、酶層和流量限制膜，所述阻擋層包括這樣的阻擋層——其包含接觸并至少部分覆蓋至少部分電活性表面的纖維素衍生物；所述酶層包括親水聚合物，至少部分酶層接觸并至少部分覆蓋阻擋層；所述流量限制膜覆蓋酶層、阻擋層并包封酶層、阻擋層和電活性表面。包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子的至少一種鹽或其混合物的緩沖劑沉積(i)在阻擋層和電極表面之間和/或(ii)在阻擋層上方，和/或(iii)與酶層結(jié)合。另外的層，例如，親水聚合物，可沉積(i)在阻擋層和電極表面之間和/或(ii)在阻擋層上方，且這樣的親水聚合物可包含緩沖劑。任選的生物活性劑和生物活性層在一些可選實施方式中，生物活性劑可以任選地并入上述傳感器系統(tǒng)，以便生物活性劑擴(kuò)散出來進(jìn)入鄰近傳感器的生物學(xué)環(huán)境。另外或可選地，可在出口部位或植入部位局部施用生物活性劑。合適的生物活性劑包括改變受試者對任何傳感器或其組分的組織響應(yīng)的那些。例如，生物活性劑可選自抗炎劑、抗感染劑、麻醉劑、炎癥劑、生長因子、免疫抑制劑、抗血小板劑、抗凝血劑、抗增生劑(anti-proliferate)、ACE抑制劑、細(xì)胞毒性劑、抗屏障細(xì)胞化合物(anti-barrier cell compound)、誘導(dǎo)血管生成化合物、反義分子 (anti-sense molecule)或其混合物。在一些可選實施方式中，可使用生物活性劑層。生物活性劑層可任選地并入任何上述層，以便生物活性劑擴(kuò)散出來進(jìn)入鄰近傳感器的生物學(xué)環(huán)境。另外或可選地，生物活性劑可在出口部位或植入部位局部施用。合適的生物活性劑包括改變受試者對任何傳感器或其組分的組織響應(yīng)的活性劑。例如，生物活性劑可選自抗炎劑、抗感染劑、麻醉劑、炎癥劑、生長因子、免疫抑制劑、抗血小板劑、抗凝血劑、抗增生劑、 ACE抑制劑、細(xì)胞毒性劑、抗屏障細(xì)胞化合物、抗誘導(dǎo)血管生成化合物、反義分子或其混合物?？稍诜治鑫飩鞲衅髦胁捎蒙锘钚詣右宰柚乖趥鞲衅髦谢蛏系哪Y(jié)(例如，在導(dǎo)管中或上或在傳感器中或上)。合適的用作并入傳感器中或上的抗凝劑的生物活性劑包括， 但不限于，維生素K拮抗劑(例如，醋硝香豆醇、氯茚二酮、雙香豆素(DicumarolM雙香豆素(Dicoumarol))、二苯茚酮、雙香豆乙酯、苯丙香豆素、苯茚二酮、噻氯香豆素、或華法林 (Warfarin))；肝素類抗凝劑(例如，血小板聚集抑制劑抗凝血酶III、貝米肝素、達(dá)肝素、 達(dá)那肝素、依諾肝素、肝素、那屈肝素、帕肝素、瑞肝素、舒洛地昔、亭扎肝素)；其他血小板聚集抑制劑(例如，阿昔單抗、乙?；畻钏?阿司匹林)、阿洛普令、貝前列素、地他唑、卡巴匹林鈣、氯克羅孟、氯吡格雷、雙嘧達(dá)莫、依前列醇、依替巴肽、噴哚布芬、伊洛前列素、吡考他胺、噻氯匹定、替羅非班、曲羅尼爾、三氟柳)；酶(例如，阿替普酶、安克洛酶、阿尼普酶、纖維蛋白酶(Brinase)、替加色羅、纖維蛋白溶酶、蛋白質(zhì)C、瑞替普酶、沙蘆普酶、鏈激酶、替奈普酶、尿激酶)；直接凝血酶抑制劑(例如，阿加曲班、比伐盧定、地西盧定、來匹盧定、美拉加群、希美加群)；其他抗凝劑(例如，達(dá)比加群、去纖苷、硫酸皮膚素、磺達(dá)肝素、利伐沙班)和類似物。一方面，生物活性劑層包括至少一種選自下列的活性劑維生素K拮抗劑、肝素類抗凝劑、血小板聚集抑制劑、酶、直接凝血酶抑制劑、達(dá)比加群、去纖苷、硫酸皮膚素、磺達(dá)肝素和利伐沙班。生物活性劑可被并入上述分析物傳感膜。在一些實施方式中，在制造分析物傳感膜時并入生物活性劑。例如，生物活性劑可在分析物傳感膜制造之前或隨后混合，例如，通過涂布、吸脹、溶劑-澆鑄或生物活性劑吸附進(jìn)入分析物傳感膜。盡管生物活性劑優(yōu)選地并入分析物傳感膜，但是在一些實施方式中生物活性劑可例如通過口服或局部施用，例如通過靠近植入部位進(jìn)行皮下注射，與包括傳感器的設(shè)備插入(例如，血管內(nèi))同時、之前或之后施用。在某些方面，在分析物傳感膜中結(jié)合生物活性劑以及局部和/或全身地施用生物活性劑可以是優(yōu)選的。
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生物活性劑可只被并入或放置在靠近設(shè)備傳感區(qū)域的分析物傳感膜部分中或上， 在除了傳感區(qū)域上方的整個設(shè)備表面上方，或其任何組合。生物活性劑的這種布置在控制血栓形成不同機(jī)制和/或階段是有用的。但是，生物活性劑可被并入分析物傳感膜，以便生物活性劑可擴(kuò)散穿過分析物傳感膜并進(jìn)入宿主循環(huán)系統(tǒng)。生物活性劑可例如通過涂布、填充或溶劑澆鑄沉積在分析物傳感膜中或其上。生物活性劑可使用如上述技術(shù)并入聚合物， 且聚合物可用于形成分析物傳感膜的層之一，涂布在分析物傳感膜、部分分析物傳感膜和/ 或傳感器的任何部分上。載體可用于生物活性劑。載體可包括膠原蛋白、微?；|(zhì)、可吸收或不可吸收基質(zhì)、控釋基質(zhì)和/或凝膠的一種或多種。載體可包括包封包含生物活性劑的微膠囊的貯器 (reservoir)。生物活性劑可與分析物傳感膜交聯(lián)或吸入分析物傳感膜中，例如，通過吸附、 吸收或吸脹?？蛇x擇用于短期釋放的生物活性劑以幫助或克服例如與傳感器插入短期作用有關(guān)的因素(例如，急性炎癥和/或血栓癥)。可選擇用于長期釋放的生物活性劑以幫助或克服與長期作用有關(guān)的因素，例如慢性炎癥或纖維化組織和/或色斑物質(zhì)的積聚。生物活性劑可結(jié)合短期和長期釋放以提供二者的優(yōu)點。因此，可以以受控制的、持續(xù)的或延長釋放形式提供生物活性劑，其中“受控制的” “持續(xù)的”或“延長的”釋放包括連續(xù)或不連續(xù)、線性或非線性釋放情形。這可使用一種或多種類型的聚合物成分、藥物填充量、賦形劑或降解增強劑的選擇或其他改進(jìn)實現(xiàn)，單獨、組合或順序地施用，以產(chǎn)生期望的效果。生物活性劑可被并入水凝膠并涂布或以其他方式沉積在分析物傳感膜中或其上。 適合使用的一些水凝膠包括交聯(lián)的、親水的三維聚合物網(wǎng)絡(luò)，其對生物活性劑可滲透和/ 或基于外部刺激釋放生物活性劑。進(jìn)入分析物傳感膜的生物活性劑的量可取決于幾個外部變量。例如，生物活性劑劑量和持續(xù)時間可隨著分析物傳感膜的預(yù)期使用而變化，例如，設(shè)備使用的預(yù)期長度；在生物活性劑的位置和施用方面，在患者間生物活性劑有效量的不同；和與生物活性劑有關(guān)的釋放速度。本領(lǐng)域技術(shù)人員至少因為上述原因可了解生物活性劑裝載水平的變化。當(dāng)沒有載體情況下將生物活性劑并入分析物傳感膜時，進(jìn)入分析物傳感膜的生物活性劑裝載水平可根據(jù)生物活性劑的化學(xué)和/或物理性質(zhì)變化。生物活性劑裝載水平優(yōu)選地足夠高以便獲得生物學(xué)效果(例如，預(yù)防血栓癥)。裝載水平(基于生物活性劑(一種或多種)、分析物傳感膜和存在的其他物質(zhì)的重量)從大約Ippm或更小到大約IOOOppm或更大，優(yōu)選地從大約 2、3、4 或 5ppm 到大約 10、25、50、75、100、200、300、400、500、600、700、800、 或900ppm。在某些實施方式，裝載水平可以是Iwt. %或更小到大約50wt. %或更大，優(yōu)選地從大約 2、3、4、5、6、7、8、9、10、15 或 20wt. %到大約 25、30、35、40 或 45wt. V0o當(dāng)使用載體將生物活性劑并入分析物傳感膜時，載體濃度可通過裝載一種或多種生物測試裝載量生物活性劑進(jìn)行優(yōu)化。載體可包含從大約0. 1或更小到大約50wt. % 或更大的生物活性劑(一種或多種)，優(yōu)選地從大約0. 2,0. 3,0. 4,0. 5,0. 6,0. 7,0. 8或 0. 9wt. %到大約6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40或45wt. %或更多生物活性劑(一種或多種)，更優(yōu)選地從大約1、2或3wt. %到大約4或5wt. %生物活性劑(一種或多種)。還可使用非生物活性的和/或與生物活性劑協(xié)同作用的物質(zhì)。適合靜脈內(nèi)插入的柔韌性基片傳感器裝置
一方面，電化學(xué)分析物傳感器裝置被配置靜脈內(nèi)插入受試者的血管系統(tǒng)。為了使傳感器容納在適合靜脈內(nèi)插入的設(shè)備的受限空間中，傳感器裝置可包含柔韌性基片，比如柔韌性電路。例如，可配置柔韌性電路的柔韌性基片為薄的傳導(dǎo)電極，其涂布在非傳導(dǎo)材料比如熱塑性塑料或熱固性材料(thermoset)上?？稍诜莻鲗?dǎo)材料上形成傳導(dǎo)徑跡并與薄的傳導(dǎo)電極電連接。柔韌性電路的電極可如上述。柔韌性電路可包含至少一個參比電極和至少一個工作電極，該至少一個工作電極具有電活性表面，其一旦與電化學(xué)可檢測種類作用，能夠提供可檢測的電輸出。柔韌性電路可還包括至少一個反電極。一方面，柔韌性電路包含兩個或更多個工作電極和兩個或更多個反電極。一方面，柔韌性電路包含兩個或更多個工作電極、至少一個空白電極(blank electrode)和至少一個反電極。如上述適合傳感器裝置的醫(yī)學(xué)設(shè)備包括，但不限于，中央靜脈導(dǎo)管(CVC)、肺動脈導(dǎo)管(PAC)、用于插入穿過CVC或PAC或穿過外圍IV導(dǎo)管的探針、外圍插入的導(dǎo)管(PICC)、 斯旺-甘茲導(dǎo)管、插管器或靜脈動脈血管理保護(hù)(Venous Arterial blood Management Protection) (VAMP)系統(tǒng)的附件?？墒褂萌魏未笮?類型的中央靜脈導(dǎo)管(CVC)或靜脈內(nèi)設(shè)備，或任何大小/類型的中央靜脈導(dǎo)管(CVC)或靜脈內(nèi)設(shè)備可適合與傳感器裝置一起使用。對于前述討論，傳感器或傳感器裝置被公開為放置在導(dǎo)管中，但是，上述其他設(shè)備被考慮并并入本發(fā)明的方面。傳感器裝置可優(yōu)選地應(yīng)用于導(dǎo)管以與導(dǎo)管的OD齊平。這可例如通過熱變形管的OD以便為傳感器提供凹座(recess)來實現(xiàn)。傳感器裝置可結(jié)合在適當(dāng)?shù)奈恢?，并用粘合劑密?即，氨基甲酸乙酯、2部分環(huán)氧、丙烯酸等)，該粘合劑經(jīng)受得住彎曲/剝離，并粘附至氨基甲酸乙酯CVC管以及傳感器的材料。小直徑電線可通過軟焊、電阻焊接或傳導(dǎo)環(huán)氧與傳感器裝置連接。這些電線可從傳感器的近端行進(jìn)穿過導(dǎo)管腔之一， 并接著到達(dá)導(dǎo)管的近端。在這一點上，電線可被軟焊到電連接器。如本文公開的傳感器裝置可用各種方式添加到導(dǎo)管。例如，可在導(dǎo)管體中提供開孔并可將傳感器或傳感器裝置安裝在開孔處的腔內(nèi)，以便傳感器可直接與血液接觸。一方面，傳感器或傳感器裝置可靠近導(dǎo)管的所有輸注口放置。在這種構(gòu)造中，傳感器被阻止或最小化測量否則可檢測的輸注物濃度而不是分析物的血液濃度。另一方面，連接方法可以是在導(dǎo)管體外面的缺口并將傳感器固定在缺口內(nèi)。這可具有使傳感器部分隔離任何添加輸注物的溫度影響的附加優(yōu)勢。凹座的每個末端可具有切割的開孔以1)固定傳感器的遠(yuǎn)端和 2)允許腔攜帶傳感器電線到達(dá)在導(dǎo)管近端的連接器。優(yōu)選地，傳感器裝置在導(dǎo)管中的位置可接近任何輸注口(在其上游)，以阻止或最小化IV溶液對分析物測量的影響。一方面，傳感器裝置可以接近導(dǎo)管的任何輸注口大約 2. Omm或更近。另一方面，傳感器裝置可被配置以便可以采用沖洗導(dǎo)管(即鹽水溶液)，以允許傳感器裝置清理掉任何可能干擾其功能的物質(zhì)。傳感器或傳感器裝置的殺菌一般地，傳感器或傳感器裝置以及傳感器適合的設(shè)備在例如受試者中使用之前進(jìn)行殺菌。可使用輻射(例如，電子束或伽馬輻射)、環(huán)氧乙烷或瞬時-UV殺菌或本領(lǐng)域其他已知的方式實現(xiàn)殺菌。
如果有的話，傳感器、傳感器裝置或適合接收和包含傳感器的設(shè)備的一次性部件優(yōu)選地例如使用電子束或伽馬輻射或其他已知的方法殺菌。完全組裝的設(shè)備或任何一次性組件可包裝在密封的不透氣容器或袋子中。現(xiàn)在參看圖，圖1是以柔韌性電路形式的安培傳感器11，該柔韌性電路并入了本文公開的傳感器實施方式。傳感器或傳感器11可形成在基片13上(例如，彎曲基片，比如與聚酰亞胺層壓的銅箔)。一個或多個電極15、17和19可連接或結(jié)合基片13表面或可置于基片的凹陷區(qū)域。傳感器11顯示具有參比電極15、反電極17和工作電極19。在另一種實施方式中，一個或多個另外的工作電極可包括在基片13上。電線210可輸送功率到電極， 用于維持氧化或還原反應(yīng)，和還可攜帶信號電流到指示被測量參數(shù)的檢測電路(未顯示)。 被測量參數(shù)可以是任何感興趣的在血液化學(xué)物中存在的或可能來自血液化學(xué)物的分析物。 在一種實施方式中，感興趣的分析物可以是過氧化氫，其由葡萄糖與葡萄糖氧化酶的反應(yīng)形成，因此具有與血糖濃度成比例的濃度。圖2描繪了本文公開實施方式的靠近工作電極19的一部分基片13的橫截面?zhèn)纫晥D。工作電極19可至少部分涂布有阻擋層50。阻擋層50可至少部分涂布有酶層23，選擇所述酶層23以便當(dāng)傳感器暴露于某些反應(yīng)物例如在血流中發(fā)現(xiàn)的反應(yīng)物時進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。例如，在用于葡萄糖傳感器的實施方式中，酶層23可包含葡萄糖氧化酶，比如可來自黑曲霉(Aspergillus niger) (EC 1. 1.3.4)，II型或VII型。電極的一般形狀可以是凹形 (如所示)，或可以是平的或凸起的，比如電極的形狀為符合基片中的凹陷。圖3顯示了在傳感器基片13上工作電極部位的橫截面?zhèn)纫晥D，其還包括覆蓋(包封)酶層23和阻擋層50以及至少部分電極19的流量限制膜25。流量限制膜25可選擇性地允許與酶反應(yīng)的血液組分從血液擴(kuò)散到酶層23。在葡萄糖傳感器實施方式中，流量限制膜25使豐富的氧穿過至酶層23，并選擇性地限制葡萄糖。另外，具有粘合性質(zhì)的流量限制膜25可機(jī)械地密封酶層23與下面的層和/或工作電極19，還可密封工作電極19與傳感器基片13。本文公開了從EVA聚合物形成的流量限制膜可用作電極上的流量限制物，但是還可用作酶/電極邊界和電極/基片邊界的密封層或封裝層。另外的生物相容層(未顯示)，包括生物相容抗血栓形成物質(zhì)比如肝素，可添加到流量限制膜25上?，F(xiàn)參看圖4-5，作為示例性實施方式，討論了適合具有傳感器或傳感器裝置的中心線導(dǎo)管的傳感器方面，不限于任何具體的靜脈內(nèi)設(shè)備。圖4顯示在多腔導(dǎo)管中的傳感器裝置。導(dǎo)管裝置10可包括多個輸注口 lla、llb、llc、lld和在它的最近端的一個或多個電連接器130。腔15a、15b、15c或15d可分別連接每個輸注口 11a、lib、Ilc或Ild到匯合處190。 類似地，導(dǎo)管170可連接電連接器130到匯合處190，并可終止于匯合處190，或終止于腔 15a-15d的一個(如所示)。盡管在圖4中顯示的具體實施方式
是具有4個腔和1個電連接器的多腔導(dǎo)管，但是具有腔和連接器其他組合的其他實施方式是可能的，包括單腔導(dǎo)管、 具有多個電連接器的導(dǎo)管等。在另一種實施方式中，一個腔和電連接器可為探針或其他傳感器安裝設(shè)備留著，或一個腔可在它的近端開口并設(shè)計用于插入探針或傳感器安裝設(shè)備。導(dǎo)管裝置10的遠(yuǎn)端5以放大部分fe更詳細(xì)地顯示在圖5中。在一個或多個沿著遠(yuǎn)端的中間位置，管21可限定一個或多個穿過它的外壁形成的口。這些可包括中間口 25a、 2 和25c以及可在管21的末梢端形成的末端口 25d。每個口 2fe_25d可分別對應(yīng)一個腔 15a-15d。即，每個腔可限定從一個輸注口 lla-1 Id延伸到一個管口 25a-25d的獨立的通道。通過放置在一個或多個口處可將傳感器提供在傳感環(huán)境中以提供與待分析介質(zhì)的接觸。中心線導(dǎo)管在本領(lǐng)域是已知的并典型地用在醫(yī)院的重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)/急救室中，以通過一個或多個腔輸送藥物到達(dá)患者(不同的腔輸送不同的藥物)。中心線導(dǎo)管典型地一端與輸注設(shè)備(例如，輸液泵、IV滴液器或注射器口)連接而另一端插入靠近患者心臟的主動脈或靜脈以輸送藥物。根據(jù)患者需要，輸注設(shè)備輸送藥物，比如，但不限于，鹽水、 藥品、維生素、藥物、蛋白質(zhì)、肽、胰島素、神經(jīng)遞質(zhì)或類似物。在可選實施方式中，中心線導(dǎo)管可用在任何身體空間或血管中，比如腹膜內(nèi)區(qū)域、淋巴腺、皮下、肺、消化道或類似物，并可測定除血液外體液中的分析物或療效。中心線導(dǎo)管可以是雙腔導(dǎo)管。一方面，分析物傳感器構(gòu)建到中心線導(dǎo)管的一個腔中并用于測定使用者血液和/或體液中的特征水平。但是，將認(rèn)識到進(jìn)一步的實施方式可用于測定其他試劑、特征或成分比如激素、膽固醇、藥物、 濃度、病毒載量(例如HIV)或類似物的水平。因此，盡管本文公開的方面可能主要在用于治療糖尿病/糖尿病綜合征的葡萄糖傳感器情形下描述，但是公開的方面可適合寬范圍的在ICU中監(jiān)測生理特征的患者治療程序，包括但不限于血液氣體、pH、溫度和在血管系統(tǒng)中其他感興趣的分析物。另一方面，提供了在受試者中靜脈內(nèi)測量分析物的方法。方法包括提供包括本文描述的傳感器裝置的導(dǎo)管并將導(dǎo)管引入受試者的血管系統(tǒng)。方法還包括測量分析物。
實施例傳感器可被制備包含鹽，所述鹽包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物，如下(i)在電活性表面和阻擋層之間沉積為干燥層；(ii)在阻擋層層和酶層之間沉積為干燥層；(iii)與親水聚合物層結(jié)合，其放置在電極表面和阻擋層之間或者在阻擋層和酶層之間；(iv)與酶層結(jié)合；或(V) (i)-(iv)的任一種或所有組合。在體外，用于測試、 驗證或改進(jìn)傳感器的電化學(xué)分析物傳感器測試方法通過接觸包括鹽的水溶液進(jìn)行，所述鹽具有乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物。因此，作為一個預(yù)測性實施例，在用3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的3wt% 乙醇溶液處理并干燥的所制造工作電極的電活性表面(例如，碳/鉬墨或鉬；氧等離子體清理)上，可沉積包括鹽的水溶液并干燥，所述鹽具有至少20mM的乙酸根離子、碳酸根離子、 碳酸氫根離子或其混合物(任選地也包括IXPBS :137mM NaCl,2. 7mM KCl、10mM磷酸鹽)。 在干燥鹽層上可涂布在環(huán)己酮中0. 2wt% CAB溶液的阻擋層并在60°C下干燥15分鐘。如剛才所述第二鹽層可被沉積在CAB層上。酶層溶液可被沉積在CAB層(或任選的第二干燥鹽層)上，所述酶層溶液為30mg GOx和70mgBAS添加到2微升在乙酸緩沖DI水中的2. 5wt% K90PVP。酶溶液的pH可用IM碳酸氫鈉調(diào)整到大約6。沉積之前，25%的戊二醛溶液(每 ml溶液10微升)可任選地添加到酶溶液中。然后，包括在二甲苯中的EVA的流量限制膜可噴霧(1X-4X)到酶層上并在60°C下干燥15分鐘。第二個預(yù)測性實施例如下。在用3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的3wt %乙醇溶液處理并干燥的工作電極的電活性表面(例如，碳/鉬墨或鉬；氧等離子體清理)上，可沉積在環(huán)己酮中0. 2wt% CAB溶液的阻擋層并在60°C下干燥15分鐘。在CAB層上可沉積包括鹽的水溶液并干燥，所述鹽具有至少20mM的乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物(任選地還包括IXPBS :137mM NaCl,2. 7mM KC1、IOmM磷酸鹽)。在干燥鹽層上可從下列溶液涂布酶層(任選包括具有至少20mM的乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物的鹽)，所述溶液為30mg GOx和70mg BSA添加到2微升在緩沖DI水溶液中的2. 5wt% K90PVP。酶涂布溶液的pH可用IM碳酸氫鈉調(diào)整到大約6。沉積在干燥鹽層上之前，25%戊二醛溶液(每ml溶液10微升)可任選地被添加到酶溶液。包括在二甲苯中的2wt% EVA的流量限制膜可被噴霧(1X-4X)到這些預(yù)測性實施例的酶層上并在60°C 下干燥15分鐘。第三個預(yù)測性實施例如下。在用3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的3wt%乙醇溶液處理并干燥的工作電極的電活性表面上，可沉積在環(huán)己酮中0. 2wt% CAB溶液的阻擋層并在60°C下干燥15分鐘。包括下述鹽的酶層可被沉積到上述層，其來自30mg GOx和 70mg BSA添加到2微升在緩沖DI水溶液中的2. 5wt% K90PVP中的溶液，所述鹽具有至少 20mM的乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物(任選地還包括IXPBS :137mM NaCl,2. 7mM KClUOmM磷酸鹽)。溶液的pH可用IM碳酸氫鈉調(diào)整到大約6。沉積在CAB 層上之前，可任選地結(jié)合25%的戊二醛溶液(每ml溶液10微升)。同樣地，包括下述鹽的酶層可沉積到上述層，其來自30mg GOx和70mg BSA添加到2微升在緩沖DI水溶液中的 2. 5wt% K90PVP的溶液，所述鹽具有至少IOOmM的乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物(任選地還包括IXPBS :137mM NaCl、2. 7mM KC1、IOmM磷酸鹽)。溶液的pH可用IM碳酸氫鈉調(diào)整到大約6。沉積在CAB層之前，可任選地結(jié)合25%的戊二醛溶液(每ml 溶液10微升)。包括在二甲苯中的2wt% EVA的流量限制膜可被噴霧(1X-4X)到這些預(yù)測性實施例的酶層上并在60°C下干燥15分鐘。用于測試、驗證或改進(jìn)電化學(xué)分析物傳感器的體外試液從蒸餾水(dH20)中的鹽制備，所述鹽具有乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物(例如，碳酸氫鈉，任選地還包括IXPBS :137mM NaCl、2. 7mM KC1、IOmM磷酸鹽)。用于測試、驗證或改進(jìn)的示例性電化學(xué)傳感器可被制備具有膜結(jié)構(gòu)，所述膜結(jié)構(gòu)可被設(shè)計具有如上述制備的“電極/CAB/ PVP-GOx/EVA”結(jié)構(gòu)，而不使用乙酸根離子鹽、碳酸根離子鹽或碳酸氫根離子鹽或其干燥鹽層。參看圖6A-6B，分別呈現(xiàn)了對于測試傳感器組(UHG_02、03、14和16)，使用IXPBS 對照緩沖系統(tǒng)和10XPBS對照緩沖系統(tǒng)，對于已知葡萄糖濃度的電流輸出對時間的圖。 χ-軸代表時間，y-軸代表電流。將傳感器連接到穩(wěn)壓器，對于Ag/AgCl，使用大約850mV的工作電極電勢10分鐘，然后調(diào)整電壓到大約650mV的工作電勢，然后測試。傳感器在37°C 下、在大約7. 4pH下與PBS溶液接觸，并添加逐漸升高濃度的葡萄糖溶液(每次+50mg/dL)。 圖中的階躍變化代表葡萄糖濃度的變化。如在圖中可見，在IXPBS緩沖系統(tǒng)中傳感器的電流在高葡萄糖濃度時不保持線性(漂移)，且在10 X PBS緩沖系統(tǒng)中的電流，雖然比1 X PBS 系統(tǒng)有些改進(jìn)，但是仍然不能在高葡萄糖濃度時持續(xù)保持線性(漂移)。相比之下，如在圖7中所示——其描繪對于測試傳感器組(UHD-08、10，11和12)、 使用IOOmM碳酸鈉/PBS緩沖系統(tǒng)、對于已知葡萄糖濃度的電流輸出對時間圖，在高葡萄糖濃度保持線性，沒有明顯的信號漂移并且長時間保持線性。χ-軸代表時間，y_軸代表電流。 將傳感器連接至穩(wěn)壓器，對于Ag/AgCl，其使用大約850mV的工作電極電勢10分鐘，然后調(diào)整電壓到大約650mV的工作電勢，然后測試。傳感器在37°C下、在大約7. 4pH下與碳酸氫鹽/PBS溶液接觸，并添加逐漸升高濃度的葡萄糖溶液(每次+50mg/dL)。圖中的階躍變化代表葡萄糖濃度的變化。某些單個測試傳感器獲得數(shù)據(jù)，但超過IOOnA的設(shè)置增益(gain) (“平劃線(flat-liners) ”)，并因此由箭頭指示。對于使用20mM碳酸鈉/PBS緩沖系統(tǒng)測試的傳感器，獲得相似的結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)。圖8-10是基于在圖7中描繪的數(shù)據(jù)，顯示單個葡萄糖傳感器校準(zhǔn)曲線的圖示。在這些圖中，回歸線為點線且源自傳感器的數(shù)據(jù)點由幾何符號指示。這些數(shù)據(jù)顯示在碳酸鹽 /PBS介質(zhì)中所測試傳感器的優(yōu)異線性。圖11是對于另外的測試傳感器組(Uhd-04、05、08、09、11、12、13、15、17和19)，使用IXPBS對照，已知葡萄糖濃度的電流輸出對時間的圖，結(jié)果與在圖6A中所見的相似。在這些圖中，χ-軸代表時間，y_軸代表電流。將傳感器連接至穩(wěn)壓器，對于Ag/AgCl，使用大約850mV的工作電極電勢10分鐘，然后調(diào)整電壓到大約650mV的工作電勢，然后測試。傳感器在37°C下、大約7. 4pH下接觸PBS溶液。如在圖中可見，在恒定葡萄糖濃度下，尤其在較高濃度下，電流隨著時間持續(xù)降低。圖12描繪了對于圖7的傳感器組(UHD_08、10、11和12)，由碳酸鈉/PBS緩沖系統(tǒng)提供的漂移穩(wěn)定性。因此，在37°C下使用20mM碳酸鈉/PBS緩沖系統(tǒng)與高葡萄糖濃度長時間接觸的傳感器的電流輸出對時間圖保持線性，沒有明顯信號漂移。χ-軸代表時間，y_軸代表電流。將傳感器連接至穩(wěn)壓器，對于Ag/AgCl，使用大約850mV的工作電極電勢10分鐘，然后調(diào)整電壓到大約650mV的工作電勢，然后測試。如所示，在37°C、大約7. 4pH下與包含高濃度葡萄糖(400mg/dL或更高)的20mM碳酸氫鹽/PBS緩沖系統(tǒng)接觸的傳感器保持線性超過8小時，信號漂移小于大約10%，其中“漂移”通過在傳感器持續(xù)暴露于包含恒定分析物濃度的不變化環(huán)境中的同時在一個特定時間點和另一個特定時間點之間傳感器輸出信號的％變化計算。在IOOmM碳酸氫鹽/PBS緩沖系統(tǒng)中進(jìn)行的實驗產(chǎn)生相似的結(jié)果。圖13-17是顯示使用20mM碳酸鈉/PBS緩沖系統(tǒng)，在減小的氧分壓環(huán)境下( 20mmTorr/p02)測試的葡萄糖傳感器電流輸出對時間圖以及單個傳感器(UHD-08、10、11和 12)的對應(yīng)校準(zhǔn)曲線的圖示。在這些圖中，回歸線為點線和源于傳感器的數(shù)據(jù)點由幾何符號指示。因此，數(shù)據(jù)指示包括碳酸氫鹽的緩沖系統(tǒng)對于測定測試傳感器低氧分壓性能是有用的。圖18-21是基于描繪在圖6B中的數(shù)據(jù)，顯示葡萄糖傳感器(UHG_02、03、14和16) 的校準(zhǔn)曲線的圖示。在這些圖中，回歸線為點線且源自傳感器的數(shù)據(jù)點由幾何符號指示。因此，10XPBS緩沖系統(tǒng)相對IXPBS緩沖系統(tǒng)提供了改進(jìn)的性能，但是稍微小于包括碳酸氫鹽的緩沖系統(tǒng)。從上述數(shù)據(jù)(圖7&1；3)可見，使用包含碳酸氫鹽的緩沖系統(tǒng)保持了測試傳感器的線性，特別是在高葡萄糖濃度下。如表明，示例性傳感器具有優(yōu)異的線性并保持隨時間的線性超過8小時。因此，用于電化學(xué)傳感器的緩沖系統(tǒng)——其包括乙酸根離子、碳酸根離子、 碳酸氫根離子的至少一種或其組合，對于在體外的電化學(xué)分析物傳感器測試、驗證和/或 QC有關(guān)方案是有用的。本文引用的所有參考文件，包括但不限于公開的和未公開的申請、專利和參考文獻(xiàn)，通過引用將它們的全部并入本文并成為本說明書的一部分。在通過引用并入的出版物和專利或?qū)＠暾埮c在說明書中包含的內(nèi)容相矛盾的情況下，本說明書意在代替和/或優(yōu)先于任何這樣的矛盾材料。
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在本說明書中使用的表示組成、反應(yīng)條件等數(shù)量的所有數(shù)字可理解為在所有情況下被術(shù)語“大約”修飾。因此，除非相反指出，本文闡明的數(shù)字參數(shù)可以是近似值，其可根據(jù)期望要獲得的期望性質(zhì)而變化。至少，每個數(shù)字參數(shù)應(yīng)當(dāng)按照有效數(shù)字位數(shù)和常規(guī)取舍方法解釋。上面描述公開了幾種方法和材料。這些描述在方法和材料方面容易進(jìn)行改進(jìn)，以及在制作方法和裝置方面容易進(jìn)行改變。考慮到本公開或本公開的實施，這些修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本公開不意圖被限制在本文公開的具體實施方式
中，而是它覆蓋在權(quán)利要求真正范圍和精神之內(nèi)的所有改型和替代型。
權(quán)利要求
1.電化學(xué)分析物傳感器，其包括 至少一個具有電活性表面的電極；分析物傳感膜，至少部分所述膜覆蓋所述電活性表面，所述膜包括 任選的阻擋層； 酶層；任選的親水聚合物層，其放置(i)在所述電活性表面和所述阻擋層之間和/或(ii)在所述阻擋層和所述酶層之間；和至少一種緩沖劑，其與所述分析物傳感膜結(jié)合，其中所述緩沖劑包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子的至少一種鹽或其組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述緩沖劑包括碳酸根離子、碳酸氫根離子或碳酸根離子和碳酸氫根離子的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述緩沖劑是至少一種包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物的鹽，所述至少一種鹽(i)在所述電活性表面和所述阻擋層之間沉積為干燥層；(ii)在所述阻擋層和所述酶層之間沉積為干燥層；(iii)與所述任選的親水聚合物層結(jié)合，所述親水層放置(a)在所述電活性表面和所述阻擋層之間和/ 或(b)在所述阻擋層和所述酶層之間；(iv)與所述酶層結(jié)合；或(ν) (i)-(iv)的任一種或所有組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述緩沖劑包括聚陽離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的傳感器，其中所述緩沖劑在400mg/dL葡萄糖或更高下，在達(dá)8小時或更長時間期間，提供10%或更小的信號漂移。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的傳感器，其中所述至少一種緩沖劑以足以中和至少一種酸性的、在分析物臨床濃度范圍電化學(xué)產(chǎn)生的所述酶層的副產(chǎn)物的量存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的傳感器，其中所述酶層包括酶和選自下列的材料 聚-N-乙烯基吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4，5- 二甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯基咪唑、聚-N，N- 二甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、和它們的共聚物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的傳感器，其中所述任選的親水聚合物是聚-N-乙烯基吡咯烷酮，其中所述任選的親水聚合物不包括酶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的傳感器，還包括流量限制層，其中所述流量限制層是所述分析物傳感膜的密封層或封裝層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，其中所述流量限制膜選自乙烯基聚合物、聚硅氧烷、聚氨酯、和它們的共聚物或混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，其中所述流量限制膜是聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
12.電化學(xué)分析物傳感器，其包括至少一個具有電活性表面的工作電極；分析物傳感膜，其包括親水層；任選的阻擋層；酶層；和至少一種緩沖劑，所述緩沖劑包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子或其混合物，所述至少一種緩沖劑(i)在所述電活性表面和所述阻擋層之間沉積為干燥層；(ii)在所述阻擋層和所述酶層之間沉積為干燥層；(iii)與所述任選的親水聚合物層結(jié)合，所述親水層放置(a)在電極表面和所述阻擋層之間和/或(b)在所述阻擋層和所述酶層之間； (iv)與所述酶層結(jié)合；或(v) (i)-(iv)的任一種或所有組合；流量限制層，其覆蓋所述酶層、所述阻擋層、所述親水層和所述至少一個電極；其中所述親水層放置(i)在所述電活性表面和所述任選的阻擋層或所述酶層之間和 /或(ii)在所述任選的阻擋層和所述酶層之間，所述親水層包括至少一種親水聚合物并且不包括酶。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳感器，其中所述至少一種緩沖劑以足以中和至少一種酸性的、在分析物臨床濃度范圍電化學(xué)產(chǎn)生的所述酶層的副產(chǎn)物的量存在。
14.根據(jù)權(quán)利要求12-13任一項所述的傳感器，其中所述酶層包括酶和選自下列的材料聚-N-乙烯基吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-N-乙烯基-4，5- 二甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯基咪唑、聚-N，N- 二甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、和它們的共聚物。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-13任一項所述的傳感器，其中所述親水聚合物是聚-N-乙烯基吡咯烷酮。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-13任一項所述的傳感器，其中所述流量限制層是所述分析物傳感膜的密封層或封裝層。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-13任一項所述的傳感器，其中所述流量限制膜選自乙烯基聚合物、聚硅氧烷、聚氨酯、和它們的共聚物或混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求12-13任一項所述的傳感器，其中所述流量限制膜是聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12-13任一項所述的傳感器，其中所述傳感器構(gòu)建在柔韌性電路上， 其中所述柔韌性電路包括至少一個參比電極和至少一個工作電極以及至少一個反電極，所述柔韌性電路(i)可配置到用于在受試者中靜脈內(nèi)測量分析物濃度的導(dǎo)管；和/或(ii)可配置到用于連續(xù)在受試者中測量葡萄糖濃度的連續(xù)血糖監(jiān)測儀。
20.在體外的電化學(xué)分析物傳感器測試方法，所述方法包括提供電化學(xué)傳感器；使所述電化學(xué)傳感器與包括緩沖劑的水溶液接觸，所述緩沖劑在400mg/dL葡萄糖或更高下在至少1小時的時間期間提供10%或更小的信號漂移；使所述電化學(xué)傳感器與一種或多種濃度的分析物接觸，所述一種或多種濃度的分析物在分析物臨床濃度范圍內(nèi)；和測試所述電化學(xué)分析物傳感器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述緩沖劑存在的量足以(i)中和酸性的、在所述分析物臨床濃度范圍在體外電化學(xué)產(chǎn)生的所述電化學(xué)分析物傳感器的副產(chǎn)物；和/或(ii)在體外測試時，在所述分析物臨床濃度范圍的上限提供基本上恒定的輸出電流至少2小時。
22.根據(jù)權(quán)利要求20-21任一項所述的傳感器，其中所述緩沖劑包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子、至少0. 030摩爾濃度Na2HPO4和至少0. 006摩爾濃度KH2PO4的磷酸緩沖鹽水(PBS)，或乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子和磷酸緩沖鹽水(PBS)的任何組合。
23.根據(jù)權(quán)利要求20-21任一項所述的傳感器，其中所述緩沖劑包括聚陽離子。
24.根據(jù)權(quán)利要求20-21任一項所述的傳感器，其中所述緩沖劑還包括磷酸緩沖鹽水 (PBS)緩沖液，其中碳酸根離子、碳酸氫根離子或碳酸根離子和碳酸氫根離子的混合物的總摩爾量至少是20mM。
25.根據(jù)權(quán)利要求20-21任一項所述的傳感器，其中所述緩沖劑在400mg/dL葡萄糖或更高下在達(dá)8小時或更長的時間期間提供10%或更小的信號漂移。
全文摘要
用于測量分析物的電化學(xué)傳感器，包括分析物傳感膜，所述分析物傳感膜包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子的至少一種鹽或其混合物。傳感器測試方法包括使電化學(xué)傳感器與包括乙酸根離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子的至少一種鹽或其混合物的水溶液接觸和使電化學(xué)傳感器與一種或多種濃度的分析物接觸，所述一種或多種濃度的分析物在分析物臨床濃度范圍內(nèi)。
文檔編號G01N27/416GK102428364SQ201080022021
公開日2012年4月25日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者C·莫尼, H·小奧瓦特, J·R·派提斯 申請人:愛德華茲生命科學(xué)公司