CN112638255A - 包含多个工作电极和公共参比电极的电化学传感器 - Google Patents
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Abstract
一种生物相容性医疗装置可以包含电化学传感器，所述电化学传感器包含：公共参比电极；至少一个对电极；以及工作电极平台，所述工作电极平台包括多个相应工作电极，每个相应工作电极电耦接到所述公共参比电极并且包括相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的相应信号；以及处理电路系统，所述处理电路系统操作性地耦接到所述电化学传感器并且被配置成：从所述电化学传感器接收来自所述多个相应工作电极的多个信号；标识与相应所选工作电极相对应的相应信号；并且处理经过标识的信号以确定与所述相应所选工作电极相关联的所述相应分析物的浓度。
Description
技术领域
本发明技术总体上涉及用于测量生物系统中存在的分析物的方法和装置。
背景技术
实验室测试通常用于测量流体(如生物系统中的流体)中的分析物浓度。例如，基础代谢面板(BMP)是一种典型的实验室测试，其包含测量七种分析物浓度的三种类型的血清标记物：电解质面板，所述电解质面板包含测量钠、氯化物、钾和碳酸氢盐/二氧化碳的浓度；肾功能测试，所述肾功能测试包含测量血尿素氮(“BUN”)和肌酸酐的浓度；以及血糖测试，所述血糖测试包含测量葡萄糖浓度。可以使用其它实验室测试来测量不同的分析物。典型的BMP或其它实验室实验室测试需要取自患者并且通过台式和/或临床设备进行分析以测定分析物浓度的生物样品，例如血液。
发明内容
医疗装置可以包含电化学传感器，所述电化学传感器包含公共参比电极、至少一个对电极、具有多个相应工作电极的工作电极平台、处理电路系统、天线和电源。医疗装置可以插入到生物系统中，例如可经皮插入到人类患者的间质液中。所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极可以产生指示生物系统中的相应分析物的浓度的相应信号。处理电路系统可以从相应工作电极检索、标识和处理相应信号以确定相应分析物的浓度。以此方式，医疗装置可以使得能够连续或接近连续监测生物系统中的多种分析物浓度。通过使用公共参比电极和任选地在两个或更多个相应工作电极之间共用的一个或多个对电极，可以减小医疗装置的大小，从而降低医疗装置插入患者体内的效果。
在一些实例中，本公开描述了一种电化学传感器，所述电化学传感器包含公共参比电极、至少一个对电极和包含多个相应工作电极的工作电极平台。所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极可以电耦接到所述公共参比电极并且包含相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的信号。
在一些实例中，本公开描述了一种生物相容性医疗装置，所述生物相容性医疗装置包含电化学传感器，所述电化学传感器具有公共参比电极、至少一个对电极和包含多个相应工作电极的工作电极平台。所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极可以电耦接到所述公共参比电极并且包含相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的相应信号。生物相容性医疗装置还包含操作性地耦接到电化学传感器的处理电路系统。处理电路系统可以被配置成从电化学传感器接收来自所述多个相应工作电极的多个信号、标识与所述多个相应工作电极中的相应所选工作电极相对应的所述相应信号，并且处理经过标识的信号以确定与所述相应所选工作电极相关联的所述相应分析物的浓度。生物相容性医疗装置还包含操作性地耦接到处理电路系统的天线和操作性地耦接到处理电路系统的电源。
在一些实例中，本公开描述了一种形成电化学传感器的方法，所述方法包含形成公共参比电极。所述方法还包含形成至少一个对电极。所述方法还包含在第二主表面的至少一部分上形成包含多个相应工作电极的工作电极平台。所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极包含相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的信号。
在一些实例中，本公开描述了一种检测分析物浓度的方法，所述方法包含由医疗装置的电化学传感器响应于多种分析物生成多个信号。电化学传感器包含公共参比电极、至少一个对电极；以及包含多个相应工作电极的工作电极平台。所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极可以电耦接到所述公共参比电极并且包含相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的所述多个信号的相应信号。所述方法还包含通过操作性地耦接到所述电化学传感器的所述医疗装置的处理电路系统接收所述多个信号。所述方法还包含由所述处理电路系统标识所述多个信号中的与所述多个相应工作电极中的相应所选工作电极相对应的所述相应信号。所述方法还包含由所述处理电路系统处理所述经过标识的信号以确定与所述相应所选工作电极相关联的所述相应分析物的浓度。
本发明内容旨在提供对本公开中所描述的主题的概述。本发明内容并不旨在提供如在以下附图和描述中详细描述的技术的排他性或详尽的解释。在以下附图和描述中阐述了一个或多个实例的另外的细节。其它特征、目的和优点将根据以下提供的描述和附图以及陈述变得明显。
附图说明
图1A是展示了示例电化学传感器的横截面侧视图的示意概念图，所述示例电化学传感器包含对电极、公共参比电极和具有多个相应工作电极的工作平台。
图1B是展示了示例多个相应工作电极的横截面侧视图的示意概念图，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极具有所选化学物质。
图2是展示了示例电化学传感器的横截面侧视图的示意概念图，所述示例电化学传感器包含具有堆叠在对电极和公共参比电极上的多个相应工作电极的工作平台。
图3是展示了示例电化学传感器的横截面侧视图的示意概念图，所述示例电化学传感器包含在多个相应工作电极中的每一对相邻工作电极之间的多个介电屏障。
图4是展示了包含电化学传感器的示例医疗装置的平面图的示意概念图，所述电化学传感器包含对电极、公共参比电极和具有操作性地耦接到对应电组件的多个相应工作电极的工作平台。
图5是展示了包含电化学传感器的示例医疗装置的示意概念部分电路图，所述电化学传感器包含对电极、公共参比电极和具有操作性地耦接到对应电组件的多个相应工作电极的工作平台。
图6是展示了包含电化学传感器、处理电路系统、天线和电源的示例医疗装置的透视图的示意概念图。
图7A是展示了被配置成插入到患者的间质液中的示例医疗装置的示意概念框图。
图7B-7D是展示了图7A的示例医疗装置的示例处理电路系统的示意概念框图。
图8是展示了形成电化学传感器的示例技术的流程图，所述电化学传感器包含具有多个相应工作电极的工作平台。
图9是展示了形成医疗装置的示例技术的流程图，所述医疗装置包含电化学传感器、处理电路系统、天线和电源。
图10是展示了检测分析物的浓度的示例技术的流程图。
在以下附图和描述中阐述了本公开的一个或多个实例的细节。本公开的其它特征、目的和优点将根据所述描述和附图以及权利要求书变得明显。
具体实施方式
医疗装置可以包含电化学传感器、处理电路系统、天线和电源。电化学传感器可以包含公共参比电极、至少一个对电极和具有多个相应工作电极的工作电极平台。在一些实例中，公共参比电极和所述至少一个对电极可以操作性地耦接到所述多个相应工作电极中的每个工作电极。使用单个公共参比电极，并且在一些实例中单个对电极可以减小电化学传感器的大小。
所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极可以包含相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物(例如，在所述多个相应工作电极所暴露的样品流体中存在的分析物)反应。在一些实例中，安置在相应试剂底物上的相应膜(如限制膜和/或选择性离子转移膜)可以选择性地渗透相应分析物，并且用于控制分析物在试剂底物表面处的反应程度或速率，例如通过控制试剂底物暴露于分析物的速率。以此方式，可以选择相应工作电极的化学物质以使其对相应分析物具有特异性。在一些实例中，相应分析物与相应试剂底物的反应(例如，氧化反应或还原反应)可以产生或至少部分地引起生成指示相应分析物的相应浓度的相应信号。在一些实例中，相应分析物与相应试剂底物(例如，在双层处)的相互作用可以产生或至少部分地引起生成指示相应分析物的相应浓度的相应信号。在一些实例中，相应信号可以包含由相应工作电极处的电流、电势或阻抗的变化而产生的电信号。以此方式，所述多个相应工作电极可以产生指示相应分析物的相应信号。
医疗装置还可以包含操作性地耦接到电化学传感器的处理电路系统。处理电路系统可以被配置成从电化学传感器接收指示相应分析物的所述多个信号。处理电路系统可以标识所述多个信号中的与所述多个相应工作电极中的相应所选工作电极相对应的相应信号。处理电路系统可以处理经过标识的信号以确定与所述相应所选工作电极相关联的所述相应分析物的所述浓度。以此方式，处理电路系统可以检索、标识和处理所述多个信号中的相应信号以确定相应分析物的相应浓度。
在一些实例中，医疗装置可以插入到生物系统(如人类患者的间质液)中。例如，电化学传感器和处理电路系统可以包含可经皮插入到人类患者的间质液中的生物相容性材料。处理电路系统、公共参比电极、对电极和工作电极平台中的每一个可以分层或堆叠在外壳内部以减小医疗装置的大小。医疗装置可以包含操作性地耦接到处理电路系统的电源，以使医疗装置能够完全在生物系统内操作。医疗装置可以包含操作性地耦接到处理电路系统的天线，以使医疗装置能够与外部装置通信，例如当完全在生物系统内操作时。以此方式，医疗装置可以使得能够连续监测生物系统中的多种分析物浓度。
图1A是展示了示例电化学传感器10的横截面侧视图的示意概念图，所述示例电化学传感器包含至少一个对电极12、公共参比电极14和包含多个相应工作电极18A、18B、18C、18D和18E(统称为“工作电极18”)的工作平台16。在一些实例中，电化学传感器10包含更少或更多的电极。例如，电化学传感器10可以包含仅对电极12和工作平台16，仅公共参比电极14和工作平台16，多于一个对电极12，多于一个参比电极14或多于五个工作电极18，如七个工作电极18，十个工作电极18或更多个。
在图1A所展示的实例中，电化学传感器10包含限定第一主表面24的介电衬底层20。在一些实例中，介电衬底层20可以包含生物相容性聚合物(如聚酰胺或聚酰亚胺)、液晶聚合物、硅石玻璃(如玻璃晶片)、蓝宝石(如蓝宝石晶片)或硅。在一些实例中，第一主表面24是基本上平坦的。在其它实例中，第一主表面24可以包含与如电迹线或通孔等特征相对应的表面特征，如脊、谷或孔。第一主表面24上或所述第一主表面中的表面特征可以通过任何合适的方式形成，例如机械加工、激光蚀刻、化学蚀刻或半导体制造技术，如前段制程(FEOL)工艺。以此方式，可以形成介电衬底层20以支撑另外的层、促进电化学传感器10的制造或两者。
互连层22位于介电层20的第一主表面24上。互连层22包含导电材料，例如铝、镉、铬、铜、金、镍、铂、钛、氮化铟、磷化铟、氧化锌、其合金等。在一些实例中，第一主表面24可以通过例如化学气相沉积、物理气相沉积、热喷涂、冷喷涂等来金属化以形成互连层22。互连层22限定与第一主表面24相对的第二主表面26。对电极12、公共参比电极14和工作平台16可以安置在第二主表面26上，以将工作电极18中的每个相应工作电极电耦接到对电极12和公共参比电极14中的一个或两个。在一些实例中，互连层22可以操作性地耦接到计算装置(如处理电路系统)，以促进信号从工作电极18中的相应工作电极传输到计算装置。在一些实例中，互连层22可以形成多个电迹线，例如使用如后段制程(BEOL)工艺等半导体制造技术形成的多个电迹线。相应电迹线或所述多个电迹线可以将工作电极18中的相应工作电极电耦接到计算装置、对电极12或公共参比电极14中的一个或多个。
电化学传感器10被配置成检测样品流体中存在的多种分析物中的每种分析物的浓度。在一些实例中，样品流体可以包含生物流体，如血液、间质液、唾液、尿液、脊髓液、腹膜液等。在一些实例中，所述多种分析物包含但不限于以下中的一种或多种：钠、氯化物、钾、碳酸氢盐/二氧化碳、血尿素氮(“BUN”)、肌酸酐、葡萄糖、脑钠肽(BNP)、C-反应性蛋白(CRP)、肌钙蛋白I(cTnI)、乳酸盐、pH、左旋多巴等。工作电极18中的每个相应工作电极，并且在一些实例中对电极12和/或公共参比电极14可以流体地耦接到样品流体。以此方式，电化学传感器10可以使得能够连续或接近连续监测样品流体中的多个分析物浓度。通过使用公共参比电极和任选地在两个或更多个相应工作电极之间共用的一个或多个对电极可以减小电化学传感器10的大小。
对电极12(例如，辅助电池单元)可以安置在互连层22上。对电极12可以被配置成当工作电极18中的相应工作电极作为阳极操作时充当阴极，或反之亦然。在一些实例中，对电极12可以包含电化学惰性材料，如铜、金、铟锡氧化物、铂、银、银/氯化银、钛、钨、钽、其合金、碳或嵌入在聚合物材料内的导电纳米颗粒。对电极12可以包含任何合适的形状，如直线的或曲线的。在一些实例中，对电极12可以限定矩形形状。在一些实例中，对电极12的长度介于大约0.2毫米与大约1厘米之间，如大约8.5毫米。在一些实例中，对电极12的宽度介于大约0.2毫米与大约1厘米之间，如大约8.5毫米。在一些实例中，对电极12的表面积可以大于工作电极18中的每个相应工作电极的表面积。例如，对电极12的表面积可以大约是工作电极18中的每个相应工作电极的表面积的两倍到一百倍。在一些实例中，对电极12相对于工作电极18的更大表面积可以确保对电极12处发生的半反应可以足够快地发生，从而不限制工作电极18处的反应。
在一些实例中，对电极12和工作电极18中的相应工作电极可以被配置成形成在其之上施加或测量电流的电路。可以调整对电极12的电势以平衡在工作电极18的相应工作电极处发生的相应反应。以此方式，工作电极18中的相应工作电极的电势可以相对于公共参比电极14进行测量，而无需使电流流过公共参比电极14，这可能损害公共参比电极14的稳定性。在一些实例中，对电极12可以通过例如介电屏障和/或工作电极18相对于对电极12的朝向与工作电极18分离，以减少在对电极12处产生的副产物污染样品流体。例如，如果在工作电极18的相应工作电极处进行还原反应，则氧可以从对电极12放出。
公共参比电极14可以被配置成提供稳定且已知的电极电势。在一些实例中，公共参比电极14可以通过使用基于氧化还原的系统来提供稳定的电势。例如，公共参比电极14可以包含电势为约0.197伏特的银/氯化银电极。包含其它材料的公共参比电极14可以具有不同的稳定且已知的电极电势。在一些实例中，公共参比电极14可以包含金、铂、银/氯化银、氢电极、硫酸铜或钯。公共参比电极14可以包含任何合适的形状，如直线的或曲线的。在一些实例中，公共参比电极14可以限定矩形形状。在一些实例中，公共参比电极14的长度介于大约0.2毫米与大约1厘米之间，如大约8.5毫米。在一些实例中，公共参比电极14的宽度介于大约0.2毫米与大约1厘米之间，如大约8.5毫米。在一些实例中，电化学传感器10可以使用外部驱动电压。在向工作电极18中的相应工作电极施加驱动电压的实例中，公共参比电极14可以使工作电极18中的相应工作电极处的驱动电压稳定。
工作电极18中的每个相应工作电极可以包含所选化学物质。例如，工作电极18中的每个相应工作电极包含安置在第二主表面26上的相应试剂底物。在一些实例中，相应分析物与对应的相应试剂底物的反应可以引起工作电极18中的相应工作电极与互连层22之间的电子转移(例如，产生电流)。在一些实例中，相应分析物与对应的相应试剂底物的反应可以有助于工作电极18中的相应工作电极中的电势(例如，产生电压)。在一些实例中，相应分析物与对应的相应试剂底物的相互作用可以有助于工作电极18中的相应工作电极的电阻率(例如，改变双层处的工作电极18中的相应工作电极的阻抗)。以此方式，电化学传感器10可以产生电流、电势或阻抗，所述电流、电势或阻抗可以由例如操作性地耦接到工作电极18中的每个相应工作电极的处理电路系统处理，并且所述电流、电势或阻抗允许检测分析物。
工作电极18中的每个相应工作电极可以包含任何合适的形状，如直线的或曲线的。在一些实例中，工作电极18中的每个工作电极可以限定矩形形状。在一些实例中，工作电极18中的每个相应工作电极的长度介于大约0.1毫米与大约2.5毫米之间，如大约0.5毫米。在一些实例中，工作电极18中的每个相应工作电极的宽度介于大约0.1毫米与大约2.5毫米之间，如大约0.5毫米。
工作电极18中的每个相应工作电极可以是一个或多个材料层，以使得工作电极18中的相应工作电极能够响应于相应所选分析物的存在而产生信号。图1B是展示了示例多个相应工作电极18的横截面侧视图的示意概念图，其中所述多个相应工作电极18中的每个相应工作电极具有所选化学物质。如图1B所展示的，工作电极18中的每个相应工作电极可以包含被配置成与相应分析物或其衍生物反应的相应试剂底物28A、28B、28C、28D和28E(统称为“试剂底物28”)。例如，工作电极18A可以包含试剂底物28A。在一些实例中，相应分析物可以与相应试剂底物28A的表面30A相互作用。例如，相应分析物可以将电子转移到表面30A或从表面30A去除电子。在一些实例中，工作电极18中的相应工作电极可以包含一个或多个导电材料层。例如，工作电极18A可以包含第一导电层32A和第二导电层34A。示例导电材料层包含但不限于金、铟锡氧化物、碳、碳膏、介孔碳、碳壁(carbon walled)、铂、光亮铂、黑色铂、聚酰亚胺银和银/氯化银。在一些实例中，第一导电层32A可以包含银/氯化银材料。在一些实例中，第二导电层34A可以限定第一导电层32A可以安置于其上的表面。第一导电材料层32A和第二导电材料层34A可以促进向互连层22转移电子或从所述互连层转移电子。
在一些实例中，试剂底物28中的相应试剂底物包含被配置成固定相应试剂的相应固定化底物。在一些实例中，相应试剂可以包含至少一种酶，如氧化酶。在一些实例中，相应试剂可以通过例如物理截留(例如，相应试剂在物理上不能穿过固定化底物的孔)、化学键合(例如，离子键合、共价键合、范德华力(van der Waals forces)等)或其组合而固定在固定化底物上。在一些实例中，固定化底物可以包含聚合物，如聚赖氨酸、氨基硅烷、环氧硅烷或硝酸纤维素或具有三维晶格结构的底物，如水凝胶、有机凝胶或干凝胶。在一些实例中，固定化底物可以包含被配置成与相应试剂的至少一部分化学键合的配体。例如，包含戊二醛的相应固定化底物可以使葡萄糖氧化酶固定。包含伯胺缀合恩镰孢菌素的相应固定化底物可以固定(用于钠Na+检测)可以通过其固定到工作电极。在一些实例中，固定化底物可以包含但不限于戊二醛、基于硫醇的缀合化合物(例如，16-巯基十六烷酸(MHDA)、二乙基二硫代氨基甲酸(DSH)、二硫代双琥珀酰亚胺基十一烷酸酯(DSU)、嘌呤缀合化合物、链霉亲和素-生物素缀合化合物、伯胺和乙烯基吡啶聚合物、赖氨酸、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)偶联、基于琼脂糖的凝胶和聚合物混合物、硅烷交联剂、(羟乙基)甲基丙烯酸酯和聚(乙二醇)二丙烯酸酯聚合物。通过使相应试剂固定，固定化底物可以减少相应试剂对样品流体的损失。
在其中试剂底物28中的相应试剂底物包含至少一种酶的实例中，可以基于要用工作电极18中的相应工作电极检测的分析物来选择所述至少一种酶。例如，所述至少一种酶可以选自由以下组成的组：葡萄糖氧化酶(用于检测葡萄糖)、肌酸酐氨基水解酶(用于检测肌酸酐)、肌酸脒基水解酶(用于检测肌酸)、肌氨酸氧化酶(用于检测肌氨酸)、碳酸酐酶(用于检测碳酸氢盐和/或二氧化碳)、胆碱氧化酶(用于检测胆碱)、辣根过氧化物酶(用于检测过氧化物、氧、一氧化氮、生物胺等)、硫胺素氧化酶(用于检测硫胺素)、脲酶(用于检测脲)、甘油-3-磷酸氧化酶(用于检测甘油-3-磷酸)、L-氨基酸氧化酶(用于检测L-氨基酸，例如L-丙氨酸)、乳酸氧化酶(用于检测乳酸盐和/或乳酸)、过氧化氢酶(用于检测过氧化氢，例如通过其它酶促反应产生的)、碱性磷酸酶(用于检测磷酸酯)、醇氧化酶(用于检测伯醇)、D-氨基酸氧化酶(用于检测D-氨基酸，例如D-丝氨酸)、胆固醇氧化酶(用于检测胆固醇)、吡哆醛氧化酶(用于检测吡哆醛)、NAD(P)H氧化酶(用于检测NAD(P)H)和丙酮酸氧化酶(用于检测丙酮酸)或其混合物。在一些实例中，可以选择所述至少一种酶以与所选分析物反应并且提供反应途径以使得能够检测所选分析物的浓度。
在其中试剂底物28中的相应试剂底物包含葡萄糖氧化酶(例如，葡糖氧化酶(notatin))的实例中，葡萄糖氧化酶可以氧化样品流体中的葡萄糖以产生D-葡萄糖酸-δ-内酯和过氧化氢。释放的过氧化氢可以在例如第二主表面26或第一导电材料层32A处被氧化，以产生与样品流体中的葡萄糖浓度成比例的电流。
在其中试剂底物28中的相应试剂底物包含肌酸酐氨基水解酶的实例中，肌酸酐氨基水解酶可以使样品流体中的肌酸酐水解以产生肌酸。试剂底物28中的相应试剂底物还可以包含用于使肌酸水解以形成肌氨酸的肌酸脒基水解酶。试剂底物28中的相应试剂底物还可以包含用于使肌氨酸氧化以形成过氧化氢的肌氨酸氧化酶。释放的过氧化氢可以在例如第二主表面26或第一导电材料层32A处被氧化，以产生与样品流体中的肌酸酐浓度成比例的电流。
在其中试剂底物28中的相应试剂包含碳酸酐酶的实例中，碳酸酐酶可以与对苯醌偶联以还原样品流体中的溶解的二氧化碳，从而产生碳酸。还原反应可以产生与样品流体中的碳酸氢盐浓度成比例的电流。
在其中试剂底物28中的相应试剂底物包含脲酶的实例中，脲酶可以使脲水解以产生铵离子。铵离子可以在相应工作电极中产生例如通过能斯脱方程(Nernst equation)与脲浓度相关的电势。
在一些实例中，工作电极18中的相应工作电极可以包含一个或多个相应膜。所述一个或多个膜可以渗透相应分析物，并且在一些实例中可以被配置成阻止干扰细胞体或分子结合或粘附到工作电极18中的相应工作电极。例如，葡萄糖膜可以阻断大分子，如红细胞、白细胞、醋氨酚、抗坏血酸等。所述一个或多个膜可以包含例如，一个或多个限制膜、一个或多个选择性离子转移膜、一个或多个离子载体膜或其组合。例如，如图1B所展示的，工作电极18B可以包含限定表面30B的试剂底物28B和安置在表面30B上的限制膜36B。限制膜36B对于所选分子或离子、或所选分子或离子组可以具有所期望的渗透性。例如，限制膜36B可以减少所选分子或离子、或所选分子或离子组向试剂底物28B的表面30B的迁移。限制膜可以包含但不限于聚氨酯聚脲嵌段共聚物，包含材料混合物，例如六亚甲基、二异氰酸酯、氨基丙基封端的硅氧烷聚合物和聚乙二醇或与环氧基混合并涂覆有聚乙二醇的乙烯基吡啶-苯乙烯共聚物。通过限制与试剂底物28B反应的相应分析物的量，限制膜36B可以由于相应试剂底物的量和/或可用性而减少限制相应反应。
如图1B所展示的，工作电极18C可以包含限定表面30C的试剂底物28C、安置在表面30C上并限定表面40C的选择性离子转移膜42C以及安置在表面40C上的限制膜38C。在其它实例中，工作电极可以不包含限制膜38C或可以包含安置在表面30C上并限定表面40C的限制膜38C以及安置在表面40C上的选择性离子转移膜42C。选择性离子转移膜42C可以选择性地渗透所选离子或离子组。例如，选择性离子转移膜42C可以包含具有净正(或负)电荷的多孔材料，以使得具有相同电荷的离子能够渗透通过选择性离子转移膜42C，同时减少具有相反电荷的离子的渗透。在一些实例中，选择性离子转移膜42C可以包含但不限于氨基甲基化聚苯乙烯水杨醛、二苯并-18-冠醚-6、色唑霉素、恩镰孢菌素、短杆菌肽A、拉沙里菌素、大环内酯类、莫能菌素、甲基盐霉素、尼日利亚菌素、尼日利亚菌素钠盐、无活菌素、聚酰亚胺/莱卡共混物、盐霉素、缬氨霉素或其混合物。在一些实例中，选择性离子转移膜42C可以包含按结构亚单元(如酮家族、酯家族、醛家族、分子印迹聚合物(MIP)等)分组的离子转移膜。通过降低对不期望的离子的渗透性，选择性离子转移膜42C可以减少在试剂底物28C处的不期望的反应，这可能降低所选分析物的检测准确度。
在一些实例中，选择性离子转移膜可以包含离子载体膜。例如，如图1B所展示的，工作电极18D可以包含限定表面30C的试剂底物28D和离子载体膜44D。在一些实例中，离子载体膜44D可以包含分散于离子载体基质材料48D中的多个离子载体46D。可以选择多种离子载体46D以优先地渗透所选离子或离子组。在一些实例中，多个离子载体46D可以包含但不限于冠醚、穴状配体、杯芳烃(calixarenesm)、苯酚、氨基甲基化聚苯乙烯水杨醛、白僵菌素、卡西霉素(calcimycine)、色唑霉素、羰基氰化物间氯苯腙、二苯并-18-冠醚-6、恩镰孢菌素、短杆菌肽A、离子霉素、拉沙里菌素、大环内酯类、莫能菌素、尼日利亚菌素、尼日利亚菌素钠盐、甲基盐霉素、无活菌素、聚酰亚胺/莱卡共混物、盐霉素、替曲那新(tetronasin)、缬氨霉素、钾离子载体III(BME 44)或其混合物。离子载体基质材料48D可以包含但不限于聚氯乙烯、硅酮、氟硅酮、聚氨酯、戊二醛、UV可固化聚合物，如PVA-SbQ、PVA水凝胶、pHEMA-HAA交联和琼脂糖凝胶。
工作电极18中的每个相应工作电极可以包含上文所讨论的任何数量或布置的层。例如，如图1B所展示的，工作电极18E可以包含限定表面33C的导电材料层32E、安置在表面33E上并限定表面30E的试剂底物28E、安置在表面30E上并限定表面40E的选择性离子转移膜42E以及安置在表面40E上的限制膜38E。以此方式，工作电极18中的每个相应工作电极可以被配置成与所选分析物或其衍生物反应，以产生对所选分析物的存在的响应信号。
各种信号处理技术可以用于检测分析物或分析物的浓度。例如，可以使用电流分析法、电势分析法和/或电化学阻抗谱(EIS)中的一种或多种来分析来自工作电极18的信号。在一些实例中，多种信号处理技术可以用于检测相应分析物或相应分析物的相应浓度。例如，工作电极18中的两个或更多个相应工作电极可以被配置成检测相应分析物，其中工作电极18中的所述两个或更多个相应工作电极中的每个相应工作电极使用不同的信号处理技术。
一个示例信号处理技术可以包含电流分析法。电流分析法可以用于测量工作电极18中的相应工作电极处的相应分析物的还原或氧化。在使用电流分析法的实例中，在工作电极18的相应工作电极与公共参比电极14之间施加的工作电势可以生成在工作电极18的相应工作电极与公共参比电极14之间承载的电流。可以使用例如电流表、电流-频率转换器或电流-电压转换器(如电流路径中的电阻器或跨阻抗放大器)来测量电流。电流可以随着相应分析物在工作电极18的相应工作电极处被氧化或还原(例如，随着电子通过氧化反应产生或通过还原反应消耗)而改变。例如，电流可以通过表达式i＝nFAVA与反应速率(VA)相关，其中n是电子数每摩尔(或电子数每分子)，F是法拉第常数并且A是相应工作电极的表面积。转移到相应工作电极的电子数n可以与样品流体中的分析物的浓度成比例。以此方式，所测量电流可以与样品流体中的分析物的浓度相关。
在一些实例中，可以调整所施加电势以使感兴趣的分析物的响应最大化，同时使干扰分析物的响应最小化。例如，相应分析物可以对所选工作电势或工作电势范围具有更高的亲和力。在一些实例中，工作电势可以被施加脉冲(例如，约一百毫秒到约九百毫秒的持续时间)。脉冲工作电势之后可以是更高电势或更低电势，以从工作电极18的相应工作电极至少部分地清除相应分析物(例如，降低相应分析物对相应工作电极的亲和性)。在其中工作电势被施加脉冲的实例中，可以仅在施加工作电势时测量电流。
可以使用电势分析法来测量样品流体中的两个电极之间的电势。在使用电势分析法的实例中，公共参比电极14可以具有恒定电势，而不管样品流体中的分析物的浓度如何。工作电极18中的相应工作电极可以表现出对样品流体的组成的能斯特(Nernstian)响应。即，公共参比电极14与工作电极18中的相应工作电极之间的电势差可以与样品流体中的分析物的浓度成比例，例如对于样品流体中的分析物的浓度的每个数量级增加，电势差可以增加大约59mV。在一些实例中，工作电极18中的相应工作电极可以包含选择性离子转运膜。例如，选择性离子转运膜可以包含离子载体以控制相应分析物向工作电极18中的相应工作电极的转运。在一些实例中，离子载体可以控制例如氢离子(H+)、钠离子(Na+)、钾离子(K+)、氯离子(Cl–)、钙离子(Ca2+)、碳酸氢根离子(HCO3 –)和/或BUN的转运。以此方式，工作电极18中的相应工作电极可以将样品流体中的相应分析物的活性转换成电势。
电势可以通过例如电压计(如高输出阻抗放大器)来测量。根据能斯脱方程，所测量电压可以与相应分析物的离子活性成比例。例如，能斯脱方程将电化学反应(半电池单元或全电池单元反应)的还原电势与经历还原和氧化的化学物种的标准电极电势、温度和活性(通常通过浓度近似)相关。在一个实例中，能斯脱方程可以由Ecell＝E°+2.3026(RT/zF)log10(Qr)给出，其中Ecell是在感兴趣的温度下的电池单元电势(电动势，emf)，E°是标准电池单元电势(毫伏)，R是通用气体常数(焦耳每开尔文-摩尔)，T是温度(开尔文)，z是转移到工作电极18中的相应工作电极的电子数，F是法拉第常数(库仑每摩尔电子)，并且Qr是电池单元反应的反应商。转移到相应工作电极的电子数z可以与样品流体中的分析物的浓度成比例。以此方式，所测量电势可以与样品流体中的分析物的浓度相关。
电化学阻抗谱(EIS)是通过响应于施加到工作电极18中的相应工作电极的电势确定样品流体(例如，电化学系统)中的工作电极18中的相应工作电极的阻抗来对电化学过程的动力学进行扰动表征。工作电极18中的相应工作电极的阻抗的电流频率依赖性可以与样品流体中相应分析物的浓度相关。例如，可以选择工作电极18中的相应工作电极的限制膜，以使得目标分析物能够大约稳定状态扩散到相应工作电极和从所述相应工作电极扩散。工作电势可以施加到工作电极18中的相应工作电极，其中工作电势可以包含直流极化电势和具有所选频率(例如，激励信号)的叠加的交流电势。电流响应(例如，响应信号)可以通过例如电流表来测量。所选频率可以包含预先确定用于产生所选分析物的响应信号的频率(例如，所选分析物的最佳频率)。另外或可替代地，所选频率可以包含依次施加的多个频率，例如范围为1Hz到100kHz(例如，频率扫描)。在一些实例中，工作电势可以被选择为用于EIS的动态噪声。在其中激励信号足够小(例如，介于大约1毫伏(mV)到10mV之间)的实例中，电流响应可以被建模为线性电化学系统。
当建模为线性电化学系统时，相对于径向频率的阻抗Z(ω)可以表示为复数(基于欧拉关系
)，作为
其中Zo与工作电势相关联，并且
是响应信号的相移。在一些实例中，阻抗Z(ω)可以用于产生奈奎斯特图(Nyquist plot)(例如，在X轴上绘制Z(ω)的表达式的实部，并且在Y轴上绘制Z(ω)的表达式的虚部)。在一些实例中，阻抗Z(ω)可以用于产生波特图(Bode Plot)(例如，X轴上的对数频率以及阻抗(|Z|＝Z0)的绝对值和Y轴上的相移两者)。在一些实例中，模数、导纳和电容可以用于表示电流响应和/或其变换。在其中电化学过程依赖于相应分析物的扩散的实例中，阻抗可以具有低频特性，其可以被建模为瓦尔堡阻抗(Warburg impedance)元件。在一些实例中，等效电路模型(例如，Randles电路模型)可以用于处理测量电流响应以确定电化学系统的阻抗。在一些实例中，电化学系统的双层可以被建模为不完美的平行板电容器(或恒定相位元件)，使得分析物的浓度可以与所确定的阻抗相关。以此方式，EIS可以用于确定样品流体中的分析物的浓度。通过使用EIS确定电化学系统的阻抗，可以在样品流体中直接测量相应分析物(例如，EIS可以是无标记的)，激励频率可以被选择成靶向相应分析物，分析物可以不被反应消耗，可以同时测量响应信号的噪声以改善信噪比并评估传感器的功能，并且与其它检测方法相比功耗被降低。
通过使用公共参比电极14和任选地在两个或更多个相应工作电极18之间共用的至少一个对电极12可以减小电化学传感器10的大小。减小电化学传感器10的大小可以使得能够将电化学传感器10结合到可以插入患者体内的医疗装置中。将医疗装置插入到患者体内可以使得能够连续或接近连续监测患者的间质液中的分析物的浓度。以此方式，患者可以在监测患者的间质液中的分析物的浓度期间保持走动。另外，与监测分析物的浓度的其它方法相比，可以以增加的频率监测患者的间质液中的分析物的浓度。增加监测频率可以改善分析物浓度数据的质量，以改善患者护理。
在一些实例中，对电极12、公共参比电极14和工作平台16可以被朝向成减小电化学传感器10的表面积。图2是展示了示例电化学传感器50的横截面侧视图的示意概念图，所述示例电化学传感器包含具有堆叠在对电极52和公共参比电极54上的多个相应工作电极58A、58B、58C、58D和58E(统称为“工作电极58”)的工作平台56。电化学传感器50可以与图1A和1B所展示的电化学传感器10相同或基本上类似，除了本文所述的差异之外。例如，电化学传感器50可以被配置成检测样品流体中存在的多种分析物中的每种分析物的浓度，所述样品流体操作性地耦接到(例如，与之流体连通)工作电极58中的至少每个相应工作电极。对电极52可以被配置成当工作电极58中的相应工作电极作为阳极操作时充当阴极，并且反之亦然。公共参比电极54可以被配置成提供稳定且已知的电极电势。
如图2所展示的，电化学传感器50包含分别限定第一主表面64A和第三主表面64B的第一介电衬底60A和第二介电衬底60B。第一介电衬底60A和第二介电衬底60B可以与图1A所展示的介电衬底20相同或基本上类似。电化学传感器还包含分别安置在第一主表面64A和第三主表面64B上的第一互连层62A和第二互连层62B。第一互连层62A和第二互连层62B可以与图1所展示的互连层22相同或基本上类似，除了本文所述的差异之外。例如，第一互连层62A和第二互连层62B可以分别限定与第一主表面64A和第三主表面64B相对的第二主表面66A和第四主表面66B。在一些实例中，工作平台56安置在第二主表面66A上。在一些实例中，对电极52和公共参比电极54安置在第四主表面66B上。
在一些实例中，第一介电衬底60A可以安置在由对电极52、公共参比电极54或两者限定的第五主表面70上。通过将工作平台56堆叠在对电极52、公共参比电极54或两者上，电化学传感器50可以具有与例如不将工作平台56堆叠在对电极52、公共参比电极54或两者上的朝向相比更小的表面积。在一些实例中，第一互连层62A和第二互连层62B可以通过一个或多个通孔68或一个或多个电迹线操作性地耦接。通过将第一互连层62A和第二互连层62B与一个或多个通孔68操作性地耦接，工作平台56可以操作性地耦接到对电极52和/或公共参比电极54。
在一些实例中，介电屏障可以分离工作电极、对电极和公共参比电极，以减少相邻电极之间的电干扰，如电子转移。图3是展示了示例电化学传感器80的横截面侧视图的示意概念图，所述示例电化学传感器包含在每一对相邻工作电极18之间的多个介电屏障98A、98B、98C和98D(统称为“介电屏障98”)。电化学传感器80可以与图1A和1B所展示的电化学传感器10和图2所展示的电化学传感器50相同或基本上类似，除了本文所述的差异之外。例如，电化学传感器80包含限定第一主表面94的介电衬底层90和安置在第一主表面94上并限定第二主表面96的互连层92。电化学传感器80可以包含多个相应工作电极88A和88B(统称为“工作电极88”)，所述工作电极安置在第二主表面96上并且被配置成检测样品流体中存在的多种分析物中的每种分析物的浓度。电化学传感器80可以包含对电极82，所述对电极安置在第二主表面96上并且被配置成当工作电极58的相应工作电极作为阳极操作时充当阴极，并且反之亦然。电化学传感器60还可以包含公共参比电极84，所述公共参比电极安置在第二主表面96上并且被配置成提供稳定且已知的电极电势。
在一些实例中，介电屏障98可以被配置成减少相邻电极之间的电干扰。例如，介电屏障98可以减少相邻电极之间的电子转移、减少相邻电极之间的电磁干扰或两者。在一些实例中，介电屏障98可以包含生物相容性聚合物(如聚酰胺或聚酰亚胺)、液晶聚合物、硅石玻璃(如玻璃晶片)、蓝宝石(如蓝宝石晶片)或硅。在一些实例中，介电屏障98可以与介电衬底90一体地形成。例如，工作电极88、对电极82和公共参比电极84中的每个相应工作电极均可以安置在由介电衬底90限定的空腔内。
在一些实例中，电化学传感器的组件(包含多个工作电极、至少一个对电极和公共参比电极)可以被布置成促进电化学传感器与包含电子组件(如处理电路系统)的计算装置的耦接。图4是展示了包含电化学传感器101的示例医疗装置100的平面图的示意概念图，所述电化学传感器包含对电极102、公共参比电极104和具有操作性地耦接到电组件114的对应电组件的多个相应工作电极108A、108B、108C、108D和108E(统称为“工作电极108”)的工作平台106。电化学传感器101可以与图1A、1B、2和3所展示的电化学传感器10，50和80相同或基本上类似，除了本文所述的差异之外。例如，电化学传感器110可以被配置成检测样品流体中存在的多种分析物中的每种分析物的浓度，所述样品流体操作性地耦接到(例如，与之流体连通)工作电极108中的至少每个相应工作电极。对电极102可以被配置成当工作电极108中的相应工作电极作为阳极操作时充当阴极，并且反之亦然。公共参比电极104可以被配置成提供稳定且已知的电极电势。
对电极102、公共参比电极104和工作电极108可以以任何合适的朝向布置在介电衬底110上。如图4所展示的，对电极102、公共参比电极104和工作电极108各自包含以堆叠朝向布置的独特的大小和形状。通过实现对电极102、公共参比电极104和工作电极108的不同大小、形状和/或朝向，电化学传感器101可以在对电极102、公共参比电极104和工作电极108中的每一个处实现所选化学物质。
如上文所讨论的，互连层可以形成多个电迹线，例如多个互连112。多个互连112将对电极102、公共参比电极104和工作电极108的至少一部分电耦接到电组件114的对应电组件。在一些实例中，电组件114可以包含计算装置，所述计算装置包含处理电路系统。例如，多个互连112展示了对电极102与对应的对电极电组件118、公共参比电极104与对应的公共参比电极电组件116和相应工作电极108A、108B、108C、108D和108E与相应的对应工作电极电组件120A、120B、120C、120D和120E(统称为“工作电极电组件120”)中的每一个的电耦接。
对电极电组件116、公共参比电极电组件118和工作电极电组件120可以被配置成使得医疗装置100能够至少部分地检索、标识和处理所述多个信号中的相应信号(例如，由工作电极108产生的)，以确定样品流体中的相应分析物的相应浓度。例如，对电极电组件118、公共参比电极电组件116和工作电极电组件120中的每一个可以包含任何合适的电组件、电子组件或电组件的组合以使得医疗装置100能够至少部分地检索、标识和处理所述多个信号中的相应信号(例如，由工作电极108产生的)，以确定样品流体中的相应分析物的相应浓度。图5是展示了包含电化学传感器131的示例医疗装置130的示意概念部分电路图，所述电化学传感器包含对电极132、公共参比电极134和具有操作性地耦接到对应的电组件的多个相应工作电极138A、138B、138C和138N(统称为“工作电极138”)的工作平台136。医疗装置130可以与图4所展示的医疗装置100相同或基本上类似，除了本文所述的差异之外。例如，医疗装置130可以被配置成检测样品流体中存在的多种分析物中的每种分析物的浓度，所述样品流体操作性地耦接到(例如，与之流体连通)工作电极138中的至少每个相应工作电极。对电极132可以被配置成当工作电极138中的相应工作电极作为阳极操作时充当阴极，并且反之亦然。公共参比电极134可以被配置成提供稳定且已知的电极电势。
如上文所讨论的，各种信号处理技术包含施加电势和/或电流到工作电极138中的相应工作电极，并且在一些实例中对电极132或公共参比电极134中的至少一个。如图5所展示的，医疗装置130可以包含操作性地耦接到工作电极138中的每个相应工作电极的相应源电源电压(VSS)140A、140B、140C和140N(统称为“工作电极源电源电压140”)。每个相应工作电极源电源电压140可以操作性地耦接到放大器144A、144B、144C和144N(统称为“放大器144”)，所述放大器在一些实例中可以是非反相放大器。在一些实例中，放大器144可以减小施加到工作电极138的相应工作电极的电势的变化。放大器144的输出可以输入到电力电子装置148A、148B、148C和148N(统称为“电力电子装置148”)。电力电子装置148中的相应电力电子装置可以被配置成向工作电极138中的相应工作电极供应所选电势、所选电流或两者。在一些实例中，电力电子装置148可以包含控制器，以例如使AC激励信号覆盖在DC工作电势之上。在一些实例中，电力电子装置148可以包含电力转换电路系统，如AC-直流(AC/DC)转换装置、DC/DC转换装置、降压转换电路(buck conversion circuit)、升压转换电路(boostconversion circuit)、升降压转换电路、正向转换电路、谐振模式转换电路、半桥电路、H桥电路和/或任何其它电力转换电路。在一些实例中，电力电子装置148可以包含被配置成选择性地向工作电极138中的相应工作电极供应电力的一个或多个开关。通过选择放大器144中的相应放大器并且选择电力电子装置148中的相应电力电子装置，可以例如基于用于相应工作电极的所选信号处理技术来控制向工作电极138中的相应工作电极递送的电势和/或电流。另外或可替代地，用电力电子装置148的一个或多个开关选择性地对工作电极138中的相应工作电极进行供电可以实现在用工作电极中的第二工作电极进行测量之前，消散由工作电极138中的第一工作电极产生的梯度、副产物等，以减少第二工作电极的测量中的误差。
在一些实例中，工作电极138中的相应工作电极(例如，工作电极138中的相应工作电极的输出)可以操作性地耦接到多个电压计152A、152B、152C和152N(统称为“电压计152”)中的相应电压计。在一些实例中，工作电极138中的相应工作电极可以操作性地耦接到多个电流表154A、154B、154C和154N(统称为“电流表154”)中的相应电流表。通过将工作电极138操作性地耦接到电压计152和电流表154，医疗装置130可以测量工作电极138的每个相应工作电极的输出电势和电流。
在一些实例中，工作电极138可以操作性地耦接到公共参比电极134。公共参比电极134可以向运算放大器150的反相输入提供稳定且已知的电极电势。源电源电压(VSS)可以操作性地耦接到运算放大器150的非反相输入。运算放大器150的输出可以操作性地耦接到对电极132。
在一些实例中，晶片级制造技术(如半导体制造技术)可以用于形成具有多个功能层的晶片级医疗装置，所述多个功能层包含电化学传感器、处理电路系统、电源和天线。图6是展示了示例晶片级医疗装置160的透视图的示意概念图，所述示例晶片级医疗装置包含电化学传感器层166和168、电路系统层170和172、电源层174和天线层176。晶片级医疗装置160可以与图4和5所展示的医疗装置100和130相同或基本上类似，除了本文所述的差异之外。
在一些实例中，传感器层166和/或168可以限定被配置成可经皮插入到生物系统中的突出部167。例如，突出部167可以插入患者的皮肤中。在一些实例中，突出部167可以包含传感器层166和/或168。在一些实例中，突出部167可以从表面晶片级装置160延伸约2毫米与约20毫米之间，如8毫米。在一些实例中，晶片级装置160可以被制造成允许突出部167的期望长度从晶片级装置160的表面延伸。通过从晶片级装置160的表面延伸的突出部167，传感器层166和/或168可以流体地耦接到生物系统，如患者的间质液。
在一些实例中，晶片级技术可以用于从限定基础晶片162的衬底(如半导体晶片)构建大量晶片级医疗装置。作为一个非限制性实例，可以使用一个十英寸的半导体基础晶片162来制造多达184个单独的晶片级医疗装置164。基础晶片162可以包含任何合适的厚度，如介于约0.1毫米到约1.1毫米之间。在一些实例中，每个单独的晶片级医疗装置164的管芯大小可以是大约10.5毫米乘10.5平方毫米。当然，可以利用衬底的任何合适的直径和厚度，并且可以选择每个管芯位置的大小以适应特定实例的需要。每个相应晶片级医疗装置164被实现为功能层(例如，电化学传感器层166和168、电路系统层170和172、电源层174和天线层176)的分立堆叠，并且每个堆叠耦接到基础晶片162。在一些实例中，帽或“盖”结构可以由另一个衬底(如另一个半导体晶片)制造。帽结构可以以创建用于单独的晶片级医疗装置164的壳体的方式耦接覆盖基础晶片162。此后，单独的晶片级医疗装置可以被切割或以其它方式分离成分立的晶片级医疗装置(例如，晶片级医疗装置164)。
电化学传感器层170和172可以与图2所展示的电化学传感器50相同或基本上类似。例如，电化学传感器层170可以包含工作平台(例如，工作平台56)，所述工作平台包含多个工作电极(例如，工作电极58)。电化学传感器层172可以包含至少一个对电极(例如，对电极52)和公共参比电极(例如，公共参比电极54)。在一些实例中，电化学传感器层170可以通过一个或多个通孔操作性地耦接到电化学传感器层172。在一些实例中，晶片级医疗装置160可以包含一个电化学传感器层或多个电化学传感器层，如三个或四个电化学传感器层。电化学传感器层170可以与晶片级医疗装置160周围的环境(例如，样品流体)流体地耦接。在一些实例中，电化学传感器层170可以包含一个或多个孔，以使得电化学传感器层172能够与晶片级医疗装置160周围的环境(例如，样品流体)流体地联接。以此方式，电化学传感器层170和172可以被配置成检测样品流体中存在的多种分析物中的每种分析物的浓度。
电路系统层170和172可以包含操作性地耦接到电化学传感器层166和168的处理电路系统、通信电路系统和数据存储组件，以从电化学传感器层166和168接收来自多个相应工作电极的多个信号。在一些实例中，电路系统层170和172可以包含半导体装置，如在硅衬底上制造和互连的集成芯片。在一些实例中，可以在电化学传感器层168的至少一部分上形成电路系统层170的至少一部分。在一些实例中，可以在电路系统层170的至少一部分上形成电路系统层172的至少一部分。
电源层174可以包含固态电池、锂离子电池、锂离子微电池、燃料电池等。在一些实例中，可以在电路系统层172的至少一个上形成电源层174。
在一些实例中，天线层176可以包含衬底和形成于衬底中的天线。例如，衬底可以包含生物相容性聚合物，如聚酰胺或聚酰亚胺、硅石玻璃或硅。衬底的至少一部分可以被金属化以形成天线。
通过堆叠电化学传感器层166和168、电路系统层170和172、电源层174和天线层176中的每一个，可以减小晶片级医疗装置160的大小。通过在相邻层上形成一个或多个层，可以简化晶片级医疗装置160的制造。通过使用半导体制造技术制造晶片级医疗装置160，可以同时制造多个晶片级医疗装置160以降低制造成本并且减少材料浪费。
在一些实例中，电化学传感器可以用于被配置成插入患者体内(如插入到患者的间质液中)的医疗装置中。图7A是展示了被配置成插入到患者的间质液中的示例医疗装置180的示意概念框图。医疗装置180可以包含外壳182、电化学传感器184、处理电路系统186、存储组件188、通信电路系统190、天线192和电源194。图7B-7D是展示了具有处理电路系统186和电化学传感器184的医疗装置181A、181B和181C的示例配置的示意概念框图。
在一些实例中，医疗装置180的组件的介电衬底(例如，介电衬底20)的至少一部分可以限定外壳102。例如，参考图6，层166、168、170、172、174和176的外部边缘可以限定外壳102。在其它实例中，外壳102可以包含分立材料层，例如包含但不限于生物相容性涂层、生物相容性外壳、模制或3D印刷塑料。外壳182可以将包含电化学传感器184、处理电路系统186、存储组件188、通信电路系统190、天线192和电源194的医疗装置180的组件的至少一部分与医疗装置180周围的环境(例如，样品流体200)分离。在一些实例中，医疗装置180的一个或多个组件可以安置在外壳182外部，例如固定到外壳182的外表面。例如，天线188可以固定到外壳182的外表面，以改善天线192的发射性质。外壳182可以包含任何合适的形状，如直线的或曲线的。在一些实例中，外壳182可以被成形成促进将外壳182插入到人类患者的间质液中。例如，外壳182可以包含要加载到插入工具中的圆形形状或包含圆角和边缘以减少对患者的刺激。
外壳180可以是任何合适的尺寸。在一些实例中，外壳102的高度可以介于大约1毫米与大约7毫米之间，如大约2.35毫米。在一些实例中，外壳182的宽度可以介于大约5毫米与大约15毫米之间，如大约10.5毫米。在一些实例中，外壳182的长度可以介于大约5毫米与大约15毫米之间，如大约10.5毫米。
在一些实例中，电化学传感器184的至少一部分流体地耦接到医疗装置180周围的环境。例如，电化学传感器184的工作电极平台的至少一部分可以流体地耦接到样品流体200。在一些实例中，外壳182可以包含使电化学传感器184的至少一部分暴露于样品流体200的一个或多个孔。在其中外壳182包含涂层或外壳的实例中，电化学传感器184可以至少部分地突出穿过外壳182的一部分。
电化学传感器184可以与图1A和1B所展示的电化学传感器10、图2所展示的电化学传感器50或图3所展示的电化学传感器80相同或基本上类似。例如，电化学传感器184可以包含公共参比电极、对电极和包含多个相应工作电极185A、185B、185C、185D、185E、185F和185G(统称为“工作电极185”)的工作电极平台。如上文所讨论的，工作电极185中的每个相应工作电极可以电耦接到公共参比电极和任选地至少一个对电极。工作电极185中的每个相应工作电极可以包含相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与所选分析物反应以产生指示所选分析物的浓度的相应信号。在一些实例中，电化学传感器184可以包含限定第一主表面的介电衬底层和位于第一主表面上并限定第二主表面的互连层，其中工作电极185可以安置在第二主表面上，并且互连层将公共参比电极和所述至少一个对电极电耦接到工作电极185。
处理电路系统186可以包含各种类型的硬件，包含但不限于微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或等效分立或集成逻辑电路系统以及此类组件的组合。术语“处理电路系统”通常可以指代前述逻辑电路系统单独或与其它逻辑电路系统的组合或任何其它等效电路系统中的任何电路系统。在一些实例中，处理电路系统186可以表示和/或包含另外的组件，如正弦波发生器195、乘法器197、积分器199、电流-电压转换器191、电流-频率转换器193等。处理电路系统186表示可以被配置成实施阐述本文所述的一个或多个算法的固件和/或软件的硬件。例如，处理电路系统186可以被配置成实施用于执行存储在一个或多个存储组件188(如信号标识(ID)模块196和/或信号分析模块198)内的处理指令的功能、处理指令或两者。
处理电路系统186操作性地耦接到电化学传感器184，以从电化学传感器184接收来自工作电极185的多个信号。处理电路系统186(例如，通过信号标识模块196)可以被配置成标识与工作电极185中的相应所选工作电极相对应的相应信号。例如，处理电路系统186(例如，通过信号标识模块196)可以包含多路复用器201以标识相应信号。
处理电路系统(例如，通过信号分析模块198)可以被配置成处理经过标识的信号以通过电流分析法、电势分析法和/或EIS确定与如上文所讨论的相应所选工作电极相关联的相应分析物的浓度。在一些实例中，处理电路系统186可以包含通信地耦接到微处理器187的模数转换器。微处理器187可以被配置成处理与工作电极185的相应所选工作电极相对应的相应信号(例如，通过模数转换器转换)，以通过电流分析法或电势分析法确定与相应所选工作电极相关联的相应分析物的浓度。
在一些实例中，处理电路系统186可以包含模拟前端(AFE)处理器189(例如，“AFE芯片”)。AFE处理器189可以被配置成处理与工作电极185中的相应所选工作电极相对应的相应信号，以通过电流分析法、电势分析法或EIS确定与相应所选工作电极相关联的相应分析物的浓度。在一些实例中，如图7B所展示的，AFE处理器189包含针对工作电极185中的每个相应工作电极的专用输入。在一些此类实例中，AFE处理器189可以从工作电极185中的每个相应工作电极接收包含所选分析物的相应所选频率的信号。可以选择所选分析物的相应所选频率以增加所选分析物的信号响应。例如，葡萄糖的所选频率可以包含约1000Hz，并且钾的所选频率可以包含约600Hz。在其它实例中，AFE处理器189可以从工作电极185中的每个相应工作电极接收包含相应频率扫描(例如，范围为约1Hz直到约100KHz的各种频率)的相应信号。频率扫描可以包含导致来自所选分析物的响应信号的至少一个频率或频率范围。
在其它实例中，如图7C所展示的，AFE处理器189可以包含针对来自工作电极185的第一组工作电极(例如，图7C中的工作电极185A-185D)中的每个相应工作电极的专用输入，并且可以包含电连接到多路复用器201的输入。多路复用器201可以电连接到来自工作电极185的第二组工作电极(例如，图7C中的工作电极185E-185G)。AFE处理器189可以从工作电极185的第一组相应工作电极(例如，工作电极185A-185D)中的每个相应工作电极接收包含所选分析物的相应所选频率的相应信号。AFE处理器189可以从多路复用器201接收来自第二组电极185中的每个工作电极(例如，工作电极185E-185G)的相应信号。相应信号可以包含针对第二组工作电极185中的每个工作电极的相应所选频率或相应频率扫描。以此方式，工作电极185中的一些工作电极可以被直接询问，而其它工作电极可以通过多路复用器201被并行询问。
在其它实例中，如图7D所展示的，AFE处理器189可以通过多路复用器201电连接到工作电极185中的每个工作电极。AFE处理器189可以从多路复用器201接收工作电极185中的每个相应工作电极的经过标识的相应所选频率或工作电极185中的每个相应工作电极的经过标识的相应频率扫描。以此方式，医疗装置180可以标识和处理多个信号，所述多个信号中的每个相应信号与工作电极185中的相应工作电极相对应。
医疗装置180可以包含通信电路系统190，其操作性地耦接到处理电路系统186并且被配置成发送和接收信号以使得能够通过天线192与外部装置202进行通信。例如，通信电路系统190可以包含通信接口，如射频发射器和/或接收器、蜂窝发射器和/或接收器、
接口卡或能够发送信息或发送和接收信息的任何其它类型的装置。在一些实例中，通信电路系统190的通信接口可以被配置成通过天线192发送和/或接收数据。在一些实例中，医疗装置180使用通信电路系统190将数据无线地传输(例如，单向通信)到外部装置202。在一些实例中，外部装置202可以包含但不限于射频标识读取器、移动装置(如手机或平板电脑)或操作性地耦接到电子医疗记录数据库或远程服务器系统的计算装置。以此方式，天线112可以操作性地耦接到处理电路系统并且被配置成将表示相应分析物的浓度的数据发送到外部装置112。
在一些实例中，处理电路系统186可以使得通信电路系统190通过天线192发送指示分析物的测定浓度的数据，如经过处理的数据、来自电化学传感器184的未经过处理的信号或两者。在一些实例中，外部装置202可以通过天线192连续地或周期性地询问或轮询通信电路系统190，以使处理电路系统186接收、标识或处理来自电化学传感器184的信号。通过仅当由外部装置202询问或轮询时从电化学传感器184接收、标识或处理信号，处理电路系统可以节省电力或处理资源。
一个或多个存储组件188可以被配置成将信息存储在医疗装置180内。在一些实例中，一个或多个存储组件188包含计算机可读存储介质或计算机可读存储装置。在一些实例中，一个或多个存储组件188包含临时存储器，这意味着一个或多个存储组件188的主要目的不是长期存储。在一些实例中，一个或多个存储组件188包含易失性存储器，这意味着一个或多个存储组件188在不向一个或多个存储组件188提供电力时不维护存储内容。易失性存储器的实例包含随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)和本领域中已知的其它形式的易失性存储器。在一些实例中，一个或多个存储组件188用于存储供处理电路系统186执行的程序指令。在一些实例中，在处理电路系统186上运行的软件或应用使用一个或多个存储组件188，以在程序执行期间临时存储信息。
在一些实例中，一个或多个存储组件188可以进一步包含被配置用于信息的长期存储的一个或多个存储组件188。在一些实例中，一个或多个存储组件188包含非易失性存储元件。这种非易失性存储元件的实例包含闪存或电可编程存储器(EPROM)或电可擦除可编程(EEPROM)存储器的形式。
如上所述，存储组件188可以存储信号标识模块196和信号分析模块198。信号标识模块196和信号分析模块198中的每一个可以以各种方式实施。例如，信号标识模块196和信号分析模块198中的一个或多个可以被实施为由处理电路系统186执行的应用或应用的一部分。在一些实例中，信号标识模块196和信号分析模块198中的一个或多个可以被实施为医疗装置180的硬件单元的一部分(例如，实施为电路系统)。在一些实例中，信号标识模块196和信号分析模块198中的一个或多个可以在外部装置202上远程实施为由外部装置202的一个或多个处理器执行的应用的一部分或实施为外部装置202的硬件单元。由信号标识模块196和信号分析模块198中的一个或多个执行的功能在下文参考图10所展示的示例流程图进行解释。
电源194可以操作性地耦接到处理电路系统186、存储组件188和/或通信电路系统190。在一些实例中，电源194可以操作性地耦接到电化学传感器184，例如以向所述多个相应工作电极中的相应工作电极供应工作电势或工作电流。电源194可以包含任何合适的电源，例如固态电池、锂离子电池、锂离子微电池、燃料电池等。
可以使用任何合适的技术来形成包含电化学传感器184的医疗装置180。图8是展示了形成电化学传感器的示例技术的流程图。虽然图8所展示的技术将关于图1A和1B的电化学传感器10来描述，但是在一些实例中，图8所展示的技术可以用于形成其它电化学传感器，包含但不限于图2所展示的电化学传感器50、图3所展示的电化学传感器80、图4所展示的电化学传感器101、图5所展示的电化学传感器131和图6所展示的电化学传感器层166和168。
图8所展示的技术包含提供限定第一主表面24的介电衬底20(210)。在一些实例中，提供介电衬底20可以包含通过例如机械加工、激光蚀刻或化学蚀刻在介电衬底20中形成表面特征，例如介电屏障98。在一些实例中，提供介电衬底20可以包含提供包含多个区域的晶片，每个区域限定介电衬底20。例如，晶片可以包含大约184个区域。通过使用晶片，可以基本上同时制造多个电化学传感器10。
图8所展示的技术还包含在第一主表面24的至少一部分上沉积互连层22，以限定与第一主表面24相对的第二主表面26(212)。在一些实例中，沉积互连层22可以包含通过例如化学气相沉积、物理气相沉积、溅射、热喷涂、冷喷涂等来金属化第一主表面24。在一些实例中，沉积互连层22可以包含抛光第二主表面26的至少一部分或蚀刻第二主表面26的至少一部分以限定分立的电互连。第二主表面26可以为工作电极18、对电极12和/或公共参比电极14的随后沉积提供合适的表面。
图8所展示的技术还包含在第二主表面26的至少一部分上沉积工作电极18(214)。在一些实例中，工作电极18中的每个相应工作电极可以包含相应试剂底物(例如，试剂底物28)，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示相应分析物的浓度的信号。通过在第二主表面26的至少一部分上沉积工作电极18，工作电极18中的每个相应工作电极可以被配置成将指示相应分析物的浓度的信号传导到互连层22。
在一些实例中，沉积所述多个相应工作电极可以包含将掩模定位于第二主表面26的至少一部分上，以限定第二主表面26的未掩模区域。在一些实例中，掩模可以包含被配置成可释放地粘附到第二主表面的任何合适的材料，例如光刻胶。沉积所述多个相应工作电极还可以包含在未掩模区域上沉积试剂底物层(例如，试剂底物28)。在一些实例中，沉积试剂底物层可以包含未掩模区域的准备，例如暴露于化学蚀刻剂或所选辐射波长。沉积所述多个相应工作电极还可以包含例如通过掩模剥离器去除掩模。沉积所述多个相应工作电极还可以包含在试剂底物层的至少一部分上沉积膜层。在一些实例中，膜层可以包含限制膜或选择性离子转移膜，如上文所讨论的。以此方式，沉积所述多个相应工作电极可以包含形成具有试剂底物和膜的工作电极18中的相应工作电极，如上文所讨论的。
在一些实例中，沉积所述多个相应工作电极可以包含在第二主表面26、试剂底物层和/或膜层上沉积第二掩模，以限定第二未掩模区域。在一些实例中，第二掩模可以包含被配置成可释放地粘附到第二主表面26、试剂底物层和/或膜层的任何合适的材料，例如光刻胶。沉积所述多个相应工作电极还可以包含在第二未掩模区域上沉积第二膜层。在一些实例中，沉积第二膜层可以包含第二未掩模区域的准备，例如暴露于化学蚀刻剂或所选辐射波长。沉积所述多个相应工作电极还可以包含例如通过掩模剥离器去除第二掩模。在一些实例中，第二膜层可以包含限制膜或选择性离子转移膜，如上文所讨论的。以此方式，沉积所述多个相应工作电极可以包含形成具有试剂底物和多个膜的工作电极18中的相应工作电极，如上文所讨论的。
图8所展示的技术任选地包含在第二主表面26的至少一部分上沉积公共参比电极14和在第二主表面26的至少一部分上沉积对电极12。以此方式，工作电极18可以操作性地耦接到公共参比电极14和对电极12。
在一些实例中，图8所展示的技术任选地包含将工作平台16堆叠在对电极12和/或公共参比电极14上。例如，技术任选地包含提供限定第三主表面64B的第二介电衬底60B。技术任选地包含在第三主表面64B的至少一部分上沉积第二互连层62B，以限定与第三主表面64B相对的第四主表面66B。技术任选地包含在第四主表面64B的至少一部分上沉积公共参比电极54。技术任选地包含在第四主表面64B的至少一部分上沉积对电极52。技术任选地包含将互连层22的至少一部分电耦接到第二互连层62B的至少一部分。以此方式，工作平台16可以堆叠在对电极12和/或公共参比电极14上，以减小电化学传感器10的表面积。
在一些实例中，如图8所展示的，形成电化学传感器可以作为形成医疗装置的技术的一部分来执行。图9是展示了形成医疗装置的示例技术的流程图，所述医疗装置包含电化学传感器、处理电路系统、天线和电源。虽然图9所展示的技术将关于图1A和1B所展示的电化学传感器10和图7所展示的医疗装置180来描述，但是在一些实例中，图9所展示的技术可以用于形成其它电化学传感器和医疗装置，包含但不限于图2和3所展示的电化学传感器50和80以及图4、5和6所展示的医疗装置100、130和160。
图9所展示的技术包含处理包含介电衬底20的晶片(例如，图6所展示的基础晶片162)，以在介电衬底20的第一主表面24上提供互连层22和通孔68(220)。在一些实例中，处理晶片162可以包含通过例如化学气相沉积、物理气相沉积、热喷涂、冷喷涂、浸涂、旋涂、喷射沉积等来金属化第一主表面24。在一些实例中，沉积互连层22可以包含抛光第二主表面26的至少一部分或蚀刻第二主表面26的至少一部分。在一些实例中，处理晶片162以包含通孔(例如，先通孔、中通孔或后通孔穿硅通孔、穿玻璃通孔或穿芯片通孔)可以包含机械蚀刻或化学蚀刻。通过处理晶片162以提供互连层22和通孔68，可以准备晶片162以接收电化学传感器10或电路系统(如处理电路系统106)的一个或多个组件。
图9所展示的技术还包含在处理晶片162以提供互连层22和通孔68之后确定晶片162上的传感器设计(222)。在一些实例中，传感器设计可以覆盖在晶片162上，以使处理设备能够确定与要在单个晶片162上制造的多个医疗装置中的每个相应医疗装置(例如，图6所展示的医疗装置180)相对应的相应管芯位置的边界。在一些实例中，确定传感器设计可以包含限定每个电化学传感器的物理和/或电特征。例如，限定形成基部聚酰亚胺层、金属化、形成中间聚酰亚胺层、蚀刻和/或形成顶部聚酰亚胺层的每个电化学传感器的物理和/或电特征。在一些实例中，与电化学传感器的形成相关联的化学物质相关步骤可以在随后步骤期间执行。以此方式，多个电化学传感器图案可以通过用于创建本文所述的类型的生理传感器元件的常规技术和方法被限定并直接形成在晶片162的表面上。
图9所展示的技术还包含在晶片162上形成电路系统(224)。在一些实例中，在晶片162上形成电路系统可以包含形成覆盖晶片162的与包含步骤222中的传感器设计的晶片162的表面相对的表面的导电电路图案。在一些实例中，形成电路系统可以包含将多个集成芯片定位于晶片162上，例如包含与晶片162上的每个管芯位置相对应的多个集成芯片的硅基晶片。在一些实例中，多个集成芯片的多个连续层可以定位于晶片162上。例如，所述多个连续层中的每个连续层可以包含处理电路系统186、存储组件188和通信电路系统190中的一个或多个。电路系统包含用于每个相应管芯位置(即，晶片162上的多个医疗装置中的每个相应医疗装置180)的单独电路布局(相同或基本上类似)。用于每个管芯位置的电路系统包含导电迹线、接触焊盘和被设计成与要安装到管芯位置的多层组件堆叠兼容的特征。
图9所展示的技术还包含在晶片162上形成电源194(226)。在一些实例中，在晶片162上形成电源194可以包含将电源194操作性地耦接到电路系统，如处理电路系统186、存储组件188或通信电路系统190。在一些实例中，在晶片162上形成电源194可以包含将多个电源定位于晶片162上，所述多个电源与医疗装置180在晶片162上的布置相对应。在一些实例中，在晶片162上形成电源194可以包含在晶片162上形成多个电源，所述多个电源与医疗装置180在晶片162上的布置相对应。
图9所展示的技术还包含蚀刻帽晶片以及将天线192金属化到帽晶片的内部上(228)。在一些实例中，帽晶片可以包含第二晶片，所述第二晶片被配置成例如在将电源192放置于晶片162上之后放置在晶片162之上。在一些实例中，帽晶片包含与基础晶片162相同的材料。在其它实例中，帽晶片包含聚合物或塑料材料。在一些实例中，蚀刻帽晶片可以包含机械蚀刻或化学蚀刻以限定空腔。在一些实例中，腔可以被蚀刻或以其它方式以被设计并被配置成单独地封闭多层组件堆叠中的每个多层组件堆叠的布置的方式形成。在一些实例中，空腔的至少一部分可以与天线192的所选形状相对应。在一些实例中，将天线192金属化到帽晶片的内部上可以包含通过例如化学气相沉积、物理气相沉积、热喷涂、冷喷涂等将金属沉积到在帽晶片中形成的空腔中。在一些实例中，将天线192金属化到帽晶片的内部上可以包含放置一个或多个电耦接器，所述一个或多个电耦接器被配置成将天线192电耦接到电路系统，如耦接到通信电路系统190。在一些实例中，帽晶片可以包含多个天线192，所述多个天线中的每个天线与晶片162上的医疗装置180相对应。
图9所展示的技术还包含将帽晶片放置于晶片162上(230)。帽晶片可以附接在基础晶片162的表面上，以“密封”所述多个医疗装置中的每个相应医疗装置180。密封可以是气密的或非气密的。在其中密封是气密的实例中，医疗装置180可以具有改善的性能、改善的装置寿命或两者。在一些实例中，可以使用环氧树脂、晶片键合材料等将帽晶片附接到基础晶片162。在一些实例中，将帽晶片放置于晶片162上可以包含将帽晶片放置于电源194上。以此方式，帽晶片可以被配置成包封电源194。例如，当插入到样品流体200中时，电源194可以与样品流体200隔离。在一些实例中，帽晶片可以被配置成使电源194处产生的热消散，例如帽晶片可以包含一个或多个挡板，所述一个或多个挡板被配置成改善从电源194到医疗装置180周围的环境(如样品流体200)的热传递。通过将帽晶片放置于电源194上，医疗装置180可以减少患者暴露于电源194。
图9所展示的技术还包含在晶片162上形成电化学传感器10(232)。在一些实例中，在晶片162上形成电化学传感器10可以包含将电化学传感器10放置于晶片162的与电路系统、电源194或天线192相对的一侧上。在一些实例中，形成电化学传感器10可以包含使用图8所展示的技术形成电化学传感器10。在一些实例中，使用图8所展示的技术形成电化学传感器10可以包含在晶片162上形成多个医疗装置的相应医疗装置180的多个相应电化学传感器10。
图9所展示的技术还包含分离晶片162上的所述多个医疗装置中的单独的医疗装置180(234)。在一些实例中，分离单独的医疗装置180可以包含通过在所述多个医疗装置中的每个相邻医疗装置180之间例如激光切割、激光蚀刻、化学蚀刻或机械加工材料来机械地分离单独的医疗装置180。以此方式，图9所展示的技术可以用于形成多个医疗装置180。
包含通过图9所展示的技术形成的电化学传感器的医疗装置可以用于检测样品流体中的分析物的浓度。图10是展示了检测分析物的浓度的示例技术的流程图。虽然图10所展示的技术将关于图4所展示的包含图1A和1B的电化学传感器10的医疗装置100来描述，但是在一些实例中，图10所展示的技术可以使用其它医疗装置或其它电化学传感器来检测分析物的浓度，包含但不限于图2和3所展示的电化学传感器50或80以及图4、5、6和7所展示的医疗装置100、130、160和180。
图10所展示的技术包含由医疗装置100的电化学传感器104响应于多种分析物生成多个信号(240)。例如，电化学传感器104可以与关于图1A和1B所描述的电化学传感器10基本上类似。如上文所讨论的，工作电极18中的每个相应工作电极可以响应于相应分析物或其衍生物与工作电极18中的相应工作电极的相应试剂底物反应而产生信号(例如，电流和/或电势)。
图10所展示的技术还包含通过操作性地耦接到电化学传感器104的医疗装置100的处理电路系统160接收所述多个信号(242)。在一些实例中，所述多个信号可以包含经过调节的信号、未经过调节的信号或两者。例如，所述信号的一部分可以包含模拟信号，并且所述信号的一部分可以包含数字信号。
图10所展示的技术还包含由处理电路系统106(例如，信号标识模块116)标识所述多个信号中的与工作电极18中的相应所选工作电极相对应的相应信号(244)。在一些实例中，标识所述多个信号中的相应信号可以包含使用定时信号来将相应信号与工作电极18中的所选工作电极相关联。在一些实例中，标识所述多个信号中的相应信号可以包含使用多路复用器将相应信号与工作电极18中的所选工作电极相关联。通过标识与工作电极18中的所选工作电极相关联的相应信号，处理电路系统106(例如，信号标识模块116)可以确定用于处理相应信号的适当技术。
图10所展示的技术还包含由处理电路系统106(例如，信号分析模块118)处理经过标识的信号以确定与相应所选工作电极相关联的相应分析物的浓度(246)。例如，处理电路系统106可以通过电流分析法、电势分析法或EIS中的至少一个处理经过标识的信号。在一些实例中，经过标识的信号可以包含电流，如工作电极18中的相应工作电极与公共参比电极14之间的电流的变化，使得处理电路系统可以至少部分地基于电流分析法确定相应分析物的浓度，如上文所讨论的。在一些实例中，经过标识的信号可以包含电势，如工作电极18中的相应工作电极与公共参比电极14之间的电势差，使得处理电路系统106可以至少部分地基于电势分析法确定相应分析物的浓度，如上文所讨论的。在一些实例中，经过标识的信号可以包含响应信号，如响应于激励信号在工作电极18中的相应工作电极与对电极12之间的电流，使得处理电路系统106(例如，信号分析模块118)可以至少部分地基于EIS确定相应分析物的浓度，如上文所讨论的。
在一些实例中，图10所展示的技术可以在医疗装置100安置在生物系统内时执行，如插入在人类患者的间质液内。
在一些实例中，图10所展示的技术任选地包含通过操作性地耦接到处理电路系统106的天线112向外部装置122发送所确定的相应分析物的浓度。在一些实例中，外部装置122可以位于生物系统的外部，如人类患者的间质液的外部。
以下条款包含本公开的示例主题。
条款1.一种电化学传感器，其包括：公共参比电极；至少一个对电极；以及工作电极平台，所述工作电极平台包括多个相应工作电极，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极电耦接到所述公共参比电极并且包括相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的信号。
条款2.根据条款1所述的电化学传感器，其包括介电衬底，所述介电衬底限定第一主表面；以及互连层，所述互连层位于所述第一主表面上并且限定与所述第一主表面相对的第二主表面，其中所述多个相应工作电极安置在所述第二主表面上，并且其中所述互连层将所述公共参比电极和所述至少一个对电极电耦接到所述多个相应工作电极。
条款3.根据条款1或2所述的电化学传感器，其中所述多个相应工作电极中的至少一个相应工作电极包括安置在所述相应试剂底物上的膜，并且其中所述膜能够渗透所述相应分析物。
条款4.根据条款3所述的电化学传感器，其中所述膜包括限制膜、选择性离子转移膜或限制膜和选择性离子转移膜。
条款5.根据条款3或4所述的电化学传感器，其中所述膜包括离子载体。
条款6.根据条款1到5中任一项所述的电化学传感器，其中所述至少一个相应工作电极包括位于所述相应试剂底物上的限制膜和位于所述限制膜上的选择性离子转移膜。
条款7.根据条款1到5中任一项所述的电化学传感器，其中所述至少一个相应工作电极包括位于所述相应试剂底物上的选择性离子转移膜和位于所述选择性离子转移膜上的限制膜。
条款8.根据条款3到7中任一项所述的电化学传感器，其中所述膜包含选自由以下组成的组的至少一种离子载体：氨基甲基化聚苯乙烯水杨醛、二苯并-18-冠-6、色唑霉素(cezomycin)、恩镰孢菌素(enniatin)、短杆菌肽A、拉沙里菌素、大环内酯类、莫能菌素、甲基盐霉素、尼日利亚菌素、尼日利亚菌素钠盐、无活菌素、聚酰亚胺/莱卡共混物、盐霉素、缬氨霉素或其混合物。
条款9.根据条款1到8中任一项所述的电化学传感器，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极包括安置在所述相应试剂底物上的相应膜，并且其中所述相应膜能够选择性地渗透所述相应分析物。
条款10.根据条款1到9中任一项所述的电化学传感器，其中所述相应试剂底物中的至少一种相应试剂底物包括氧化酶。
条款11.根据条款1到10中任一项所述的电化学传感器，其中所述相应试剂底物包含选自由以下组成的组的至少一种酶：葡萄糖氧化酶、肌酸酐氨基水解酶、肌酸脒基水解酶、肌氨酸氧化酶、碳酸酐酶、胆碱氧化酶、辣根过氧化物酶、硫胺素氧化酶、脲酶、甘油-3-磷酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶、乳酸氧化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、醇氧化酶、D-氨基酸氧化酶、胆固醇氧化酶、吡哆醛氧化酶和NAD(P)H氧化酶以及丙酮酸氧化酶或其混合物。
条款12.根据条款1到11中任一项所述的电化学传感器，其中所述相应试剂底物包含被配置成固定相应试剂的相应固定化底物。
条款13.根据条款1到12中任一项所述的电化学传感器，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的长度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间，并且其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的宽度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间。
条款14.根据条款1到13中任一项所述的电化学传感器，其中所述至少一个对电极的长度介于约7.5毫米与约10毫米之间，并且其中所述至少一个对电极的宽度介于约7.5毫米与约10毫米之间。
条款15.根据条款1到14中任一项所述的电化学传感器，其中所述工作电极平台包括介电屏障，所述介电屏障安置在所述多个相应工作电极中的第一工作电极与所述多个相应工作电极中的与所述第一工作电极相邻的第二工作电极之间。
条款16.根据条款1到15中任一项所述的电化学传感器，其中所述互连层包括至少一个电互连，所述至少一个电互连包括铬、金铬合金、钛、钛金合金或铂。
条款17.根据条款1到16中任一项所述的电化学传感器，其中所述多个相应工作电极包括：第一工作电极，所述第一工作电极包括被配置成与钠离子反应的第一试剂底物；第二工作电极，所述第二工作电极包括被配置成与氯离子反应的第二试剂底物；第三工作电极，所述第三工作电极包括被配置成与血尿素氮反应的第三试剂底物；第四工作电极，所述第四工作电极包括被配置成与葡萄糖反应的第四试剂底物；第五工作电极，所述第五工作电极包括被配置成与钾反应的第五试剂底物；第六工作电极，所述第六工作电极包括被配置成与碳酸氢盐或二氧化碳反应的第六试剂底物；以及第七工作电极，所述第七工作电极包括被配置成与肌酸酐反应的第七试剂底物。
条款18.根据条款1到17中任一项所述的电化学传感器，其中所述多个相应工作电极共同地电耦接到所述公共参比电极和所述至少一个对电极。
条款19.根据条款2到18中任一项所述的电化学传感器，其中所述多个相应工作电极电连接到所述互连层中的单个公共电互连。
条款20.根据条款1到19中任一项所述的电化学传感器，其包括单个公共参比电极和单个对电极。
条款21.一种生物相容性医疗装置，其包括：电化学传感器，所述电化学传感器包括：公共参比电极；至少一个对电极；以及工作电极平台，所述工作电极平台包括多个相应工作电极，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极电耦接到所述公共参比电极并且包括相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的相应信号；处理电路系统，所述处理电路系统操作性地耦接到所述电化学传感器，其中所述处理电路系统被配置成：从所述电化学传感器接收来自所述多个相应工作电极的多个信号；标识与所述多个相应工作电极中的相应所选工作电极相对应的相应信号；并且处理经过标识的信号以确定与所述相应所选工作电极相关联的所述相应分析物的浓度；天线，所述天线操作性地耦接到所述处理电路系统；以及电源，所述电源操作性地耦接到所述处理电路系统。
条款22.根据条款21所述的生物相容性医疗装置，其中所述工作电极平台的至少一部分流体地耦接到所述生物相容性医疗装置周围的环境。
条款23.根据条款21或22所述的生物相容性医疗装置，其中所述生物相容性医疗装置的高度为大约2.35毫米，其中所述生物相容性医疗装置的宽度为大约10.5毫米，并且其中所述生物相容性医疗装置的长度为大约10.5毫米。
条款24.根据条款21到23中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述天线被配置成将表示所述相应分析物的浓度的数据传输到外部装置。
条款25.根据条款21到24中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述电化学传感器包括：介电衬底，所述介电衬底限定第一主表面；以及互连层，所述互连层位于所述第一主表面上并且限定与所述第一主表面相对的第二主表面，其中所述多个相应工作电极安置在所述第二主表面上，并且其中所述互连层将所述公共参比电极和所述至少一个对电极电耦接到所述多个相应工作电极。
条款26.根据条款21到25中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述多个相应工作电极中的至少一个工作电极包括安置在所述相应试剂底物上的膜，并且其中相应膜能够渗透所述相应分析物。
条款27.根据条款26所述的生物相容性医疗装置，其中所述膜包括限制膜、选择性离子转移膜或限制膜和选择性离子转移膜。
条款28.根据条款26或27所述的生物相容性医疗装置，其中所述膜包括离子载体。
条款29.根据条款21到28中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述相应工作电极至少包括位于所述相应试剂底物上的限制膜和位于所述限制膜上的选择性离子转移膜。
条款30.根据条款21到28中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述相应工作电极至少包括位于所述相应试剂底物上的选择性离子转移膜和位于所述选择性离子转移膜上的限制膜。
条款31.根据条款26到30中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述膜包含选自由以下组成的组的至少一种离子载体：氨基甲基化聚苯乙烯水杨醛、二苯并-18-冠-6、色唑霉素、恩镰孢菌素、短杆菌肽A、拉沙里菌素、大环内酯类、莫能菌素、甲基盐霉素、尼日利亚菌素、尼日利亚菌素钠盐、无活菌素、聚酰亚胺/莱卡共混物、盐霉素、缬氨霉素或其混合物。
条款32.根据条款21到31中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极包括安置在所述相应试剂底物上的相应膜，并且其中所述相应膜能够选择性地渗透所述相应分析物。
条款33.根据条款21到32中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述相应试剂底物中的至少一种相应试剂底物包括氧化酶。
条款34.根据条款21到33中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述相应试剂底物包含选自由以下组成的组的至少一种酶：葡萄糖氧化酶、肌酸酐氨基水解酶、肌酸脒基水解酶、肌氨酸氧化酶、碳酸酐酶、胆碱氧化酶、辣根过氧化物酶、硫胺素氧化酶、脲酶、甘油-3-磷酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶、乳酸氧化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、醇氧化酶、D-氨基酸氧化酶、胆固醇氧化酶、吡哆醛氧化酶和NAD(P)H氧化酶以及丙酮酸氧化酶或其混合物。
条款35.根据条款21到34中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的长度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间，并且其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的宽度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间。
条款36.根据条款21到35中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述至少一个对电极的长度介于约7.5毫米与约10毫米之间，并且其中所述至少一个对电极的宽度介于约7.5毫米与约10毫米之间。
条款37.根据条款21到36中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述工作电极平台包括介电屏障，所述介电屏障安置在所述多个相应工作电极中的第一工作电极与所述多个相应工作电极中的与所述第一工作电极相邻的第二工作电极之间。
条款38.根据条款25到37中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述互连层包括至少一个电互连，所述至少一个电互连包括铬、金铬合金、钛、钛金合金或铂。
条款39.根据条款21到38中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述多个相应工作电极包括：第一工作电极，所述第一工作电极包括被配置成与钠离子反应的第一试剂底物；第二工作电极，所述第二工作电极包括被配置成与氯离子反应的第二试剂底物；第三工作电极，所述第三工作电极包括被配置成与血尿素氮反应的第三试剂底物；第四工作电极，所述第四工作电极包括被配置成与葡萄糖反应的第四试剂底物；第五工作电极，所述第五工作电极包括被配置成与钾反应的第五试剂底物；第六工作电极，所述第六工作电极包括被配置成与碳酸氢盐或二氧化碳反应的第六试剂底物；以及第七工作电极，所述第七工作电极包括被配置成与肌酸酐反应的第七试剂底物。
条款40.根据条款21到39中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述多个相应工作电极共同地电耦接到所述公共参比电极和所述至少一个对电极。
条款41.根据条款25到40中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述多个相应工作电极电连接到所述互连层中的单个公共电互连。
条款42.根据条款21到41中任一项所述的生物相容性医疗装置，其包括单个公共参比电极和单个对电极。
条款43.一种形成电化学传感器的方法，所述方法包括：形成公共参比电极；形成至少一个对电极；以及在所述第二主表面的至少一部分上形成包括多个相应工作电极的工作电极平台，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极包括相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的信号。
条款44.根据条款43所述的方法，其包括：提供限定第一主表面的介电衬底；在所述第一主表面上形成互连层以限定与所述第一主表面相对的第二主表面，其中形成所述工作电极平台包括在所述第二主表面上形成所述多个相应工作电极，并且其中所述互连层将所述公共参比电极和所述至少一个对电极电耦接到所述多个相应工作电极。
条款45.根据条款43或44所述的方法，其中所述相应试剂底物中的至少一种相应试剂底物包括氧化酶。
条款46.根据条款43到45中任一项所述的方法，其中所述相应试剂底物包含选自由以下组成的组的至少一种酶：葡萄糖氧化酶、肌酸酐氨基水解酶、肌酸脒基水解酶、肌氨酸氧化酶、碳酸酐酶、胆碱氧化酶、辣根过氧化物酶、硫胺素氧化酶、脲酶、甘油-3-磷酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶、乳酸氧化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、醇氧化酶、D-氨基酸氧化酶、胆固醇氧化酶、吡哆醛氧化酶和NAD(P)H氧化酶以及丙酮酸氧化酶或其混合物。
条款47.根据条款43到46中任一项所述的方法，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的长度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间，并且其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的宽度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间。
条款48.根据条款44到47中任一项所述的方法，其中所述互连层包括至少一个电互连，所述至少一个电互连包括铬、金铬合金、钛、钛金合金或铂。
条款49.根据条款44到48中任一项所述的方法，其包括：在所述第二主表面的至少一部分上沉积公共参比电极；以及在所述第二主表面的至少一部分上沉积至少一个对电极。
条款50.根据条款44到49中任一项所述的方法，其包括：提供限定第三主表面的第二介电衬底；在所述第三主表面的至少一部分上沉积第二互连层，以形成限定与所述第三主表面相对的第四主表面的第二互连层；以及在所述第四主表面的至少一部分上沉积公共参比电极；在所述第四主表面的至少一部分上沉积至少一个对电极；以及将所述互连层的至少一部分电耦接到所述第二互连层的至少一部分。
条款51.根据条款43到50中任一项所述的方法，其中所述至少一个对电极的长度介于约7.5毫米与约10毫米之间，并且其中所述至少一个对电极的宽度介于约7.5毫米与约10毫米之间。
条款52.根据条款43到51中任一项所述的方法，其中沉积所述多个相应工作电极包括：将掩模定位于所述第二主表面的至少一部分上以限定所述第二主表面的未掩模区域；在所述未掩模区域上沉积试剂底物层；去除所述掩模；以及在所述试剂底物层的至少一部分上沉积膜层。
条款53.根据条款52所述的方法，其中沉积所述多个相应工作相应电极包括：在所述膜层上沉积第二掩模以限定第二未掩模区域；在所述第二未掩模区域上沉积第二膜；以及去除所述第二掩模。
条款54.根据条款52或53所述的方法，其中所述膜层或所述第二膜层包括限制膜、选择性离子转移膜或限制膜和选择性离子转移膜。
条款55.根据条款52到54中任一项所述的方法，其中所述膜层或所述第二膜层包括离子载体。
条款56.根据条款52到55中任一项所述的方法，其中所述膜层包括位于所述试剂底物层上的限制膜，并且其中所述第二膜层包括位于所述限制膜上的选择性离子转移膜。
条款57.根据条款52到56中任一项所述的方法，其中所述膜层包括位于所述试剂底物层上的选择性离子转移膜，并且其中所述第二膜层包括位于所述选择性离子转移膜上的限制膜。
条款58.根据条款52到57中任一项所述的方法，其中所述膜层或所述第二膜层包含选自由以下组成的组的至少一种离子载体：氨基甲基化聚苯乙烯水杨醛、二苯并-18-冠-6、色唑霉素、恩镰孢菌素、短杆菌肽A、拉沙里菌素、大环内酯类、莫能菌素、甲基盐霉素、尼日利亚菌素、尼日利亚菌素钠盐、无活菌素、聚酰亚胺/莱卡共混物、盐霉素、缬氨霉素或其混合物。
条款59.根据条款43到58中任一项所述的方法，其中沉积所述多个相应工作电极包括在所述多个相应工作电极中的第一工作电极与所述多个相应工作电极中的与所述第一工作电极相邻的第二工作电极之间沉积介电屏障。
条款60.一种检测分析物浓度的方法，所述方法包括：由医疗装置的电化学传感器响应于多种分析物生成多个信号，其中所述电化学传感器包括公共参比电极；至少一个对电极；以及工作电极平台，所述工作电极平台包括多个相应工作电极，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极电耦接到所述公共参比电极并且包括相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的所述多个信号中的相应信号；以及通过操作性地耦接到所述电化学传感器的所述医疗装置的处理电路系统接收所述多个信号；由所述处理电路系统标识所述多个信号中的与所述多个相应工作电极中的相应所选工作电极相对应的所述相应信号；以及由所述处理电路系统处理所述经过标识的信号以确定与所述相应所选工作电极相关联的所述相应分析物的浓度。
条款61.根据条款60所述的方法，其中所述医疗装置被安置在生物系统内。
条款62.根据条款60或61所述的方法，其中将所述医疗装置插入在人类患者的间质液中。
条款63.根据条款60到62中任一项所述的方法，其包括通过操作性地耦接到所述处理电路系统的天线将所确定的所述相应分析物的浓度传输到位于所述生物系统或间质液的外部的外部装置。
条款64.根据条款60到63中任一项所述的方法，其中所述电化学传感器包括：
介电衬底，所述介电衬底限定第一主表面；以及
互连层，所述互连层位于所述第一主表面上并且限定与所述第一主表面相对的第二主表面，其中所述多个相应工作电极安置在所述第二主表面上，并且其中所述互连层将所述公共参比电极和所述至少一个对电极电耦接到所述多个相应工作电极。
条款65.根据条款60到64中任一项所述的方法，其中所述多个相应工作电极中的至少一个工作电极包括安置在所述相应试剂底物上的膜，并且其中相应膜能够渗透所述相应分析物。
条款66.根据条款65所述的方法，其中所述膜包括限制膜、选择性离子转移膜或限制膜和选择性离子转移膜。
条款67.根据条款65或66所述的方法，其中所述膜包括离子载体。
条款68.根据条款60到67中任一项所述的方法，其中所述相应工作电极至少包括位于所述相应试剂底物上的限制膜和位于所述限制膜上的选择性离子转移膜。
条款69.根据条款60到68中任一项所述的方法，其中所述相应工作电极至少包括位于所述相应试剂底物上的选择性离子转移膜和位于所述选择性离子转移膜上的限制膜。
条款70.根据条款65到69中任一项所述的方法，其中所述膜包含选自由以下组成的组的至少一种离子载体：氨基甲基化聚苯乙烯水杨醛、二苯并-18-冠-6、色唑霉素、恩镰孢菌素、短杆菌肽A、拉沙里菌素、大环内酯类、莫能菌素、甲基盐霉素、尼日利亚菌素、尼日利亚菌素钠盐、无活菌素、聚酰亚胺/莱卡共混物、盐霉素、缬氨霉素或其混合物。
条款71.根据条款60到70中任一项所述的方法，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极包括安置在所述相应试剂底物上的相应膜，并且其中所述相应膜能够选择性地渗透所述相应分析物。
条款72.根据条款60到71中任一项所述的方法，其中所述相应试剂底物包括氧化酶。
条款73.根据条款60到72中任一项所述的方法，其中所述相应试剂底物包含选自由以下组成的组的至少一种酶：葡萄糖氧化酶、肌酸酐氨基水解酶、肌酸脒基水解酶、肌氨酸氧化酶、碳酸酐酶、胆碱氧化酶、辣根过氧化物酶、硫胺素氧化酶、脲酶、甘油-3-磷酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶、乳酸氧化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、醇氧化酶、D-氨基酸氧化酶、胆固醇氧化酶、吡哆醛氧化酶和NAD(P)H氧化酶以及丙酮酸氧化酶或其混合物。
条款74.根据条款60到73中任一项所述的方法，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的长度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间，并且其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的宽度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间。
条款75.根据条款60到74中任一项所述的方法，其中所述至少一个对电极的长度介于约7.5毫米与约10毫米之间，并且其中所述至少一个对电极的宽度介于约7.5毫米与约10毫米之间。
条款76.根据条款60到75中任一项所述的方法，其中所述工作电极平台包括介电屏障，所述介电屏障安置在所述多个相应工作电极中的第一工作电极与所述多个相应工作电极中的与所述第一工作电极相邻的第二工作电极之间。
条款77.根据条款60到76中任一项所述的方法，其中所述互连层包括至少一个电互连，所述至少一个电互连包括铬、金铬合金、钛、钛金合金或铂。
已经描述了各个实例。这些以及其它实例在以下权利要求书的范围内。
Claims (18)
1.一种生物相容性医疗装置，其包括：
电化学传感器，所述电化学传感器包括：
公共参比电极；
至少一个对电极；以及
工作电极平台，所述工作电极平台包括多个相应工作电极，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极电耦接到所述公共参比电极并且包括相应试剂底物，所述相应试剂底物被配置成与相应分析物反应以产生指示所述相应分析物的浓度的相应信号；
处理电路系统，所述处理电路系统操作性地耦接到所述电化学传感器，其中所述处理电路系统被配置成：
从所述电化学传感器接收来自所述多个相应工作电极的多个信号；
标识与所述多个相应工作电极中的相应所选工作电极相对应的相应信号；并且
处理经过标识的信号以确定与所述相应所选工作电极相关联的所述相应分析物的浓度；
天线，所述天线操作性地耦接到所述处理电路系统；以及
电源，所述电源操作性地耦接到所述处理电路系统。
2.根据权利要求1所述的生物相容性医疗装置，其中所述工作电极平台的至少一部分流体地耦接到所述生物相容性医疗装置周围的环境。
3.根据权利要求1或2所述的生物相容性医疗装置，其中所述生物相容性医疗装置的高度为大约2.35毫米，其中所述生物相容性医疗装置的宽度为大约10.5毫米，并且其中所述生物相容性医疗装置的长度为大约10.5毫米。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述天线被配置成将表示所述相应分析物的浓度的数据传输到外部装置。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述电化学传感器包括：
介电衬底，所述介电衬底限定第一主表面；以及
互连层，所述互连层位于所述第一主表面上并且限定与所述第一主表面相对的第二主表面，其中所述多个相应工作电极安置在所述第二主表面上，并且其中所述互连层将所述公共参比电极和所述至少一个对电极电耦接到所述多个相应工作电极。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述多个相应工作电极中的至少一个工作电极包括安置在所述相应试剂底物上的膜，并且其中相应膜能够渗透所述相应分析物。
7.根据权利要求6所述的生物相容性医疗装置，其中所述膜包括限制膜、选择性离子转移膜或限制膜和选择性离子转移膜。
8.根据权利要求6所述的生物相容性医疗装置，其中所述膜包括离子载体。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述相应工作电极至少包括位于所述相应试剂底物上的限制膜和位于所述限制膜上的选择性离子转移膜。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述相应工作电极至少包括位于所述相应试剂底物上的选择性离子转移膜和位于所述选择性离子转移膜上的限制膜。
11.根据权利要求6所述的生物相容性医疗装置，其中所述膜包含选自由以下组成的组的至少一种离子载体：氨基甲基化聚苯乙烯水杨醛、二苯并-18-冠-6、色唑霉素、恩镰孢菌素、短杆菌肽A、拉沙里菌素、大环内酯类、莫能菌素、甲基盐霉素、尼日利亚菌素、尼日利亚菌素钠盐、无活菌素、聚酰亚胺/莱卡共混物、盐霉素、缬氨霉素或其混合物。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极包括安置在所述相应试剂底物上的相应膜，并且其中所述相应膜能够选择性地渗透所述相应分析物。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述相应试剂底物中的至少一种相应试剂底物包括氧化酶。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述相应试剂底物包含选自由以下组成的组的至少一种酶：葡萄糖氧化酶、肌酸酐氨基水解酶、肌酸脒基水解酶、肌氨酸氧化酶、碳酸酐酶、胆碱氧化酶、辣根过氧化物酶、硫胺素氧化酶、脲酶、甘油-3-磷酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶、乳酸氧化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、醇氧化酶、D-氨基酸氧化酶、胆固醇氧化酶、吡哆醛氧化酶和NAD(P)H氧化酶以及丙酮酸氧化酶或其混合物。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的长度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间，并且其中所述多个相应工作电极中的每个相应工作电极的宽度介于约0.25毫米与约0.75毫米之间。
16.根据权利要求1到15中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述至少一个对电极的长度介于约7.5毫米与约10毫米之间，并且其中所述至少一个对电极的宽度介于约7.5毫米与约10毫米之间。
17.根据权利要求1到16中任一项所述的生物相容性医疗装置，其中所述工作电极平台包括介电屏障，所述介电屏障安置在所述多个相应工作电极中的第一工作电极与所述多个相应工作电极中的与所述第一工作电极相邻的第二工作电极之间。
18.根据权利要求5所述的生物相容性医疗装置，其中所述互连层包括至少一个电互连，所述至少一个电互连包括铬、金铬合金、钛、钛金合金或铂。
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