JP2021041143A - マイクロバイオセンサー及びそれを使用して測定干渉を低減するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2019年8月2日に提出された米国仮特許出願番号62/882,162及び2020年3月12日に提出された米国仮特許出願番号62/988,549の出願日の利益を主張し、これらの開示は、それらの全体が本明細書中に参考として援用される。
試験例
この試験例では、二つの作用電極を有する第一実施形態のマイクロバイオセンサーが使用され、第一感知部分はプラチナブラックでコーティングされた炭素電極であり、第二感知部分は炭素電極であり、第一作用電圧は0.5Vであり、第二作用電圧は0.5Vであり、干渉物はアセトアミノフェンである。
この比較試験例では、比較試験例で使用されるマイクロバイオセンサーは、試験例と同じであるが、第二作用電圧は提供されていない。第二作用電圧が提供されないので、第二感知部分131は駆動されず、したがって、図16に示されるように、第一感知部分の測定範囲1Sのみが存在する。
生体内での干渉除去試験では、本発明の二つの作用電極を有する第一実施形態のマイクロバイオセンサーが使用され、第一感知部分は白金黒でコーティングされた炭素電極であり、第二感知部分は炭素電極であり、第一作用電圧は0.5Vであり、第二作用電圧は0.5Vである。マイクロバイオセンサーを人の皮膚の下に埋め込んで間質液中のグルコース濃度を継続的に監視し、86時間目にアセトアミノフェンを主成分とするパナドール1gを投与する。干渉物除去メカニズムがある場合とない場合のデータが測定され、従来の血糖値計で測定されたデータと比較される。結果を図18(A)〜18(B)に示す。図18(A)は、干渉物除去メカニズムのない測定曲線であり、図18(A)は、干渉物除去メカニズムを有しない測定曲線であり、図18(B)は、干渉物除去メカニズムを有する測定曲線である。
測定範囲1S
第二導電性材料2C
干渉除去範囲2S
マイクロバイオセンサー10
基板110
表面111、112
第一端部113
第二端部114
信号出力領域115
感知領域116
絶縁領域117
第一作用電極120
第一感知部分121
第一信号出力部分122
第一信号接続部分123
第二作用電極130
第二感知部分131
第二信号出力部分132
絶縁層140
化学試薬層150
対電極160
参照電極170
電流感知ユニット201、202
電流信号i1、i3
スイッチS1、S2
間隙S3、S5
電位V1、V2、V3
Claims (22)
- 生体液中のグルコース濃度の測定を実行し、前記測定における前記生体液中の少なくとも一つの干渉物の干渉を低減するために、皮膚の下に埋め込むためのマイクロバイオセンサーであって、
反対に配置されている第一表面及び第二表面を有する基板と、
前記基板の前記第一表面に配置される第一感知部分を含む第一作用電極であって、前記第一感知部分が第一導電性材料を含む前記第一作用電極と、
前記生体液中のグルコースと反応して過酸化水素を生成するための、前記第一感知部分の前記第一導電性材料の少なくとも一部を覆う化学試薬と、
前記基板の前記第一表面に配置され、第二感知部分を含む少なくとも一つの第二作用電極であって、前記第二感知部分が前記第一感知部分の少なくとも一つの側に隣接して配置され、前記第二感知部分が前記第一導電性材料と異なる第二導電性材料を含む前記第二作用電極と、を備え、
前記第一作用電極が第一作用電圧によって駆動されて、前記第一感知部分が前記過酸化水素に対して第一感度を有し、測定範囲を生成するとき、前記第一導電性材料が前記過酸化水素と反応して電流信号を生成し、前記電流信号の値が前記グルコース濃度に対応するとき、生理信号が得られ、
前記第一作用電極が前記第一作用電圧によって駆動されて前記第一導電性材料が前記干渉物と反応して干渉電流信号を生成するとき、前記干渉電流信号と前記電流信号が共に出力されて前記生理信号を干渉し、
前記第二作用電極が第二作用電圧によって駆動されるとき、前記第二感知部分は、前記過酸化水素に対する前記第一感度よりも小さい第二感度を有し、前記第二感知部分は、前記干渉物を消耗して前記干渉電流信号の生成を低減するように、前記第一作用電極の周囲に接触する干渉除去範囲を生成し、前記測定範囲と少なくとも部分的に重ねることを特徴とするマイクロバイオセンサー。 - 前記第二感度がゼロに近い又はゼロに等しく、
前記第二作用電極が前記第二作用電圧によって駆動されて前記第二導電性材料に前記干渉物を消耗させるとき、前記生理信号への前記干渉物の前記干渉は、特定の許容範囲以下になるように低減される、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロバイオセンサー。 - 前記第一導電性材料は、白金、イリジウム、パラジウム、金、それらの誘導体、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のマイクロバイオセンサー。
- 前記第一導電性材料が、0.2〜0.8ボルトの前記第一作用電圧を有する白金である場合、前記第二導電性材料は、0.2〜0.8ボルトの前記第二作用電圧を有する炭素である、ことを特徴とする請求項3に記載のマイクロバイオセンサー。
- 前記化学試薬が、前記第二作用電極の前記第二感知部分の前記第二導電性材料の一部を更に覆う、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロバイオセンサー。
- 前記第二感知部分は、前記第一感知部分の前記少なくとも一つの側に間隙を隣接して配置され、
前記間隙は、0.2mm以下である、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロバイオセンサー。 - 前記第二感知部分は、前記第一感知部分の周辺の少なくとも一部に沿って延在し、前記第一感知部分の前記周辺の前記少なくとも一部から離間されており、
前記第一感知部分の前記周辺の全体に対する前記第一感知部分の前記周辺の前記一部の比率は、30%〜100%の範囲である、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロバイオセンサー。 - 前記第二作用電極の第二感知部分は、前記第一作用電極の前記第一感知部分の少なくとも三つの側を囲む、ことを特徴とする請求項7に記載のマイクロバイオセンサー。
- 前記基板の前記第一表面及び前記第二表面の一つに配置され、前記第一作用電極及び前記第二作用電極の少なくとも一つに結合される少なくとも一つの対電極を更に備える、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロバイオセンサー。
- 少なくとも一つの対電極及び少なくとも一つの参照電極を更に備え、
前記対電極及び前記参照電極は、前記基板の前記第一表面及び前記第二表面の一つにそれぞれ配置される、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロバイオセンサー。 - 生体液中の標的分析物の生理パラメータの測定を実行し、前記測定における前記生体液中の少なくとも一つの干渉物の干渉を低減するために、皮膚の下に埋め込むためのマイクロバイオセンサーであって、
表面を有する基板と、
前記表面に配置される第一感知部分を含む第一作用電極であって、前記第一感知部分が第一導電性材料を含む前記第一作用電極と、
前記表面に配置され、前記第一感知部分の少なくとも一つの側に隣接して配置される第二感知部分を含む少なくとも一つの第二作用電極であって、前記第二感知部分が第二導電性材料を含む前記少なくとも一つの第二作用電極と、
前記生体液中の前記標的分析物と反応して結果物を生成するための、前記第一導電性材料の少なくとも一部を覆う化学試薬と、を備え、
前記第一作用電極は、第一作用電圧によって駆動され、前記第一導電性材料を前記結果物と反応させて、前記標的分析物の前記生理パラメータに対応する生理信号を出力し、
前記第二作用電極は、第二作用電圧によって駆動され、前記第二導電性材料が前記干渉物を消耗して、前記干渉物によって引き起こされる前記生理信号への前記干渉を低減する、ことを特徴とするマイクロバイオセンサー。 - 前記第二導電性材料は、前記第一導電性材料と異なり、
前記第一作用電極は、前記第一作動電圧によって駆動されるとき、前記第一導電性材料は、前記結果物に対して第一感度を有し、
前記第二作用電極は、前記第二作用電圧によって駆動されるとき、前記第二導電性材料は、前記結果物に対して前記第一感度よりも小さい第二感度を有する、ことを特徴とする請求項11に記載のマイクロバイオセンサー。 - 前記第一作用電圧の値は、前記第二作用電圧の値と同じである、ことを特徴とする請求項11に記載のマイクロバイオセンサー。
- 前記第二感知部分は、前記第一感知部分の前記少なくとも一つの側に間隙を隣接して配置され、
前記間隙は、0.2mm以下である、ことを特徴とする請求項11に記載のマイクロバイオセンサー。 - 前記第二作用電極の数は二つであり、
二つの前記第二作用電極の二つの前記第二感知部分は、それぞれ、前記第一作用電極の前記第一感知部分の二つの反対側に隣接して配置される、ことを特徴とする請求項11に記載のマイクロバイオセンサー。 - 前記第一感知部分と前記第二感知部分は、前記表面を介してのみそれらの間の位置関係を維持する、ことを特徴とする請求項11に記載のマイクロバイオセンサー。
- 標的分析物の測定干渉を低減するための方法であって、
生体液中の前記標的分析物の生理パラメータを測定するために使用されるマイクロバイオセンサーを提供するステップであって、前記マイクロバイオセンサーは、表面を有する基板と、前記表面に配置される第一感知部分を含む第一作用電極であって、前記第一感知部分が第一導電性材料を含む前記第一作用電極と、前記表面に配置され、第二感知部分を含む少なくとも一つの第二作用電極であって、前記第二感知部分が第二導電性材料を含む前記少なくとも一つの第二作用電極と、前記生体液中の前記標的分析物と反応して結果物を生成するための、前記第一導電性材料の少なくとも一部を覆う化学試薬と、を備える前記ステップと、
干渉除去動作を実行するステップであって、前記干渉除去動作は、前記第二作用電極を第二作用電圧で駆動して、前記第二導電性材料に前記生体液中の干渉物を消耗させ、前記干渉物によって引き起こされる前記測定干渉を低減する前記ステップと、
測定動作を実行するステップであって、前記測定動作は、前記第一作用電極を第一作用電圧によって駆動して、前記第一導電性材料を前記結果物と反応させて、前記標的分析物の前記生理パラメータに対応する生理信号を出力する前記ステップと、を備える、ことを特徴とする方法。 - 前記干渉除去動作及び前記測定動作は、同時に又は交互に実行される、ことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 複数の前記測定動作が存在するとき、前記干渉除去動作が少なくとも一回実行され、前記干渉除去動作の開始が、複数の前記測定動作の第一測定動作の開始までにする、ことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記干渉除去動作が一回だけ実行されるとき、前記干渉除去動作の開始は、少なくとも単一の前記測定動作の測定期間よりも早い、ことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記第二感知部分は、前記第一感知部分の前記少なくとも一つの側に間隙を隣接して配置され、
前記間隙は、0.2mm以下である、ことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記マイクロバイオセンサーは、前記第一作用電極及び前記第二作用電極のうちの少なくとも一つに結合される少なくとも一つの対電極を更に備え、
前記測定動作を実行するステップは、前記第一作用電極及び前記対電極によって完成する、ことを特徴とする請求項17に記載の方法。
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