KR20210016311A

KR20210016311A - 이식 가능 마이크로-바이오센서 및 그 마이크로-바이오센서를 작동시키는 방법

Info

Publication number: KR20210016311A
Application number: KR1020200096992A
Authority: KR
Inventors: 춘-무 황; 셰-싱 첸
Original assignee: 바이오나임 코포레이션
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2021-02-15
Also published as: JP2021023816A; TW202106247A; TWI788274B; TW202248636A; TW202107090A; US20210030342A1; TWI755802B; AU2020210301A1; TW202107087A; JP7089559B2; CN112305040A; AU2020294358A1; KR102446995B1; CN112305040B; TWI799725B; KR102506277B1; AU2020324193A1; TW202107086A; EP3771411A1; CA3088599C

Abstract

이식 가능 마이크로-바이오센서는 기판 (1), 제1 작업 전극 (2), 적어도 하나의 제2 작업 전극 (3), 및 적어도 하나의 카운터 전극 (4)을 포함한다. 상기 제1 작업 전극 (2)은 생리학적 신호를 측정하기 위해 제1 전위 차이에 의해 구동된 제1 감지 섹션 (20)을 포함한다. 상기 제2 작업 전극 (3)은 방해 물질을 없애기 위해 제2 전위 차이에 의해 구동된 제2 감지 섹션 (30)을 포함한다. 상기 카운터 전극 (4)은 상기 제1 작업 전극 (2)과 협응하여 생리학적 신호를 측정하며, 상기 제2 작업 전극 (3)과 협응하여 방해 물질을 없애며, 그리고 상기 제1 또는 제2 작업 전극 (2, 3)과 선택적으로 협응하여 할로겐화은을 재생한다.

Description

이식 가능 마이크로-바이오센서 및 그 마이크로-바이오센서를 작동시키는 방법 {IMPLANTABLE MICRO-BIOSENSOR AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}

본 발명 개시는 마이크로-바이오센서에 관한 것이며, 더 상세하게는 신체 내 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속하여 모니터하기 위한 이식 가능 마이크로-바이오센서에 관한 것이다. 본 발명 개시는 그 이식 가능 마이크로-바이오센서를 작동시키기 위한 방법에도 관련된다.

당뇨 환자의 집단의 급격한 증가는 환자의 신체 내 포도당 농도의 변이를 모니터하고 제어할 필요성을 강조한다. 그 결과, 많은 연구들은 이식 가능한 연속적인 포도당 모니터링 시스템 개발로 향하고 있으며, 이는 혈액 수집 및 테스트의 반복된 절차들과 연관된 불편함을 해결하기 위한 것이다. 연속 포도당 모니터링 시스템의 기본적인 구성은 바이오센서 및 전송기를 포함한다. 바이오센서는 신체 내 포도당 농도에 반응한 생리학적 신호를 측정하며, 그리고 그 신호 측정은 전기화학적인 프로세스에 대부분 기반한다. 특히, 포도당 산화효소 (GOx)와 촉매 반응을 하여 글루코노락톤 (gluconolactone) 및 감소된 포도당 산화효소를 생성하기 쉬우며, 신체 내 생물학적 유동체 내에서 상기 감소된 포도당 산화효소 및 산소 사이에서의 전자 전달 반응이 이어져서 과산화수소 (H₂O₂)를 부산물로서 생성한다. 그러면 포도당 농도는 그 부산물 H₂O₂의 산화 반응으로부터 유도된다. 상기 전기화학적 프로세스의 반응 메커니즘은 아래와 같다.

포도당 + GOx (FAD) -> GOx(FADH₂) + 글루코노락톤

GOx(FADH₂) + O₂ -> GOx(FAD) + H₂O₂

위의 반응 메커니즘에서, FAD (즉, 플라빈 아데닌 디뉴클리오티드 (flavin adenine dinucleotide))는 GOx의 활성중심 (active center)이다.

그러나, 아스코빅 산 (비타민 C의 주요 성분), 아세트아미노펜 (acetaminophen; 일반적인 진통체 성분), 요산, 단백질, 포도당 유사체 등과 같은 간섭 물질들이 혈액이나 조직액 내에 존재하고 그것들의 산화 전위들이 H₂O₂의 산화 전위에 근사하면, 포도당 농도 측정은 불리하게 영향을 받을 것이다. 그러므로, 환자의 생리학적 파라미터들이 측정값들에 의해 진정하게 반영되는 것을 보장하는 것이 어려우며 연속 포도당 모니터링 시스템의 작동 시에 그 측정된 신호의 장기간 안정성을 유지하는 것이 어렵다.

현재는, 예를 들면, 그 간섭 물질들을 걸러내기 위해 폴리머 멤브레인을 제공하여, 상기 전술한 단점들은 해결되었다. 그러나, 그 간섭 물질들을 완전하게 걸러재는 것은 여전히 어렵다. 대안으로, 옵션으로 효소나 상이한 유형의 효소들로 코딩된 복수의 작업 전극들 (working electrodes) 각각에는 그 작업 전극들로부터 복수의 신호를 읽기 위해 전위가 인가된다. 그 신호들은 피분석물 (analyte)의 생리학적 파라미터를 정밀하게 획득하기 위해 그 후에 프로세싱된다. 그러나, 상기 작업 전극들 사용을 수반하는 그런 통상적인 프로세스들은 매우 복잡하다.

추가로, 안정적인 감지 전위들이 은/염화은을 레퍼런스 전극이나 카운터/레퍼런스 전극의 재질로서 사용하여 획득될 수 있다. 레퍼런스 전극이나 카운터 전극의 염화은은 완전하게 소모되지 않으면서 최소의 양에서 유지되어야 하며, 이는 상기 바이오센서가 생리학적 신호를 측정하기 위한 그리고 탐지될 피분석물의 생리학적 신호 및 생리학적 파라미터 사이의 안정적인 비율 관계를 달성하기 위한 테스트 환경에서 안정적으로 유지되도록 하기 위한 것이다.

그러나, 염화은은 용해될 것이며, 염화물 이온들의 손실의 결과를 가져오며, 이는 레퍼런스 전위의 변화를 초래할 것이다. 은/염화은이 산화 환원 반응에 실제로 결부되기 위해서 카운터 전극을 위해 사용될 때에, 염화은으로부터 은으로의 환원에 의해 염화은은 더욱 더 많이 소모될 것이다. 따라서, 상기 바이오센서의 서비스 수명은 레퍼런스 전극이나 카운터 전극 상의 염화은의 양에 의해 종종 제한된다. 그 문제는 많은 종래 기술들에 의해 해결된다. 예를 들면, 두-전극 시스템에서, 카운터 전극은 20 nA (nanoampere)의 평균 감지 전류하에서 약 1.73 mC/day (microcoulomb/day)의 소모량을 가진다. 즉, 바이오센서가 16일 동안 연속해서 포도당을 모니터하기 위해 신체의 피부 아래에 덮어지도록 예정된다면, 27.68 mC의 최소 소모 용량이 필요하다. 그러므로, 현존 기술은 카운터 전극의 길이를 10 mm 보다 더 크게 증가시키도록 시도한다. 그러나, 피하 조직으로 깊게 이식되는 것을 피하기 위해서, 바이오센서는 비스듬한 각도로 이식될 것을 필요로 하며, 이는 더 큰 상처, 더 높은 감염 위험 등과 같은 문제들의 결과를 가져온다. 추가로, 그 이식에 의해 초래된 통증이 더 존재한다.

연속적인 포도당 모니터링 시스템의 소형화 버전의 개발과 함께, 측정 정밀도를 향상시키고, 서비스 수명을 확장하며, 제조 프로세스를 단순화시키며 제조 비용을 줄일 수 있는 바이오센서 개발은 달성되어야 할 긴급한 목표이다.

그러므로, 본 발명 개시의 첫 번째 목적은 정밀한 측정 및 확대된 서비스 수명을 가지며 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속해서 모니터할 수 있는 이식 가능한 마이크로-바이오센서를 제공하는 것이다.

본 발명 개시의 두 번째 목적은 그 이식 가능한 마이크로-바이오센서를 이용하여 신체 내 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속해서 모니터하기 위한 프로세스를 제공하는 것이다.

본 발명 개시의 처음 모습에 따라, 신체 내 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속하여 모니터하기 위한 이식 가능 마이크로-바이오센서가 제공된다. 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 기판, 제1 작업 전극, 적어도 하나의 제2 작업 전극, 및 적어도 하나의 카운터 전극을 포함한다.

상기 기판은 제1 표면 및 상기 제1 표면 반대편의 제2 표면을 구비한다.

상기 제1 작업 전극은 상기 기판의 상기 제1 표면 상에 배치된 제1 감지 섹션을 포함한다. 상기 제1 감지 섹션은 상기 피분석물의 상기 생리학적 파라미터에 반응하여 생리학적 신호를 측정하기 위해 측정 구역을 형성하기 위해서 제1 전위차에 의해 구동된다.

상기 적어도 하나의 제2 작업 전극은 상기 기판의 상기 제1 표면 상에 배치되며, 그리고 상기 제1 감지 섹션에 근접한 제2 감지 섹션을 포함한다. 상기 제2 감지 섹션은, 상기 제1 감지 섹션의 주변에 접촉하며 상기 측정 구역과 적어도 부분적으로 겹친 간섭-제거 구역을 형성하기 위해 제2 전위차에 의해 구동되며, 이는 상기 제1 감지 섹션 및 제2 감지 섹션에 접근하는 상기 신체 내 간섭 물질을 소모하기 위한 것이다.

상기 적어도 하나의 카운터 전극은 상기 기판의 상기 제1 표면이나 제2 표면 상에 배치되며, 그리고 은-할로겐화은 (silver-silver halide)을 포함하며, 이는 상기 생리학적 신호를 측정하기 위해 상기 제1 작업 전극과 협응하고, 상기 간섭 물질을 소모하기 위해 상기 제2 작업 전극과 협응하며, 그리고 할로겐화은을 재생하도록 구동되기 위해서 상기 제1 작업 전극이나 제2 작업 전극과 선택적으로 협응하기 위한 것이다.

본 발명 개시의 두 번째 모습에 따라, 신체 내 피분석물을 측정하기 위한 적어도 하나의 제1 시간 섹션, 상기 신체 내 간섭 물질을 소모하기 위한 적어도 하나의 제2 시간 섹션, 및 할로겐화은을 재생하기 위한 적어도 하나의 제3 시간 섹션을 포함하는 모니터링 시간 구간 동안에 상기 신체 내 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속하여 모니터하기 위한 프로세스가 제공된다. 상기 프로세스는:

a) 위에서 설명된 이식 가능 마이크로-바이오센서를 제공하는 단계;

b) 상기 생리학적 신호를 획득하기 위해서 상기 제1 작업 전극이 상기 카운터 전극의 전위보다 더 높은 전위를 가지는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 제1 시간 섹션 동안에 상기 제1 작업 전극 및 상기 카운터 전극 사이에 제1 전위차를 인가하는 단계;

c) 상기 간섭 물질을 소모하기 위해서 상기 제2 작업 전극이 상기 카운터 전극의 전위보다 더 높은 전위를 가지는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 제2 시간 섹션 동안에 상기 제2 작업 전극 및 상기 카운터 전극 사이에 제2 전위차를 인가하는 단계; 그리고

d) 상기 할로겐화은을 재생하기 위해서 상기 카운터 전극이 제3 전위차에 의해 구동되도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서 내에, 상기 제1 작업 전극, 상기 적어도 하나의 제2 작업 전극, 및 상기 적어도 하나의 카운터 전극이 포함되며, 그리고 상기 제1 감지 섹션 및 제2 감지 섹션의 상대적인 위치가 할당되어, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서가 피분석물에 대한 측정을 수행하고 간섭 물질들의 영향을 줄일 수 있는 것만이 아니라, 카운터 전극에 전위차를 인가함으로써 할로겐화은을 또한 재생할 수 있도록 한다. 피분석물 측정, 간섭 물질들의 영향 축소, 및 할로겐화은 재생은 실제적인 필요성들에 따라 조절 가능하게 수행될 수 있다. 그러므로, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서는 정밀한 측정 및 확장된 서비스 수명을 가지며, 그리고 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속하여 모니터할 수 있다.

본 발명 개시의 다른 특징들 및 이점들은 동반 도면들을 참조한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명에서 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 1을 도시한 개략적인 모습이다.
도 2는 도 1의 라인 II-II을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 3은 도 1의 라인 III-III을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 4는 도 1의 라인 IV-IV를 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 5는 실시예 1의 제1 감지 섹션 및 제2 감지 섹션 사이의 상호작용을 도시한 개략적인 단면 모습이다.
도 6은 실시예 1의 변이의 구성을 도시한 개락적인 모습이다.
도 7은 도 6의 라인 VII-VII을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 8은 실시예 1의 제2 표면의 구성의 변이를 도시한 개략적인 모습이다.
도 9는 도 8의 라인 IX-IX을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 10은 실시예 1의 제1 표면의 구성의 변형을 도시한 개략적인 단편 모습이다.
도 11은 도 10의 라인 XI-XI를 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 12는 도 10의 라인 XII-XII를 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 13은 실시예 1의 제1 표면의 구성의 다른 변형을 도시한 개략적인 단편 모습이다.
도 14는 도 13의 라인 XIV-XIV를 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 15는 도 13의 라인 XV-XV를 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 16은 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 2의 구성을 도시한 개략적인 모습이다.
도 17은 도 16의 라인 XVII-XVII를 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 18은 도 16의 라인 XVIII-XVIII를 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 19는 도 16의 라인 XIX-XIX를 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 20은 실시예 2의 하나의 제1 감지 섹션 및 두 개의 제2 감지 섹션들 사이의 상호작용 (interaction)을 도시한 개략적인 단면 모습이다.
도 21은 실시예 2의 제1 작업 전극의 제1 감지 섹션 및 제2 작업 전극의 제2 감지 섹션의 구성의 변형들을 도시한 개략적인 단편 모습들을 보여준다.
도 22는 실시예 2의 제1 작업 전극의 제1 감지 섹션 및 제2 작업 전극의 제2 감지 섹션의 구성의 다른 변형들을 도시한 개략적인 단편 모습들을 보여준다.
도 23은 도 22의 라인 XXIII-XXIII을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 24는 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 3의 구성을 도시한 개략적인 단편 모습들을 보여준다.
도 25는 도 24의 라인 XXV-XXV을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 26은 도 24의 라인 XXVI-XXVI을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 27은 실시예 3의 구성의 변형을 도시한 개략적인 단편 모습들을 보여준다.
도 28는 도 27의 라인 XXVIII-XXVIII을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 29는 실시예 3을 제조하기 위한 프로세스의 단계들 (a1), (a2), (a3)을 도시한 개략적인 모습들을 보여준다.
도 30은 실시예의 제2 표면의 구성을 보여주기 위해 도 29의 라인 XXX-XXX를 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 31은 실시예 3의 제2 표면의 구성을 보여주기 위해 도 29의 라인 XXXI-XXXI을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 32는 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 4의 구성을 도시한 개략적인 모습들을 보여준다.
도 33은 도 32의 라인 XXXIII-XXXIII을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 34는 도 32의 라인 XXXIV-XXXIV을 따라 취해진 개략적인 단면 모습이다.
도 35는 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 5의 구성을 도시한 개략적인 모습들을 보여준다.
도 36은 애플리케이션 실시예 1의 회로 설계를 도시한 회로도이다.
도 37은 애플리케이션 실시예 1의 동작 타임 시퀀스를 도시한 개략적인 타임-시퀀스 도면이다.
도 38은 애플리케이션 실시예 2의 동작 타임 시퀀스를 도시한 개략적인 타임-시퀀스 도면이다.
도 39는 애플리케이션 실시예 3의 동작 타임 시퀀스를 도시한 개략적인 타임-시퀀스 도면이다.
도 40은 애플리케이션 실시예 4의 회로 설계를 도시한 회로도이다.
도 41은 애플리케이션 실시예 4의 다른 회로 설계를 도시한 회로도이다.
도 42는 애플리케이션 실시예 4의 동작 타임 시퀀스를 도시한 개략적인 타임-시퀀스 도면이다.
도 43은 애플리케이션 예 1의 간섭물의 생체외 (in vitro) 제거의 결과를 도시하기 위한 전류 신호 대 시간의 그래프 곡선이며, 여기에서 커브 C1은 제2 작업 전극이 간섭물 제거를 위해 스위치 온 될 때에 제1 감지 섹션에서 측정된 전류 신호들을 보여주며, 커브 C2는 제2 작업 전극이 간섭물 제거를 위해 스위치 온 될 때에 제2 감지 섹션에서 측정된 전류 신호들을 보여주며, 그리고 커브 C3는 제2 작업 전극이 간섭물 제거를 위해 스위치 온 되지 않을 때에 제1 감지 섹션에서 측정된 전류 신호들을 보여준다.
도 44는 간섭물 제거 실행을 하지 않으면서 측정 시간 구간에 걸쳐 신체 내 포도당의 측정 결과를 도시하기 위한 포도당 농도 대 시간 커브의 그래프 곡선이며, 여기에서 점선 프레임으로 표시된 부분은 의학적 간섭의 시간 구간을 나타내며, 커브 (a)는 제1 작업 전극의 측정 결과를 나타내며, 그리고 복수의 점들 (c)는 분석 도구를 사용하여 통상적인 테스트 스트립으로 측정된 포도당 농도 값들을 나타낸다.
도 45는 의학적 간섭 하에서 그리고 그 의학적 간섭 없는 도 44의 측정 결과의 차이를 도시한 막대 차트이다.
도 46은 간섭물 제거 실행을 하면서 측정 시간 구간에 걸쳐 신체 내 포도당의 측정 결과를 도시하기 위한 포도당 농도 대 시간 커브의 그래프 곡선이며, 여기에서 점선 프레임으로 표시된 부분은 의학적 간섭의 시간 구간을 나타내며, 커브 (a)는 제1 작업 전극의 측정 결과를 나타내며, 커브 (b)는 제2 작업 전극의 측정 결과를 나타내며, 그리고 복수의 점들 (c)는 분석 도구를 사용하여 통상적인 테스트 스트립으로 측정된 포도당 농도 값들을 나타낸다.
도 47은 의학적 간섭 하에서 그리고 그 의학적 간섭 없는 도 46의 측정 결과의 차이를 도시한 막대 차트이다.

본 발명 개시를 더 상세하게 설명하기 이전에, 적절하게 고려되는 경우, 참조번호들 또는 참조번호들의 말단 부분들은 대응하거나 유사한 요소들을 표시하기 위해 도면들 사이에서 반복될 것이며, 이는 옵션으로는 유사한 특징들을 가질 수 있다.

본원에서 사용된 "피분석물 (analyte)"의 용어는 유기체 내에 존재하는 것으로 탐지되는 임의 물질을 언급하는 것이며, 예를 들면, 포도당, 락토오스, 및 요산이지만, 그것들로 한정되는 것은 아니다. 아래에서 예시된 실시예들에서, 상기 피분석물은 포도당이다. 특정 실시예들에서, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 이식 가능 포도당 마이크로-바이오센서이며, 이는 신체 내 간질액 (interstitial fluid) 내 포도당의 농도를 탐지하기 위해 사용된다. 본원에서 사용된 "생물학적 유동체 (biological fluid)"의 용어는, 예를 들면, 상기 간질액일 수 있지만, 그것으로 한정되지는 않는다. 본원에서 사용되는 "생리학적 파라미터 (physiological parameter)"의 용어는, 예를 들면, 농도일 수 있지만, 그것으로 한정되지는 않는다.

본원에서 사용되는 "적어도 하나"라는 용어는 하나 그리고 하나보다 많은 임의 개수를 포함하는 것으로 이해한다.

본 발명 개시의 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서는 신체 내 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속하여 모니터하기 위해 사용되며, 그리고 기판, 제1 작업 전극, 적어도 하나의 제2 작업 전극, 및 적어도 하나의 카운터 전극을 포함한다.

상기 기판은 제1 표면 및 그 제1 표면 반대편의 제2 표면을 구비한다.

상기 제1 작업 전극은 상기 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 감지 섹션을 포함한다. 그 제1 감지 섹션은, 상기 피분석물의 생리학적 파라미터에 반응하여 생리학적 신호를 측정하기 위해 측정 구역을 형성하기 위해서 제1 전위차에 의해 구동된다.

상기 적어도 하나의 제2 작업 전극은 상기 기판의 제1 표면 상에 배치되며, 그리고 상기 제1 감지 섹션에 근접한 제2 감지 섹션을 포함한다. 상기 제2 감지 섹션은, 상기 제1 감지 섹션 주변과 접촉하며 상기 측정 구역과 적어도 부분적으로 겹치는 간섭-제거 구역을 형성하기 위해 제2 전위차에 의해 구동되며, 이는 상기 제1 감지 섹션 및 제2 감지 섹션에 접근하는 상기 신체 내 간섭 물질을 소모하기 위한 것이다.

상기 적어도 하나의 카운터 전극은 상기 기판의 상기 제1 표면이나 제2 표면 상에 배치되며, 그리고 은/할로겐화은을 포함하며, 이는 상기 생리학적 신호를 측정하기 위해 상기 제1 작업 전극과 협응하고, 상기 간섭 물질을 소모하기 위해 상기 제2 작업 전극과 협응하며, 그리고 할로겐화은을 재생 (regenerate)하도록 구동되기 위해서 상기 제1 작업 전극이나 제2 작업 전극과 선택적으로 협응하기 위한 것이다.

특정 실시예들에서, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는, 상기 기판의 상기 제1 표면이나 제2 표면 상에 배치되며 상기 카운터 전극에 근접한 제3 작업 전극을 더 포함한다. 상기 카운터 전극은 할로겐화은을 재생하도록 구동되기 위해서 상기 제3 작업 전극과 선택적으로 협응한다.

특정 실시예들에서, 상기 카운터 전극 및 상기 제3 작업 전극은 상기 기판의 상기 제2 표면 상에 배치되며 서로에게 이격하여 위치한다.

특정 실시예들에서, 상기 제1 감지 섹션의 표면 재질은 제1 전도성 재질을 포함하며, 그리고 상기 제2 감지 섹션의 표면 재질은 상기 제1 전도성 재질과는 상이한 제2 전도성 재질을 포함한다.

특정 실시예들에서, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 화학 시약 레이어를 더 포함하며, 그 화학 시약 레이어는 상기 제1 감지 섹션의 상기 제1 전도성 재질의 적어도 일부를 덮으며, 생성물질을 생성하기 위해 상기 피분석물과 반응한다.

특정 실시예들에서, 상기 제1 작업 전극은 상기 제1 전도성 재질이 상기 생성물질에 반응하는 제1 민감도를 가지는 것을 가능하게 하기 위해서 상기 제1 전위차에 의해 구동된다. 상기 제2 작업 전극은 상기 제2 전도성 재질이, 상기 생성물질에 반응하며 상기 제1 민감도보다 더 작은 제2 민감도를 가지는 것을 가능하게 하기 위해서 상기 제2 전위차에 의해 구동된다.

특정 실시예들에서, 상기 제1 전도성 재질은 귀금속, 귀금속 유도체 및 그것들의 조합일 수 있다. 상기 귀금속은 금, 백금, 팔라듐, 이리듐 및 그것들의 조합일 수 있다.

특정 실시예들에서, 상기 제1 전도성 재질은 백금이며, 그리고 상기 제1 전위차는 0.2 V 부터 0.8 V 까지의 범위이다.

특정 실시예들에서, 상기 제2 전도성 재질은 탄소이며, 그리고 상기 제2 전위차는 0.2 V 부터 0.8 V 까지의 범위이다.

특정 실시예들에서, 상기 제2 감지 섹션은 상기 제1 감지 섹션의 적어도 하나의 측면을 따라서 배치되며 그리고 그 적어도 하나의 측면으로부터 0.2 mm까지의 거리만큼 이격하여 위치한다.

특정 실시예들에서, 상기 제2 감지 섹션은 상기 제1 감지 섹션의 외면 (periphery)의 적어도 일부를 따라서 확장하며 그리고 그 적어도 일부로부터 이격하여 위치하며, 그리고 상기 제1 감지 섹션의 상기 외면의 상기 일부의 상기 제1 감지 섹션의 전체 외면에 대한 비율은 30% 부터 100% 까지의 범위이다.

특정 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 제2 작업 전극의 개수는 2이다. 상기 제2 작업 전극들의 상기 제2 감지 섹션들은 상기 제1 작업 전극의 상기 제1 감지 섹션의 두 반대편 측면들을 따라 각각 배치된다.

특정 실시예들에서, 상기 카운터 전극은 상기 은-할로겐화은 및 탄소의 혼합을 포함한다.

특정 실시예들에서, 상기 카운터 전극은, 상기 은/할로겐화은을 포함하는 제1 레이어 및 상기 제1 레이어의 적어도 일부를 덮기 위한 제3 전도성 재질을 포함하는 제2 레이어를 적어도 포함한다.

특정 실시예들에서, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 상기 신체의 피부에 수직으로 작동한다. 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 6 mm까지의 길이인 이식 말단을 가진다.

신체 내 피분석물을 측정하기 위한 적어도 하나의 제1 시간 섹션, 상기 신체 내 간섭 물질을 소모하기 위한 적어도 하나의 제2 시간 섹션, 및 할로겐화은을 재생하기 위한 적어도 하나의 제3 시간 섹션을 포함하는 모니터링 시간 구간 동안에 상기 신체 내 피분석물의 생리학적 파라미터를 탐지하기 위해, 본 발명 개시에 따라 상기 신체 내 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속하여 모니터하기 위한 프로세스가 사용된다. 상기 프로세스는:

특정 실시예들에서, 상기 제1 시간 섹션 및 제2 시간 섹션은 서로 적어도 부분적으로 겹친다.

특정 실시예들에서, 상기 제1 시간 섹션 및 제2 시간 섹션은 서로 겹치지 않는다.

특정 실시예들에서, 상기 제2 시간 섹션 및 제3 시간 섹션은 서로 적어도 부분적으로 겹친다.

특정 실시예들에서, 단계 a)에서, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는, 상기 기판의 제1 표면이나 제2 표면 상에 배치되면서 상기 카운터 전극에 근접한 제3 작업 전극을 더 포함한다. 단계 d)에서, 할로겐화은을 재생하기 위해서 상기 카운터 전극이 제3 작업 전극의 전위보다 더 높은 전위를 가지는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 제3 전위차가 상기 카운터 전극 및 상기 제3 작업 전극 사이에 인가된다.

특정 실시예들에서, 상기 제1 시간 섹션, 제2 시간 섹션 및 제3 시간 섹션은 서로 완전하게 겹친다.

특정 실시예들에서, 상기 모니터링 시간 구간은 복수의 제2 시간 섹션들을 포함한다. 그 제2 시간 섹션들 중 인접한 두 개는 개회로 (open circuit) 동작을 구현함으로써 또는 제로 전위차를 인가함으로써 서로 분리된다.

특정 실시예들에서, 단계 d)에서, 상기 카운터 전극 내에 존재하는 할로겐화은의 양은 안전한 범위 내에서 유지된다.

특정 실시예들에서, 상기 카운터 전극 내에 존재하는 할로겐화은 소모는 상기 생리학적 신호에 대응하며, 그리고 상기 할로겐화은의 소모에 따라 단계 d)의 실행 시간을 동적으로 변경하기 위해서 상기 제3 전위차는 일정하게 유지된다.

특정 실시예들에서, 상기 카운터 전극 내에 존재하는 할로겐화은 소모는 상기 생리학적 신호에 대응하며, 그리고 상기 할로겐화은의 소모에 따라 상기 제3 전위차를 동적으로 변경하기 위해서 단계 d)의 실행 시간은 일정하게 유지된다.

이식 가능 마이크로-바이오센서의 전극 구성 및 제조 프로세스:

실시예 1:

도 1을 참조하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 1의 제1 표면은 전송기 (도시되지 않음)에 연결될 제1 신호 출력 구역 (A), 신체 내 피분석물 (예를 들면 포도당)의 생리학적 파라미터 (예를 들면, 농도)를 측정하기 위한 제1 감지 구역 (C), 및 상기 제1 신호 출력 구역 (A)과 상기 제1 감지 구역 (C)을 상호접속시키기 위한 제1 신호 연결 구역 (B)을 포함한다. 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 신체의 피부에 수직으로 작동하여 그 신체로 부분적으로 이식되며, 그리고 이식되는 말단 부분을 가지며, 이는 상기 제1 감지 구역 (C)을 적어도 포함한다. 특히, 상기 이식되는 말단 부분은 간질액 내 포도당 농도를 측정하기 위해 피부의 진피에 적어도 도달하기에 충분한 길이를 가진다. 특정 실시예들에서, 상기 이식 가능 말단 부분의 길이는 최대 6 mm이다. 특정 실시예들에서, 외부 신체 감각을 피하고, 더 작은 이식 창상 (implantation wound)을 형성하며, 고통 감각을 줄이는 등의 이점들을 가지기 위해서, 상기 이식 말단 부분의 길이는 최대 5 mm이다. 특정 실시예들에서, 상기 이식 가능 말단 부분의 길이는 4.5 mm에 달한다. 특정 실시예들에서, 상기 이식 가능 말단 부분의 길이는 3.5 mm에 달한다. 더 상세하게는, 특정 실시예들에서, 상기 제1 감지 구역 (C)은 2 mm 부터 6 mm 까지의 범위인 길이를 가진다. 특정 실시예들에서, 상기 제1 감지 구역 (C)의 길이는 2 mm 부터 5 mm 까지의 범위이다. 특정 실시예들에서, 상기 제1 감지 구역 (C)의 길이는 2 mm 부터 4.5 mm 까지의 범위이다. 특정 실시예들에서, 상기 제1 감지 구역 (C)의 길이는 2 mm 부터 3.5 mm 까지의 범위이다. 특정 실시예들에서, 상기 제1 감지 구역 (C)은 0.01 mm 부터 0.5 mm까지의 범위인 폭을 가진다. 특정 실시예들에서, 상기 제1 감지 구역 (C)의 폭은 0.3 mm 미만이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 1은 기판 (1), 제1 작업 전극 (2), 제2 작업 전극 (3), 카운터 전극 (4), 과산화수소를 생성하기 위해 신체 내에서 포도당과 반응하기 위한 화학 시약 레이어 (6), 그리고 절연 유닛 (7)을 포함하며, 상기 절연 유닛은 제1 절연 레이어 (71) 및 제2 절연 레이어 (72)를 포함한다.

상기 기판 (1)은 제1 표면 (11) 및 그 제1 표면 (11) 반대편의 제2 표면 (12)을 가진다. 상기 기판 (1)은 전극 기판을 만들기 위해 유용하며 유연성 및 절연 특성들을 가진 임의 물질로 만들어질 수 있다. 상기 기판 (1)을 만들기 위한 물질의 예는 폴리스터, 폴리이미드 등 및 그것들의 조합들일 수 있지만, 그것들로 제한되지는 않는다.

상기 제1 작업 전극 (2)은 상기 기판 (1)은 제1 표면 (11) 상에 배치되며, 그리고 상기 제1 감지 구역 (C)에 위치하며 상기 화학 시약 레이어 (6)에 의해 덮여진 제1 감지 섹션 (20), 상기 제1 신호 연결 구역 (B)에 위치한 제1 연결 섹션 (21), 및 상기 제1 신호 출력 구역 (A)에 위치한 제1 출력 섹션 (22)을 포함한다. 상기 제1 감지 섹션 (20)의 표면 재질은 제1 전도성 재질 (1C)을 적어도 포함한다. 상기 제1 감지 섹션 (20)은 제1 전위차에 의해 구동되어, 전류 신호를 생성하기 위해 상기 제1 전도성 재질 (1C)이 과산화수소와 반응하는 것을 가능하게 하며, 이 과산화수소는 상기 화학 시약 레이어 (6)의 포도당과의 반응의 생성 물질이다. 포도당 농도에 반응한 생리학적 신호는 상기 전류 신호의 값 및 과산화수소의 농도 사이의 비율 관계가 달성될 때에 획득된다.

상기 제1 전도성 재질 (1C)의 예들은 탄소, 백금, 알루미늄, 갈륨, 금, 인듐, 이리듐, 철, 납, 마그네슘, 니켈, 몰리브데넘, 오스뮴, 팔라듐, 로듐, 은, 주석, 티타늄, 아연, 실리콘, 지르코늄, 그것들의 조합, 및 그것들의 유도체들 (예를 들면, 합금, 산화물, 금속 화합물 등)을 포함한다. 특정 실시예들에서, 상기 제1 전도성 재질 (1C)은 귀금속, 귀금속의 유도체. 또는 그것들의 조합이다.

상기 제2 작업 전극 (3)은 상기 기판 (1)의 제1 표면 (11) 상에 배치되며, 그리고 제2 감지 섹션 (30), 제2 연결 섹션 (31), 및 제2 출력 섹션 (32)을 포함한다. 상기 제2 감지 섹션 (30)은 상기 제1 감지 섹션 (20)에 가깝게 배치되며 그리고 상기 제1 감지 구역 (c)에 위치한다. 상기 제2 연결 섹션 (31)은 상기 제1 신호 연결 구역 (B)에 위치한다. 상기 제2 출력 섹션 (32)은 상기 제1 신호 출력 구역 (A)에 위치한다. 상기 제2 감지 섹션 (3)의 표면 재질은 제2 전도성 재질 (2C)을 최소한 포함한다. 상기 제2 감지 섹션은 제2 전위차에 의해 구동되어, 상기 제2 전도성 재질 (2C)이 상기 제2 감지 섹션 (3)에 접근하는 신체 내 간섭 물질의 적어도 일부를 소모하는 것을 가능하게 한다. 제2 전도성 재질 (2C)의 예들은 상기 제1 전도성 재질 (1C)에 대해 위에서 설명된 것들과 동일할 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 제1 작업 전극 (2)이 전기화학적 반응을 수행하기 위해 제1 전위차에 의해 구동될 때에, 제1 감지 섹션 (20)은 자신의 표면 주위에 측정 구역 (1S)을 형성하여 그 측정 구역 (1S) 내에서 과산화수소를 측정할 수 있는 것만이 아니라 신체 내 생물학적 유동체 내 간섭 물질과 또한 반응할 수 있어서 간섭 회로 신호를 생성하며, 이 신호는 상기 회로 신호와 함께 출력되어 상기 생리학적 신호에 대한 간섭을 초래할 것이라는 것이 이해되어야 한다. 상기 제2 작업 전극 (3)이 제2 전위차에 의해 구동될 때에, 제2 감지 섹션 (30)의 표면에 접근하는 간섭 물질이 전기화학적 반응을 경유하여 소모되어, 상기 간섭 물질의 농도가 상기 제2 감지 섹션 (30)의 표면을 향한 방향을 따라 점진적으로 감소하는 농도 기울기를 가지는 것을 가능하게 하며, 그럼으로써 적어도 하나의 간섭-제거 구역 (2S)을 형성한다. 상기 제2 감지 섹션 (30)이 상기 제1 감지 섹션 (20)에 근접하기 때문에, 상기 간섭-제거 구역 (2S)은 상기 제1 감지 섹션 (20)의 주변과 접촉하며 그리고 상기 측정 구역 (1S)과 적어도 부분적으로 겹칠 수 있으며, 그래서 상기 제1 및 제2 감지 섹션들 (20, 30)에 접근하는 간섭 물질이 동시에 소모될 수 있도록 한다. 상기 간섭-제거 구역 (2S)이 상기 측정 구역 (1S)과 충분하게 겹치도록 허용하기 위해서, 제1 감지 구역 (C)에서, 상기 제2 작업 전극 (3)의 제2 감지 섹션 (30)은 상기 제1 작업 전극 (2)의 제1 감지 섹션 (20)의 적어도 한 측면을 따라 배치되며 그리고 그 측면으로부터 최대 0.2 mm까지의 거리만큼 이격하여 위치하며, 이는 간섭 물질에 의해 초래된 포도당 농도 측정에 대한 간섭을 줄이기 위한 것이다. 특정 실시예들에서, 상기 거리는 0.01 mm 부터 0.2 mm까지의 범위이다. 특정 실시예들에서, 상기 거리는 0.01 mm 부터 0.1 mm까지의 범위이다. 특정 실시예들에서, 상기 거리는 0.02 mm 부터 0.05 mm까지의 범위이다.

또한, 제2 작업 전극 (3)이 제2 전위차에 의해 구동될 때에, 상기 제2 전도성 재질 (2C)은 상기 과산화수소와 반응하여 다른 전류 신호를 생성할 수 있으며, 그래서 피분석물의 농도를 정밀하게 측정하기 위해서 제1 작업 전극 (2)에 의해 감지되어야만 하는 과산화수소의 일부가 제2 작업 전극 (3)에 의해 소모되도록 하며, 이는 상기 피분석물의 농도의 정밀한 측정에 부정적인 영향을 초래한다. 그러므로, 상기 제1 작업 전극 (2)의 제1 전도성 재질 (1C)이 제1 전위차에 의해 구동되어 과산화수소에 반응하여 제1 민감도를 가지며 그리고 상기 제2 작업 전극 (3)의 제2 전도성 재질 (2C)이 제2 전위차에 의해 구동되어 제2 민감도를 가질 때에, 상기 제1 전도성 재질 (1C)의 제1 민감도는 상기 제2 전도성 재질 (2C)의 제2 민감도보다 더 커야 한다. 그러므로, 상기 제1 전도성 재질 (1C)은 상기 제2 전도성 재질 (2C)과 상이하다. 특정 실시예들에서, 상기 제1 전도성 재질 (1C)은 금, 백금, 팔라듐, 이리듐, 또는 그것들의 조합과 같은 귀금속일 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 전도성 재질 (2C)은 과산화수소에 대해 민감하지 않으며 그리고 탄소, 니켈, 구리 등일 수 있지만, 그것들로 제한되지는 않는다.

실시예 1에서, 상기 제1 전도성 재질 (1C)은 백금이며, 상기 제1 전위차는 0.2 V (볼트)부터 0.8 V 까지의 범위이며, 예를 들면, 0.4 V 내지 0.7 V 이다. 상기 제2 전도성 재질 (2C)은 탄소이다. 상기 제2 전위차는 0.2 V (볼트)부터 0.8 V 까지의 범위이며, 예를 들면, 0.4 V 내지 0.7 V 이다. 상기 제1 전위차는 상기 제2 전위차와 동일할 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1 전도성 재질 (1C)이 제1 감지 구역 (C)에서 형성되었지만, 제1 감지 구역 (C)에서 상기 제1 전도성 재질 (1C)과 함께 형성된 제1 작업 전극 (2)의 일부만을 구비하는 것이 가능하다.

도 1로 돌아가서, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 1의 제2 표면은 제1 신호 출력 구역 (D), 제2 신호 연결 구역 (B), 및 제2 감지 구역 (F)을 포함한다. 카운터 전극 (4)이 기판 (1)의 제2 표면 (12) (즉, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서의 제2 표면) 상에 배치되며, 그리고 제2 감지 구역 (F)에 위치한 제3 감지 섹션 (40), 제2 신호 연결 구역 (E)에 위치한 제3 연결 섹션 (41), 및 제2 신호 출력 구역 (D)에 위치한 제3 출력 섹션 (42)을 포함하며, 이는 상기 생리학적 신호를 측정하기 위해 상기 제1 작업 전극 (2)과 협응하고, 상기 간섭 물질을 소모하기 위해 상기 제2 작업 전극 (3)과 협응하기 위한 것이다. 상기 카운터 전극 (4)은 상기 제2 표면 (12) 상에 배치되는 것으로 한정되지 않으며, 상기 제1 및 제2 작업 전극들 (2, 3) 각각과의 전술한 협응이 충족되는 한은 상기 제1 표면 (11) 상에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 상기 카운터 전극 (4)이 제2 표면 (12) 상에 배치될 때에, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서의 폭은 감소될 수 있다. 추가로, 상기 카운터 전극 (4)은 할로겐화은 (silver halide)을 재생 (regenerate)하기 위해 상기 제1 작업 전극 (2)이나 제2 작업 전극 (3)과 선택적으로 협응할 수 있다.

실시예 1에서, 상기 카운터 전극 (4)의 재질은, 카운터 전극 (4)이 또한 레퍼런스 전극으로서 기능하는 것을 가능하게 하기 위해 은/할로겐화은 (R)을 포함한다. 즉, 상기 카운터 전극 (4)은 전기화학적 반응이 제1 작업 전극 (2)에서 발생하는 것을 허용하기 위해서 그리고 안정적인 상대적인 전위를 레퍼런스 전위로서 제공하기 위해서 루프를 형성하기 위해 상기 제1 작업 전극 (2)과 협응할 수 있다. 할로겐화은의 비-한정적인 예는 염화은이며, 요오드화은 또한 가능하다. 생성물질 가격을 줄이고 본 발명 개시의 이식 가능 마이크로-바이오센서의 생물학적 호환성을 향상시키는 것을 고려하여, 상기 은/할로겐화은 (R)은 카운터 전극 (4)의 표면 상에만 포함될 수 있다. 은/할로겐화은 (R)은 상기 카운터 전극 (4)이 상기 의도된 기능을 실행할 수 있는 한은 탄소 물질 (예를 들면, 탄소 페이스트 (carbon paste))과 혼합될 수 있다.

상기 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (4)의 할로겐화은의 양은 안전한 범위 내에 있어야만 하며, 이는 할로겐화은을 완전하게 소모하는 것을 피하고 본 발명의 이식 가능 마이크로-바이오센서가 상기 생리학적 신호를 측정하기 위한 테스트 환경에서 안정하게 유지되도록 하는 것을 가능하게 하기 위한 것이다. 그러므로, 도 7을 참조하면, 신체의 환경에서 할로겐화은을 벗겨내는 것을 피하기 위해서, 상기 제3 감지 섹션 (40)은 상기 은/할로겐화은 (R)의 적어도 일부를 덮는 제3 전도성 재질 (3C)을 더 포함할 수 잇다. 상기 제3 전도성 재질 (3C)에 의해 덮이지 않은 상기 제3 감지 섹션 (40) 상의 은/할로겐화은 (R)은 상기 생리학적 신호를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 위에서 설명된 "적어도 일부를 덮는다"는 용어는 부분적으로 덮거나 완전하게 덮는 것을 언급하는 것이다. 상기 제3 전도성 재질 (3C)은 탄소, 은 및 상기 카운터 전극 (4)의 상기의 의도된 기능에 영향을 주지 않을 어떤다른 전도성 재질들을 포함한다.

추가로, 본 발명 개시의 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서를 최소화하기 위해 그리고 상기 할로겐화은의 양을 안정한 범위 내에 유지하기 위해서, 상가 카운터 전극 (4)과 상기 제1 작업 전극 (2) 사이에 또는 상기 카운터 전극 (4)과 상기 제2 작업 전극 (3) 사이에 제3 전위차가 인가되어 상기 카운터 전극 (4)이 상기 제1 작업 전극 (2)이나 제2 작업 전극 (3)의 전위보다 더 높은 전위를 가지는 것을 가능하게 하며, 이는 할로겐화은을 재생하기 위한 것이며 그리고 상기 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (4)에서 할로겐화은이 안전한 범위 내에 있도록 유지하기 위한 것이다. 특히, 은 대 할로겐화은의 무게 비율은, 은 및 할로겐화은의 전체 무게의 100 wt%에 기초한 95 wt%:5 wt%, 70 wt%:30 wt%, 60 wt%:40 wt%, 50 wt%:50 wt%, 40 wt%:60 wt%, 30 wt%:70 wt%, 또는 5 wt%:95 wt% 일 수 있지만, 그것들로 한정되지는 않는다. 다른 말로 하면, 할로겐화은의 은/할로겐화은 (R)에 대한 무게 비율은 0보다 크며 1보다 작다. 특히, 상기 언급된 무게 비율은 0.01 및 0.99 사이, 더 특별하게는, 0.1 및 0.9 사이, 0.2 및 0.8 사이, 0.3 및 0.7 사이, 또는 0.4 및 0.6 사이의 범위이다.

위에서 설명되었듯이, 상기 화학 시약 레이어 (6)는 상기 제1 감지 섹션 (20)의 제1 전도성 재질 (1C)의 적어도 일부를 덮는다. 특히 도 2를 참조하면, 실시예 1에서, 상기 화학 시약 레이어 (6)는 상기 제1 감지 섹션 (2)만이 아니라, 상기 제2 감지 섹션 (30), 상기 제1 감지 섹션 및 제2 감지 섹션 (30) 사이의 틈새의 일부나 전부, 그리고 상기 제3 감지 섹션 (40)도 덮는다. 다른 말로 하면, 상기 화학 시약 레이어 (6)는 상기 제1 감지 구역 (C) 및 상기 제2 감지 구역 (F)의 적어도 부분들을 덮는다. 화학 시약 레이어 (6)는, 상기 피분석물과 반응하거나 그 피분석물의 다른 물질과의 반응을 향상시킬 수 있는 적어도 한 가지 유형의 효소를 포함한다. 그 효소의 예들은 포도당 산화효소 (glucose oxidase) 및 포도당 탈수소효소 (glucose dehydrogenase)를 포함할 수 있지만, 그것들로 제한되지는 않는다. 본 발명 개시에서, 상기 제1 작업 전극 (2) 및 제2 작업 전극 (3)은 상기 화학 시역 레이어 (6)가 매개체 (mediator)를 포함하지 않을 수 있도록 설계된다.

신호 감지를 위한 상기 감지 구역들 (상기 제1 및 제2 감지 구역들 (C, F)을 포함함) 및 신호 출력을 위한 상기 신호 출력 구역들 (상기 제1 및 제2 신호 출력 구역들 (A, D)을 포함함) 노출을 제외하면, 상기 신호 연결 구역들 (상기 제1 및 제2 신호 연결 구역들 (B, E)을 포함함)에서 상기 제1, 제2, 및 제3 신호 연결 섹션들 (21, 31, 41)을 절연시키는 것이 필수적이다. 그러므로, 제1 절연 레이어 (71)는 상기 제1 신호 연결 구역 (B)에 위치하며, 제1 작업 전극 (2)의 제1 연결 섹션 (21) 및 제2 작업 전극 (3)의 제2 연결 섹션 (31)을 덮는다. 제2 절연 레이어 (72)는 상기 제2 신호 연결 구역 (E)에 위치하며, 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상의 카운터 전극 (4)의 제3 연결 섹션 (41)을 덮는다. 상기 제2 절연 레이어 (72)는 제1 절연 레이어 (71)의 길이와 동일하거나 상이할 수 있는 길이를 가진다. 절연 레이어 유닛 (7)은 임의 절연 재질, 예를 들면, 파릴렌, 폴리이미드, PDMS, LCP 또는 MicroChem의 SU-8 등으로 만들어질 수 있지만, 그것들로 한정되지는 않는다. 상기 제1 및 제2 절연 레이어들 (71, 72) 각각은 단일-레이어 또는 다중-레이어 구성을 가질 수 있다. 상기 화학 시약 레이어 (6)는 상기 제1, 제2 및 제3 감지 섹션들 (20, 30, 40)에 추가로 상기 제1 절연 레이어 (71) 및/또는 상기 제2 절연 레이어 (72)를 또한 덮을 수 있다.

상기 화학 시약 레이어 (6), 제1 절연 레이어 (71), 및 제2 절연 레이어 (72)는 폴리머 구속 레이어 (confinement layer) (도시되지 않음)로 덮어질 수 있으며, 달갑지 않은 물질들이 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서로 진입하면 피분석물 측정에 영향을 줄 수 있는데, 이를 제한하기 위한 것이다.

도 1을 특히 참조하면, 상기 제1 및 제2 신호 출력 구역들 (A, D) 각각은 복수의 전기 접점부들 (8)을 더 포함한다. 특히, 상기 제1 및 제2 신호 출력 구역들 (A, D) 각각은 상기 전기 접점부들 (8) 중 두 개를 포함한다. 전송기가 이식 가능 마이크로-바이오센서에 전기적으로 연결될 때에 그 두 개의 전기 접점부들 (8)은 상기 전송기의 전력 소스를 작동시키기 위한 스위치 세트로서 사용된다. 상기 전기 접점부들 (8) 중 다른 두 개는 데이터 전송을 위해 매개체로서 사용된다. 상기 전기 접점부들 (8)의 개수 및 기능은 전술한 내용으로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 1은 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 배치된 레퍼런스 전극 (9)과 함께 또한 구성될 수 있다. 상기 레퍼런스 전극 (9)은 제2 감지 구역 (F)에 위치한 제4 감지 섹션 (90), 제2 신호 연결 구역 (E)에 위치한 제4 연결 섹션 (91), 및 제2 신호 출력 구역 (D)에 위치한 제4 출력 섹션 (92)을 포함한다. 그래서, 카운터 전극 (4)의 은/할로겐화은 (R)은 생략될 수 있으며 상기 제4 감지 섹션 (90)의 표면 상에 적어도 제공될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 특히 참조하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 1은 다음의 단계들을 포함한다:

(A) 제1 표면 (11)을 가진 기판 (1) 제공;

(B) 기판 (1)의 제1 표면 (11) 상에 제1 작업 전극 (2) 형성, 상기 제1 작업 전극 (2)은 제1 전도성 재질 (1C)을 포함한 제1 감지 섹션 (20)을 적어도 포함한다;

(C) 기판 (1)의 제1 표면 (11) 상에 제2 작업 전극 (3) 형성, 상기 제2 작업 전극 (3)은 제2 감지 섹션 (30)을 적어도 포함하며, 이 제2 감지 섹션은 제1 감지 섹션 (20)의 적어도 한 측면에 가깝게 배치되며 상기 제1 전도성 재질 (1C)과는 상이한 제2 전도성 재질 (2C)을 포함한다;

(D) 피분석물의 생리학적 파라미터를 측정하기 위해 제1 작업 전극 (2)과 협응하기 위해서 기판 (1) 상에 카운터 전극 (4) 형성; 그리고

(E) 생성물질 (product)을 생성하기 위해 피분석물과 반응하기 위해서 상기 제1 감지 섹션 (20)의 제1 전도성 재질 (1C)을 적어도 덮는 화학 시약 레이어 (6) 형성.

특히, 기판 (1)의 제1 표면 (11)은 제1 신호 출력 구역 (A), 제1 신호 연결 구역 (B), 및 제1 감지 구역 (C)을 포함한다. 단계 B) 및 단계 C)는 다음의 서브단계들에 의해 구현된다:

(a) 기판 (1)의 제1 표면 (11) 상에 제2 전도성 재질 (2C) 적용;

(b) 제2 전도성 재질 (2C)을 상기 제1 및 제2 작업 전극들 (2, 3)의 미리 정해진 크기, 위치, 길이, 면적 등에 따라 패터닝 (patterning)하도록 하며, 이는 상기 제2 전도성 재질 (2C)을 서로 분리된 제1 영역 및 적어도 하나의 제2 영역으로 분할하기 위한 것이다; 그리고

(c) 제1 전도성 재질 (1C)을 제1 감지 구역 (C)에 적용하여 제1 영역에서 제2 전도성 재질 (2C)의 적어도 일부를 덮도록 하며, 이는 제1 작업 전극 (2)의 제1 감지 섹션 (20)을 형성하도록 하며 상기 제2 전도성 재질 (2C)이 상기 적어도 하나의 제2 영역에서 제2 작업 전극 (3)으로서 구성되는 것을 가능하게 하기 위한 것이며, 이 제2 작업 전극 (3)은 제1 신호 출력 구역 (A)에 위치한 제2 신호 출력 섹션 (32), 제1 신호 연결 구역 (B)에 위치한 제2 신호 연결 섹션 (31), 및 제1 감지 구역 (C)에 위치한 제2 감시 섹션 (3)을 포함한다. 그러므로, 위에서 언급된 프로세스에 의해 제조된 실시예 1에서의 제1 및 제2 감지 섹션들 (20, 30) 둘 모두는 상기 제1 감지 구역 (C)에 위치한다.

특히, 도 10 내지 도 12를 참조하면, 서브-단계 (b) 이후에, 제2 전도성 재질 (2C)은 제1 영역 및 제2 영역으로 분할되며, 이 영역들은 줄무늬 외형을 가지며 서로로부터 분리된다. 도 1에서 보이는 것처럼, 제2 영역에서의 제2 전도성 재질 (2C)은 상기 제1 감지 구역 (C)으로부터 상기 제1 신호 연결 구역 (B)을 통해 상기 제1 신호 출력 구역 (A)으로 확장한다. 서브-단계 (C) 이후에, 상기 제1 전도성 재질은 제1 감지 구역 (C)에서 상기 제2 전도성 재질 (2C)만을 덮는다. 그러므로, 도 11을 특히 참조하면, 제1 작업 전극 (2)의 상기 제1 감지 섹션 (20)은 기판 (1)의 제1 표면 (11) 상에 배치된 제2 전도성 재질 (2C)의 레이어 그리고 상기 제2 전도성 재질 (2C)의 레이어를 덮는 제1 전도성 재질 (1C)의 레이어를 포함한다. 상기 제1 작업 전극 (2)의 제1 연결 섹션 (21)은 도 12에서 보이는 것처럼 제2 전도성 재질 (2C)의 레이어만을 포함한다. 상기 제3 작업 전극 (3)은 제2 전도성 재질 (2C)의 레이어만을 포함한다.

실시예 1의 변형에서, 상기 제1 전도성 재질 (1C)은, 서브-단계 (c)를 변경함으로써 도 6에서 보이는 것처럼 제1 감지 구역 (C)의 제2 전도성 재질 (2C)의 일부만을 덮는다.

실시예 1의 다른 변형에서, 상기 제1 전도성 재질 (1C)은 상기 제1 감지 구역 (C)의 제2 전도성 재질 (2C)을 덮는 것만이 아니라, 서브-단계들 (b) 및 (c)를 변경함으로써 상기 제1 연결 구역 (B)에서 상기 제2 전도성 재질 (2C)의 일부를 덮기 위해 또한 확장된다.

실시예 1의 추가의 다른 변형에서, 제1 구역에서의 상기 제2 전도성 재질 (2C)은 서브-단계 (b)를 변경함으로써 상기 제2 영역에서의 상기 제2 전도성 재질 (2C)의 길이보다 더 작은 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 구역에서 상기 제2 전도성 재질 (2C)은 상기 제1 신호 출력 구역 (A) 및 상기 제1 신호 연결 구역 (B)에만 위치할 수 있다. 그 이후에, 상기 제1 전도성 재질 (1C)은 상기 제1 감지 구역 (C)에 형성되는 것만이 아니라, 서브-단계 (c)에 의해 상기 제1 신호 연결 구역 (B)에서 상기 제2 전도성 재질 (2C)을 또한 덮으며, 이는 상기 제1 감지 섹션 (20)이 상기 제1 신호 출력 섹션 (22)에 연결되는 것을 가능하게 하기 위한 것이다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 실시예 1의 또 다른 변형에서, 제1 전도성 재질 (1C)은 제2 전도성 재질 (2C) 전체를 덮을 수 있으며, 그래서 제1 감지 섹션 (20), 제1 연결 섹션 (21), 및 제1 신호 출력 섹션 (22) 각각이 제2 전도성 재질 (2C)의 레이어 및 그 제2 전도성 재질 (2C)의 레이어를 덮는 제1 전도성 재질 (1C)의 레이어를 포함하는 2-레이어 구성을 가지도록 한다. 상기 제2 작업 전극 (3)은 위에서 설명된 것처럼 제2 전도성 재질 (2C)의 레이어만을 포함한다. 대안으로, 상기 제1 작업 전극 (2)은 제2 전도성 재질 (2C)을 제외한 제1 전도성 재질 (1C)만을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

제1 신호 출력 구역 (A), 제1 신호 연결 구역 (B), 및 제1 감지 구역 (C)의 위치들 및 면적들은 절연 레이어에 의해 한정될 수 있다. 그러므로, 특정 실시예들에서, 서브-단계 (b)에는 기판 (1)의 제1 표면 (11) 상에 제1 절연 레이어 (71)를 형성하는 서브-단계 (b')가 이어질 수 있으며, 이는 제1 절연 레이어가 위치한 제1 신호 연결 구역 (B), 상기 제1 절연 레이어가 덮지 않으며 신체의 피부 아래에 이식될 제1 감지 구역 (C), 그리고 상기 제1 절연 레이어 (71)가 덮지 않는 그리고 전송기에 연결될 제1 신호 출력 구역 (A)을 한정하기 위한 것이다. 제1 신호 연결 구역 (B)에서, 제1 작업 전극 (2)의 제1 연결 섹션 (21) 및 상기 제2 작업 전극 (3)의 제2 연결 섹션 (31) 각각은 상기 제2 전도성 재질 (2C)의 레이어를 적어도 포함하는 레이어 구성을 가진다. 특정 실시예에서, 서브-단계 (b)가 수행되어, 제2 감지 섹션 (30)이 제1 감지 섹션 (20)의 적어도 한 측면으로부터 최대 0.2 mm까지의 거리만큼 이격되는 것을 가능하게 한다.

특정 실시예들에서, 서브-단계 (a)는 스크린 인쇄 프로세스에 의해 구현된다. 서브-단계 (b)는 에칭 프로세스, 그리고 바람직하게는 레이저 각인 (laser engraving) 프로세스에 의해 구현된다. 서브-단계 (d)는 스퍼터링 (sputtering) 프로세스에 의해, 바람직하게는 표면 피복 프로세스에 의해 전도성 물질을 이용하여 구현된다

단계 (E)는 제1 작업 전극 (2), 제2 작업 전극들 (3) 및 카운터 전극 (4)과 함께 형성된 기판 (1)을 화학 시약을 함유한 용액에 담금으로써 구현되며, 이는 제1 감지 섹션 (20)의 제1 전도성 재질 (1C), 제2 감지 섹션 (30)의 제2 전도성 재질 (2C) 및 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)이 상기 화학 시약으로 동시에 덮어지는 것이 가능하도록 하기 위한 것이다.

특정 실시예들에서, 단계 (E) 이전에, 단계 (D')는 기판 (1) 상에 제3 전극 (도시되지 않음)을 형성함으로써 구현된다. 상기 제3 전극은 상기 카운터 전극 (4) 및 상기 제1 작업 전극 (2)으로부터 이격하여 배치되며, 그리고 레퍼런스 전극이나 제3 작업 전극일 수 있다.

특정 실시예들에서, 단계 (E)에는 상기 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 제2 절연 레이어 (72)를 형성하는 단계 (D")가 이어질 수 있으며, 이는 상기 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 제2 감지 구역 (F)을 한정하기 위한 것이다.

본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 1을 제조하기 위한 프로세스는 전술한 단계들, 서브-단계들, 및 순서에 한정되지 않으며, 그리고 전술한 단계들 및 서브-단계들의 순서는 실제적인 요구사항들에 따라 조절될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 1을 제조하기 위한 프로세스에서, 자신의 표면 상에 상이한 재질들을 구비한 두 개의 감지 섹션들은 동일한 감지 구역 상에 형성될 수 있으며, 그래서 통상적인 프로세스를 간략하게 하기 위해서 상기 감지 섹션들이 동일한 화학 시약 레이어와 동시에 덮어질 수 있도록 한다. 추가로, 상기 제1 및 제2 작업 전극들 (2, 3)의 기하학적 구조들 및 크기들 그리고 상기 제1 및 제2 작업 전극들 (2, 3) 등 사이의 간격은 패터닝 프로세스에 의해 정밀하게 제어될 수 있다. 또한, 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 수행된 프로세싱은 실제적인 요구사항들에 따라 변경될 수 있다.

실시예 2:

도 16 내지 도 19를 참조하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 2는 다음의 차이점들을 제외하면 실시예 1과 실질적으로 유사하다.

수용할 수 있는 오차 범위 내에 있도록 하기 위해 생리학적 신호를 측정하는 것에 관한 간섭 물질의 간섭을 효과적으로 줄이기 위해서, 실시예 2에서, 상기 제2 감지 섹션 (30)은 상기 제1 감지 섹션 (20)의 적어도 3 측면들을 따라 배치되며 상기 적어도 3 측면들로부터 거리를 두어 이격하여 위치한다. 다른 말로 하면, 상기 제1 감지 섹션 (20)의 적어도 3 측면들은 상기 제2 감지 섹션 (30)에 의해 둘러싸이며 거리를 두고 이격하여 배치된다. 특정 실시예들에서, 상기 거리는 0.2 mm에 달한다. 특정 실시예들에서, 상기 거리는 0.02 mm부터 0.05 mm의 범위이다. 특히, 상기 감지 섹션 (30)은 상기 제1 감지 섹션 (20)의 적어도 3개 측면들을 따라 U-형상의 기하학적 구조로 배치되며 그리고 상기 적어도 3개 측면들로부터 이격하여 위치한다. 그러므로, 도 20을 참조하면, 상기 제2 감지 섹션 (30)은 간섭-제거 구역들 (2S) 중 적어도 두 개를 형성하며, 이것들은 상기 제1 감지 섹션 (20)의 두 개의 반대편 측면들 상에 위치하며 상기 측정 구역 (1S)와 겹치는데, 이는 상기 제2 감지 섹션 (30)에 접근하는 간섭 물질을 소모하기 위한 것만이 아니라 제1 감지 섹션 (20) 내 간섭 물질을 또한 소모하기 위한 것이다. 특정 실시예들에서, 간섭의 허용할 수 있는 오차 범위는 20%에 달하며, 예를 들면, 10%에 달한다.

실시예 2를 제조하기 위한 프로세스는 다음의 차이점들을 제외하면 실시예 1을 제조하기 위한 프로세스와 실질적으로 동일하다.

서브-단계 (b)에서, 제2 전도성 재질 (2C)은 패턴이 형성되어, 상기 제2 영역에서 제2 전도성 재질 (2C)이 U-형상의 기하학적 구조로 형성되고 상기 제1 영역에서 상기 제2 전도성 재질 (2C)을 둘러싸는 것을 가능하게 하도록 한다. 그러므로, 제1 감지 섹션 (20)을 둘러싸기 위한 제2 감지 섹션 (30)의 기하학적 구조 및 제2 감지 섹션 (30)의 확장은 제2 전도성 재질 (2C)의 패터닝 (patterning)에 의해 변경될 수 있다.

추가로, 실시예 2의 다른 변형들에서, 상기 제1 및 제2 감지 섹션들 (20, 30)은 도 21 (a) 및 도 21 (b)에서 보이는 것처럼 위치할 수 있다. 다른 말로 하면, 제2 감지 섹션 (30)이 제1 감지 섹션 (20)의 외면 (periphery)의 적어도 일부를 따라 확장하며 그리고 그 적어도 일부로부터 이격하여 위치할 때에, 제1 감지 섹션 (20)의 외면의 일부에 대한 제1 감지 섹션 (20)의 전체 외면에 대한 비율은 30% 내지 100%의 범위이며, 그래서 제2 감지 섹션 (30)이 (실시예 1에 도시된 것 같은) I-형상의, L-형상의, 또는 U-형상의 기하학적 구조로 구성될 수 있도록 한다.

도 22 및 도 23을 참조하면, 실시예 2의 또 다른 변형에서, 제2 감지 섹션 (30)은 제1 감지 섹션 (20)의 외면 전체를 따라서 확장할 수 있으며 상기 주변 전체로부터 이격하여 위치할 수 있다. 특히, 상기 제1 연결 섹션 (21) 및 제1 출력 섹션 (22)은 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 배치된다. 제1 감지 섹션 (20)은 기판 (1)의 제1 표면 (11) 상에 배치된 제1 부분, 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 배치되며 제1 연결 섹션 (21)을 향하여 확장하는 제2 부분, 그리고 상기 기판 (1)을 따라서 확장하여 상기 제1 부분 및 제2 부분을 서로 연결시키는 중간 부분을 포함한다.

실시예 3:

도 24 내지 도 26을 참조하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 3은 다음의 차이점들을 제외하면 실시예 2와 실질적으로 유사하다.

실시예 3에서, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 배치되며 카운터 전극 (4)으로부터 이격하여 위치한 레퍼런스 전극 (9)을 더 포함한다. 레퍼런스 전극 (9)의 표면 재질은 은/할로겐화은 (R)을 적어도 포함한다. 레퍼런스 전극 (9)은 카운터 전극 (4)의 면적보다 작은 면적을 가지며, 이는 충분한 용량을 제공하고 은/할로겐화은 (R)의 양을 조절하기 위한 것이다.

특히, 상기 카운터 전극 (4)은 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 배치되며, 그리고 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)은 제2 감지 구역 (F)을 따라 길이방향으로 확장하는 전방부 (40a) 및 제2 감지 구역 (F)으로부터 멀어지는 방향을 향하여 길이방향으로 확장하는 후방부 (40b)를 포함한다. 실시예 3에서, 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)은 상기 전방부 및 후방부 (40a, 40b)로 구성된다. 상기 레퍼런스 전극 (9)은 카운터 전극 (4)으로부터 이격되어 위치하며 제2 감지 구역 (F)에 위치한 제4 감지 섹션 (90)을 포함한다. 상기 제4 감지 섹션 (90)은 상기 제3 감지 섹션 (40)보다 더 작은 면적을 가진다. 특히, 상기 제3 감지 섹션 (40)의 전방부 및 후방부 (40a, 40b)는 레퍼런스 전극 (9)의 제4 감지 섹션 (90)의 두 인접한 측면들에 가깝게 배치되어, 카운터 전극 (4)이 L-형상의 기하학적 구조로서 구성되는 것을 가능하게 한다. 상기 제4 감지 섹션 (90) 및 상기 카운터 전극 (4)의 후방부 (40b)의 폭들 전체는 상기 카운터 전극 (4)의 전방부 (40a)의 폭보다 작다. 추가로, 상기 제1 및 제2 절연 레이어들 (71, 72)은 동일한 길이를 가질 수 있다. 도 26을 참조하면, 상기 화학 시약 레이어 (6)는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 감지 섹션들 (20, 30, 40, 90)을 덮을 수 있다.

도 27 및 도 28을 참조하면, 실시예 3의 변형에서, 상기 제1 및 제2 절연 레이어들은 상이한 길이들을 가져서, 상기 제1 감지 구역 (C)이 상기 제2 감지 구역 (F)의 길이보다 더 짧은 길이를 가지도록 한다. 그러므로, 상기 화학 시약 레이어 (6)는 제1 감지 섹션 (20), 제2 감지 섹션 (30), 및 상기 카운터 전극 (4)의 전방부 (40a)만을 덮는다. 상기 레퍼런스 전극 (9)의 제4 감지 섹션 (90)은 상기 화학 시약 레이어 (6)로 덮어지지 않을 수 있다.

실시예 3의 다른 변형에서, 레퍼런스 전극 (9)의 제4 감지 섹션 (90) 상의 은/할로겐화은 (R)의 적어도 일부는 상기 제3 전도성 재질 (3C)에 의해 덮어질 수 있으며, 이는 상기 할로겐화은의 노출 영역을 줄여서 상기 할로겐화은이 해리 (dissociation)로 인해 손실될 가능성을 줄이기 위한 것이다. 그러므로, 제3 전도성 재질 (3C)에 의해 덮어지지 않은 상기 레퍼런스 전극 (9)의 표면 및/또는 측면 가장자리는 상기 측정을 수행하기 위해 상기 제1 작업 전극 (2) 및 상기 카운터 전극 (4)과 협응할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 제3 전도상 재질 (3C)은 탄소이다.

본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 3을 제조하기 위한 프로세스는 다음의 차이들을 제외하면 실시예 2를 제조하기 위한 프로세스와 실질적으로 유사하다.

단계 (D)에서, 카운터 전극 (4)은 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 형성되며, 그리고 제2 감지 구역 (F)에 위치한 제3 감지 섹션 (40)을 포함한다. 상기 제3 감지 섹션 (40)은 전방부 (40a) 및 후방부 (40b)를 포함한다. 단계 (D')에서, 레퍼런스 전극 (9)은 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 형성되며, 그리고 카운터 전극 (4)으로부터 이격하여 위치한다. 레퍼런스 전극 (9)은 제2 감지 구역 (F)에 위치한 제4 감지 섹션 (90)을 포함한다.

마이크로-바이오센서가 판매를 위해 공장에서 반출할 준비가 되기 이전에, 실시예 1 또는 실시예 2의 카운터 전극 (4)이나 실시예 3의 레퍼런스 전극 (9)은 할로겐화은이 아니라 은을 가질 수 있다는 것에 유의한다 (즉, 할로겐화은의 초기 양이 0일 수 있다). 마이크로-바이오센서가 환자에게 피하 이식된 이후에 그리고 제1 측정이 진행되기 이전의 바로 첫 번째 보충 (replenishment) 동안에 카운터 전극 (4)이나 레퍼런스 전극 (9) 상에 코팅된 은을 산화시킴으로써 상기 카운터 전극 (4)이나 레퍼런스 전극 (9) 상에 할로겐화은의 초기 양이 생성될 수 있다. 그런 경우에, 은은 은 이온으로 산화되며 그래서 체액 내 염화물과 결합되어 할로겐화은을 형성한다. 은과 할로겐화은 사이의 미리 정해진 비율에 도달한 이후에 상기 측정이 수행될 수 있다.

따라서, 도 29를 참조하면, 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 3를 제조하기 위한 제1 프로세스에서, 단계 (D) 및 단계 (D')는 다음의 서브-단계들에 의해 구현된다:

(a1) 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 지지 (backing) 재질 레이어 (L) 형성; 그리고

(a2) 레퍼런스 전극 재질 (예를 들면, 은-할로겐화은)이나 레퍼런스 전극 재질의 전구체 (precursor) 재질 (P) (예를 들면, 은)을 상기 지지 재질 레이어 (L)의 일부에 적용; 그리고

(a3) 지지 재질 레이어 (L) 및 레퍼런스 전극 재질이나 전구체 재질 (P)을 패터팅하며, 이는 서로에게 분리되며 서로에게 전기적으로 연결되지 않은 제3 영역 및 제4 영역을 한정하기 위한 것이며, 제3 영역에서의 상기 지지 재질 레이어 (L)는 카운터 전극 (4)으로서 구성된다.

특히, 카운터 전극 (4)의 능동 영역 및 레퍼런스 전극 (9), 상기 둘 사이의 협응 구성, 상기 전극의 표면 상의 은-할로겐화은의 위치나 크기는 서브-단계 (a2)를 통해 쉽게 제어될 수 있으며, 이는 상기 카운터 전극 (4) 및 레퍼런스 전극 (9) 제조를 완료하기 위해서 그리고 은-할로겐화은의 양을 제어하기 위한 것이다.

특히, 제3 영역에 위치한 상기 지지 재질 레이어 (L)는 그 제3 영역의 길이 방향을 따라 상이한 폭을 가진다. 더 큰 폭을 가진 상기 지지 재질 레이어 (L)의 전방부는 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)의 전방부 (40a)를 형성하기 위해 사용되며, 더 작은 폭은 가진 상기 지지 재질 레이어 (L)의 후방부는 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)의 후방부 (40b)를 형성하기 위해 사용된다. 상기 레퍼런스 전극 재질이나 상기 전구체 재질 (P)의 일부나 전체는 상기 제4 영역에 위치한다. 상기 레퍼런스 전극 재질이 서브-단계 (a2)에서 적용되면, 상기 레퍼런스 전극 (9)의 제4 감지 섹션 (90)은 그것에 의해 직접적으로 형성된다. 대안으로, 상기 전구체 재질 (P)이 서브-단계 (a2)에서 적용되면, 레퍼런스 전극 (9)의 제4 감지 섹션 (90)을 형성하기 위해 상기 제4 영역에서 상기 전구체 재질 (P)을 레퍼런스 전극 재질로 변환하기 위해서 추가의 서브-단계 (a4)가 구현된다. 도 30 및 도 31을 특히 참조하면, 상기 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)의 후방부 (40b)는, 상기 지지 재질 레이어 (L) 및 상기 지지 재질 레이어 (L)를 덮는 상기 전구체 재질 (P)의 레이어를 포함하는 적층 구성으로서 형성된다. 상기 레퍼런스 전극 (9)의 제4 감지 섹션 (90)은, 상기 지지 재질 레이어 (L) 및 상기 지지 재질 레이어 (L)를 덮는 은/할로겐화은 (R)의 레이어를 포함하는 적층 구성으로서 형성된다. 상기 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)의 전방부 (40a)는 상기 지지 재질 레이어 (L)로 만들어진 단일-레이어 구성으로서 형성된다.

실시예 3에서, 상기 전구체 재질 (P)의 일부는 상기 제4 영역에 위치하며, 그리고 그 전구체 재질 (P)의 나머지 부분은 상기 제3 영역에 위치한다. 실시예 3의 다른 변형에서, 서브-단계 (a3)에서, 상기 전구체 재질 (P) 전체가 상기 제4 영역에 위치할 수 있다.

상기 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 3을 제조하기 위한 제2 프로세스에서, 단계 (D) 및 단계 (D')는 다음의 서브-단계들에 의해 구현된다:

(b1) 상기 지지 재질 레이어 (L)를 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 형성;

(b2) 서로 분리되며 서로 전기적으로 연결되지 않은 제3 영역 및 제4 영역을 한정하기 위해 상기 지지 재질 레이어 (L)를 패터닝하며, 상기 제3 영역에서 상기 지지 재질 레이어 (L)는 카운터 전극 (4)으로서 구성되며; 그리고

(b3) 레퍼런스 전극 재질 또는 상기 레퍼런스 전극 재질의 전구체 재질 (P)을 상기 제4 영역의 적어도 일부에 적용하며, 이는 상기 제4 영역이 상기 레퍼런스 전극 (9)으로서 구성되는 것을 가능하게 하기 위한 것이다.

상기 레퍼런스 전극 재질이 서브-단계 (b3)에서 적용되면, 러퍼런스 전극 (9)의 제4 감지 섹션 (90)은 그에 의해 직접적으로 형성된다. 대안으로, 상기 전구체 재질 (P)이 서브-단계 (b3)에서 적용되면, 추가의 서브-단계 (a4)가 구현되어, 상기 제4 영역에서 상기 전구체 재질을 상기 레퍼런스 전극 재질로 변환시켜서 레퍼런스 전극 (9)의 제4 감지 섹션 (90)을 형성한다.

특정 실시예들에서, 상기 지지 재질 레이어 (L)는 단일-레이어 구성이나 다중-레이어 구성으로서 형성될 수 있으며, 그것들 각각은 탄소, 은, 또는 그것들의 결합으로 만들어진다. 특히, 상기 지지 재질 레이어 (L)는 탄소로 만들어진 단일-레이어 구성으로 형성될 수 있으며, 그래서 상기 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)이 탄소 레이어로서 구성되도록 한다. 대안으로, 상기 지지 재질 레이어 (L)는 2-레이어 구성으로 형성될 수 있으며, 이는 기판 (1)의 제2 표면 상에 배치된 은 레이어 및 그 은 레이어 상에 배치된 탄소 레이어를 포함한다.

실시예 4:

도 32 내지 도 34를 참조하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 4는 다음의 차이점들을 제외하면 실시예 3과 실질적으로 유사하다.

실시예 4에서, 상기 카운터 전극 (4)은 레퍼런스 전극으로서 또한 기능하며, 그리고 실시예 2에서 상기 레퍼런스 전극 (2)은 제3 작업 전극 (5)으로 교체된다. 상기 제3 작업 전극 (5)을 위한 재질 및 구성은 상기 제1 작업 전극 (2)이나 상기 제2 작업 전극 (3)을 위해 위에서 설명된 것들과 동일할 수 있다. 특히, 실시예 4에서 상기 제3 작업 전극 (5)의 구성은 실시예 1에서의 제1 작업 전극 (2)의 구성과 동일하며, 그리고 탄소 레이어 및 그 탄소 레이어 상에 배치된 백금 레이어를 포함한다. 특정 실시예들에서, 상기 제3 작업 전극 (5)은 기판 (1)의 제1 표면 (11) 상에 배치될 수 있다. 다른 말로 하면, 상기 제3 작업 전극 (5) 및 상기 카운터 전극 (4)은 기판 (1)의 동일한 표면이나 상이한 표면들 상에 배치될 수 있다. 추가로, 제3 작업 전극 (5)의 구성은 실시예 4로 제한되지 않으며 그리고 도 8에서 보이는 실시예 1처럼 배치될 수 있으며, 즉, 상기 제3 작업 전극 (5)의 길이, 면적 및 심지어는 형상은 카운터 전극 (4)의 길이, 면적 및 형상과 동일할 수 있다.

특히 도 33 및 도 34를 참조하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 4를 제조하기 위한 프로세스는 다음의 차이들을 제외하면 실시예 3을 제조하기 위한 프로세스와 실질적으로 동일하다.

실시예 4를 제조하기 위한 프로세스에서, 단계 (D')에서, 상기 제3 작업 전극 (5)은 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 형성되며, 그리고 카운터 전극 (4)으로부터 이격하여 위치한다. 제3 작업 전극 (5)은 제2 감지 구역 (F)에 위치한 제4 감지 섹션 (50)을 포함한다. 상기 제4 감지 섹션 (50)은 상기 제3 감지 섹션 (40)의 후방부 (40b)에 평행하며, 그리고 상기 카운터 전극 (4)의 길이 방향을 따라 제3 감지 섹션 (40)의 전방부 (40a)로부터 이격하여 위치한다. 다른 말로 하면, 상기 카운터 전극은 L-형상 기하학적 구조로서 구성되며, 그래서 상기 카운터 전극의 제3 감지 섹션 (40)이 제3 작업 전극 (5)의 제4 감지 섹션 (50)으로부터 이격하여 위치하도록 한다.

특정 실시예들에서, 단계 (D)는 다음의 서브-단계들에 의해 구현된다:

(c1) 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 지지 재질 레이어 (L) 형성;

(c2) 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에, 서로 분리된 제3 영역 및 제4 영역을 한정하며, 상기 제3 영역은 카운터 전극 (4)을 위해 사용되며, 그리고 상기 제3 영역은 카운터 전극 (4)을 위해 사용되며, 그리고 상기 제3 영역에 위치한 상기 지지 재질 레이어 (L)는 상기 제3 영역의 길이 방향을 따라 상이한 폭을 가진다. 더 큰 폭을 가진 상기 지지 재질 레이어 (L)의 전방부는 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)의 전방부 (40a)를 형성하기 위해 사용되며, 그리고 더 작은 폭을 가진 상기 지지 재질 레이어 (L)의 후방부는 상기 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)의 후방부 (40b)를 형성하기 위해 사용된다; 그리고

(c3) 상기 레퍼런스 전극 재질 (예를 들면, 은-할로겐화은)이나 상기 레퍼런스 전극 재질의 전구체 재질 (P) (예를 들면, 은)을 상기 제3 영역에서의, 특히 상기 제3 감지 섹션 (40)의 전방부 (40a)에서의 상기 지지 재질 레이어 (L)의 적어도 일부에 적용한다.

상기 전구체 재질 (P)이 서브-단계 (c3)에서 적용되면, 추가의 서브-단계 (c4)가 구현되어 상기 전구체 재질 (P)을 상기 레퍼런스 전극 재질로 변환하며, 이는 상기 카운터 전극 (4)의 전방부 (40a)가 제3 감지 섹션 (40)으로서 사용되는 것을 가능하게 하기 위한 것이며 그리고 레퍼런스 전극으로서 기능하도록 하는 것을 가능하게 하기 위한 것이다.

특정 실시예들에서, 서브-단계 (c1)에서, 상기 지지 재질 레이어 (L)는 단일-레이어 구성이나 다중-레이어 구성으로서 형성될 수 있으며, 이것들 각각은 탄소, 은, 또는 그것들의 조합으로부터 만들어진다.

상기 카운터 전극 (4)이 단일-, 이중-, 또는 3중-레이어 구성으로서 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이중-레이어 구성으로서 형성된 카운터 전극 (4)은 기판 (1) 상에 배치된 전도성 재질 레이어 (예를 들면, 탄소 레이어이지만 그것으로 한정되지는 않는다) 및 그 전도성 재질 레이어를 덮는 은/할로겐화은 (R)의 레이어를 포함할 수 있다. 상기 전도성 재질 레이어는 서브-단계 (c4)나 상기 언급된 초기 할로겐화 단계에서 은의 과도한 할로겐화로 인한 임피던스 문제를 피하기 위해 제공된다.

상기 전도성 재질 레이어는 탄소 레이어일 때에, 다른 전도성 재질 레이어 (예를 들면, 은 레이어)는 상기 기판 (1)의 제2 표면 (12) 및 상기 전도성 재질 레이어 사이에 배치되어 상기 카운터 전극 (4)이 3중-레이어 구성으로서 형성되는 것을 가능하게 하며, 이는 상기 탄소 레이어가 상기 기판 (1)의 제2 표면 (12) 상에 직접적으로 배치될 때에 제2 신호 출력 구역 (D)에서 발생할 수 있을 고 임피던스 문제를 줄이기 위한 것이다.

특정 실시예들에서, 상기 카운터 전극 (4)은 단일-레이어 구성으로서 형성될 수 있다. 그러므로, 서브-단계 (c1)에서 상기 지지 재질 레이어 (L)는 은/할로겐화은, 은/할로겐화은 및 전도성 재질 (예를 들면, 탄소)의 혼합, 또는 은 및 상기 전도성 재질 (예를 들면, 탄소)의 혼합으로부터 만들어질 수 있으며, 단계 (c3)은 생략될 수 있다. 상기 카운터 전극 (4)은 그래서, 은/할로겐화은 또는 은/할로겐화은 및 전도성 재질 (예를 들면, 탄소)의 혼합을 포함하는 단일-레이어 구성으로서 형성된다. 카운터 전극 (4) 내 존재하는 은/할로겐화은의 양은 상기 카운터 전극 (4)이 상기 예정된 동작을 실행하는 한은 특별하게 제한되지 않는다. 은/할로겐화은 및 전도성 재질의 혼합을 사용하여 카운터 전극 (4)을 형성하는 것은 할로겐화 동안의 절연 문제, 적층 동안의 점착 문제, 및 제2 신호 출력 구역 (D)의 고 임피던스 문제를 경감시킬 수 있다.

유사하게, 실시예 4에서, 상기 제1 작업 전극 (2)은 생리학적 신호를 측정하기 위해 사용되며, 그리고 상기 제2 작업 전극 (3)은 신체 내 간섭 물질의 간섭을 상기 측정으로 줄이기 위해 사용된다. 그러나, 할로겐화은의 재생은 상기 제3 작업 전극 (5)을 카운터 전극 (4)과 협응함으로써 수행된다. 특히, 상기 카운터 전극 (4) 및 상기 제3 작업 전극 (5) 사이에 제3 전위차가 인가되어 상기 카운터 전극 (4)이 상기 제3 작업 전극 (5)의 전위보다 더 높은 전위를 가지는 것을 가능하게 하며, 이는 할로겐화은을 재생하기 위해 상기 카운터 전극 (4)이 산화 반응을 수행하는 것을 가능하게 하여 상기 측정, 상기 간섭 소모, 및 할로겐화은 재생의 효율성을 향상시킨다.

실시예 5:

도 35를 참조하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센셔의 실시예 5는 다음의 차이들을 제외하면 실시예 1과 실질적으로 유사하다.

실시예 5에서, 제2 작업 전극들 (3, 3') 중 두 개가 포함된다. 위에서 설명된 제2 작업 전극 (3)과 유사하게, 상기 제2 작업 전극 (3')은 제2 감지 섹션 (30'), 제2 연결 섹션 (31'), 및 제2 출력 섹션 (32')을 포함한다. 상기 제2 작업 전극들 (3, 3')의 제2 감지 섹션들 (30, 30')은 동일한 또는 상이한 길이들 및/또는 면적들을 가질 수 있다. 상기 제2 감지 섹션들 (30, 30') 중 하나와 상기 제1 감지 섹션 (20) 사이의 거리는 상기 두 제2 감지 섹션들 (30, 30') 중 다른 하나와 상기 제2 감지 섹션 (20) 사이의 거리와 상이할 수 있다.

본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센셔의 실시예 5를 제조하기 위한 프로세스는 다음의 차이들을 제외하면 실시예 1을 제조하기 위한 프로세스와 실질적으로 유사하다.

본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센셔의 실시예 5를 제조하기 위한 프로세스에서, 서브-단계 (b)에서, 상기 제2 영역들 중 두 개는 상기 두 개의 제2 작업 전극들 (3, 3')을 한정하기 위해 형성되며, 그리고 상기 두 제2 작업 전극들 (3, 3')의 상기 두 제2 감지 섹션들 (30, 30')은 상기 제1 작업 전극 (2)의 제1 감지 섹션 (20)의 두 반대편 측면들을 따라 각각 배치된다.

이식 가능 마이크로-바이오센서의 작동 절차들

애플리케이션 실시예 1:

본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 4는 애플리케이션 실시예 1에서 사용되며, 그리고 기판 (1), 제1 작업 전극 (2), 제2 작업 전극 (3), 카운터 전극 (4), 제3 작업 전극 (5), 및 화학 시약 레이어 (6)를 포함한다. 제1 작업 전극 (2)의 상기 제1 감지 섹션 (20)은 탄소 레이어 및 그 탄소 레이어를 덮는 백금 레이어를 포함한다. 상기 제2 작업 전극 (3)의 제2 감지 섹션 (30)은 U-형상의 기하학적 구조로서 형성되며 상기 제1 감지 섹션 (20)을 둘러싸며, 그리고 탄소 레이어를 포함한다. 상기 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)은 탄소 레이어 및 그 탄소 레이어를 덮는 은/염화은 레이어를 포함한다. 제3 작업 전극 (5)의 제4 감시 섹션 (50)은 제1 작업 전극 (2)의 제1 감지 섹션 (20)의 구성과 동일한 구성을 가진다. 상기 화학 시약 레이어 (6)는 제1, 제2, 제3, 제4 감지 섹션들 (20, 30, 40, 50)을 덮는다.

도 36 내지 도 39를 참조하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 4는, 피분석물을 측정하기 위한 적어도 하나의 제1 시간 섹션 (T1), 상기 신체 내 간섭 물질을 소모하기 위한 적어도 하나의 제2 시간 섹션 (T2), 그리고 염화은을 재생하기 위한 적어도 하나의 제3 시간 섹션 (T3)을 포함하는 탐지 시간 구간 (T) 동안에 신체 내 상기 피분석물 (예를 들면, 포도당)의 생리학적 파라미터 (예를 들면, 농도)를 탐지하기 위해 사용된다.

제1 시간 섹션 (T1) 동안에, 스위치 S1은 폐-회로 상태로 스위치되며 제1 전위차 (예를 들면, 0.5 V, 그러나 이 값으로 한정되는 것은 아니다)가 제1 작업 전극 (2) 및 카운터 전극 (4) 사이에 인가되어 상기 제2 작업 전극 (2)이 카운터 전극 (4)의 전위 V4보다 더 높은 전원 V1을 가지는 것을 가능하게 하며, 이는 상기 제1 작업 전극 (2)이 전술한 산화 반응을 수행하는 것을 가능하게 하며 생리학적 신호 (i1)를 획득하기 위해 상기 화학 시약 레이어 (6) 및 상기 피분석물과의 전기화학적 반응을 수행하는 것을 가능하게 하기 위한 것이다. 동시에, 상기 카운터 전극 (4)은 아래의 화학식에 따라 염화은을 은으로 환원하기 위해 환원 반응을 수행한다.

2AgCl + 2e^― -> 2Ag + 2Cl^-

추가로, 상기 제1 시간 섹션 (T1)의 값은, 2.5 초, 5 초, 15 초, 30 초, 1 분, 2.5 분, 5 분, 10 분 또는 30 분처럼 일정할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 시간 섹션 (T1)의 값은 30 초이다.

제2 시간 섹션 (T2) 동안에, 스위치 S2는 폐-회로 상태로 스위치되며 제2 전위차 (예를 들면, 0.5 V, 그러나 이 값으로 한정되는 것은 아니다)가 제2 작업 전극 (3) 및 카운터 전극 (4) 사이에 인가되어 상기 제2 작업 전극 (3)이 카운터 전극 (4)의 전위 V4보다 더 큰 전위 V2를 가지는 것을 가능하게 하며, 이는 제2 작업 전극 (3)이 자신의 표면 상에서 반응하는 것을 가능하게 하여, 간섭 물질을 소모시킨다.

제3 시간 섹션 (T3) 동안에, 스위치 S3은 폐-회로 상태로 스위치되며 제3 전위차가 카운터 전극 (4) 및 제3 작업 전극 (5) 사이에 인가되어 카운터 전극 (4)의 전위 V4가 상기 제3 작업 전극 (5)의 전위 V3보다 더 높도록 허용하며, 이는 카운터 전극 (4)이 산화 반응을 수행하는 것을 가능하게 하여 은을 은 이온으로 산화시킴으로써 염화은을 재생하며, 상기 은 이온은 생물학적 유동체 내에서 염화물 이온들과 결합하여 염화은을 형성한다.

생리학적 신호를 획득하며, 간섭 물질을 소모하며, 그리고 염화은을 재생하는 상기 단계들은 상기 제1, 제2, 및 제3 작업 전극들 (2, 3, 5)과 카운터 전극 (4)의 전위들 V1, V2, V3, V4의 적절한 배치, 상기 제1, 제2 및 제3 전위치들의 적절한 배치, 그리고 스위치들 S1, S2, S3의 적절한 스위칭에 의해 동시에 또는 분리하여 구현될 수 있다. 다른 말로 하면, 상기 제1, 제2, 및 제3 시간 섹션들 (T1, T2, T3)은 서로 부분적으로 또는 전체가 겹칠 수 있으며, 또는 서로 겹치지 않을 수 있다. 추가로, 상기 제1, 제2, 및 제3 시간 섹션들 (T1, T2, T3) 각각은 일정한 또는 가변의 시간 구간일 수 있다.

특히, 도 36 및 도 37을 참조하면, 상기 도면들의 수평축 및 수직축은 각각 시간 및 전류를 나타내며, 여기에서 측정 행동의 라인은 제1 전위차의 인가 및 제거를 보여주며, 간섭물 제거 행동의 다른 라인은 제2 전위차의 인가 및 제거를 보여주며, 그리고 염화은 재생 행동의 또 다른 라인은 제3 전위차의 인가 및 제거를 보여준다. 애플리케이션 실시예 1의 탐지 시간 구간 (T)은 제1 시간 섹션들 (T1) 중 다섯, 제2 타임 섹션 (T2) 중 하나, 그리고 제3 시간 섹션들 (T3) 중 넷을 포함한다. 탐지 시간 구간 (T) 전체 동안에, 스위치 S2는 폐-회로 상태로 스위치되며 그리고 제2 작업 전극 (3)의 전위 V2는 카운터 전극 (4)의 전위 V4보다 더 높아지도록 허용되며, 이는 제2 작업 전극 (3)이 간섭물을 소모하는 것을 수행하도록 허용하기 위한 것이다. 상기 탐지 시간 구간 (T) 동안에, 스위치 S1은 개-회로 상태 및 폐-회로 상태 사이에서 주기적으로 또는 교대로 스위치되며, 이는 상기 피분석물 측정을 수행하기 위해 상기 제1 작업 전극 (2)이 상기 카운터 전극 (4)과 간헐적으로 협응하는 것을 가능하게 하기 위한 것이다. 상기 제1 시간 섹션들 (T1) 중 인접한 둘은 개회로 작동을 구현함으로써 또는 제로 전위차를 인가함으로써 서로로부터 분리될 수 있다.

추가로, 상기 제1 시간 섹션들 (T1) 중 두 개의 인접한 것들 사이의 시간 인터벌 (즉, 상기 제3 시간 섹션들 (T3) 중 대응하는 하나) 동안에, 상기 카운터 전극 (4)은 염화은을 재생하는 것을 실행하기 위해 제3 작업 전극 (5)과 협응한다. 다른 말로 하면, 상기 제1 시간 섹션들 (T1) 및 상기 제3 시간 섹션들 (T3)은 서로 겹치지 않는다.

애플리케이션 실시예 2:

도 38을 참조하면, 애플리케이션 실시예 2의 작동 절차들은 다음의 차이점들을 제외하면 애플리케이션 실시예 1의 작동 절차들과 실질적으로 유사하다.

애플리케이션 실시예 2에서, 탐지 시간 구간 (T)은 제1 시간 섹션들 (T1) 중 다섯, 제2 타임 섹션들 (T2) 중 여섯, 그리고 제3 시간 섹션들 (T3) 중 둘을 포함한다. 상기 제1 시간 섹션들 (T1) 및 제2 시간 섹션들 (T2)은 서로 겹치지 않는다. 말하자면, 제1 작업 전극 (2)이 제1 시간 섹션들 (T1) 동안에 피분석물에 대한 측정을 수행할 때에, 제2 작업 전극 (3)은 개회로 구현에 의해 또는 접지에 의해 작동될 수 있다. 추가로, 염화은 재생 행동은 여러 측정 행동들이나 간섭물 제거 행동들 이후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션 실시예 2에서 두 개의 제3 시간 섹션들 (T3)은 상기 제2 시간 섹션들 (T2) 중 단지 두 개와 겹친다. 즉, 염화은 재생 행동은 두 개의 측정 행동들 및 세 개의 간섭물 제어 행동들 이후에 수행된다. 추가로, 상기 제1 간섭물 제거 행동은 신체 내 간섭 물질의 상기 측정에 대한 간섭을 효과적으로 피하기 위해서 상기 제1 측정 행동 이전에 수행될 수 있다.

애플리케이션 실시예 3:

도 39를 참조하면, 실시예 3을 위한 작동 절차들은 다음의 차이점들을 제외하면 애플리케이션 실시예 1의 작동 절차들과 실질적으로 유사하다.

애플리케이션 실시예 3에서, 탐지 시간 구간 (T)은 제1 시간 섹션들 (T1) 중 다섯, 제2 타임 섹션들 (T2) 중 여섯, 그리고 제3 시간 섹션들 (T3) 중 다섯을 포함한다. 상기 제1 시간 섹션들 (T1) 및 상기 제2 시간 섹션들 (T2)은 서로 부분적으로 겹친다. 상기 제2 시간 섹션들 (T2) 및 상기 제3 시간 섹션들 (T3)은 서로 부분적으로 겹친다. 상기 제1 시간 섹션들 (T1) 및 상기 제3 시간 섹션들 (T3)은 서로 겹치지 않는다. 유사하게, 제1 간섭 제거 행동은 간섭 물질의 상기 측정에 대한 간섭을 효과적으로 피하기 위해서 상기 제1 측정 행동 이전에 수행될 수 있다. 염화은의 재생은 상기 제1 시간 섹션들 (T1) 중 두 개의 인접한 것들 사이에서의 시간 인터벌 동안에 수행될 수 있으며, 이는 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40) 내 존재하는 할로겐화은의 양이 안정한 범위 내에서 유지되는 것을 가능하게 하기 위한 것이다.

애플리케이션 실시예 4:

애플리케이션 실시예 4를 위한 절차들은 다음의 차이들을 제외하면 애플리케이션 실시예 1의 절차들과 실질적으로 유사하다.

애플리케이션 실시예 4에서, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서가 사용되며, 그리고 기판 (1), 제1 작업 전극 (2), 제2 작업 전극 (3), 카운터 전극 (4), 및 화학 시약 레이어 (6)를 포함한다. 제1 작업 전극 (2)의 상기 제1 감지 섹션 (20)은 탄소 레이어 및 그 탄소 레이어를 덮는 백금 레이어를 포함한다. 상기 제2 작업 전극 (3)의 제2 감지 섹션 (30)은 U-형상의 기하학적 구조로서 형성되며 상기 제1 감지 섹션 (20)을 둘러싸며, 그리고 탄소 레이어를 포함한다. 상기 카운터 전극 (4)의 제3 감지 섹션 (40)은 탄소 레이어 및 그 탄소 레이어를 덮는 은/염화은 레이어를 포함한다. 상기 화학 시약 레이어 (6)는 제1, 제2, 제3 섹션들 (20, 30, 40)을 덮는다. 특히, 상기 제3 작업 전극 (5)은 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 2에서 포함되지 않는다.

도 40을 참조하면, 제2 작업 전극 (3) 및 카운터 전극 (4) 사이에 제2 전위차를 인가함으로써 간섭물을 소모하는 것이 실행되어, 제2 작업 전극 (3)의 전위 V2가 카운터 전극 (4)의 전위 V4보다 더 높도록 허용하며, 간섭 물질을 소모하기 위해 제2 작업 전극 (3)이 산화 반응을 수행하는 것을 가능하게 한다.

카운터 전극 (4)의 전위 V4가 제2 작업 전극 (3)의 전위 V2보다 더 높도록 허용하기 위해 그리고 염화은을 재생하기 위해서 산화 반응을 수행하기 위해 카운터 전극 (4)이 작업 전극으로서 기능하는 것을 가능하게 하기 위해, 제3 전위차를 카운터 전극 (4) 및 제2 작업 전극 (3) 사이에 인가함으로써 염화은 재생이 실행된다. 특히, 스위치 S2는, 제2 작업 전극 (3)이 간섭물을 소모하는 것을 실행하는 것을 허용하기 위해 상대적으로 높은 전위 (즉, 카운터 전극 (4)의 전위 V4보다 더 높은 전위)에, 또는 제2 작업 전극 (3)이 염화은을 재생하는 것을 실행하는 것을 허용하기 위해 상대적으로 낮은 전위 (즉, 카운터 전극 (4)의 전위 V4보다 더 낮은 전위)에 선택적으로 연결될 수 있다.

대안으로, 특히 도 41을 참조하면, 전위 V2를 가진 제2 작업 전극 (3)은, 염화은 재생들 각각에 의해 획득된 재생된 염화은의 양을 조절하기 위해서 제어 유닛 (U)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 카운터 전극 (4) 내에 존재하는 염화은 소모의 양은 상기 생리학적 신호에 대응한다. 상기 제3 전위차가 일정할 때에, 단계 d) (즉, 염화은 재생 단계)의 실행 시간은 염화은을 소모하는 양에 따라 동적으로 바뀔 수 있다. 단계 d)의 실행 시간이 일정할 때에, 상기 제3 전위차는 염화은의 소모량에 따라서 동적으로 변할 수 있다.

도 42를 특히 참조하면, 탐지 시간 구간 (T)은 제1 시간 섹션들 (T1) 중 다섯, 제2 타임 섹션들 (T2) 중 다섯, 그리고 제3 시간 섹션들 (T3) 중 넷을 포함한다. 제1 작업 전극 (2)은 탐지 시간 구간 (T) 동안에 상기 피분석물의 측정을 간헐적으로 실행한다. 상기 제1 작업 전극 (2)에 의해 실행된 상기 측정 및 제2 작업 전극 (3)에 의해 실행된 간섭물 소모는 동시에 구현된다. 다른 말로 하면, 상기 제1 시간 섹션들 (T1)은 상기 제2 시간 섹션들 (T2)과 완전하게 겹치며, 이는 상기 간섭 물질의 상기 피분석물 측정에 대한 간섭을 줄이기 위한 것이다. 상기 제1 작업 전극 (2)에 의해 실행된 상기 측정 및 제2 작업 전극 (3)에 의해 실행된 간섭물 소모가 일시 중단될 때에, 상기 제2 작업 전극 (3)은 카운터 전극 (4)과 협응하여 염화은 재생을 실행한다. 다를 말로 하면, 제3 시간 섹션들 (T3)은 제1 시간 섹션들 (T1) 및 제2 시간 섹션들 (T2)과 겹치지 않는다. 애플리케이션 실시예 4에서 제2 작업 전극 (3)은 두 개의 기능을 가진다. 특히, 제2 작업 전극 (3)은 카운터 전극 (4)과 협응하여 제2 시간 섹션들 (T2) 동안에 간섭물을 소모하는 것을 실행할 뿐만 아니라 카운터 전극 (4)과 협응하여 제3 시간 섹션들 (T3) 동안에 할로겐화은을 재생하는 것을 실행하기도 한다.

애플리케이션 실시예 5:

애플리케이션 실시예 5를 위한 작동 절차들은 다음의 차이들을 제외하면 애플리케이션 실시예 4의 작동 절차들과 실질적으로 유사하다.

애플리케이션 실시예 5에서, 카운터 전극 (4)의 전위 V4가 제1 작업 전극 (5)의 전위 V1보다 더 높은 것을 가능하게 하기 위해 제3 전위차를 카운터 전극 (4) 및 제1 작업 전극 (2) 사이에 인가함으로써 염화은 재생이 실행된다. 특히, 애플리케이션 실시예 5에서 제1 작업 전극 (2)은 제2 시간 섹션들 (T2) 동안에 상기 간섭물을 소모하기 위해 카운터 전극 (4)과 협응하는 것만이 아니라, 제3 시간 섹션들 (T3) 동안에 할로겐화은을 재생하기 위해 카운터 전극 (4)과 협응하기도 한다. 즉, 상기 제1 작업 전극 (2)은 여기에서 두 가지 기능들을 가진다.

특히 도 36을 참조하면, 애플리케이션 실시예 1의 변형에서, 탐지 시간 구간 (T) 동안에 스위치 S1은 폐-회로 상태로 유지되며, 이는 상기 피분석물 측정을 실행하기 위해 제1 작업 전극 (2)이 카운터 전극 (4)과 협응하는 것을 가능하게 하기 위한 것이며, 그리고 스위치 S2는 개-회로 상태 및 폐-회로 상태 사이에서 주기적으로 그리고 교대로 스위치되며, 이는 간섭물을 소모하는 것을 실행하기 위해 제2 작업 전극 (3)이 카운터 전극 (4)과 간헐적으로 협응하는 것을 가능하게 하기 위한 것이다. 추가로, 특정 실시예들에서, 상기 제1 시간 섹션 (T1)은 제2 시간 섹션들 (T2)과 겹치지 않을 수 있으며, 제2 시간 섹션들 (T2)은 제3 시간 섹션들 (T3)과 부분적으로 겹칠 수 있다.

애플리케이션 예 1: 간섭물의 생체외 (In vitro) 제거

간섭물에 대한 생체외 제거는 애플리케이션 실시예 1의 작동 절차에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 4를 사용하여 수행되었다. 소모될 간섭물은 아세트아미노펜이었다.

도 43을 참조하면, 차이 시간 구간들 (P₁ to P₉) 동안에, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 인산 완충 식염수 (phosphate buffered saline solution) 용액, 40 mg/dL 포도당 용액, 100 mg/dL 포도당 용액, 300 mg/dL 포도당 용액, 500 mg/dL 포도당 용액, 100 mg/dL 포도당 용액, 2.5 mg/dL 아세트아미노펜과 혼합된 100 mg/dL 포도당 용액, 100 mg/dL 포도당 용액, 및 5 mg/dL 아세트아미노펜과 혼합된 100 mg/dL 포도당 용액에서 순차적으로 가라앉혀졌다. 그 결과들은 도 43에서 보이며, 여기에서 커브 1은 제2 작업 전극 (3)이 간섭물 소모를 실행하지 않을 때에 제1 감지 섹션 (20)에 의해 측정된 전류 신호를 나타내며, 커브 2는 제2 작업 전극 (3)이 간섭물 소모를 실행할 때에 제1 감지 섹션 (20)에 의해 측정된 전류 신호를 나타내며, 그리고 커브 3은 제2 작업 전극 (3)이 간섭물 소모를 실행할 때에 제2 감지 섹션 (30)에 의해 측정된 전류 신호를 나타낸다.

도 43에서 커브 3에 의해 보이는 것처럼, 제1 감지 섹션 (20)은 인산 완충 식염수 용액에서 전류 신호를 측정하지 않는다. 포도당 용액의 농도가 증가될 때에, 제1 감지 섹션 (20)에 의해 측정된 전류 신호는 그에 따라서 증가된다. 그러나, 시간 구간 P3 동안에 제1 감지 섹션 (20)에 의해 측정된 전류 신호에 비교하면, 시간 구간 P7 동안에 2.5 mg/dL 아세트아미노펜과 혼합된 100 mg/dL 포도당 용액에서 제1 감지 섹션 (20)에 의해 측정된 전류 신호는 더 높으며, 이는 시간 구간 P7 동안에 측정된 전류 신호는 아세트아미노펜에 의해 간섭받는다는 것을 표시한다. 또한, 시간 구간 P9 동안에 5 mg/dL 아세트아미노펜과 혼합된 100 mg/dL 포도당 용액에서 제1 감지 섹션 (20)에 의해 측정된 전류 신호는 더욱 더 높으며, 이는 시간 구간 P9 동안에 측정된 전류 신호는 아세트아미노펜에 의해 상당하게 간섭받는다는 것을 표시한다

반대로, 도 43에서 커브 1 및 커브 2에 의해 도시되었듯이, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 시간 구간 P7 동안에 2.5 mg/dL 아세트아미노펜과 혼합된 100 mg/dL 포도당 용액에 가라앉혀졌을 때에, 상기 제1 감지 섹션 (20)에 의해 측정된 전류 신호는 시간 구간 P3 동안에 측정된 전류 신호와 실질적으로 동일하며, 이는 제2 작업 전극 (3)이 스위치되어 간섭물 소모를 실행할 때에 제1 감지 섹션 (20)에 의해 측정된 전류 신호가 간섭받지 않는다는 것을 표시한다. 추가로, 아세트아미노펜을 소모하기 위해서 제2 작업 전극 (3)의 제2 감지 섹션 (30)이 아세트아미노펜을 산화하기 위해 사용된다. 그러므로, 인산 완충 식염수 용액 및 아세트아미노펜이 없는 포도당 용액에서는 제2 감지 섹션 (30)에 의해 어떤 전류도 탐지되지 않으며, 제2 감지 섹션 (30)에 의해 측정된 전류 신호는 아세트아미노펜을 담고있는 포도당 용액들에서 존재한다. 측정 환경 (즉, 측정 구역)이 아세트아미노펜을 포함할 때에, 상기 아세트아미노펜은 상기 제2 감지 섹션 (30)에 의해 소모될 수 있으며, 그래서 제1 감지 섹션 (20)에 의해 실행된 포도당 측정이 아세트아미노펜에 의해 간섭받지 않도록 한다. 그러므로, 본 발명 개시의 이식 가능 마이크로-바이오센서는 피분석물의 생리학적 파라미터를 정밀하게 모니터하기 위해 사용될 수 있다.

애플리케이션 예 2: 간섭물의 생체내 (In vivo) 제거

간섭물을 생체내 제거하는 것은 애플리케이션 실시예 1의 작동 절차에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서의 실시예 4를 사용하여 수행되었다. 소모될 간섭물은 아세트아미노펜 (즉, 의학적 간섭물)이었다. 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 연속적인 포도당 모니터링 시스템을 구축하기 위해 베이스 및 전송기와 협응한다. 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 캐리어에 의해 환자의 피부 상에 유지되며 그리고 포도당 농도에 반응하여 생리학적 신호를 측정하기 위해 피부 아래에 부분적으로 이식된다. 상기 전송기는 상기 베이스와 결합되며 그리고 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서에 의해 측정된 생리학적 신호를 수신하고 프로세싱하기 위해 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서에 연결된다. 환자는 Panadol® (아세트아미노펜, 500 mg) 두 개 정제를 섭취했으며, 의학적 간섭의 시간 구간은 그 정제들을 섭취한 이후에 4시간부터 6시간까지의 범위이다. 그 결과들은 도 44 내지 도 47에 도시된다.

도 44는 간섭물 소모를 하지 않으면서 측정 시간 구간에 걸쳐 신체 내 포도당의 측정 결과를 도시하기 위한 포도당 농도 대 시간 커브의 그래프 곡선이며, 여기에서 점선 프레임으로 표시된 부분은 의학적 간섭의 시간 구간을 나타내며, 커브 (a)는 제1 작업 전극 (2)의 측정 결과를 나타내며, 그리고 복수의 점들 (c)는 분석 도구를 사용하여 통상적인 테스트 스트립으로 측정된 포도당 농도 값들을 나타낸다. 도 45는 의학적 간섭 하에서 그리고 그 의학적 간섭 없는 도 44의 측정 결과의 차이를 도시한 막대 차트이다. 도 46은 간섭물 소모를 하면서 측정 시간 구간에 걸쳐 신체 내 포도당의 측정 결과를 도시하기 위한 포도당 농도 대 시간 커브의 그래프 곡선이며, 여기에서 점선 프레임으로 표시된 부분은 의학적 간섭의 시간 구간을 나타내며, 커브 (a)는 제1 작업 전극 (2)의 측정 결과를 나타내며, 커브 (b)는 제2 작업 전극 (3)의 측정 결과를 나타내며, 그리고 복수의 점들 (c)는 분석 도구를 사용하여 통상적인 테스트 스트립으로 측정된 포도당 농도 값들을 나타낸다. 도 47은 의학적 간섭 하에서 그리고 그 의학적 간섭 없는 도 46의 측정 결과의 차이를 도시한 막대 차트이다.

도 44 및 도 45에서 보이듯이, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서가 간섭물 소모를 하지 않을 때에, 의학적 간섭 하에서의 시간 구간 동안에 측정된 값들은 통상적인 테스트 스트립을 이용하여 측정된 값들보다 더 높다. 의학적 간섭이 없을 때의 시간 구간 동안의 평균 오차 값은 -0.2 mg/dL이다. 의학적 간섭의 시간 구간의 시간 구간 동안의 평균 오차 값은 12.6 mg/dL이다. 전체 오차 값은 6.7 mg/dL이다. 의학적 간섭의 시간 구간 동안의 정확도 (mean absolute relative difference)는 10.6이다.

도 46 및 도 47에서 보이는 것처럼, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서가 간섭물 소모를 할 때에, 의학적 간섭 하에서의 측정 결과들은 통상적인 테스트 스트립을 사용하여 획득된 것들과 실질적으로 동일하며, 그리고 의학적 간섭이 없는 시간 구간 동안의 평균 오차 값은 0.1 mg/dL이다. 의학적 간섭의 시간 구간 동안의 평균 오차 값은 -2.1 mg/dL이다. 전체 오차 값은 -1.1 mg/dL이다. 의학적 간섭의 시간 구간 동안의 정확도는 4.6이다.

전술한 결과들은 본 발명 개시의 이식 가능 마이크로-바이오센서가 간섭물 소모를 할 때에 오차 값들은 크게 감소될 수 있으며, 그래서 측정 정밀도가 향상될 수 있다는 것을 증명한다.

요약하면, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서 내에, 상기 제1 작업 전극, 상기 적어도 하나의 제2 작업 전극, 및 상기 적어도 하나의 카운터 전극이 포함되며, 그리고 상기 제1 감지 섹션 및 제2 감지 섹션의 상대적인 위치가 할당되어, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서가 피분석물에 대한 측정을 수행하고 간섭 물질들의 영향을 줄일 수 있는 것만이 아니라, 카운터 전극에 전위차를 인가함으로써 할로겐화은을 또한 재생할 수 있도록 한다. 피분석물 측정, 간섭 물질들의 영향 축소, 및 할로겐화은 재생은 실제적인 필요성들에 따라 조절 가능하게 수행될 수 있다. 그래서, 본 발명 개시에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서는 피분석물에 대한 정밀한 측정을 수행할 수 있으며 확장된 서비스 수명을 가지며, 그리고 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속하여 모니터할 수 있다.

위에서의 설명에서 설명의 목적들을 위해, 상기 실시예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해서 여러 특정 상세 내용들이 제시되었다. 그러나, 하나 이상의 다른 실시예들이 그런 특정 상세 내용들 중 몇몇이 없이도 실행될 수 있다는 것은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 본 명세서 전체적으로 "일 실시예", "한 실시예", 순서의 숫자의 표시를 구비한 실시예 등을 참조하는 것은 특별한 특성, 구조, 또는 특징이 본 발명 개시의 실행에 포함될 수 있을 것이라는 것을 의미한다는 것이 또한 인정되어야 한다. 상기 설명에서, 본 발명 개시를 간결화하고 다양한 특허성있는 모습들을 이해하는 것을 돕는 목적을 위해 다양한 특징들은 때로는 단일의 실시예, 도면, 또는 그 도면의 설명 내에 함께 그룹화되며, 그리고 본 발명 개시의 실행에 있어서 적절한 경우, 한 실시예로부터의 하나 이상의 특징들이나 특정 상세 내용들은 다른 실시예로부터의 하나 이상의 특징들이나 특정 상세 내용들과 함께 실행될 수 있다는 것이 더 인정되어야 한다.

본 발명 개시가 예시적인 실시예들인 것으로 간주되는 것들에 관련하여 설명되었지만, 이 개시된 내용은 상기 개시된 실시예들로 한정되는 것이 아니며 가장 넓은 해석의 사상 및 범위 내에 포함된 다양한 배열들을 커버하는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 하며, 이는 모든 그런 변형들 및 동등한 배열들을 포함하기 위한 것이다.

Claims

신체 내 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속하여 모니터하기 위한 이식 가능 마이크로-바이오센서로서, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는:
제1 표면 및 상기 제1 표면 반대편의 제2 표면을 구비한 기판;
상기 기판의 상기 제1 표면 상에 배치된 제1 감지 섹션을 포함하는 제1 작업 전극으로서, 상기 제1 감지 섹션은 상기 피분석물의 상기 생리학적 파라미터에 반응하여 생리학적 신호를 측정하기 위해 측정 구역을 형성하기 위해서 제1 전위차에 의해 구동되는, 제1 작업 전극;
상기 기판의 상기 제1 표면 상에 배치되는 적어도 하나의 제2 작업 전극으로서 상기 제1 감지 섹션에 근접한 제2 감지 섹션을 포함하며, 상기 제2 감지 섹션은, 상기 제1 감지 섹션의 주변에 접촉하며 상기 측정 구역과 적어도 부분적으로 겹친 간섭-제거 구역을 형성하기 위해 제2 전위차에 의해 구동되며, 이는 상기 제1 감지 섹션 및 제2 감지 섹션에 접근하는 상기 신체 내 간섭 물질을 소모하기 위한 것인, 제2 작업 전극; 그리고
상기 기판의 상기 제1 표면이나 제2 표면 상에 배치된 적어도 하나의 카운터 전극으로서 은-할로겐화은 (silver-silver halide)을 포함하며, 이는 상기 생리학적 신호를 측정하기 위해 상기 제1 작업 전극과 협응하고, 상기 간섭 물질을 소모하기 위해 상기 제2 작업 전극과 협응하며, 그리고 할로겐화은을 재생하도록 구동되기 위해서 상기 제1 작업 전극이나 제2 작업 전극과 선택적으로 협응하기 위한 것인, 적어도 하나의 카운터 전극을 포함하는, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제1항에 있어서,
상기 기판의 상기 제1 표면이나 제2 표면 상에 배치되며 상기 카운터 전극에 근접한 제3 작업 전극을 더 포함하며,
상기 카운터 전극은 할로겐화은을 재생하도록 구동되기 위해서 상기 제3 작업 전극과 선택적으로 협응하는, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제2항에 있어서,
상기 카운터 전극 및 상기 제3 작업 전극은 상기 기판의 상기 제2 표면 상에 배치되며 서로에게 이격하여 위치한, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 감지 섹션의 표면 재질은 제1 전도성 재질을 포함하며, 그리고 상기 제2 감지 섹션의 표면 재질은 상기 제1 전도성 재질과는 상이한 제2 전도성 재질을 포함하는, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제4항에 있어서,
상기 제1 감지 섹션의 상기 제1 전도성 재질의 적어도 일부를 덮으며, 생성물질을 생성하기 위해 상기 피분석물과 반응하는 화학 시약 레이어를 더 포함하는, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제5항에 있어서,
상기 제1 작업 전극은 상기 제1 전도성 재질이 상기 생성물질에 반응하는 제1 민감도를 가지는 것을 가능하게 하기 위해서 상기 제1 전위차에 의해 구동되며, 그리고
상기 제2 작업 전극은 상기 제2 전도성 재질이, 상기 생성물질에 반응하며 상기 제1 민감도보다 더 작은 제2 민감도를 가지는 것을 가능하게 하기 위해서 상기 제2 전위차에 의해 구동되는, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제4항에 있어서,
상기 제1 전도성 재질은, 귀금속, 귀금속 유도체 및 그것들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되며, 그리고 상기 귀금속은 금, 백금, 팔라듐, 이리듐 및 그것들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제4항에 있어서,
상기 제1 전도성 재질은 백금이며, 그리고 상기 제1 전위차는 0.2 V 부터 0.8 V 까지의 범위인, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제4항에 있어서,
상기 제2 전도성 재질은 탄소이며, 그리고 상기 제2 전위차는 0.2 V 부터 0.8 V 까지의 범위인, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 감지 섹션은 상기 제1 감지 섹션의 적어도 하나의 측면을 따라서 배치되며 그리고 그 적어도 하나의 측면으로부터 0.2 mm까지의 거리만큼 이격하여 위치한, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 감지 섹션은 상기 제1 감지 섹션의 외면의 적어도 일부를 따라서 확장하며 그리고 그 적어도 일부로부터 이격하여 위치하며, 그리고
상기 제1 감지 섹션의 상기 외면의 상기 일부의 상기 제1 감지 섹션의 전체 외면에 대한 비율은 30% 부터 100% 까지의 범위인, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 작업 전극의 개수는 2이며,
상기 제2 작업 전극들의 상기 제2 감지 섹션들은 상기 제1 작업 전극의 상기 제1 감지 섹션의 두 반대편 측면들을 따라 각각 배치된, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카운터 전극은 상기 은-할로겐화은 및 탄소의 혼합을 포함하는, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카운터 전극은, 상기 은/할로겐화은을 포함하는 제1 레이어 및 상기 제1 레이어의 적어도 일부를 덮기 위한 제3 전도성 재질을 포함하는 제2 레이어를 적어도 포함하는, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 상기 신체의 피부에 수직으로 작동하며, 여기에서 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는 6 mm까지의 길이인 이식 말단을 가지는, 이식 가능 마이크로-바이오 센서.
신체 내 피분석물을 측정하기 위한 적어도 하나의 제1 시간 섹션, 상기 신체 내 간섭 물질을 소모하기 위한 적어도 하나의 제2 시간 섹션, 및 할로겐화은을 재생하기 위한 적어도 하나의 제3 시간 섹션을 포함하는 모니터링 시간 구간 동안에 상기 신체 내 피분석물의 생리학적 파라미터를 연속하여 모니터하기 위한 프로세스로서, 상기 프로세스는:
a) 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이식 가능 마이크로-바이오센서를 제공하는 단계;
b) 상기 생리학적 신호를 획득하기 위해서 상기 제1 작업 전극이 상기 카운터 전극의 전위보다 더 높은 전위를 가지는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 제1 시간 섹션 동안에 상기 제1 작업 전극 및 상기 카운터 전극 사이에 제1 전위차를 인가하는 단계;
c) 상기 간섭 물질을 소모하기 위해서 상기 제2 작업 전극이 상기 카운터 전극의 전위보다 더 높은 전위를 가지는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 제2 시간 섹션 동안에 상기 제2 작업 전극 및 상기 카운터 전극 사이에 제2 전위차를 인가하는 단계; 그리고
d) 상기 할로겐화은을 재생하기 위해서 상기 카운터 전극이 제3 전위차에 의해 구동되도록 하는 단계를 포함하는, 프로세스.
제16항에 있어서,
상기 제1 시간 섹션 및 제2 시간 섹션은 서로 적어도 부분적으로 겹치는, 프로세스.
제16항에 있어서,
상기 제1 시간 섹션 및 제2 시간 섹션은 서로 겹치지 않는, 프로세스.
제16항에 있어서,
상기 제2 시간 섹션 및 제3 시간 섹션은 서로 적어도 부분적으로 겹치는, 프로세스.
제16항에 있어서,
단계 a)에서, 상기 이식 가능 마이크로-바이오센서는, 상기 기판의 제1 표면이나 제2 표면 상에 배치되면서 상기 카운터 전극에 근접한 제3 작업 전극을 더 포함하며, 그리고,
단계 d)에서, 할로겐화은을 재생하기 위해서 상기 카운터 전극이 제3 작업 전극의 전위보다 더 높은 전위를 가지는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 제3 전위차가 상기 카운터 전극 및 상기 제3 작업 전극 사이에 인가된, 프로세스.
제20항에 있어서,
상기 제1 시간 섹션, 제2 시간 섹션 및 제3 시간 섹션은 서로 완전하게 겹치는, 프로세스.
제16항에 있어서,
상기 모니터링 시간 구간은 복수의 제2 시간 섹션들을 포함하며, 그 복수의 제2 시간 섹션들 중 인접한 두 개는 개 회로 (open circuit) 동작을 구현함으로써 또는 제로 전위차를 인가함으로써 서로 분리된, 프로세스.
제16항에 있어서,
단계 d)에서, 상기 카운터 전극 내에 존재하는 할로겐화은의 양은 안전한 범위 내에서 유지되는, 프로세스.
제23항에 있어서,
상기 카운터 전극 내에 존재하는 할로겐화은은 상기 생리학적 신호에 대응하는 소모량을 가지며, 상기 제3 전위차는 일정하며, 그리고 단계 d)의 실행 시간은 상기 할로겐화은의 소모량에 따라 동적으로 변경되는, 프로세스.
제23항에 있어서,
상기 카운터 전극 내에 존재하는 할로겐화은은 상기 생리학적 신호에 대응하는 소모량을 가지며, 단계 d)의 실행 시간은 일정하며, 그리고 상기 제3 전위차는 상기 할로겐화은의 소모량에 따라 동적으로 변경되는, 프로세스.