TW202408424A - 分析物感測器形態學 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種分析物感測器，其用於醫療裝置中以用於測量分析物承載流體中的分析物資料，特定而言用於測量葡萄糖資料，該分析物感測器包含：作為工作電極的第一電極 (101)、第二電極、承載該第一電極及該第二電極的基板 (100)、至少部分地覆蓋該第一電極 (101) 的至少一個膜 (104)，其中該至少一個膜 (101) 包含對該分析物承載流體及/或該分析物不可滲透的膜材料，其中該至少一個膜包含至少一個開口 (107)，且其中該至少一個膜 (104) 經組態用於經由該至少一個開口 (107) 控制該分析物承載流體及/或該分析物至該第一電極 (101) 之通量。
Description
本發明涉及一種電化學分析物感測器，其用於測量分析物承載流體中的分析物資料，例如葡萄糖資料。
電化學分析物感測器利用待偵測或待測量的分析物的某些電化學反應可以產生電訊號 (例如電流或電位) 的事實，該等電訊號可與待偵測分析物的濃度相關，例如與分析物的濃度直接或間接成比例。
例如，電位電化學分析物感測器可以產生電位，該等電位可以表現出對待偵測的分析物濃度的對數依賴性。
例如，電流型電化學分析物感測器可以產生可以在感測器的電極之間流動的電流，該電流可以與待測量的分析物的濃度成比例。
此類分析物感測器例如通常用於測量葡萄糖水平，並且特別地可為測量患有糖尿病的患者的血液及/或間質液中的葡萄糖水平的體內連續葡萄糖監測系統的一部分。
然而，當前的電化學分析物感測器存在許多缺點。例如，當前的分析物感測器的電極可能會表現出明顯的材料磨損，並且可能會將不需要的化學物質或材料洩漏到它們的環境中。
此外，當前的電化學分析物感測器可能存在響應時間慢的問題，並且可能表現出非線性測量特性，該等非線性測量特性會顯著降低分析物測量的準確性、穩健性及可靠性。
此外，當前的電化學分析物感測器的結構及設計相當複雜及精細，並且需要復雜且昂貴的製造步驟。
問題
因此，本發明的一個目的為提供一種用於使用電化學分析物感測器獲得更穩健、更準確及更可靠的分析物測量 (例如，葡萄糖測量) 的裝置。
本發明的另一個目的為提供一種改進的電化學分析物感測器。
特定而言，目的為提供一種簡化的、更緊湊的、更具成本效益的、更精確的及更可靠的電化學分析物感測器。
解決方案
根據本發明，該等目的中之至少一者係藉由獨立請求項之主題實現。
有利的實施例及進一步的展開內容係從屬請求項的主題。
在整個說明書中揭示了進一步的有利實施例及進一步的發展。
例如，一種用於醫療裝置中以用於測量分析物承載流體中的分析物資料，特定而言用於測量葡萄糖資料的電子分析物感測器可包含以下組件中之一者、一些或全部：
• 第一電極，該第一電極為工作電極
• 第二電極，
• 承載第一電極及第二電極的基板 (100)，
• 至少一個膜，其至少部分地覆蓋第一電極，
• 其中至少一個膜包含對分析物承載流體及/或分析物不可滲透的膜材料，其中至少一個膜包含至少一個開口，且其中至少一個膜經組態用於經由至少一個開口控制至或朝向第一電極 (特定而言朝向第一電極的電化學活性層) 的分析物之通量及/或分析物承載流體之通量。
至少一個膜的至少一個開口或多個開口為分析物及/或為分析物承載流體至第一電極/工作電極 (特定而言至包含電化學轉化劑 (例如酶及/或催化劑) 的工作電極的一部分，即至工作電極的電化學活性層) 之通量提供明確限定的通量通道。
至少一個膜亦可稱為通量定位膜。
工作電極例如可以包含感測材料或感測層作為電化學活性層，其經組態以向第一電極/工作電極提供至少一種酶。
下文進一步描述此類感測材料或感測層的示例性特性。
至少一個膜可以至少部分地覆蓋第一電極並且視情況亦可以覆蓋第二電極。然而，至少一個膜的至少一個開口/多個開口可以僅位於膜的至少部分地覆蓋第一電極的部分中。
在本文中，表述「覆蓋」亦可以包括在至少一個膜與第一電極及/或第二電極之間存在額外層或組件的情況，即表述「覆蓋」不一定意味著至少一個膜與第一電極及/或第二電極之間的直接接觸。
分析物感測器或電化學分析物感測器例如可以為電流分析物感測器或庫侖分析物感測器。
分析物感測器可以經組態以用於醫療裝置中，特定而言用於可以測量分析物資料及其他醫療資料的便攜式 (例如穿戴式/體表) 電子醫療裝置中。
用於承載或支撐第一電極及第二電極以及分析物感測器的其他組件的基板可以為平坦的平面結構，並且基板材料可以包含聚酯。
分析物感測器的第一電極及第二電極可以佈置在基板的相對側或相對表面上，例如，頂面及底面。然而，亦可以設想，第一電極及第二電極係以共面的方式佈置在基板的同一側或同一表面上。
在本文中，分析物承載流體尤其可以理解為指的是使用者的 (特定而言患有糖尿病的患者的)體液，例如血液及/或間質液。
分析物感測器可以進一步包含至少一個感測器電路，該感測器電路連接至電極並且可以經組態用於操作及控制電極及分析物感測器操作。此外，分析物感測器可以包含電源，例如電池，該電源可以為分析物感測器 (特定而言為分析物感測器的感測器電路) 提供電力。
然而，亦可以設想，另外或替代地，分析物感測器可以經組態以從在分析物感測器的使用期間 (即當分析物感測器的電極與使用者的體液接觸時) 在電極處發生的電化學反應汲取電力。
在本文中，對分析物或分析物承載流體不可滲透的該膜亦可以指包含一層或多層的組件。
該膜或該等膜層可以進一步理解為充當選擇性障壁，特定而言充當局部選擇性障壁，其僅允許特定顆粒/分子/化合物/流體/流體組分通過，而其他顆粒/分子/化合物/流體/流體組分被膜阻擋，即不能通過膜擴散或只能以很小/可忽略的程度通過膜擴散。
特定而言，膜材料可以為疏水性的。
膜材料尤其亦可以為電絕緣體材料或半導體材料。
術語不可滲透的膜或不可滲透的膜材料在本文中可以具體理解為指的是對特定顆粒、分子、化合物、流體或流體組分基本上不可滲透的膜/膜材料，即膜或膜材料可以理解為對特定顆粒、分子、化合物、流體或流體組分具有低滲透性。
然而，術語不可滲透的膜或不可滲透的膜材料，除了指代對於分析物或分析物承載流體為完全 (例如 100％) 不可滲透的膜或膜材料之外，亦可以包含不可滲透的膜或僅充分不可滲透的不可滲透的膜的情況，例如僅阻塞至少 60% 或 80% 或 90% 或 99% 的分析物或分析物承載流體。
例如，包含對分析物或分析物承載流體不可滲透的膜材料的該示例性膜可以理解為包含膜材料的膜，該膜材料對於分析物承載流體的有效擴散係數比對分析物承載流體可滲透或完全可滲透的膜材料的擴散係數小至少一個或兩個數量級。
換言之，至少一個膜或膜材料可以提供分析物通量絕緣，即至少一個膜可以限制分析物或分析物承載流體至膜或膜材料下方的組件或層之通量。
例如，至少一個膜或膜材料可以經組態成使得分析物或分析物承載流體通過膜之總通量的至少 90%，較佳更多僅由膜中的開口承載。
下文進一步描述對分析物或分析物承載流體不可滲透的膜材料的其他示例性特性。
如上所述，至少一個膜可以包含至少一個開口，即一個或多個開口或多個開口。
開口在本文中尤其可以理解為膜中或穿過膜的孔，例如膜中的通孔或鑽孔、穿孔及/或槽或狹縫，從而允許一種或多種顆粒或分子及/或化合物或流體組分穿過開口並穿過膜。
至少一個開口可以延伸穿過或完全穿透膜或膜材料。至少一個開口亦可以延伸穿過膜下方的其他層。
特定而言，至少一個開口允許至少一種待測量的分析物 (例如葡萄糖) 通過，更特定而言，允許包含至少一種待測量的分析物的分析物承載流體 (例如體液) 通過到達工作電極的電化學活性層或感測層及/或到達其他電極。
換言之，至少一個膜的至少一個開口為分析物/分析物承載流體提供通向工作電極的電化學活性層或感測層的通路。下文進一步描述該電化學活性層或感測層或感測材料層的示例性特性。
換言之，經由至少一個膜的開口或經由多個開口，可以控制/調節分析物承載流體至分析物感測器的電極之通量，例如分析物/分析物承載流體至分析物感測器的工作電極或相對電極之通量或通量傳輸。
在本文中，控製或調節分析物或分析物承載流體之通量的術語或行為尤其可以指增加及/或減少或限製或定位分析物或分析物承載流體朝向分析物感測器的電極，例如朝向第一電極 (例如工作電極) 及/或第二電極 (例如相對電極) 之通量。
膜中的至少一個開口可以例如藉由鑽孔生成或產生或形成，例如使用雷射 (例如藉由雷射剝蝕) 或使用其他鑽孔工具。
可以較佳使用雷射剝蝕製程來在膜中產生或形成開口，因為這可以允許更好、更準確地控制特性，例如膜中的開口及其壁面的幾何形狀及/或表面粗糙度。
然而，亦可以設想使用自組織材料作為膜材料，例如形成所需膜形態的不混溶單體的共聚物。亦可以設想使用光阻劑材料。
上文及本文示例性描述的分析物感測器的結構提供了許多優勢。特定而言，對朝向電極 (例如朝向工作電極及/或朝向相對電極) 之通量的改進的控制可以例如防止至工作電極之通量過載的發生，即可以防止分析物感測器電極的電化學轉化劑 (例如酶及/或催化劑) 過載。
分析物感測器因此可以分析物通量傳輸控制的方式操作，即在分析物通量傳輸控制狀態下操作。換言之，可以避免分析物感測器在表現出嚴重的非線性測量行為的狀態下操作，諸如當分析物感測器在動力學 (即反應) 控制狀態下操作時。
此外，此有助於分析物傳輸或分析物通量成為速率決定因素，且因此反應電流與待測量的分析物的濃度具有線性或實質上線性關係。因此，能夠在通量傳輸控制狀態下操作可以提高分析物感測器的分析物資料測量的準確性及可靠性。
此外，上文及本文示例性描述的分析物傳感器的結構可以確保分析物感測器的有利線性測量特性不受諸如溫度及濕度的外部因素影響而保持，並且亦不受例如歸因於老化的工作電極處 (即工作電極的感測層中/處) 可能的酶活性變化影響。
上文及本文示例性描述的分析物感測器的結構進一步允許足量或大量的電化學轉化劑 (例如酶及/或催化劑) 總是在分析物感測器的電極的感測層附近/處可用，例如，在工作電極處。
這樣，可以在不離開全局分析物通量傳輸控制狀態的情況下增加局部分析物通量密度。
另外，至少一個膜的至少一個開口可以向分析物感測器的電極 (例如工作電極) 提供相當高的分析物通量吞吐量/分析物承載流體通量吞吐量。
局部高分析物通量密度尤其可以確保分析物感測器具有快速響應時間，例如在幾十秒或更短的數量級下。
換言之，與現有技術水平的分析物感測器相比，上文及本文示例性描述的分析物感測器具有有利的線性測量特性及有利的快速響應時間。
至少一個開口的形狀/橫截面可以為圓形、實質上圓形、橢圓形、多邊形、矩形、正方形、規則的、不規則的、狹縫狀的。
在包含多個開口的膜的示例性情況下，多個開口中的開口的形狀/橫截面可以為相同的，或者開口中的每一者可以具有不同的形狀或橫截面，或者多個開口的子集在不同的子集之間可以具有不同的形狀或不同的橫截面，即多個開口可以分組為具有相同或不同形狀或橫截面的開口子集。
一個/多個開口的示例性直徑或平均直徑可以具有與至少一個膜的厚度相似的尺寸，並且可以例如在 10 至 100 微米的範圍內。
例如，所有開口可以具有相似或相同的形狀及尺寸。
此外，開口可以佈置在具有均勻密度的規則網格上或具有均勻密度的隨機網格上。
相鄰或鄰近開口之間的距離可以明顯更大，例如至少比膜的厚度或分析物感測器的任何其他層的厚度大一個數量級。
此進一步有助於確保分析物感測器能夠以最佳線性分析物通量傳輸控制方式/狀態工作。
開口越多以及相鄰開口的分離越遠，分析物通量定位及控制越好，並且分析物感測器的測量越穩健。
上文及本文描述的至少一個膜 (即通量定位膜) 的開口可以提供穿過膜的多個離散的、分離線性的 (例如筆直的) 通量通道。
例如，經由相鄰開口穿過膜的分析物或分析物承載流體的相鄰流在已經穿過膜後不會匯聚，而是作為單獨的流離開膜。
此行為尤其不同於流體穿過海綿狀結構的孔隙的行為，其中來自不同孔隙的流體流在已經穿過海綿狀結構的孔隙之前及/或之後立即合併。
換言之，至少一個膜的開口不能/不等同於孔隙。
至少一個膜的開口對分析物/分析物承載流體完全可滲透，並且可以至少部分地或完全地填充有對分析物承載流體可滲透的材料，例如親水性聚合物。
該填充材料可以由分析物/分析物承載流體中等至高度可穿透/可滲透。
為了完整起見，應注意，填充材料亦可以為空氣。
如前所述，開口及開口的填充材料可以經組態成使得穿過膜的總分析物通量的至少 90%，較佳至少 99.9% 穿過膜中的開口。
亦可能的是，至少一個膜嵌入至對分析物/分析物承載流體可滲透的該填充材料中。換言之，該填充材料可以形成填充材料層或擴散限制層，其允許控制分析物或分析物承載流體通過膜 (即通量定位膜) 的開口的擴散。
對分析物/分析物承載流體可滲透的該填充材料或該擴散限制層可以完全地或至少部分地覆蓋第一電極 (101) 及/或第二電極。
下文進一步描述填充材料或擴散限制層的其他特性。
上文及本文示例性描述的分析物感測器的結構可以在分析物感測器內或跨分析物感測器而提供分析物通量的空間調製，其中局部非常高的分析物通量密度/通量率可以經由膜的開口 (以及在開口上方或下方) 實現，並且可以忽略的分析物通量或分析物通量率可以在該等開口之間或遠離該等開口發生。
分析物感測器的響應時間特性然後可以由開口的傳輸特性單獨給出 (通量加權平均值)，且因此與電流感測器相比可以非常快，並且可以實現小於幾十秒的響應時間。
上述第一電極可以為工作電極，即至少一個膜可以經組態用於經由開口控制分析物/分析物承載流體至工作電極之通量。
工作電極的感測材料
/
感測層的示例性特性
為了實現/產生及促進分析物感測器與待測量的分析物的電化學反應，工作電極可以包含電化學轉化劑 (例如酶) 及/或催化劑。
分析物感測器可以例如包含感測材料或感測材料層或感測層作為電化學活性層，其經組態以向第一電極/工作電極提供至少一種酶。該示例性感測層可以位於/佈置在至少一個膜下方/之下。
特定而言，第一電極/工作電極可以包含或可以由包含至少一種酶的感測材料或感測層覆蓋。
換言之，感測材料或感測層可以為工作電極的一部分。
第一電極/工作電極可以包含僅一種酶或兩種或更多種酶之混合物。僅一種酶為較佳的。具體而言，該酶能夠催化轉換分析物，特定而言葡萄糖之化學反應。甚至更具體而言，至少一種酶選自由以下所組成之群組：葡萄糖氧化酶 (EC 1.1.3.4)、己醣氧化酶 (EC 1.1.3.5)、(S)-2羥基酸氧化酶 (EC 1.1.3.15)、膽固醇氧化酶 (EC 1.1.3.6)、葡萄糖脫氫酶、半乳糖氧化酶 (EC 1.1.3.9)、醇氧化酶 (EC 1.1.3.13)、L-麩胺酸氧化酶 (EC 1.4.3.11) 及 L-天門冬胺酸酯氧化酶 (EC 1.4.3.16)。特別而言，至少一種酶為葡萄糖氧化酶 (GOx) 及/或其修飾。在另一較佳實施例中，至少一種酶為葡萄糖脫氫酶，特定而言 FAD 依賴性葡萄糖脫氫酶 (FAD-GDH)。
該至少一種酶可以包含在該示例性感測材料中或覆蓋第一電極/工作電極的感測層中。感測材料或感測層可以進一步包含至少一種聚合物材料；具體而言，其可以為或可以包含至少一種聚合物材料及至少一種含金屬錯合物。含金屬錯合物可以選自由過渡金屬元素錯合物所組成之群組，具體而言，含金屬錯合物可以選自以下各項：鋨錯合物、釕錯合物、釩錯合物、鈷錯合物及鐵錯合物，諸如二茂鐵，諸如 2-胺基乙基二茂鐵。甚至更具體而言，感測材料可為如例如 WO 01/36660 A2 中所述之聚合過渡金屬錯合物，該文獻之內容以引用之方式包括在內。特別而言，感測材料可包含負載有經由雙牙基鍵共價偶合之聚(雙-亞胺基) Os 錯合物的經改質之聚(乙烯基吡啶)主鏈。適合之感測材料進一步描述於 Feldman 等人, Diabetes Technology & Therapeutics, 5 (5), 2003, 769-779 中，該文獻之內容以引用之方式包括在內。適合之感測材料進一步可包括含二茂鐵之基於聚丙烯醯胺之紫精改質之氧化還原聚合物、吡咯-2,2'-次偶氮基-雙(3-乙基苯並噻唑啉-6-磺酸) (ABTS)-芘、萘醌-LPEI。聚合過渡金屬錯合物可表示併入交聯氧化還原聚合物網路中之氧化還原介質。
此為有利的，因為其可以促進至少一種酶或分析物與連接工作電極與感測器電子設備的導電跡線之間的電子轉移。
為了避免或減少非所要淘析或溶析製程，氧化還原介質及酶可以共價併入聚合結構中。
在一示例性實施例中，感測材料或感測層可以包含聚合材料及 MnO2 顆粒或催化過氧化氫氧化反應之任何其他材料以及至少一種酶。催化過氧化氫氧化反應之另一種可能材料為 Pt (鉑)。
此外，感測材料可另外包含至少一種交聯劑；交聯劑可以例如能夠使感測材料之至少一部分交聯。
此外，分析物感測器的第一電極/工作電極可以包含碳/石墨及其他 sp
2雜化的碳同素異形體作為導電材料。
第一電極/工作電極的示例性感測材料或感測層可以位於至少一個膜下方/至少一個膜的至少一個開口下方，並且可以尤其在大部分上或基板的整個表面上延伸，工作電極可以佈置在該表面上。
換言之，本文示例性描述的分析物感測器的結構可以為包含多個層/結構/塗層的多層結構。
例如，包含第一電極 (即工作電極) 的分析物感測器的部分可以由如下多層構成，其中順序為參考外部環境朝向分析物感測器的內部，即朝向分析物感測器的基板來指定：
• 至少一個膜，其包含對分析物承載流體及/或分析物不可滲透的膜材料，其中至少一個膜包含至少一個開口，
• 至少一個感測層，
• 第一電極，其經組態為工作電極，
• 基板，其中該基板經組態用於承載及/或支撐上文標識的組件。
至少一個感測層可以為工作電極的一部分。
如前所述，至少一個膜的開口可以至少部分地或完全地填充有對分析物承載流體可滲透的材料，例如親水性聚合物。此填充材料可以用於控制穿過至少一個膜的開口的分析物承載流體/分析物的通量密度及/或擴散。
至少一個膜可以嵌入在該填充材料中。換言之，至少一個膜可以位於對分析物承載流體可滲透的填充材料層 (例如親水性聚合物層) 下方/之下。
因此，該填充材料可以理解為上述示例性描述的結構中的額外層，其中填充材料層可以佈置在至少一個膜上方及/或至少一個膜下方及/或可以嵌入至少一個膜。
換言之，填充材料可以形成佈置在分析物感測器中存在的任何其他可能層之上的層及/或填充材料可以形成佈置在分析物感測器上的其他層之間的層。填充材料或填充材料層亦可以稱為擴散限制層或通量限制層，因為如上所述，其可以用於控制穿過至少一個膜的開口的分析物承載流體/分析物的通量密度及/或擴散。
為了完整起見，亦應注意，雖然亦可以稱為溶劑的分析物承載流體可以為疏水性的，但分析物承載流體亦可能更容易受到擴散限制層的影響，即分析物承載流體可以更容易通過擴散限制層。與此相反，亦可以稱為溶劑化物的分析物可能不易受擴散限制層的影響，且因此擴散限制層可以進一步控制/限制分析物通過至少一個膜的開口的擴散。
因此，本文描述的示例性分析物感測器可以經組態成使得在至少一個膜 (具有至少一個開口) 下方/之下及填充材料層下方可以為感測材料薄層/薄感測層，其中該感測層可以為工作電極的一部分，或者可以為與工作電極直接接觸的層。
在本文中，薄感測層可以理解為指的是在幾微米範圍內的層厚度，例如小於 5 微米。
歸因於感測層較薄，可以確保大量/足量的電化學轉化劑，例如酶及/或催化劑可以在第一電極/工作電極附近/處獲得。
此外，感測層可以具有對分析物或分析物承載流體的滲透性，該滲透性至少與開口的可選填充材料的滲透性一樣高，較佳高於/實質上高於該滲透性。
此可以促進分析物/分析物承載流體與第一電極/工作電極的或與第一電極/工作電極相關聯的感測層的相互作用。
例如，歸因於對感測層的分析物/分析物承載流體的高滲透性，位於開口處/下方的分析物/分析物承載流體/分析物通量亦可以到達感測層的/第一電極/工作電極的遠離/更遠離膜的開口的位置的部分/位置。
此進一步促進了分析物感測器的實現，該分析物感測器以可靠、準確的方式在線性測量狀態中操作並且具有快速響應時間。
為了完整起見，應注意，膜之下或上方的可能層亦可以包含與膜的開口對準的開口。例如，感測層及/或電極，例如一/該第一電極，例如工作電極，及/或第二電極，例如相對電極可以具有開口/可以具有與膜層中的開口對準的開口。
此外，應注意，該視情況示例性填充材料層或擴散限制層可以具有幾微米的厚度，例如小於 5 µm。
包含對分析物承載流體及/或分析物不可滲透的膜材料的至少一個膜亦可以具有幾微米的厚度，例如小於 5 µm，甚至小至一納米或幾納米。
第一電極/工作電極亦可以具有幾微米，例如小於 5 µm，甚至小至一納米或幾納米。
在包含第一電極 (即工作電極) 的分析物感測器的部分的替代示例性多層結構設計中，多層可以如下結構化，其中再次參照外部環境朝向分析物感測器的內部指定順序，即朝向分析物感測器的基板：
• 填充材料層，其具有對分析物/分析物承載流體可滲透的材料，例如親水性聚合物
• 第一電極，其經組態為工作電極，其中第一電極包含對分析物及/或分析物承載流體不可滲透的材料，並且經組態以充當分析物及/或分析物承載流體的局部選擇性障壁，其中第一電極/工作電極包含至少一個開口，以允許分析物/分析物承載流體至少朝向感測層穿過，
• 至少一個感測層，其作為第一電極/工作電極的一部分或與第一電極/工作電極相關聯，
• 基板，其中該基板經組態用於承載及/或支撐上文標識的組件。
在此示例性替代設計中，第一電極/工作電極本身充當膜，其包含對分析物/分析物承載流體不可滲透的材料，並且經組態以允許分析物/分析物承載流體僅穿過第一電極/工作電極的至少一個開口。
例如，對分析物/分析物承載流體不可滲透的該電極材料可以包含碳。
因此，且一種用於醫療裝置中以用於測量分析物承載流體中的分析物資料，特定而言用於測量葡萄糖資料的分析物感測器的替代設計可以包含：
第一電極，其為工作電極，以及
第二電極，
基板，其承載第一電極及第二電極，
其中第一電極包含對分析物承載流體不可滲透及/或對分析物不可滲透的材料，並且其中第一電極包含至少一個開口，並且其中第一電極經組態用於經由至少一個開口控制分析物承載流體及/或分析物至第一電極的電化學活性層之通量。
第一電極的該電化學活性層或感測層可以對應於或等同於關於包含通量定位膜的設計所描述的電化學活性層或感測層及其特性。
正如在包含具有開口的通量定位膜的設計中一樣，此替代設計亦可以包含擴散限制層/填充材料層，其對分析物/分析物承載流體可滲透，並且可以完全地或至少部分地填充第一電極/工作電極的開口。
此外，該擴散限制層/填充材料層可以完全地或至少部分地覆蓋第一電極/工作電極及/或第二電極/相對電極。
在此實例中，第一電極/工作電極的開口可以具有相同的特性，例如具有與上述至少一個膜的開口相同的幾何形狀及尺寸，該至少一個膜包含對分析物/分析物承載流體不可滲透的膜材料。
為了確保分析物感測器的所有可能設計中的可能開口及跨分析物感測器的所有或一些可能不同層的可能開口的可能對準，該等可能開口可以經由相同製程產生/生成/形成，例如經由雷射剝蝕或另一鑽孔方法。
上述示例性第二電極可以為選自包含以下類型的群組的電極：相對電極及組合式相對/參考電極。
除非另有明確規定，本文描述的第一電極可以稱為工作電極，並且第二電極可以稱為相對電極或本文所描述的分析物感測器的組合相對/參考電極。
此外，第二電極/相對電極可以為氧電極，其可以經組態以使用溶解/溶化在分析物承載流體/體液/間質液中的氧作為電子受體，並且可以包含金或鉑作為導電材料及催化劑。
使用溶解在分析物承載流體中的氧作為可再生資源，第二電極/相對電極的磨損時間可以比現有技術水平的相對電極增加/延長。
此外，本文描述的分析物感測器設計允許免除對專用參考電極的需要，特定而言易於發生不希望的材料磨損並且可能將不希望的材料洩漏至它們的環境中的參考電極，諸如 Ag/AgCl (銀/氯化銀) 參考電極。此尤其可以進一步增加分析物感測器的壽命。
第二電極可以進一步經組態以測量其環境中 (即分析物承載流體/體液/間質液中) 的氧飽和度/氧飽和度水平/氧飽和度濃度。
氧飽和度/氧飽和度水平/氧飽和度濃度的此種可選測量可用於補償分析物感測器可能的測量誤差，因為氧飽和度/氧飽和度水平/氧飽和度濃度可影響由分析物感測器用於測量分析物濃度，特定而言在氧化電化學反應的情況下的電化學反應。
測量及輸出患者的體液 (例如血液) 及/或間質液中的氧飽和度/氧飽和度水平/氧飽和度濃度的可選可能性亦可以用於進一步的額外治療及診斷目的。
如上文示例性描述的，分析物感測器可以包含基板，其中第一電極 (例如工作電極) 及第二電極 (例如相對電極) 可以佈置/位於基板的表面的不同側/不同位置/不同部位/不同部分。
基板可以為平坦的平面結構，其中例如第一電極/工作電極可以佈置在基板的頂面上，並且第二電極/相對電極可以佈置在基板的底面上。
然而，亦可以設想，電極可以在基板/基板層的相同表面上的不同位置處以共面方式佈置在基板的表面上。
此外，電極，即第一電極/工作電極及第二電極/相對電極，在本文描述的所有變體及實施例中可以為平面電極。
除了電極之外，基板可以進一步經組態以承載與電極連接/相關聯的任何感測器電路組件及分析物感測器的其他組件，例如可以為分析物感測器的感測器電路提供電力的電源。
因此，上文示例性描述的分析物感測器的多層結構可以包括在電極下方/之下的基板/基板層，例如在第一電極/工作電極及/或第二電極/相對電極之下。
具有佈置在基板的相對/不同側，即相對的基板的表面上的電極的分析物感測器的示例性設計可以實現更緊湊的分析物感測器及更具成本效益的製造，因為不需要在同一側具有兩個電極的導電跡線。
例如，可以用第一電極/工作電極的導電材料覆蓋基板的第一側，並且可以用第二電極/相對電極的導電材料覆蓋基板的第二側，然後在必要時施加更多材料層。
可以容納電極及感測器電路以及分析物感測器的其他組件的該示例性基板/基板層可以例如包含聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。
然而，可以設想，可以為分析物感測器實施其他電極設計，例如非平面設計，諸如圓柱形/棒狀電極。
至少一個膜亦可以經組態用於控制分析物/分析物承載流體至第二電極 (例如相對電極) 的通量。
在第一電極及第二電極以共面方式佈置在基板/基板層的不同/相對側上的示例性情況下，至少一個膜可以經組態用於同時覆蓋兩個電極。
替代地，分析物感測器可能包含兩個膜，第一膜及第二膜，其中第一膜經組態以覆蓋第一電極，例如工作電極，並且第二膜經組態以覆蓋第二電極，例如相對電極。
其中，可以例如藉由浸塗將膜施加至第一電極 (例如工作電極) 及/或第二電極 (例如相對電極)。
如前所述，分析物感測器可以包含至少一個感測器電路，該感測器電路包含電極/與電極連接並且可以經組態用於操作及控制分析物感測器及其電極的操作。
同樣如前所述，分析物感測器可以包含電源，例如電池，其可以向分析物感測器提供電力，特定而言向分析物感測器的感測器電路及/或電極提供電力。
感測器電路尤其可以進一步包含至少一個電容器。
該可能的示例性電容器可以在分析物感測器的操作期間用於對在電極之間 (即在分析物感測器的第一電極/工作電極與第二電極/相對電極之間) 流動的電訊號/電流進行積分。
然後，該積分可以產生電容器電荷成比例的電壓訊號，其可以用於判定分析物感測器環境中 (例如體液中) 的分析物資料及/或氧資料。
例如，測量來自酵素葡萄糖轉化的電流 I 乘以預定的時間增量 Δt，即對電流 I 隨時間積分，產生存儲在電容器上的電荷 Q，它與電容器電壓 V 成比例 (至少對於較低的電壓電平)。
因此，以下關係式
可以用於判定分析物資料，例如葡萄糖濃度，因為所測量的葡萄糖電流 I 及因此葡萄糖濃度在給定時間間隔內與電容器電壓增加成比例。
在本文中，該等示例性較低電壓電平可以指小於 0.5 V 或小於 0.4 V 的電壓，並且示例性電流積分時間可以基於分析物感測器的採樣頻率的順序，該頻率可以為每分鐘或每幾分鐘。
關於氧含量及其擴散通量的資料可以基於能斯特方程式獲得，該方程式例如可以表示為
，
其中
E
CE 為相對電極的電極電位，並且其中上標 0 表示標準氧電極電位的給定標準條件 (即溫度及壓力)
，R 為通用氣體常數，T 為溫度，z 為電荷轉移數，F 為法拉第常數，並且
為以 mol/l 為單位的氧濃度的自然對數
。
然而，亦可以使用能斯特方程式的其他變體，此等變體尤其考慮了可能改變標準電位的分壓及活度。
電極電壓的時間振盪 (即分析物感測器的電極之間的電位差，即工作電極的電位
E
WE 與相對電極的電位
E
CE 之間的電位差) 由氧可用性控制，且因此允許計算動態氧通量。因此，可以從平均 (或最大) 電極電壓獲得總氧含量。
在電極之間流動的該電訊號/電流由此可以藉由由分析物感測器的感測器電路在分析物感測器的第一電極與第二電極之間施加電壓訊號而產生。
因此，用於製造上文及本文所述的用於醫療裝置中以用於測量分析物承載流體中的分析物資料，特定而言用於測量葡萄糖資料的示例性分析物感測器的示例性方法可以包含以下步驟中之一者、一些或所有：
• 將包含第一電極 (例如工作電極) 及第二電極 (例如相對電極) 的感測器電路安裝至基板上，其中第一電極及第二電極可以安裝在不同側上 (例如基板的相對側，例如頂面及底面側) 或在同一側上，
• 施加至少一個膜，該膜包含對分析物承載流體不可滲透的膜材料，並且用該至少一個膜至少部分地或完全地覆蓋第一電極及視情況覆蓋第二電極。
在將感測器電路及電極安裝在基板上之前或之後，可以將如上進一步所述的感測層施加至電極，例如施加至第一電極/至工作電極。
此步驟可以在施加至少一個膜之前進行，使得該膜可以例如至少部分地或完全地覆蓋感測層及下面的第一電極/工作電極。
如前所述，亦可以設想，感測層已經為第一電極/工作電極的一部分，並且在第一電極/工作電極安裝至基板之後不必施加至第一電極/工作電極。
在施加至少一個膜之前或之後，可以在膜中形成/產生/生成至少一個開口。
例如，至少一個開口可以藉由鑽孔及/或剝蝕製程形成/產生/生成，例如藉由雷射剝蝕。
在施加至少一個膜之後，至少一個開口可以完全地或至少部分地填充有對分析物承載流體可滲透的 (前面提到的) 材料，例如親水性聚合物。
亦可能的是，至少一個膜嵌入在該填充材料中，該填充材料對分析物承載流體可滲透，及/或一層該填充材料施加至至少一個膜及至少一個開口上/頂部。
亦可以施加填充材料或填充材料層或擴散限制層以覆蓋第二電極/工作電極。
上文示例性描述的施加膜或層的步驟可以經由浸塗進行
形成/產生/生成至少一個開口的步驟亦可以作為最後一步進行，即在分析物感測器的所有其他組件及層已經安裝至基板上之後。
這尤其可以允許在分析物感測器的不同層/不同材料上以不同深度在至少一個膜中形成至少一個開口。
例如，在示例性第一類型的至少一個開口中，開口可以形成為使得其僅穿透/延伸穿過至少一個膜，並且不到達膜下方的分析物感測器的任何可能的其他層。
在示例性第二類型的至少一個開口中，開口可以形成為使得其穿透/延伸穿過至少一個膜，並且至少部分地或完全地進一步延伸至/延伸穿過膜下方的第一層，例如感測層或填充材料層。
在示例性第三類型的至少一個開口中，開口可以形成為使得其穿透/延伸穿過至少一個膜，並且進一步延伸穿過膜下方的任何其他層，包括部分地或完全地延伸穿過膜下方的/電極在，例如穿過第一電極/工作電極。
開口甚至亦可能部分地延伸穿過基板。
換言之，至少一個開口的深度可以變化，並且在所描述的示例性類型中可以從示例性第一類型增加至示例性第三類型。
此可以進一步有助於最佳化對分析物通量/分析物承載流體至分析物感測器的電極 (例如至第一電極/工作電極) 的控制。
此外，可以，至少一個膜經施加/經組態成使得其可能的邊緣/邊界/側邊可以至少部分地或完全地環繞位於至少一個膜下方的層及/或組件的邊緣/邊界/側邊設想。
例如，在至少一個膜的第一類型的邊緣中，該邊緣可以經組態為諸如以 L 形方式 (例如 L 的長邊平行於基板並且 L 的短邊正交於基板) 環繞膜下方的第一層，例如感測層或填充材料層。
在至少一個膜的示例性第二類型的邊緣中，該邊緣可以經組態為以該 L 形方式環繞膜下方的所有層/所有組件，例如感測層及填充材料層及電極，例如第一電極/工作電極，直至與基板接觸。
該等邊緣類型及開口類型僅為示例性的並且其他類型亦是可以設想的。
例如，邊緣的 L 形不限於 L 的長邊或短邊為線性直邊，而是該等邊可以為彎曲的或者可以適應於各種層的橫截面的形狀，包括非矩形橫截面。
如上所述，分析物感測器可以包含感測器電路，除了電極及其他可能的電子組件之外，該感測器電路可以進一步包含至少一個電容器。
操作本文描述的分析物感測器的示例性方法可以包含以下步驟中的一者、一些或所有：
• 在分析物感測器的第一電極/工作電極與第二電極/相對電極之間施加電壓訊號
• 經由至少一個電容器對在第一電極與第二電極之間的電訊號 (例如電流) 進行積分，其中該電訊號回應於第一電極與分析物或分析物承載流體之電化學反應而產生，該積分產生與至少一個電容器之電荷成比例的電壓訊號，
• 基於產生的電壓訊號測量分析物資料。
第一電極與分析物或分析物承載流體的該電化學反應可以發生在第一電極的上述電化學活性層或感測層中。
施加電壓訊號的步驟尤其可以包含從外部施加電壓，即從電壓源施加。然而，此步驟亦可以包含使用由自發電化學反應產生的電壓/電流。
累積的積分電壓然後慢慢降低電流，直至其變為零。
外部觸發的短路 (或測量或電阻器上) 會使電容器放電。
此可以與感測器電路的斷開相結合以停止電化學反應。在反應停止步驟期間？氧含量可以恢復，這會改變斷路電位 (OCP)，同時沒有電流流動。
換言之，施加電壓訊號的步驟亦可以包含施加或進行斷路電位操作。
評估 OCP 時間函數 (例如在電化學反應中斷的開始及結束時) 允許計算所需的氧含量及通量。
除了分析物資料，諸如分析物的濃度，例如葡萄糖濃度，其他資料亦可以基於生成的電壓訊號 (諸如氧資料) 進行測量。
例如，該氧資料可以包括患者或使用者的體液/分析物承載流體中 (例如血液或間質液中) 的氧飽和度/氧飽和度水平/氧飽和度濃度。
對來自該生成的電壓訊號的該資料 (例如分析物資料及/或氧資料) 的測量/判定可能具有高準確性及可靠性，此是由於生成的電壓訊號與該資料成比例，並且歸因於本文描述的分析物感測器具有良好的線性測量特性。
示例性方法可以進一步包含藉由判定電容的已知電阻器上週期性地使電容器放電的步驟。
此尤其可以確保分析物感測器的電極之間的電化學電位差維持在一個水平，在該水平下，電極之間/電極處的電化學反應可以最佳/最大速率經驅動，使得電流可以在電極之間流動，並且可以形成分析物資料及/或氧資料及/或其他資料的測量基礎。
該可能的電阻器亦可以為分析物感測器的感測器電路的一部分。
此外，電極可以以斷路模式週期性地操作。
然後，可測量的電極電壓可以反映第一電極/工作電極與第二電極/相對電極/組合相對/參考電極的電化學電位差。
同時，例如，在第一電極/工作電極處，分析物 (例如葡萄糖) 過量可用，但受上文示例性描述的膜的控制/調節/限制，第二電極/相對電極處的氧儲存器可在短時間後耗盡，例如幾分鐘內。
因此，氧含量的差異可以主導斷路電位的變化。
因此，測量電極在短斷路階段開始及結束時的電位，即當分析物感測器的電極以該斷路模式操作時，可以揭示足夠的信息以：
a) 重建分析物感測器位置的總氧含量，以及
b) 根據氧通量率的恢復，可以測量填充材料或填充材料層或擴散限制層的傳輸特性，這又與分析物感測器的靈敏度成比例。
例如，分析物感測器的該靈敏度可以藉由電流-葡萄糖關係的微分斜率來描述。
因此，此操作方案及本文描述的分析物感測器的設計的其他優勢可以包含：
• 將氧資料 (例如體液中的氧飽和度/氧飽和度水平/氧飽和度濃度) 作為輔助資料提供給患者或使用者，這尤其可以提供有用的治療信息，例如表示有炎症。
• 降低分析物感測器的功耗。
• 減少第二電極/相對電極處的材料磨損，從而延長分析物感測器的壽命。
為了完整起見，應注意，分析物感測器亦可以經組態為收集由分析物感測器的電極處的電化學反應產生的電壓/電流或能量，並將收集的能量用於分析物感測器的操作。
此外，分析物感測器可以經組態用於可移除地/可拆卸地附接至安裝單元，用於將分析物感測器放置在使用者之皮膚上且用於將分析物感測器保持在適當位置。
安裝單元可以進一步包含插入元件 (例如套管)，其經組態用於在將電極部分地插入使用者之皮膚/身體中以進行分析物測量及/或其他測量期間促進分析物感測器之電極之端部部分的引導。
該示例性安裝單元可以實施為貼片單元，該貼片單元可以經組態以可移除地附接至使用者之皮膚/身體且可以經組態以接納及保持分析物感測器，使得分析物感測器可以經時間段對使用者進行分析物測量，同時經由安裝單元/貼片單元耦合至使用者。
然而，亦可以設想安裝單元或貼片單元集成在分析物感測器中。
分析物感測器可包含數位通訊介面，其經組態用於將藉由分析物感測器測量之 (例如無線) 資料傳送至資料分析單元，例如連續分析物監測系統之資料分析單元，該分析物例如為葡萄糖。
然而，分析物感測器本身可以包含一個或多個處理器，用於分析藉由分析物感測器測量之資料，例如葡萄糖資料及/或氧資料及/或其他資料。
分析物感測器亦可以包含裝置，該裝置用於輸出由分析物感測器測量的分析物資料 (例如葡萄糖資料) 及/或其他資料 (例如氧資料，諸如體液中 (例如血液或間質液中) 的氧飽和度/氧飽和度水平/的氧飽和度濃度) 及/或經由視覺及/或聽覺及/或觸覺指示從所測量的分析物資料及/或其他資料獲得的資料。
例如，分析物感測器可以包含用於顯示經測量的資料及其他資訊之顯示器，該經測量的資料例如為經測量的分析物資料，例如葡萄糖資料或氧資料。
至少一個不可滲透膜的示例性材料特性
在下文中，描述了分析物感測器的上文及本文示例性描述的至少一個膜的進一步示例性可能特性，該膜包含對分析物/分析物承載流體不可滲透的膜材料。
例如，該示例性不可滲透膜的材料或幾乎不可滲透的膜材料可以指一膜材料，其特徵在於，根據美國材料與試驗協會的標準 ASTM 570 所判定，按至少一個膜的總重量計，具有小於 5重量% 或小於 2重量% 或小於 1重量% 的水吸收。
換言之，該示例性膜/膜材料可以為疏水性的。
該示例性膜/膜材料可以包含聚合物，特定而言疏水性聚合物，其中，例如，該示例性疏水性聚合物的特徵在於，根據美國材料與試驗協會的標準 ASTM 570 所判定，按疏水性聚合物或膜的總重量計，具有小於 5重量% 或小於 2重量% 或小於 1重量% 的水吸收。
此外，該示例性疏水性聚合物可以為熱塑性疏水性聚合物。
例如，疏水性聚合物的玻璃轉變溫度可以在 -100℃ 至 0℃ 範圍內，較佳在 -70℃ 至 -50℃ 範圍內。
在本文中，玻璃轉變溫度可以經由微差掃描熱量法使用 10℃/min 的勻變速率加熱及冷卻來測量，其中玻璃轉變溫度可以在第二加熱循環期間測量。
換言之，疏水性聚合物可以首先以 10℃/min 之勻變速率加熱，然後其以 10℃/min 之勻變速率冷卻，且然後以 10℃/min 之勻變速率將其再次加熱以判定玻璃轉變溫度。
該玻璃轉變溫度/玻璃轉變溫度範圍可以為特別有利的，因為其可以引起膜/膜材料的足夠高的穩定性。然後，膜/膜材料可以充當分析物感測器的保護層，即用於電極，使得如果例如分析物感測器彎曲，特定而言在使用期間，保護層將保持其完整性，並且可以保護底層分析物感測器組件 (例如電極、感測器電路及其他電子組件) 免受損壞。
此外，疏水性聚合物的特徵可以在於，例如結晶溫度在 50℃ 至 100℃ 之範圍內，例如在 75℃ 至 85℃ 之範圍內。結晶溫度可以經由微差掃描熱量法，使用與玻璃轉變溫度相同的參數進行測量。
此外，用於至少一個膜的/至少一個膜的可能的示例性疏水性聚合物可以選自由以下所組成之群組：聚氨酯、聚脲、聚烯烴、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酯、聚醚、聚醯胺、聚氯乙烯、聚乙烯醇縮丁醛-共-乙烯醇-共-乙酸乙烯酯、矽酮、環氧樹脂及 UV 硬化樹脂。
特別較佳可以為聚氨酯及/或UV (紫外光) 硬化樹脂。除了至少一種聚合物之外，至少一個膜亦可以包含導電顆粒，例如導電碳顆粒。
因此，分析物感測器可以為較佳的，其中至少一個膜包含選自由以下所組成之群組中之至少一種聚合物：聚氨酯、聚脲、聚烯烴、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酯、聚醚、聚醯胺、聚氯乙烯、聚乙烯醇縮丁醛-共-乙烯醇-共-乙酸乙烯酯及 UV 硬化樹脂。特別較佳可以為聚氨酯及/或 UV 硬化樹脂。
特別適合之聚脲可以選自由疏水性聚脲所組成之群組。
特別適合之聚烯烴可以選自由脂族聚烯烴及芳族聚烯烴所組成之群組，特別而言選自由以下所組成之群組：聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚異戊二烯、聚丁二烯及聚苯乙烯。
在本發明之上下文中，術語聚(甲基)丙烯酸酯涉及聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯。特別適合之聚甲基丙烯酸酯為例如甲基丙烯酸丁酯。
特別適合之聚酯可以選自由以下所組成之群組：聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 及聚碳酸酯。
特別適合之聚醚可以選自由以下所組成之群組：聚四氫呋喃 (PTHF) 及聚縮醛，其亦稱為聚氧甲烯 (POM)。
特別適合之 UV 硬化樹脂可以選自由以下所組成之群組：丙烯酸酯化矽酮、丙烯酸酯化胺甲酸酯、丙烯酸酯化環氧化物及 UV 固化酯樹脂，諸如丙烯酸酯化聚酯。
特別適合之聚氨酯可以選自由以下所組成之群組：疏水性聚氨酯，特別而言疏水性熱塑性聚氨酯 (TPU)。
疏水性熱塑性聚氨酯可以不同比率包含硬鏈段及軟鏈段。適合之硬鏈段通常包含二異氰酸酯及聚醇之聚合產物。適合之二異氰酸酯可為脂族二異氰酸酯或芳族二異氰酸酯，較佳脂族二異氰酸酯。
適合之芳族二異氰酸酯為例如 4,4'-亞甲基二苯基二異氰酸酯及/或甲苯-2,4-二異氰酸酯。
適合之脂族二異氰酸酯為例如六亞甲基二異氰酸酯及/或異佛爾酮二異氰酸酯。
適合之聚醇較佳為二醇，諸如 1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇及/或 1,10-癸二醇。
適合之軟鏈段可包含聚醚及/或聚酯。適合之聚醚為例如聚環氧乙烷及/或聚四氫呋喃，而適合之聚酯為例如聚對苯二甲酸乙二酯及/或聚萘二甲酸乙二酯。
填充材料
/
填充材料層
/
擴散限制層的示例性特性
在下文中，描述了上文進一步及本文示例性論述的材料/層/填充材料/填充層/擴散限制層的進一步示例性可能特性，其對分析物承載流體/分析物可滲透並且可以用其填充至少一個膜的至少一個開口。
如前所述，該填充材料/填充層/擴散限制層可以包含至少一種聚合材料，例如親水性聚合物。
適合之聚合材料可例如選自由以下所組成之群組：基於聚乙烯基吡啶之共聚物、聚氨酯及水凝膠。基於聚乙烯基吡啶之共聚物特別地適合。
適合之水凝膠特別地為聚乙二醇共聚物 (PEG共聚物)、聚乙酸乙烯酯共聚物 (PVA共聚物)、聚(2-烷基-2-口咢唑啉)共聚物、聚丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物或嵌段共聚物，特別而言包含親水性側基之聚丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物或嵌段共聚物。因此，例如，適合之水凝膠可選自由以下所組成之群組：甲基丙烯酸(羥基乙)酯 (HEMA)-均聚物、HEMA-共聚物、矽水凝膠及HEMA-共-N-乙烯基吡咯啶酮-聚合物，其每一種均可包含選自由以下所組成之群組的側基：甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甘油酯、N,N-二甲基丙烯醯胺及磷醯膽鹼。
具體而言，聚合材料之重均分子量 (MW) 可大於 10.000 kDa。更具體而言，聚合材料之重均分子量 (MW) 可大於 50.000 kDa，或甚至大於 100.000 kDa。特別地適合的為重均分子量 (MW) 為 10.000 至 500.000 kDa 之聚合材料。
上文及本文示例性描述的分析物感測器可以為連續分析物監測系統 (例如連續葡萄糖監測 (CGM) 系統) 的一部分，其包含：醫療裝置，其包含如本文示例性描述之分析物感測器及一個或多個處理器，該處理器經組態為處理藉由分析物感測器收集的資料。
此外，上文及本文示例性描述的分析物感測器可以為套組的一部分，該套組包含：至少一個如上所述的分析物感測器，以及至少一個安裝單元，例如貼片單元，其經組態用於將至少一個分析物感測器放置在使用者的皮膚上並且至少一個分析物感測器可以可拆卸地耦合至該安裝單元。
圖 1a展示了示例性分析物感測器的一部分的示例性橫截面，其中說明了分析物感測器的第一電極/工作電極 101 的可能的多層結構 110。
第二電極/相對電極未展示。
分析物感測器可包含基板 100，如上文進一步描述的，其可承載分析物感測器的各種層及組件。
例如，第一電極/工作電極 101 及感測器電路/與感測器電路一起可以直接安裝至基板 100 的頂面 113 上。
(未展示的) 第二電極/相對電極及其各種層及組件然後可以例如安裝至基板 100 的底面 112。
第一電極/工作電極 101 可以由感測層 102 /感測材料覆蓋/可包含感測層/感測材料，如上文進一步描述。
此外，第一電極/工作電極 101 可以由至少一個膜 104 覆蓋，並且可以施加/安裝/佈置在感測層 102 上方，如上文進一步描述。同樣如上所述，膜 104 可包含對分析物或分析物承載流體不可滲透的膜材料。
至少一個膜 104 包含至少一個開口。在當前情況下，三個示例性開口 107、108、109 經展示/可見，並且分析物或分析物承載流體可以穿過此等開口。
至少一個開口可以填充有對分析物/分析物承載流體可滲透的材料 103，例如親水性聚合物。在所示實例中，所有開口 107、108、109 完全地填充有對分析物/分析物承載流體可滲透的材料 103。
在所示實例中，對分析物承載流體可滲透的填充材料 103 亦覆蓋至少一個膜 104，即填充材料 103 /填充層嵌入至少一個膜 104。填充材料層亦可以稱為擴散限制層，因為其可以控制分析物/分析物承載流體通過開口 107、108、109 的擴散。
如前所述，膜的至少一個開口/多個開口可以具有不同類型/不同深度。在多個開口的情況下，所有開口可以為相同類型或不同類型，或者可以分組為不同類型的組。
在所示實例中，說明了三種示例性可能的不同開口類型。
例如，開口 107 說明了示例性的第一類型，其中開口形成為使得其僅穿透/延伸穿過膜 104，而不穿透/延伸至膜 104 下方的分析物感測器的任何可能的其他層。
例如，開口 108 說明了示例性第二類型，其中開口形成為使得其穿透/延伸穿過至少一個膜，並且至少部分地或完全地進一步延伸至/延伸穿過膜下方的第一層，例如如圖所示，感測層 102。
例如，開口 109 說明了示例性的第三類型，其中開口可以形成為使得其穿透/延伸穿過至少一個膜，並且進一步延伸穿過膜下方的任何其他層，包括部分地或完全地延伸穿過位於膜下方的電極，例如在所示實例中，開口 109 延伸穿透/延伸通過膜 104、感測層 102 及第一電極/工作電極 101。
同樣如前所述，至少一個膜可以經施加/經組態成使得其可能的邊緣/邊界/側邊可以至少部分地或完全地環繞位於至少一個膜下方的層及/或組件的邊緣/邊界/側邊。
此處，說明了兩種示例性的可能邊緣類型。
例如，所示的至少一個膜的邊緣 105 為第一類型，其中該邊緣經組態為以 L 形方式 (例如 L的長邊平行於基板 100 並且 L 的短邊正交於基板 100) 環繞膜下方的第一層 102，例如環繞感測層 102。
至少一個膜的所示邊緣 106 為第二類型，其中邊緣經組態為以該 L 形方式環繞膜下方的所有層/所有組件，例如環繞感測層 102 及環繞電極，例如環繞第一電極/工作電極，直至接觸/觸碰基板 100。
至少一個膜的所有可能的不同邊緣的邊緣類型可以為相同類型或不同類型。所示組態只是示例性的。
示例性正交參考系 111 指示
圖 1a及其組件的取向，其中基板 100 的頂面 113 及底面 112 彼此平行，並且平行於水平 x 軸，並且其中，例如正交 y 軸對準或平行與地球重力方向。
圖 1b展示了示例性替代分析物感測器的一部分的示例性橫截面，其中說明了分析物感測器的第一電極/工作電極 201 的替代可能多層結構 210。
第二電極/相對電極未展示。
分析物感測器可包含基板 200，如上文進一步描述的，其可承載分析物感測器的各種層及組件。
例如，第一電極/工作電極 201 及感測器電路/與感測器電路一起可以直接安裝至基板 200 的頂面 213 上。
(未展示的) 第二電極/相對電極及其各種層及組件然後可以例如安裝至基板 200 的底面 212。
第一電極/工作電極 201 可以由感測層 202 /感測材料覆蓋/可包含感測層/感測材料，如上文進一步描述。
此外，感測層 202 /感測材料可以由對分析物承載流體可滲透的填充材料 203 的至少一層覆蓋。
至少一膜 204 可以施加/安裝/佈置於感測層 202 上方，並且可包裹/嵌入填充材料/填充材料層 203 及感測層 202。
如上所述，膜 204 可以包含對分析物或分析物承載流體不可滲透的膜材料，並且膜 204 可包含開口 207、208、209，分析物或分析物承載流體可通過此等開口。
至少一個膜 204 的示例性邊緣示例性地展示為第二類型，其中邊緣經組態為以該L形方式環繞膜下方的所有層/所有組件，例如，環繞填充材料層 203、感測層 202、電極，例如環繞第一電極/工作電極，直至接觸/觸碰基板 200。
在所示實例中，至少一個膜 204 的三個示例性開口 207、208、208 經展示/可見，其中該等開口都是相同的示例性類型。
更具體而言，開口都為該示例性第一類型，其中開口形成為使得其僅穿透/延伸穿過膜 204，並且不穿透/延伸至膜 204 下方的分析物感測器的任何可能的其他層，例如如此處所示，開口不穿透/不延伸穿過填充材料層 203，不穿過感測層 202 並且不穿過第一電極/工作電極 201。
然而，亦可以設想開口穿透所有層 203、202、201 及由基板 200 承載的組件，並且甚至可以部分地延伸至基板中。
示例性正交參考系 211 與正交參考系 111 相同並且指示
圖 1b及其組件的取向，其中基板 200 的頂面 213 及底面 212 彼此平行並且平行於水平 x 軸，並且其中，例如正交 y 軸對準或平行於地球重力方向。
圖 1c展示了示例性其他替代分析物感測器的一部分的示例性橫截面，其中說明了分析物感測器的第一電極/工作電極 501 的另一個替代可能的多層結構 510。
第二電極/相對電極未展示。
分析物感測器可包含基板 500，如上文進一步描述的，其可承載分析物感測器的各種層及組件。
例如，第一電極/工作電極 501 及感測器電路/與感測器電路一起可以直接安裝至基板 500 的頂面 507 上。
(未展示的) 第二電極/相對電極及其各種層及組件然後可以例如安裝至基板 500 的底面 508。
第一電極/工作電極 501 可以包含感測層 502 /感測材料，如上文進一步描述，其與
圖 1a及
圖 1b的多層結構相反，可以與基板 500 直接接觸，即與基板 500 的頂面 507 直接接觸。
換言之，感測層 502 /感測材料可以佈置於第一電極/工作電極 501 下方。
代替具有對分析物或分析物承載流體不可滲透的膜材料的專用膜並且具有分析物或分析物承載流體可以穿過的開口，如
圖 1a及
圖 1b的實施例的情中，其為第一電極/工作電極 501 本身，其充當分析物通量定位組件。
換言之，工作電極 501 可以包含對分析物或分析物承載流體不可滲透的材料，例如碳，但工作電極亦可以包含開口 505、506，分析物或分析物承載流體可以穿過此等開口以與電化學活性層 (例如感測層 502) 接觸。
工作電極 501 的開口可以為與上述相同或相似的類型。在所示實例中，開口 505 穿透工作電極 501 但不穿透感測層 502，並且開口 506 穿透工作電極 501 及感測層 502，但未進入基板 500。
工作電極 501 的邊緣亦可以根據不同的類型進行組態。在所示實例中，邊緣 504 環繞感測層 502 的邊緣或側面。
工作電極 501 的開口 505、506 可以填充有對分析物承載流體可滲透的材料 503，例如親水性聚合物。在所示實例中，所有開口 505、506 完全填充有對分析物承載流體可滲透的材料 503。
在所示實例中，對分析物承載流體可滲透的填充材料 503 亦覆蓋工作電極，即填充材料 503 /填充層嵌入工作電極。
示例性正交參考系 509 指示
圖 1c及其組件的取向，其中基板 500 的頂面 507 及底面 508 彼此平行，並且平行於水平 x 軸，並且其中，例如正交 y 軸對準或平行與地球重力方向。
圖 1d展示了示例性分析物感測器的一部分的示例性橫截面，其中說明了分析物感測器的第二電極/相對電極 601 的可能的多層結構 610。
未展示第一電極/工作電極
分析物感測器可包含基板 600，如上文進一步描述的，其可承載分析物感測器的各種層及組件。
與
圖 1a、
圖 1b及
圖 1c的相反，
圖 1d的取向使得基板已旋轉 180°，如正交參考系 607 所示，即基板的所示上表面實際上為正交參考系 111、211、509 中基板的底面 605。
例如，第二電極/相對電極 601 及感測器電路組件可以直接安裝至基板 600 的底面 605 上。
(未展示的) 第一電極/工作電極及其各種層及組件然後可以例如安裝至基板 600 的頂面 606。
第二電極/相對電極 601 可以由感測材料層 602 覆蓋。
此外，對分析物及/或分析物承載流體可滲透的填充材料層/擴散限制層 603 可以覆蓋感測材料層 602。
圖 1e展示了示例性分析物感測器的一部分的示例性橫截面，其中附接至基板 700 的相對側的第一電極/工作電極 701 及第二電極/相對電極 801 均為可見的。
在此實例中，工作電極 701 的多層結構 711 安裝至基板 700 的頂面 705 上，並且對應於
圖 1a中描述的工作電極 101 的多層結構 110。
因此，工作電極 701 可以由感測層 702 /感測材料覆蓋/可包含感測層/感測材料，如上文進一步描述。
感測層 702 可以由至少一個膜 704 覆蓋。
該膜 704 可包含對分析物或分析物承載流體不可滲透的膜材料，並且可包含開口 707、708、709，分析物或分析物承載流體可穿過此等開口。該等開口具有如
圖 1a中所描述的示例性不同類型。
在所示實例中，開口 707、708、709 完全地填充有對分析物/分析物承載流體可滲透的填充材料 703。
在所示實例中，對分析物承載流體可滲透的填充材料 703 亦覆蓋至少一個膜 704，即填充材料 103 或填充材料層嵌入至少一個膜 704。填充材料層亦可以稱為擴散限制層，因為其可以控制分析物/分析物承載流體通過開口 707、708、709 的擴散。
在此實例中，相對電極 801 的多層結構 804 安裝至基板 700 的底面 706 上，並且對應於
圖 1d中描述的相對電極 601 的多層結構 610。
相對電極 801 可以由感測材料層 802 覆蓋。
此外，對分析物及/或分析物承載流體可滲透的填充材料層/擴散限制層 803 可以覆蓋感測材料層 802。
工作電極及相對電極的多層結構的此處所示的組合及佈置僅為示例性的。可以設想其他組合。例如，根據
圖 1b或
圖 1c的實施例的與
圖 1d的實施例的組合。
雖然在所示實例中，工作電極 701 及相對電極 801 在基板的不同側彼此直接相對佈置，但它們亦可以彼此以偏移量佈置，例如沿 x 軸的水平偏移量。
亦可以設想工作電極 701 及相對電極 801 在基板的同一側 (例如頂面) 共面佈置。
圖 2展示了用於裝配/製造上述示例性類型的示例性分析物感測器的示例性方法 300 的示例性流程圖，並且該感測器可用於醫療裝置或醫療連續監測裝置中以用於測量患者的分析物承載流體中的分析物資料，特定而言用於測量葡萄糖資料及/或氧資料及/或其他資料。
該示例性方法可以包含將包含第一電極 (即工作電極) 及第二電極 (即相對電極) 的感測器電路安裝 301 至基板上的步驟。第一電極及第二電極可以佈置在基板的相對側或相對表面上，或者佈置在基板的相同側或相同表面上。
該方法可以進一步包含以下步驟：應用 302 至少一個膜，該膜包含對分析物不可滲透及/或對分析物承載流體不可滲透的膜材料，並且用該至少一個膜完全地或至少部分地覆蓋第一電極.視情況，第二電極/相對電極亦可以完全地或至少部分地由至少一個膜覆蓋。
該方法尤其可以進一步包含在膜中形成至少一個開口，例如藉由鑽孔及/或剝蝕製程，例如藉由雷射剝蝕。
膜中的一個或多個開口形成在膜的完全地或至少部分地覆蓋第一電極/相對電極的部分中。
另外，膜中的開口可以至少部分地填充有對分析物承載流體及/或分析物可滲透的填充材料，例如親水性聚合物。
此外，可以施加填充材料以形成覆蓋及/或嵌入膜的填充材料層。該填充材料層亦可以稱為擴散限制層。
另外，亦可以施加填充材料層以覆蓋第二電極/相對電極。
如前所述，電極 (例如第一電極/工作電極及/或第二電極/相對電極) 可以經組態有或可以配備有電化學活性層，即具有如上所述的感測材料層。
將層或膜施加至分析物感測器及其組件的示例性步驟可包含浸塗步驟。
圖 3展示了用於操作上述示例性類型的示例性分析物感測器的示例性方法 400 的示例性流程圖，可以包含在第一電極與第二電極之間施加 401 電壓訊號的步驟。
該方法可以進一步包含經由至少一個電容器對在第一電極及第二電極之間的電訊號 (例如電流) 進行積分 402 的步驟，其中該電訊號回應於第一電極與分析物或分析物承載流體的電化學反應而產生，並且其中該積分產生與至少一個電容器的電荷成比例的電壓訊號。
然後，該產生的電壓訊號可以用作使用分析物感測器測量 403 分析物資料及/或氧資料及/或其他資料的基礎。
此外，該方法可以包含以斷路模式週期性地操作電極。
接著參考圖 1a、圖 1b、圖 1c、圖 1d、圖 1e、圖 2 及圖 3，其中參考符號表示以下示例性態樣、示例性特性及示例性步驟。
100:示例性基板
101:示例性第一電極/工作電極
102:示例性感測層/感測材料/電化學活性層
103:材料的示例性填充材料/填充材料層，其對分析物/分析物承載流體可滲透，示例性擴散限制層
104:示例性膜/膜層/膜材料，其對分析物/分析物承載流體不可滲透，示例性通量定位膜/通量定位層
105:膜的示例性邊緣，示例性第一類型的邊緣
106:膜的示例性邊緣，示例性第二類型的邊緣
107:膜中的示例性開口，示例性第一類型的開口
108:膜中的示例性開口，示例性第二類型的開口
109:膜中的示例性開口，示例性第三類型的開口
110:示例性結構，分析物感測器/第一電極/的示例性多層結構工作電極
111:示例性正交參考系
112:基板的示例性底面
113:基板的示例性頂面
200:示例性基板
201:示例性第一電極/工作電極
202:示例性感測層/感測材料
203:材料的示例性填充材料/填充材料層，其對分析物/分析物承載流體可滲透，示例性擴散限制層
204:示例性膜/膜層/膜材料，其對分析物/分析物承載流體不可滲透，示例性通量定位膜/通量定位層
205:膜的示例性邊緣，示例性第二類型的邊緣
206:膜的示例性邊緣，示例性第二類型的邊緣
207:膜中的示例性開口，示例性第一類型的開口
208:膜中的示例性開口，示例性第一類型的開口
209:膜中的示例性開口，示例性第一類型的開口
210:示例性結構，分析物感測器/第一電極/的示例性多層結構工作電極
211:示例性正交參考系
212:基板的示例性底面
213:基板的示例性頂面
300:用於裝配/製造示例性分析物感測器的示例性方法
301:、302:示例性方法步驟
400:用於操作示性例分析物感測器的示例性方法
401、402、403:示例性方法步驟
500:示例性基板
501:示例性第一電極/工作電極
502:示例性感測層/感測材料/電化學活性層
503:材料的示例性填充材料/填充材料層，其對分析物/分析物承載流體可滲透，示例性擴散限制層
504:工作電極的示例性邊緣
505:示例性開口
506:示例性開口
507:基板的示例性頂面
508:基板的示例性底面
509:示例性正交參考系
510:分析物感測器/第一電極/工作電極的示例性結構、示例性多層結構
600:示例性基板
601:示例性第二電極/相對電極
602:示例性感測層/感測材料/電化學活性層
603:材料的示例性填充材料/填充材料層，其對分析物/分析物承載流體可滲透，示例性擴散限制層
605:基板的示例性底面
606:基板的示例性頂面
607:示例性正交參考系
610:分析物感測器/第二電極/相對電極的示例性結構、示例性多層結構
700:示例性基板
701:示例性第一電極/工作電極
702:示例性感測層/感測材料/電化學活性層
703:材料的示例性填充材料/填充材料層，其對分析物/分析物承載流體可滲透，示例性擴散限制層
704:示例性膜/膜層/膜材料，其對分析物/分析物承載流體不可滲透，示例性通量定位膜/通量定位層
705:基板的示例性頂面
706:基板的示例性底面
707:示例性開口
708:示例性開口
709:示例性開口
710:示例性結構，分析物感測器的示例性多層結構
711:示例性結構，分析物感測器的工作電極的示例性多層結構
712:示例性正交參考系
801:示例性第二電極/相對電極
802:示例性感測層/感測材料/電化學活性層
803:材料的示例性填充材料/填充材料層，其對分析物/分析物承載流體可滲透，示例性擴散限制層
804:示例性結構，分析物感測器的相對電極的示例性多層結構
下面的圖例示了本發明的以下態樣。
圖 1a：示例性分析物感測器的第一電極/工作電極的示例性結構/示例性結構態樣
圖 1b ：示例性分析物感測器的第一電極/工作電極的示例性替代結構/示例性替代結構態樣
圖 1c：示例性分析物感測器的第一電極/工作電極的示例性進一步替代結構/示例性進一步替代結構態樣
圖 1d：示例性分析物感測器的第二電極/相對電極的示例性結構/示例性結構態樣
圖 1e ：示例性分析物感測器的示例性橫截面
圖 2 ：用於裝配/製造示例性分析物感測器的示例性方法的示例性流程圖
圖 3 ：用於操作示例性分析物感測器的示例性方法的示例性流程圖
100:示例性基板
101:示例性第一電極/工作電極
102:示例性感測層/感測材料/電化學活性層
103:材料的示例性填充材料/填充材料層，其對分析物/分析物承載流體可滲透，示例性擴散限制層
104:示例性膜/膜層/膜材料，其對分析物/分析物承載流體不可滲透，示例性通量定位膜/通量定位層
105:膜的示例性邊緣，示例性第一類型的邊緣
106:膜的示例性邊緣，示例性第二類型的邊緣
107:膜中的示例性開口，示例性第一類型的開口
108:膜中的示例性開口，示例性第二類型的開口
109:膜中的示例性開口，示例性第三類型的開口
110:示例性結構，分析物感測器/第一電極/的示例性多層結構工作電極
112:基板的示例性底面
113:基板的示例性頂面
200:示例性基板
201:示例性第一電極/工作電極
202:示例性感測層/感測材料
203:材料的示例性填充材料/填充材料層，其對分析物/分析物承載流體可滲透，示例性擴散限制層
204:示例性膜/膜層/膜材料，其對分析物/分析物承載流體不可滲透，示例性通量定位膜/通量定位層
Claims (15)
- 一種分析物感測器，其用於醫療裝置中以用於測量分析物承載流體中的分析物資料，特定而言用於測量葡萄糖資料，該分析物感測器包含： 作為工作電極的第一電極 (101)， 第二電極， 承載該第一電極及該第二電極的基板 (100)， 至少一個膜 (104)，其至少部分地覆蓋該第一電極 (101)， 其中該至少一個膜 (101) 包含對該分析物承載流體及/或該分析物不可滲透的膜材料，其中該至少一個膜包含至少一個開口 (107)， 且其中該至少一個膜 (104) 經組態用於經由該至少一個開口 (107) 控制該分析物承載流體及/或該分析物至該第一電極 (101) 之通量。
- 如前一項請求項之分析物感測器，其中該至少一個開口 (107) 之直徑係相似於該至少一個膜 (104) 之厚度，例如在 10 至 100 微米之範圍內。
- 如前述請求項中任一項之分析物感測器，其中該至少一個開口 (107) 係藉由雷射剝蝕製程形成。
- 如前述請求項中任一項之分析物感測器，其中該至少一個開口 (107) 至少部分地填充有對該分析物承載流體及/或該分析物可滲透的材料 (103)，例如視情況選自由以下所組成之群組的親水性聚合物：基於聚乙烯基吡啶之共聚物、聚氨酯及水凝膠。
- 如前一項請求項之分析物感測器，其中對該分析物承載流體及/或該分析物可滲透的該材料 (103) 至少部分地覆蓋該第一電極 (101) 及/或該第二電極。
- 如前述請求項中任一項之分析物感測器，其中該膜 (104) 為疏水性。
- 如前述請求項中任一項之分析物感測器，其進一步包含感測層 (102)，其中該感測層 (102) 經組態用於向該第一電極 (101) 提供至少一種酶。
- 如前述請求項中任一項之分析物感測器，其中該第一電極 (101) 及該第二電極係佈置在該基板 (100) 之相對側上。
- 如前述請求項中任一項之分析物感測器，其中該第二電極係選自包含以下類型之群組的電極：相對電極及組合式相對/參考電極，且/或其中該第二電極係經組態以使用溶解在該分析物承載流體中的氧作為電子受體之氧電極且其中該第二電極可以包含金或鉑作為導電材料。
- 一種用於製造如前述請求項中任一項之分析物感測器的方法 (300)，該分析物感測器用於醫療裝置中以用於測量分析物承載流體中的分析物資料，特定而言用於測量葡萄糖資料，該方法包含： 將包含第一電極及第二電極的感測器電路安裝 (301) 至基板上，該第一電極為工作電極， 施加 (302) 包含對該分析物承載流體及/或該分析物不可滲透的膜材料之至少一個膜，以及 用該至少一個膜至少部分地覆蓋該第一電極， 例如藉由鑽孔及/或剝蝕製程，例如藉由雷射剝蝕，在該膜中形成至少一個開口，以及視情況 用對該分析物承載流體可滲透及/或對該分析物可滲透的材料 (103) 至少部分地填充該膜中的該至少一個開口。
- 一種分析物感測器，其用於醫療裝置中以用於測量分析物承載流體中的分析物資料，特定而言用於測量葡萄糖資料，該分析物感測器包含： 作為工作電極的第一電極 (101)，以及 第二電極， 承載該第一電極及該第二電極的基板 (100)， 其中該第一電極包含對該分析物承載流體不可滲透及/或對該分析物不可滲透的材料，且其中第一電極包含至少一個開口，且其中該第一電極經組態用於經由該至少一個開口控制該分析物承載流體及/或該分析物至該第一電極之電化學活性層的通量。
- 一種操作如前述分析物感測器請求項 1 至 11 中任一項之分析物感測器的方法 (400)，該方法包含： 在該第一電極與該第二電極之間施加 (401) 電壓訊號， 經由至少一個電容器整合 (402) 在該第一電極與該第二電極之間的電訊號，例如電流，其中該電訊號係回應於該第一電極與分析物或分析物承載流體之電化學反應而產生，該整合產生與該至少一個電容器之電荷成比例的電壓訊號， 基於產生的電壓訊號測量 (403) 分析物資料。
- 如前一項請求項之方法 (400)，其中該等電極以斷路模式週期性地操作。
- 一種連續分析物監測系統，例如連續葡萄糖監測系統， 該系統包含： 醫療裝置，其包含如前述分析物感測器請求項中任一項之分析物感測器，以及一個或多個經組態用於處理藉由該分析物感測器所收集的資料之處理器。
- 一種套組，該套組包含： 至少一個如前述分析物感測器請求項中任一項之分析物感測器， 至少一個安裝單元，例如貼片單元，其經組態用於將該至少一個分析物感測器安置於使用者之皮膚上且該至少一個分析物感測器可以可拆卸地耦合至該至少一個安裝單元。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP22173589.7 | 2022-05-16 |
Publications (1)
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