[发明专利]具有用于系统转移或主要电源缺失的备用电源的分析物监测系统

说明书

交叉引用相关申请

本申请要求2007年11月2日提交的美国临时专利申请No.60/985,112的优先权，其也因此通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及分析物监测系统。更具体地，本发明涉及为电化学生物传感器提供备用偏置功率的电子系统，诸如需要电压偏置来运行的电流型生物传感器、电位型生物传感器或相似类型的生物传感器。

背景技术

为糖尿病患者和其它患者控制血糖水平在重症监护中可以是一个至关重要的部分，特别是其中时间和准确度很关键的加护病房(ICU)、手术室(OR)或急救室(ER)的设施中。目前，获得患者高准确度的血糖的测量最可靠的方法是通过直接时间点(time-point)方法，这是一种侵入性方法，包括取血样然后送至实验室分析。这是一个费时的方法，经常不能及时地产生需要的结果。其它微创法如皮下法包括使用柳叶刀或针刺破皮肤以获取一小滴血样，然后将血涂到测试条上，用血糖仪进行分析。虽然这些微创法在测量血糖浓度的趋势时可能是有效的，但是它们并不能足够准确地跟踪葡萄糖以被用于强化胰岛素治疗，例如在血糖过低条件下的不准确将会带给患者很大的危险。

电化学生物传感器被研发以测量物质中不同的分析物如葡萄糖。分析物是在分析过程如滴定中被测量的物质或化学组成。例如，在免疫检测中，分析物可以是配体或结合物，而在血糖测试中，分析物是葡萄糖。电化学生物传感器包括电解池，电解池包括用于测量分析物的电极。电化学生物传感器的两种类型是电位型生物传感器和电流型生物传感器。

例如，电流型生物传感器，在医药工业中已知用于分析血液化学。这些类型的传感器包含酶电极，酶电极一般包括固定在电极表面上膜后面的氧化酶，如葡萄糖氧化酶。在血的存在下，膜选择性地透过所关注的分析物，如葡萄糖，到氧化酶那里进行氧化或还原，例如氧被还原为过氧化氢。电流型生物传感器是通过当反应物存在时足以维持反应的电势被施加在两个电极之间时，产生电流，而进行工作的。例如，在葡萄糖和葡萄糖氧化酶的反应中，反应产物过氧化氢可以通过电子转移到电极上而被接着氧化。得到的电极中的电流即为所关注的分析物的浓度指示。

图1是示例性的电化学生物传感器的示意图，具体地是基础电流型生物传感器10。生物传感器包括两个工作电极：第一工作电极12和第二工作电极14。第一工作电极12一般是容纳或固定酶层的酶电极。第二工作电极14除了可以不包含酶层，一般在各方面与第一工作电极12相同。生物传感器还包括参考电极16和对电极18。参考电极16建立一个固定的电位，从该电位建立对电极18以及工作电极12和14的电位。为了参考电极16正常工作，不必有电流流经它。对电极18被用于将电流导入或导出生物传感器，以平衡工作电极产生的电流。四个电极一起一般被称为电池。在运行中，来自工作电极的输出被监测以确定血液中所关注的分析物的量。电位型生物传感器以相似的模式运行以检测物质中分析物的量。

虽然包含电解池的电化学传感器，如电流型生物传感器和电位型生物传感器，比更常规的分析物测试装置和方法有显著的提高，然而它们的使用有一些潜在的缺点。例如，在初始偏压后以及校准和使用前，电化学生物传感器一般需要化学电池取向(alignment)的时间。从偏压信号被施加开始直到电池完全取向(即稳定状态)的过程可以是从几分钟到多于一小时(例如，15分钟到1.5小时)的任何时间。化学电池取向的时间一般称为启动时间(run-in time)。

启动时间的明显延长可能是有问题的，特别是当生物传感器在使用中并且电池有不期望的电源缺失时。例如，如果在转移患者时拔去到生物传感器的电子装置，或重新装配连接在患者身上的各种电线、IV、管等，生物传感器的稳定状态将会破坏，需要很长时间才能使生物传感器再次可用。当血液含量监测非常关键的患者手术情况下，这可以是一个特别的问题。

基于以上，需要系统和方法来监测具有电解池的电化学生物传感器的电源缺失并提供辅助电源以在供电中断或电源断开时保持电池的取向。

发明内容

本发明提供用于保持具有电解池的电化学生物传感器在转移或供电中断期间的电池取向的系统和方法。本发明的系统和方法提供第二或辅助电源用于为生物传感器提供偏压功率。传感器与系统关连以检测何时来自主要电源(primary power source)的偏压功率已经缺失或将会缺失。在这种情况下，第二或辅助电源耦合到生物传感器以保持电池内的偏压。这样，本发明的系统和方法显著地减小和/或减缓与生物传感器相关的启动时间延迟。