[发明专利]血管内葡萄糖传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于血管内测量葡萄糖的传感器以及一种血管内测量葡萄糖的方法。

背景技术

术后患者利用“严格血糖控制”(TCG)的治疗，即治疗补偿临时胰岛素抵抗，在患者预后方面已经产生明显的改进。通过将相同程度的患者护理应用于非手术、内科ICU患者以及其他患者能够看出类似的益处。

许多医院已经试图通过强化胰岛素治疗(“IIT”)进行TGC。采用TGC/IIT最大的阻力是缺乏满足消费者严格控制、便于使用、自动监测以及随之产生的劳力问题的需求的合适技术。因为需要频繁地测量以预防低血糖和不良预后的风险，所以利用间歇式的技术将患者的葡萄糖含量保持在目标范围内是困难的。虽然已经广泛被采用，TGC的实施对于医院仍是有问题的；目前葡萄糖的监测主要利用手指穿刺和血糖仪由护理人员手动进行，由此仅提供准确性有限(对于95％的测量通常为±20％)的间歇式数据。

为了避免频繁取血样的需求，已经开发了许多测量组织间隙液中而不是血液中的葡萄糖的传感器。然而，当与在全血中测量的生理响应时间相比较时，这些传感器通常表现出对葡萄糖的长生理响应时间。另外，中风的患者，特别是那些重症特别护理的患者，非常频繁地经受不理想的外周灌注，由此全血葡萄糖浓度的变化不容易传递到间隙液中。

非侵入性传感器正在开发中并且将通常用于测量组织中的葡萄糖，由此具有相同的缺点。非侵入性葡萄糖传感的开发也已经充满大量的技术挑战。

一些葡萄糖传感器的开发者已经采取体外方式，其中从患者取血样然后流过置于患者体外的传感器，并且然后冲洗到废弃物中或返回患者体内。这充其量是快速的测量葡萄糖的间歇式手段，且具有累计使用大体积的患者血液的缺点。在这种技术中，保持无菌和血液出入导管通畅也是有问题的。

在二十世纪80年代至90年代，随着用于血管内连续测量血液气体即氧气、二氧化碳以及pH的多参数光学传感器的开发，明确了血管光学传感器的构型。这些针对血液气体的平衡型受体为基于吸收或荧光强度的指示剂。这些传感器遭受随着延长的时间段它们的信号漂移并且通常需要在使用前即时校准。虽然这些血液气体传感器的普通光学构型通过利用合适的葡萄糖受体化学品适合用于葡萄糖传感，但仍然有传感器漂移和需要校准的问题。

因此，存在对一种克服传感器漂移的困难并且理想地不需要由终端用户校准的全血葡萄糖传感器的需求。

发明内容

本发明提供一种用于血管内测量葡萄糖浓度的葡萄糖传感器，其中，所述传感器设置用于通过监测荧光团的寿命测量葡萄糖浓度，所述传感器包括：

指示剂系统，包括用于选择性地结合至葡萄糖的受体以及与所述受体关联的荧光团，其中所述荧光团的寿命小于100ns；

光源；

光学纤维，设置用于将光从所述光源导至所述指示剂系统上；

检测器，设置用于接收从所述指示剂系统发出的荧光；以及

信号处理器，设置用于基于至少所述检测器的输出信号测定与所述荧光团的荧光寿命相关的信息。

因此，本发明的传感器通过测定荧光团的荧光寿命的变化来测定血流中的葡萄糖浓度。

指示剂的荧光寿命是固有性质，与光源强度、检测器灵敏度、光学系统(例如光学纤维)的光通量、固定化传感厚度以及指示剂浓度的变化无关。另外，测量荧光强度时转化为信号漂移的荧光团的光漂白比在测量荧光寿命时重要性小很多。这意味着与基于强度的测量相比，测量荧光寿命时不需要补偿这些可变因素。因此对于这种器件的终端用户，这意味着不需要校准或再校准。因此就传感器的性能、校准和便于终端用户使用方面来讲，相对于基于强度的测量，葡萄糖的寿命测量具有明显的益处。

然而，目前开发实际可用的寿命测量器件存在相当大的阻碍。精确测量荧光寿命所需的仪器目前是昂贵且庞大的。使用长寿命(＞100ns)荧光金属-配体/硼酸络合物作为用于光学测量葡萄糖的指示剂能够有助于使用小的、低成本的仪器，例如用于激发的发光二极管、光电二极管检测器、相位荧光计和查找表(look up table)。然而，将这种长寿命荧光团用于测量葡萄糖存在问题。长寿命荧光团总是与氧气进行碰撞荧光淬灭，且淬灭的程度正比于未淬灭的寿命。具有长荧光寿命的金属配体络合物通常用于氧气的检测和测定。因此当将这些长寿命指示剂用于监测组织、间隙液或血液或一些其他体液中的葡萄糖时氧气被看作干扰物(interferent)。