[发明专利]具有对称分布的分析物敏感区域的电化学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及活体测量。更具体地，本发明涉及感测体液中的特定物质的浓度以及用于感测体液中的特定物质的浓度的传感器。

背景技术

体液中的特定化学物质的浓度的测量对许多类型的医疗诊断和治疗来说有用。例如，胰岛素依赖型糖尿病患者可能每日多次测量其血液中的葡萄糖浓度，并且，已知用于活体的葡萄糖测量的电化学传感器。典型地，这种传感器具有可被插入到组织中的部分，并包括在插入后与间质液接触的一个或多个电极。使用人体外的电路，通过将电信号发送至传感器电极并监视在流体/组织与电极之间发生的电化学反应来控制传感器的操作。

用于连续监视的活体传感器的一个问题是：传感器的物理和/或化学特性以及围绕植入部位的组织的组织机构随时间改变。例如，传感器的电容可能改变，传感器的导电路径可能发生故障，或者传感器中的一个或多个隔膜的渗透性可能改变。类似地，例如，在包含分析物的环境中沉积的白细胞和纤维蛋白的迁移可以改变传感器的环境的电导率。通过引用并入本文的美国公开No. 2008/0214910教导了将AC输入信号应用于传感器的电极并监视由此产生的AC输出信号。可以确定基于这些AC信号的传感器的复阻抗，根据该复阻抗，可以确定涉及传感器的改变特性的信息。因此可以改进传感器性能。

尽管有例如美国公开No. 2008/0214910所公开的改进，但是活体传感器仍然在耐久性、准确度、制造的容易程度和使用的潜在寿命方面受限。因此，需要改进的活体传感器和感测技术。

发明内容

本发明提供了一种电化学传感器，其采用相对于彼此对称布置的多个暴露的分析物敏感电极区域，从而当将交流电应用于传感器时，产生对称的电势分布。有利地，可以将根据这些教导的传感器与AC信号一起使用，以确定传感器的特性，并从而改进传感器性能。这些教导还提供了具有多个暴露的参考电极区域的生物相容性传感器。

在一个实施例中，提供了一种用于活体使用的电化学传感器。所述传感器包括；衬底；工作电极，其形成在衬底上或衬底中并且具有被暴露以与体液接触的多个工作电极区域。所述传感器还包括：第二电极，其形成在所述衬底上或衬底中并且具有被暴露以与体液接触的至少一个第二电极区域。所述多个工作电极区域和所述至少一个第二电极区域是相对于彼此对称布置的，使得当将交流电应用于所述传感器时，获得对称的电势分布。

所述传感器还可以被配置为使得所述至少一个第二电极区域包括多个第二电极区域。更特别地，所述第二电极可以包括参考电极，并且所述多个第二电极区域可以包括被暴露以与体液接触的参考电极区域。此外，所述传感器还可以包括在所述衬底上或中形成的对电极，所述对电极包括被暴露以与体液接触的至少一个对电极区域。在一些实施例中，所述对电极可以具有被暴露以与体液接触的多个对电极区域。在这种情况下，所述多个工作电极区域、所述多个对电极区域和所述多个参考电极区域是相对于彼此对称布置的。这样，当将交流电应用于所述传感器时，产生对称的电势分布。

在一些情况下，如果所有被暴露以与体液接触的参考电极区域包括银/氯化银（Ag/AgCl），则使用多个这种参考电极区域的活体传感器可能引入细胞毒性问题，否则，银/氯化银（Ag/AgCl）是对参考电极来说优选的成分。然而，出人意料的是，已经发现：当这种多区域传感器中的所有暴露的参考电极区域彼此电连接时，所有这些暴露的参考电极区域不必要包括Ag/AgCl。取而代之，抗腐蚀导电材料（例如，暴露的金或钯或碳）的电极能够感测特定位置处的电势并将必要的反馈提供给恒电势器或其他器件，以实现对传感器的恒电势控制。

在另一实施例中，提供了一种用于测试体液的电化学生物传感器。所述传感器包括：衬底；在所述衬底上或中形成的工作电极；在所述衬底上或中形成的对电极；以及在所述衬底上或中形成的参考电极，包括被暴露以与体液接触的多个分析物敏感参考电极区域。在该传感器中，多个参考电极区域中的至少一个包括与其余参考电极区域不同的材料成分。更特别地，多个参考电极区域中的至少一个包括Ag/AgCl，并且其余区域包括抗腐蚀导体，例如金、铂或碳。

附图说明

参照结合附图作出的对本发明的实施例的以下描述，本发明的上述方面和获得这些方面的方式将变得更加显而易见，并且将更好地理解本发明本身，在附图中：

图1A是活体传感器的透视图；

图1B是图1A的活体传感器的分解透视图；

图2A和2B是示出了图1A和1B所描绘的传感器的阻抗幅值和相位分别随时间变化的曲线图；