[发明专利]具有温度调节的生物流体传感装置

说明书

所公开的发明包括能够被动地或主动地调节一个或多个传感器的操作温度的生物流体传感装置。该装置包括在热隔离环境中的至少一个生物流体传感器和用于测量传感器环境温度的至少一个温度传感器。一些实施方式包括至少一个热部件，以通过响应来自温度传感器的信号主动调节传感器环境温度而调节传感器温度。本发明还包括一种调节生物流体传感装置的温度的方法，该生物流体传感装置具有用于测量生物流体中的分析物的传感器。该方法包括测量生物流体传感器温度，将传感器温度调节到测量的传感器温度的选定范围内，在整个装置操作过程中将传感器温度保持在测量温度的选定范围内。在一些实施方式中，测量的温度是校准温度。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明是在美国政府的任何支持之外作出的。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月19日提交的申请号为62/377,090的美国临时申请的优先权，其全部公开内容并入本文供参考。

背景技术

非侵入性生物传感技术在许多应用(包括体育运动、新生儿学、药理学监测和个人健康)上具有巨大潜力。生物流体(例如汗液)提供接近许多血液中发现的相同的生物标记物、化学物质和溶质的机会，可以在没有任何身体症状的情况下诊断疾病、健康状况、毒素、体力消耗和其他生理特征。汗液中的许多分析物和分析物浓度与血液和间质液中的相同。间质液中更多的分析物甚至比汗液更接近血液浓度，特别是对于尺寸较大和更亲水的分析物(如蛋白质)来说。

然而，使用汗液诊断生理状态的一个挑战是来自生物流体传感器的电信号通常具有强烈的温度依赖性。例如，离子选择性电极(ISE)传感器的电输出由能斯特方程控制：其中T代表温度。对于ISE，增加温度将使两种给定浓度之间的总电位变化增加。这种增加的电位变化可以通过增加信号的总带宽来改善传感器性能。虽然增加温度可以改善传感器性能，但即使在较高的平均温度下，温度变化也可能损害传感器性能。特别是，传感器温度的变化可能在ISE传感器对靶分析物的响应准确度上产生不利影响。类似地，酶传感器的输出和其他传感器模态基于温度依赖性动力学反应速率。特别地，温度和温度变化可以对基于适体的电化学(EAB)传感器具有显著影响，专利号为7,803,542和专利号为8,003,374的美国专利以及2017年6月23日提交的申请号为6,803,542的美国临时申请中论述了基于适体的电化学(EAB)传感器，其中的每一篇文献的全部内容均据此并入本文供参考。对于EAB传感器，温度直接影响适体之间的动力学平衡和生物流体样品中的靶分析物浓度，并且温度影响适体内的结构变化。因此，温度的微小变化将通过改变适体与其靶分析物的结合亲和力来影响单点校准的准确度。同样，温度变化大可以影响适体的二级和三级结构，从而改变适体的捕获前表现，以及捕获后对其靶分析物的构象响应。

温度变化挑战的一种解决方案是将温度传感器添加到生物流体传感装置，并使用传感器输出来校正生物流体传感器输出信号中的温度引起的误差。例如，PCT/US13/35092中公开了在汗液传感装置中集成温度传感器，该申请的全部内容并入本文供参考。然而，对于许多生物流体传感应用，简单地添加传感器以校正温度误差可能证明不如被动地或主动地调节生物流体传感器的温度。此外，在传感器不与装置佩戴者的身体或外部环境热隔离的情况下，温度传感器可能无法准确地测量生物流体传感器温度。因此，期望具有被动地或主动地调节一个或多个生物流体传感器的操作温度的生物流体传感装置；以及用于调节生物流体传感装置中的一个或多个传感器的操作温度的简单但稳健的方法。

发明内容