[发明专利]用于更快的身体传感器响应的新型传感器初始化方法

说明书

本发明公开了一种用电压序列初始化传感器的方法，该电压序列包括与双相电压脉冲组合的斜坡电压。初始化方案导致更快的体外传感器试运行和稳定时间。在各种示例中，体外传感器稳定时间从200分钟减少到40‑55分钟(与未初始化的传感器相比减少了至少5倍)。另外，自适应地实现阶梯电压初始化，使得电压步长和扫描速率根据传感器的状态(特征在于ISIG幅值)而改变。结果，可以定制的方式而不是通过使用一般的硬连线和苛刻的初始化方案来初始化单个传感器。

相关申请的交叉引用

本申请要求由Anuj M.Patel于2017年6月30日提交的名称为“NOVEL SENSORINITIALIZATION METHODS FOR FASTER BODY SENSOR RESPONSE”的美国专利申请序列号15/639,116第120节下的优先权，该申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于制造和/或初始化分析物传感器的方法和装置。

背景技术

电化学传感器通常用于检测或测量诸如葡萄糖的体内分析物的浓度。典型地，在这种分析物感测系统中，分析物(或由其衍生的种类)是电活性的并且在传感器中的电极处产生可检测信号。然后，此信号与生物样本中的分析物的存在或浓度相关联。在一些常规传感器中，提供了与待测量的分析物反应的酶，反应的副产物在电极处被鉴定或量化。在一个常规的葡萄糖传感器中，固定化葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的氧化以形成过氧化氢，然后通过一个或多个电极通过安培计测量(例如电流的变化)来量化过氧化氢。

在常规的传感器启动中，在传感器变得足够稳定以启动感测之前存在显著延迟，从而使临床环境中的护理复杂化。另外，在非医院环境中使用分析物传感器的个体中(例如糖尿病患者使用葡萄糖传感器来管理他们的疾病)，传感器植入后相对长的传感器初始化和/或启动周期可能是成问题的，这是由于对用户的不便以及延迟接收与用户健康相关的信息。因为许多糖尿病患者没有医疗训练，所以他们可能由于与这种管理相关联的复杂性而放弃对血糖水平的最佳监测和调节，例如，两小时的启动周期，这对于患者的主动日常例程可能是不便的。

出于上述原因，设计用于降低传感器初始化和/或启动时间的方法和传感器系统是可取的。

发明内容

本公开报告了一种新型传感器初始化和预热方案，该方案导致更快的传感器启动和改善的传感器性能。初始化应用包括双相电压脉冲和斜坡电压(例如，阶梯电压)的组合的电压序列。

当应用于响应于葡萄糖的存在而产生电流(例如，ISIG)的典型的葡萄糖传感器实施方案时，初始化方案：

●降低初始化(INIT)阶段期间的电流产生，导致传感器的金属(例如铬)损耗减少；以及

●改善第1天的体内性能(其特征在于电流稳定性时间更短)，这是实际实施和工厂校准的关键优势。

本文呈现的数据示出，在阶梯电压初始化方案期间产生的传感器信号(ISIG)表示电极表面状态。通过以不同的扫描速率施加不同幅度的电压阶跃(例如，施加电压斜坡或双/单相脉冲)，可实现在初始化传感器的同时以工程方式达到工作超电势。因此，伏安分析(例如，电化学阻抗谱(EIS))可用于自适应地调制或定制特定传感器的初始化过程，例如，以便考虑生理和/或制造环境中的变化。说明性实施方案描述了传感器的伏安分析，其将驱动非法拉第/充电电流的电压(由于传感器两边的电荷再分布)与驱动法拉第电流的电压(由于涉及各种氧化还原对的反应)区分开来。在一个示例中，测量作为斜坡电压的函数的电流，以便确定斜坡电压中的阈值电压，在该阈值电压及之上，电流为法拉第，使得当初始化电压序列被传输到工作电极时，初始化电压序列中的初始电压至少等于阈值电压，或在阈值电压的5％之内，以便形成具有稳定(稳态)电荷分布的金属。因此，如本文描述的，最适合于开始特定传感器的初始化过程的电压参考电平可通过伏安分析确定。