[发明专利]电化学阻抗谱在传感器系统、设备以及相关方法中的应用

摘要

诊断性电化学阻抗谱(EIS)程序用于测量一个或多于一个检测电极的阻抗相关参数的数值。所述参数可包括实阻抗、虚阻抗、阻抗幅值和/或相位角。所述阻抗相关参数的测量值随后用于进行传感器诊断，基于来自多个冗余检测电极的信号计算高可靠性的融合传感器葡萄糖值，校正传感器，检测一个或多于一个检测电极的附近的干扰物，以及测试电镀电极的表面特性。有利地是，阻抗相关参数可被定义成在特定的频率范围内基本独立于葡萄糖。专用集成电路(ASIC)能够执行基于EIS的诊断、融合算法和其他基于EIS参数的测量值的过程。

主权项

1.一种基于多个冗余检测电极各自的葡萄糖测量信号计算单个融合传感器葡萄糖值的方法，所述方法包括：

对所述多个冗余检测电极中的每一个分别执行电化学阻抗谱EIS程序，从而获得各检测电极的至少一个基于阻抗的参数的值；

测量多个冗余检测电极中的每一个的电极电流Isig；

独立地校正每个测得的Isig，从而获得各自的校正的传感器葡萄糖值；

对所述测得的Isig和所述至少一个基于阻抗的参数的值进行结合检查和噪声检查并且给每个检测电极分配结合检查可靠性指数和噪声检查可靠性指数；

基于所述至少一个基于阻抗的参数中的一个或多于一个进行信号下降分析并且给每个检测电极分配下降可靠性指数；

基于所述至少一个基于阻抗的参数中的一个或多于一个进行灵敏度损失分析并且给每个检测电极分配灵敏度损失指数；

对于多个电极中的每一个而言，基于所述电极的结合检查可靠性指数，噪声检查可靠性指数，下降可靠性指数和灵敏度可靠性指数计算总可靠性指数；

对于多个电极中的每一个而言，基于所述电极总可靠性指数计算权重；以及

基于多个冗余检测电极中的每一个各自的权重和校正的传感器葡萄糖值计算所述单个融合传感器葡萄糖值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，通过使用血糖BG值对每个Isig进行校正。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，在校正测得的Isig之前，首先对所述Isig进行滤波以除去其中的任何EIS诱导的尖峰信号。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个基于阻抗的参数包括实阻抗、虚阻抗和奈奎斯特Nyquist斜率中的至少一个。

5.如权利要求4所述的方法，其中，获得1kHz下的实阻抗的值和0.105Hz下的实阻抗的值。

6.如权利要求4所述的方法，其中，获得1kHz下的虚阻抗的值和0.105Hz下的虚阻抗的值。

7.如前述权利要求中任一个所述的方法，其中，所述结合检查和所述噪声检查包括确定每个测得的Isig和所述至少一个基于阻抗的参数的值是否落入所述结合检查和所述噪声检查各自的预定范围内。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在计算所述单个融合传感器葡萄糖值之前，低通滤波器被应用于多个冗余电极中的每一个的总可靠性指数。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述低通滤波器应用于所述单个融合的传感器葡萄糖值。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，各个EIS程序分别在一定频率范围内进行。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个基于阻抗的参数中的一个或多于一个基本独立于葡萄糖。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述信号下降分析额外地基于每个电极的测得的Isig。

13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述信号下降分析基于约1kHz下每个电极的实阻抗进行。

14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述灵敏度损失分析基于约1kHz下一段时间段内每个电极的虚阻抗进行。

15.如权利要求14所述的方法，其中，计算所述多个电极中的每个电极的灵敏度趋势并且如果所述多个电极中的第一电极的灵敏度趋势为负的且所述多个电极中的第二电极的灵敏度趋势非负，那么来自所述第二电极的输出代替来自所述第一电极的输出，用于计算单个葡萄糖值，和/或如果上述两者均为负，那么取平均值。

16.如前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法还包括测试每个基于阻抗的参数的预备步骤以确定其中参数基本独立于葡萄糖的频率范围，由此，在所确定的频率范围内执行EIS程序以确定基于阻抗的参数。

17.一种检测紧邻葡萄糖传感器电极的干扰物的方法，所述方法包括：

定期执行电化学阻抗谱EIS程序以获得所述电极的阻抗幅值；

获取所述电极的测得的电流值Isig；

随时间监测所述测得的电流和每个电极的阻抗幅值；

检测所监测的Isig中的尖峰信号并且确定在所述Isig尖峰信号的大致时间点所监测的阻抗幅值是否也产生很大增加；以及

确定如果在所述Isig尖峰信号的大致时间点所监测的阻抗幅值也产生很大增加，那么在紧邻电极处存在干扰物。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述干扰物是间甲酚。

19.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阻抗幅值在大约1kHz的频率下获得。

20.如前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括检测Isig在所述尖峰信号之后何时下降至大约其尖峰信号前水平并且之后产生表明传感器不再响应葡萄糖的信号持续一段时间。

21.如权利要求20所述的方法，其中，所述时间段小于1小时。

22.一种运行植入患者体内或皮下放置于患者体内的葡萄糖传感器的方法，所述方法包括进行权利要求20或21所述的方法以检测葡萄糖传感器电极附近干扰物的存在；以及

当所述信号不存在时基于所述测得的电流Isig获取葡萄糖浓度值，以及当所述信号存在时忽略所述测得的电流Isig。

23.如权力要求22所述的方法，其中，所述电极放置在胰岛素输注导管内部。

24.如权利要求23所述的方法，其中，连续应用EIS程序之间的时间间隔基于通过所述胰岛素输注导管递送胰岛素的时间来确定。

25.如权利要求22、23或24所述的方法，其中，所述时间段的持续期取决于所述干扰物扩散通过患者身体的速度。

26.如权利要求22、23、24或25所述的方法，其中，在所述信号存在时通知所述患者所述传感器不会提供葡萄糖测量值。

27.一种能够根据权利要求22至26中任一项所述的方法运行的葡萄糖传感器；所述传感器包括：

多个电极，其包括工作电极，在正常运行中，通过所述工作电极的电流Isig与所述工作电极处的葡萄糖浓度成比例；

阻抗测量设备，其连接于所述工作电极和所述多个电极中的另一个电极之间以执行所述定期EIS程序；

测定设备，其连接至所述工作电极和所述阻抗测量设备并且被配置成如果Isig尖峰信号出现并且大约同时所监测的阻抗幅值也发生很大增加，那么产生干扰物存在的指示。

28.一种测试电极的表面特性的方法，所述方法包括：

执行电化学阻抗谱EIS程序以获得所述电极的阻抗相关参数的值；以及

基于所述阻抗相关参数的值是否落入较低和较高的阈值范围内来确定电极是否可接受。

29.如权利要求28所述的方法，所述方法还包括：

使所获得的值与所述电极的电化学表面积相关联；以及