分析物监测装置的制造方法_5

文档序号:8478401阅读:来源:国知局
如果所有问题不能一起排除的话)。
[0118] 最终分切的双面传感器结构具有如下尺寸范围:宽度从约500ym至约100ym,包 括宽度范围从约300ym至约150ym;尾部长度从约IOmm至约3mm,包括长度范围从约6mm 至约4mm;以及厚度从约500ym至约100ym,包括厚度范围从约300ym至约150ym。因 此,传感器的可植入部分的尺寸与传统传感器相比在宽度上以及在截面上减小了约20%至 约80%。减小的尺寸使得在植入传感器和撞击相邻组织后的出血和血栓形成最小化,从而 使得对分析物到传感器的传感部件或传感层的横向扩散的阻碍最小化。
[0119] 基片网状物可以具有预切部分或穿孔,所述预切部分或穿孔为最终切割提供引 导,所述最终切割用于分切前体。取决于传感器前体的布局和方向,分切线可以具有固定的 或变化的间隔。例如,如果遍及基片材料的区域的传感器前体的方向和间距是连续的和恒 定的,那么分切线在所有的方向上通常具有固定的间隔。然而,在传感器具有不规则或不对 称的形状(例如,如图5A中所示)的情况下,可以优先将传感器前体定位成交替(例如,从 头到脚)或镜像(例如,背靠背)布置,以使得未使用的基片材料和布置在基片材料上的任 何传感器材料最小化。在传感器前体的定位是交替或镜像布置的情况下,分切线可以不具 有固定间隔。
[0120] 实施方式包括这样的传感器组,其中组内的传感器的灵敏度具有非常小的变化。 低灵敏度变化使得这样的传感器成为可能,在将传感器放置在身体中之后不需要由使用者 校准传感器。因此,在某些实施方式中,提供了这样的传感器组,其变化系数(CV)为约5% 或更低,例如约4. 5 %或更低,例如约4%或更低,例如约3 %或更低。
[0121] 提供了具有可预测的传感器体内灵敏度和信号的传感器。例如,还提供了具有可 预测的保存期限灵敏度漂移(制造和使用之间的时间段)和可预测的体内灵敏度漂移的传 感器,包括基本上没有保存期限和体内灵敏度漂移的传感器。在具有漂移的传感器(例如, 在传感器灵敏度在一定的时间内漂移预期百分比的情况下)的实施方式中,漂移轮廓是预 期的。漂移轮廓可以通过监控系统的算法来预期以确定漂移校正因子,该校正因子可以应 用于传感器信号以获得葡萄糖测量(mg/dL)。至少部分地因为导致低制造变化系数(CV)的 制造过程的高度重复性,单一漂移校正因子可以用于给定传感器制造组次或批次的所有传 感器。
[0122] 在某些实施方式中,传感器灵敏度可以由制造商在制造现场在制造后确定。因此, 这种"工厂确定的"的灵敏度可以用在算法中用以针对传感器的可用寿命校准传感器信号, 取消使用者例如从检验条获得用于校准的参比值的需要。灵敏度可以包括确定传感器信号 与诸如体外参比(传感器组中的一个或多个传感器可以与之相比较的葡萄糖水平)的参比 的关系。灵敏度可以包括确定如此处所述的转换因子。在某些实施方式中,确定的灵敏度 可以进一步增大。例如,一个或多个另外的因素(例如,考虑到血液与皮下组织葡萄糖、氧 气的影响、温度等的关系)可以预期。在任何情况下,灵敏度值是确定的。例如在美国专利 No. 7, 299, 082中描述了示例性校准方法,该专利的公开内容结合于此作为参考用于所有目 的。
[0123] 根据此处的实施方式,因为给定制造批号的每个传感器的灵敏度基本上相同,所 以工厂确定的灵敏度可以适用于这一批的所有传感器,即,单一校准算法可以用于给定批 号的所有传感器。在一实施方式中,信息被编程或可编程到监控系统的软件中,例如编程到 一个或多个处理器中。例如,工厂确定的灵敏度可以通过传感器提供给使用者,并且手动或 自动地(例如,通过条形码和阅读器等)上载至校准算法。因此,传感器信号的校准可以使 用系统的适当的硬件/软件实现。
[0124] 传感器可以包括质量运输限制层或膜(例如分析物通量调整层),以起到扩散限 制阻碍的作用,从而降低分析物(例如葡萄糖或乳酸)到工作电极周围区域中的质量运输 速率。质量运输限制层在限制分析物到电化学传感器中的工作电极的通量方面是有用的, 使得传感器在大范围的分析物浓度上线性地响应。质量运输限制层可以包括聚合物并且可 以是生物相容的。质量运输限制层可以提供许多功能,例如,生物相容性和/或消除干扰物 等。
[0125] 膜可以通过在原地交联聚合物而形成,所述聚合物采用两性离子部分和非吡啶共 聚物成分改性。改性的聚合物可以由含有杂环氮基团的前体聚合物制成。例如,前体聚合 物可以是聚乙烯基吡啶或聚乙烯基咪唑。实施方式还包括由聚氨酯、聚醚聚氨酯、或化学相 关的材料制成的膜,或由硅树脂等制成的膜。
[0126] 或者,另一亲水性或疏水性和/或具有其它合乎需求的性质的部分或改性剂可以 用来"微调"所形成的膜对所关心的分析物的渗透性。可选的亲水性改性剂,诸如聚(乙烯 乙二醇)、羟基或多羟基改性剂,可以用于增强聚合物或所形成的膜的生物相容性。
[0127] 膜还可以通过将交联剂和改性聚合物的酒精缓冲溶液应用到含有酶的传感层上 并且允许溶液固化约一到两天或其它适当的时间周期而在原位形成。交联剂聚合物溶液可 以通过将一滴或多滴溶液放置到传感器上、通过将传感器浸入溶液中等来施加至传感层。 一般情况下,膜的厚度受到如下因素的控制:溶液的浓度、所施加的溶液的液滴数量、传感 器被浸入溶液中的次数、或这些因素的任意组合。以这种方式应用的膜可以具有以下功能 的任意组合:(1)质量运输限制,即,能够到达传感层的分析物的通量减少,(2)生物相容性 增强,或⑶干扰物减少。在美国专利和此处所指出的申请中描述了示例性质量运输层,所 述美国专利包括例如美国专利No. 5, 593, 852、No. 6, 881,551和No. 6, 932, 894,这些专利中 的每一篇的公开内容结合于此作为参考用于所有目的。
[0128] 传感器还可以包括活性剂,诸如布置在放置于使用者体内的传感器的至少一部分 上的抗凝剂和/或抗糖分解剂。抗凝剂可减少或消除传感器周围血液或其它体液的凝固, 尤其是在插入传感器之后。有用的抗凝剂的例子包括肝磷脂和组织纤溶酶原激活剂(TPA), 以及其它已知的抗凝剂。实施方式可以包括抗糖分解剂或其前体。抗糖分解剂的例子是甘 油醛、氟化物离子和甘露糖。
[0129] 本公开的电化学传感器可以利用任何适当的测量技术,例如,可以检测电流、可以 利用电位测定法等。技术可以包括但不限于安培法、库仑法、以及伏安法。在一些实施方式 中,传感系统可以是光学的、比色的等。
[0130] 本分析物测量系统可以包括可选的报警系统,该可选的报警系统例如根据来自处 理器的信息向病人警告分析物的潜在的不利状况。例如,如果葡萄糖是分析物,那么报警系 统就会警告使用者诸如低血糖和/或高血糖和/或即将发生低血糖、和/或即将发生高血 糖的状况。当分析物水平接近、达到、或超过阈值时,可以触发报警系统。或可替换地,当分 析物水平的改变速率或改变速率的加速度增加或减小接近、达到或超过阈值速率或加速度 时,也可以激活报警系统。系统还可以包括系统报警,向使用者通知系统信息,诸如电池状 况、校准、传感器移动、传感器故障等。报警可以是例如听觉和/或视觉的。可以使用其它 感官刺激报警系统,包括当激活报警系统时报警系统发热、变凉、振动、产生轻度电击。
[0131] 本公开还包括在基于传感器药物输送系统中使用的传感器。该系统响应于来自一 个或多个传感器的信号,可以提供药物来中和分析物的高水平或低水平。可替换地,该系统 可监测药物浓度,以确保药物保持在期望的治疗范围内。药物输送系统可以包括一个或多 个(例如,两个或更多个)传感器、诸如发送器的处理单元、接收器/显示单元、和给药系统 等。在一些情况下,一些或所有组件可以整合在单个单元中。基于传感器的药物输送系统 可以使用来自一个或多个传感器的数据来为控制算法/机制提供必要的输入,以例如自动 或半自动地调整药物的配给。作为例子,葡萄糖传感器可以用于控制和调整来自外部的或 植入的胰岛素泵的胰岛素的配给。
[0132] 现在参照图8A-12B,其中示出的持续分析物测量系统特别适合于与此处所公开的 双面分析物传感器一起使用。这些系统包括安装在皮肤上的部分或组件和和远程部分或组 件。安装在皮肤上的部分至少包括数据发送器、发送器电池和电触点,所述电触点用于将植 入的传感器与发送器电耦接,并且该安装在皮肤上的部分具有壳体或基座,所述壳体或基 座被构造成外部地安装至病人的皮肤以及构造成将植入的传感器与发送器机械耦接和电 耦接。连接器部件可移除地保持或定位在壳体/基座结构内,该连接器部件具有电触点配 置,当该连接器部件与双面传感器一起使用时,使得能够以低矮省空间的方式将传感器耦 接至发送器。系统的远程部分至少包括数据接收器和使用者界面,该使用者界面也可被构 造成用于基于检测条的葡萄糖监测。现在更详细地介绍这些系统和使用方法的各种实施方 式。
[0133] 图8A和8B示出了本公开的持续分析物监测系统的安装在皮肤上的部分或组件 8〇〇的一实施方式。组件800包括连接器或基座802和发送器804,所述连接器或基座和发 送器两者均具有长方形或正方形结构,当所述连接器或基座和发送器可操作地耦接在一起 时,它们被并排安装在皮肤上同一平面内。两个部件的下面均具有粘合层,该粘合层用于固 定到皮肤表面。连接器802包住沿其长度延伸的导电芯部或细长构件806。导电线芯806 图示为具有圆柱型配置,但是该导电芯部可以具有任何适当的形状。连接器主体和导电芯 部分别由任何适当的非导电性和导电材料制成。为了提供非刚性或半柔性实施方式,连接 器主体802或其绕导电芯部806的一部分可以由诸如硅树脂等柔性或可压缩的材料制成, 并且连接器芯部806可以由例如碳掺杂硅树脂的导电聚合材料制成。连接器802和其连接 器芯部806可以以两个部分或半部802a和802b提供,因而在这里具有两个功能侧的系统 的分析物传感器808可以夹在所述两个部分或半部之间。芯部806的内端中的每个紧靠传 感器808的各个电极814a、814b。可以采用支架或夹具816将两个连接器主体802/连接器 芯部806件夹在一起或将压力施加在所述两个连接器主体/连接器芯部件的相对端上,以 确保连接器芯部806与传感器电极814a、814b之间的充分连续的电接触。连接器802的主 体在其一侧具有中空孔或插座810a、810b,所述中空孔或插座延伸至导电芯部806或位于 导电芯部806内。孔810a、810b的尺寸和空间适于容纳从发送器804的一端815延伸的相 应导电插脚812a、812b。当连接器802和发送器804可操作地耦接时,如图8B中所示,插脚 812a、812b在连接器802内延伸并且与导电芯部806以及因此与传感器808电连通。连接 器802的可压缩非导电材料提供了发送器804与传感器808之间的基本上密封。发送器壳 体可以容纳用于对发送器804提供功率的电池(未示出)、传感器808、和系统的控制电子 器件的至少一部分(例如数据处理单元)等。
[0134] 图9A-9E示出了本公开的持续分析物监测系统的安装在皮肤上的部分或组件900 的另一实施方式。参照图9A,组件900包括发送器902,该发送器安装在安装结构或基座904 的顶上,在所述安装结构或基座的下面具有用于固定到皮肤表面的粘合层。这里,发送器 902具有圆脚印和凸形低矮顶表面。发送器壳体可以容纳用于对发送器902提供功率的电 池(未示出)、传感器906、和系统的控制电子器件的至少一部分(例如数据处理单元)等。 在基座904的顶表面上的凸缘916或类似的特征的形状和尺寸被制成为以卡扣构造紧紧地 固持发送器902。基座904还具有布置在其顶表面中心处的支座908,该支座用于接纳和紧 密地固持连接器910。如图9B中最佳所示,当可操作地被连接器910支撑时,基座904的侧 壁具有向外延伸部分914,该向外延伸部分在其中限定了狭缝或键孔以容纳传感器906 (以 及插入针,如将在下文解释的)。在将连接器910放置到支座908内之后,支座908的底部 内的孔(未示出)允许传感器尾部906的通过。支座908的大小可以适于朝向彼此压缩连 接器910的两端,从而确保连接器与传感器906之间的恒定电连接。
[0135] 如图9C-9E中所示,连接器910具有圆柱形配置,该圆柱形配置具有几个同心层或 材料:非导电内部构件910a、导电中间层910b、和外部介电覆盖件或外壳910c。在一实施 方式中,圆柱形连接器是柔软的,其每一层由如关于图8A和8B的实施方式所述的柔软材料 制成。可选的内部构件9IOa由非导电性柔软的或基本上刚性材料制成,该内部构件延伸穿 过传感器906的近端906a处的孔906c并且因此充当定位销。双面传感器906的工作电极 和参比电极的终端形成孔906c周围的导电区域或环906d。导电环906d可以由金或其它高 导电材料制成。连接器的中间层910b由柔软的导电材料制成,所述导电材料诸如关于图8A 和8B的实施方式所述的导电聚合材料,该中间层紧靠传感器的导电区域906d的两侧。连 接器的外壳910c延伸遍及中间层910b的导电端中的每一个并且使所述每个导电端绝缘, 该外壳由诸如硅树脂的柔软介电材料制成,这确保了发送器、连接器和传感器之间相互连 接部的密封。在外壳910c的顶表面上有一对小孔或孔918,用于接纳从发送器902的底侧 延伸的相应对的插脚或插头920。小孔和插脚可以具有各自的配合构造,以确保发送器902 和连接器910之间的适贴配合和密封。例如,如图9E中所示,小孔918可以具有阶梯配置, 并且插脚920可以具有圆锥形配置。每个插脚920的至少远端末端922由诸如金的导电材 料制成,用以在发送器902和传感器906之间建立电连通。
[0136] 图10A-10F示出了用于安装持续分析物监测系统的皮肤上的组件900的本公开的 方法中的不同的步骤,所述步骤包括利用本公开的插入装置1000将传感器906植入到皮肤 内。然而,传感器/连接器可被构造成在不使用插入装置的情况下手动地插入/安装。
[0137] 插入装置1000包括主体1002,该主体具有远端基座部分1008,该远端基座部分 1008具有底表面,该底表面被构造成用于放置在皮肤表面1005上。应注意的是,出于说明 和便于描述的目的,附图采用实线示出了插入装置和分析物监测系统的部件,否则当这些 部件被定位在或容纳在装置主体102中就看不见了。例如,在图10A-10C中,组件900的安 装基座904(图9A)被示为被可解除地容纳在装置主体1002底表面中的开口内。插入装 置1000进一步包括柱塞机构1004,该柱塞机构定位在壳体1002内并且在垂直于皮肤表面 1005的方向上可活动。柱塞机构1004的远端带有插入针1006。插入装置1000的部件通常 使用诸如金属或硬质塑料的结构上刚性的材料形成。优选的材料包括不锈钢和丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯(ABS)塑料。
[0138] 结合图IlA和11B,插入针1006的杆可以包括纵向开口,该纵向开口具有用于可 解除地支承分析物传感器的前边缘906e的截面形状(参见图11B)。特别地,针杆1006可 以是C型、U型或V形,用以支撑传感器并且限制传感器在插入期间可以弯曲或弯成弓形的 量。插入针1006的截面的宽度和高度的大小适合于支撑被插入的传感器。在示出的实施 方式中,插入针1006在末端1012处是尖的和/或锋利的以便于穿透病人的皮肤。尖细的 插入针可以减轻插入传感器后病人所感到的疼痛。在其它实施方式中,插入针的末端具有 其它形状,包括钝形或扁平形。当插入针不旨在穿透皮肤而是在传感器是被推进到皮肤中 时充当传感器的结构支撑件时,这些实施方式可能特别有用。因此,传感器本身可以包括可 选特征以便于插入。例如,传感器906可以具有尖尾部部分906b以方便插入。此外,传感 器可以包括倒钩(未示出),该倒钩有助于在插入传感器之后将传感器保持在皮下组织中。 该传感器还可以包括凹口(未示出),该凹口可被用于与插入针中的相应结构(未示出)配 合以在插入传感器期间对传感器施加压力,但当插入针被移除时脱离传感器。
[0139] 为了开始传感器插入/发送器安装程序,传感器906的前边缘906e被滑进放置到 插入针1006内,该前边缘可操作地保持在连接器910内(如图9B中所示,但图10A-10F中 所提供的侧视图中不明显)。而预先装载的插入针1006可操作地装载到柱塞1004的远端 上。然后,诸如通过卡扣布置将安装基座904连同所附的连接器支座908耦接到插入主体 1002的底端,在活塞1004完全下移的情况下,该卡扣装置是可释放的。然后,将组合组件放 置在目标皮肤表面1005上,如图IOA中所示。然后,使用者1010对柱塞1004施加向下的 力,如图IOB中所示,这个力被转移到插入针1006和/或传感器906以将传感器906运送到 病人的皮肤1005中。可以偏压柱塞1004以需要一定量的力来避免意外压下并提供插入针 非常快速的穿透皮肤和将插入针从皮肤移出。例如,旋塞弹簧或卷绕弹簧、一阵压缩气体、 受第二磁体排斥的电磁体等可以用于在柱塞1004上提供偏压力。在(如示出的)一实施 方式中,柱塞力被施加到插入针1006并且选择性地施加到传感器906,从而推动传感器906 和插入针1006两者的一部分穿过病人的皮肤1005到皮下组织中。可替换地,可以仅对传 感器906施加力,将传感器906推入到皮肤1005中,同时插入针1006保持静止并且对传感 器906提供结构支持。在任一实施方式中,当连接器910安置于支座90
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