测成分可以涂敷传感器的各种电极的全部或一部分。在这种情况下，分析物 检测成分可以相同的程度涂敷电极。可选地，分析物检测成分可以不同的程度涂敷不同电 极，例如工作电极的涂敷表面比对电极和/或参比电极的涂敷表面大。
[0070] 本发明的典型传感器使用已经与另一种蛋白（例如，白蛋白）例如以固定比例 (例如，通常针对葡萄糖氧化酶的稳定性而优化的比例）结合的酶（例如，葡萄糖氧化酶）。 它们随后涂敷于电极表面上以形成薄的酶成分。在典型实施方式中，分析物检测成分包括 GOx和HSA(混合物）。在具有GOx的典型分析物检测成分中，GOx与检测环境（例如，哺乳 动物身体）中存在的葡萄糖反应并生成过氧化氢。
[0071] 如上所述，通常对酶和另一种蛋白（例如，白蛋白）进行处理以形成交联基质（例 如，通过将交联剂添加至该蛋白质混合物）。如本领域所公知的，可以控制交联条件来调节 诸如酶的保留生物活性、酶的机械稳定性和/或操作稳定性之类的因素。示例性的交联步 骤在下列文献中有描述，美国专利申请第10/335, 506号和PCT公开W0 03/035891，上述文 件通过引用并入本文。例如，胺交联试剂（例如，但不限于，戊二醛）可添加至所述蛋白质 混合物。向蛋白质基质中添加交联剂可形成蛋白质糊。待添加的交联剂的浓度可根据蛋白 质混合物的浓度进行变化。尽管戊二醛为一种示例性交联剂，还可以使用其他交联剂，或者 可以使用其他交联剂代替戊二醛。对本领域技术人员显而易见的是，还可以使用其他合适 的交联剂。
[0072] 如上所述，在本发明的一些方面，分析物检测成分包括能够产生可由导电元件 (例如，检测氧和/或过氧化氢浓度变化的电极）检测到的信号（例如，氧和/或过氧化氢 浓度的变化）的试剂（例如，葡萄糖氧化酶）。然而，其他有用的分析物检测成分可由能够 产生可检测信号（所述可检测信号可以在与待检测其存在的目标分析物相互作用之后由 导电元件检测到）的任何组合物形成。在一些实施方式中，组合物包括在与待检测的分析 物反应之后调节过氧化氢浓度的酶。可选地，组合物包括在与待检测的分析物反应之后调 节氧浓度的酶。在这种情况下，本领域已知在与生理分析物反应中使用或产生过氧化氢和/ 或氧的多种酶，这些酶可容易地加入到分析物检测成分组合物中。本领域已知的多种其他 酶可产生和/或利用下述化合物：所述化合物的调节可以由诸如并入本文所述的传感器设 计中的诸如电极之类的导电元件检测到。这样的酶包括，例如，下述文献中特别描述的酶： Protein Immobilization:Fundamentals and Applications (Bioprocess Technology,第 14卷）的第15页至第29页，表1和/或第111页至第112页，表18,（Richard F. Taylor (编 辑）出版商：Marcel Dekker;1991年1月7日），上述文献的全部内容在此通过引用并入。
[0073] 蛋白质成分
[0074] 本发明的电化学传感器任选地包括设置在分析物检测成分和分析物调节成分之 间的蛋白质成分（参见，例如图12中的元件416)。术语"蛋白质成分"在本文中根据本领 域公认的术语定义进行使用，指的是包括通常所选择的可与分析物检测成分和/或分析物 调节成分相容的载体蛋白等的成分。在典型实施方式中，蛋白质成分包括诸如人血清白蛋 白之类的白蛋白。HSA浓度可以在大约0.5%至30% (w/v)之间变化。通常HSA浓度为大 约1 %至10% w/v，并且最典型地为大约5 % w/v。在本发明可选的实施方式中，可在这些情 况下使用胶原蛋白或BSA或其他结构蛋白代替HSA，或者除了 HSA之外，还可在这些情况下 使用胶原蛋白或BSA或其他结构蛋白。这种成分通常根据本领域公认的方案在分析物检测 成分上交联。
[0075] 促粘成分
[0076] 本发明的电化学传感器可包括一种或多于一种促粘（AP)成分（参见，例如图12 中的元件414)。术语"促粘成分"在本文中根据本领域公认的术语定义进行使用，指的是包 括所选择的能够促进传感器中的邻接成分之间粘接的材料的成分。通常，促粘成分设置在 任选的蛋白质成分和分析物调节成分之间。促粘剂成分可由多种本领域已知的促进这些成 分之间粘合的材料中的任何一种制得，并且可根据本领域已知的多种方法中的任何一种进 行涂敷。通常，促粘剂成分包括诸如3-氨丙基三甲氧基硅烷之类的硅烷化合物。
[0077] 分析物调节成分
[0078] 本发明的电化学传感器包括设置在传感器上的分析物调节成分（参见，例如，图 12中的元件412)。术语"分析物调节成分"在本文中根据本领域公认的术语含义使用，指 的是通常在传感器上形成膜的成分，所述膜对一种或多于一种分析物（例如，葡萄糖）穿过 该成分的扩散起调节作用。在本发明的一些实施方式中，分析物调节成分为分析物限制膜， 所述分析物限制膜起防止或限制一种或多于一种分析物（例如，葡萄糖）穿过所述成分扩 散的作用。在本发明的其他实施方式中，分析物-调节成分起促进一种或多于一种分析物 穿过该成分扩散的作用。任选地，所述分析物调节成分可形成为防止或限制一种类型的分 子穿过所述成分的扩散（例如，葡萄糖），而同时允许或甚至促进其他类型的分子穿过所述 成分的扩散（例如，〇2)。
[0079] 就葡萄糖传感器而言，在已知的酶电极中，血液中的葡萄糖和氧、以及诸如抗坏血 酸和尿酸之类的一些干扰物质穿过传感器的主要膜扩散。当葡萄糖、氧和干扰物质到达分 析物检测成分时，诸如葡萄糖氧化酶之类的酶催化葡萄糖转化为过氧化氢和葡萄糖酸。过 氧化氢可以穿过分析物调节成分扩散回去，或者它可以扩散至电极（在电极处过氧化氢可 以反应生成氧和质子以产生与葡萄糖浓度成比例的电流）。分析物调节传感器膜组件可 发挥多种功能，包括选择性地允许葡萄糖穿过（参见，例如美国专利申请第2011-0152654 号）。
[0080] 覆盖成分
[0081] 本发明的电化学传感器包括一种或多于一种通常为电绝缘保护成分的覆盖成分 (参见，例如，图12中的元件406)。通常，这样的覆盖成分可以为涂层、护套或管的形式并 且可设置于分析物调节成分的至少一部分上。用作绝缘保护覆盖成分的可接受的聚合物涂 层可包括，但不限于，无毒的生物相容聚合物（例如硅树脂化合物，聚酰亚胺）、生物相容焊 接掩模、环氧丙烯酸酯共聚物等。而且。这些涂层可以是光致成像的以利于光刻形成贯穿 至导电成分的孔。典型的覆盖成分包括（旋涂的）硅树脂。本领域众所周知，该成分可以 是市售的RTV(室温硫化的）硅树脂组合物。这种情况下典型的化学物质为聚二甲基硅氧 烷（基于乙酸基）。
[0082] 示例性的传感器叠层
[0083] 具有层状堆叠成分的本发明的实施方式在图12中显示。图12举例说明了包括上 述成分的本发明的典型传感器实施方式400的横截面。该传感器实施方式由多个元件形 成，所述多个元件通常是以本领域公认的方法和/或本文公开的本发明的特定方法设置在 彼此之上的各种不同导电和非导电成分的层的形式。传感器的元件在本文通常表征为各个 层，因为，例如，这容易表征如图12所示的传感器结构。本领域技术人员会理解，在本发明 的一些实施方式中，对传感器成分进行组合，以使多个成分形成一个或多于一个异质层。在 这种情况下，本领域技术人员会理解，层状成分的顺序可在本发明的各种实施方式中发生 改变。
[0084] 图12所示的实施方式包括支承传感器400的基板层402。基板层402可以由诸 如金属和/或陶瓷和/或聚合衬底之类的材料制成，其可以自支承或由本领域已知的其他 材料支承。本发明的实施方式包括导电层404,导电层404设置在基板层402上和/或与 基板层402结合。通常，导电层404包括充当电极的一个或多于一个导电元件。运行的传 感器400通常包括诸如工作电极、对电极和参比电极之类的多个电极。其他实施方式还可 包括多个工作电极和/或对电极和/或参比电极和/或执行多种功能的一个或多于一个电 极，例如，既充当参比电极又充当对电极的电极。
[0085] 如以下详述，基底层402和/或导电层404可以使用多种已知的技术和材料制造。 在本发明的一些实施方式中，传感器的电路可以通过将所设置的导电层404蚀刻为导电通 路的期望图案来限定。用于传感器400的典型电路包括两个或两个以上相邻的导电通路， 其中在近端的区域形成触片，在远端的区域形成传感器电极。诸如聚合物涂层之类的电绝 缘覆盖层406可以设置在传感器400的部分上。用作绝缘保护覆盖层406的可接受的聚合 物涂层可包括，但不限于，无毒的生物相容聚合物（例如硅氧烷化合物、聚酰亚胺）、生物相 容焊接掩模、环氧丙烯酸酯共聚物等。在本发明的传感器中，穿过覆盖层406可以形成一个 或多于一个暴露的区域或孔408以使导电层404向外部环境开放，并且，例如，允许诸如葡 萄糖之类的分析物透过传感器的各层并由检测元件进行检测。孔408可以通过多种技术 形成，包括激光烧蚀、带子遮掩、化学铣切或蚀刻或光刻显影等。在本发明的一些实施方式 中，在制造期间，还可对保护层406应用二次光阻材料以限定保护层的将被移走从而形成 孔408的区域。所述暴露的电极和/或触片还可（例如，通过孔408)经历二次处理，例如 额外的电镀工艺，以制备表面和/或加强导电区域。
[0086] 在图12所示的传感器配置中，分析物检测层410设置在导电层404的暴露的电极 中的一个电极或多于一个电极上。通常，分析物检测层410为酶层。最典型的是，分析物检 测层410包括能够产生和/或利用氧和/或过氧化氢的酶，例如葡萄糖氧化酶。任选地，分 析物检测层中的酶与诸如人血清白蛋白、牛血清白蛋白等之类的另一种载体蛋白结合。在 示例性实施方式中，分析物检测层410中的诸如葡萄糖氧化酶之类的氧化还原酶与葡萄糖 反应生成过氧化氢，过氧化氢是随后在电极处调节电流的化合物。由于电流的这种调节取 决于过氧化氢的浓度，并且过氧化氢的浓度与葡萄糖的浓度相关，葡萄糖的浓度可以通过 监测电流的这种调节进行确定。在本发明的【具体实施方式】中，过氧化氢在作为阳极的工作 电极（本文也称为阳极工作电极）上被氧化，伴随产生与过氧化氢浓度成比例的电流。这 种通过改变过氧化氢浓度所引起的电流的调节可以由多种传感器检测器装置中的任意一 种监测，例如，通用传感器、电流型生物传感器检测器、或本领域已知的其他多种类似的装 置中的一种（例如，由Medtronic Diabetes生产的葡萄糖监测装置）。
[0087] 在本发明的实施方式中，分析物检测层410可以涂敷在导电层的部分之上或导电 层的整个区域之上。通常，分析物检测层410设置在工作电极上，该工作电极可以为阳极或 阴极。任选地，分析物检测层410还设置在对电极和/或参比电极上。用于产生薄分析物 检测层410的一些方法包括将所述层刷涂在衬底上（例如，铂黑电极的反应表面）、以及旋 涂工艺、浸渍和干燥工艺、低剪切喷涂工艺、喷墨印刷工艺、丝印工艺等。在本发明的一些实 施方式中，刷涂被用于：（1)进行层的精确定位；（2)推动所述层深入至电极的活性表面的 构造（例如，由电沉积工艺产生的铂黑）。
[0088] 通常，分析物检测层410靠近一个或多于一个附加层涂敷和/或设置。任选地，所 述一个或多于一个附加层包括设置在分析物检测层410上的蛋白质层416。通常，蛋白质 层416包括诸如人血清白蛋白、牛血清白蛋白等之类的蛋白质。通常，蛋白质层416包括 人血清白蛋白。在本发明的一些实施方式中，附加层包括分析物调节层412,该分析物调节 层412设置在分析物检测层410之上以调节与分析物检测层410的分析物接触。例如，分 析物调节膜层412可包括葡萄糖限制膜，所述葡萄糖限制膜调节接触分析物检测层中存在 的诸如葡萄糖氧化酶之类的酶的葡萄糖的量。这样的葡萄糖限制膜可以由已知的适于上 述目的的多种材料制成，例如，诸如聚二甲基硅氧烷等之类的硅树脂、聚氨酯、醋酸纤维素、 Nafion、聚酯磺酸（例如，Kodak AQ)、水凝胶或本领域技术人员已知的任何其他合适的亲水 性膜。
[0089] 在本发明的典型实施方式中，如图12所示，促粘剂层414设置在分析物调节层412 和分析物检测层410之间以促进它们的接触和/或粘附。在本发明的一种【具体实施方式】 中，如图12所示，促粘剂层414设置在分析物调节层412和蛋白质层416之间以促进它们 接触和/或粘附。促粘剂层414可以由本领域已知的促进所述层之间的粘接的多种材料中 的任意一种制得。通常，促粘剂层414包括硅烷化合物。在可选的实施方式中，分析物检测 层410中的蛋白质或类似的分子可以充分交联或以其他方式制备以在没有促粘剂层414的 情形下允许分析物调节膜层412设置为与分析物检测层410直接接触。
[0090] C.本发明的典型系统实施方式
[0091] 组成葡萄糖传感器的具体的示例性的系统包括如本文公开的脉冲电镀铂电极组 合物、发送器、接收器和葡萄糖测量仪。在此系统中，发送器中的无线信号以规律的时间周 期（例如，每5分钟）发送至栗接收器以提供实时的传感器葡萄糖（SG)值。值/图表显示 在栗接收器的监控器上以便用户可自己监视血糖并使用他们自己的胰岛素栗递送胰岛素。 通常本文公开的传感器系统通过有线或无线连接与其他医疗设备/系统通信。无线通信可 包括，例如，在通过RF遥测技术、红外传输、光学传输、音速和超音速传输等的信号传输发 生时接收发射的辐射信号。任选地，所述设备为药品输注栗（例如，胰岛素栗）的整体部分。 通常，在这样的设备中，所述生理特征值包括多个血糖测量值。
[0092] 图10提供了根据本发明的一种示例性实施方式的皮下传感器插入系统的一种广 义实施方式的透视图和传感器电子设备的框图，所述皮下传感器插入系统可适用于本文公 开的传感器电极。通常与所述传感器系统实施方式一起使用的附加的元件例如在美国专利 申请第20070163894号中有公开，所述申请的内