屏障接触介质在经皮使用的化学-化学-光学传感器中的应用_4

文档序号:9634425阅读:来源:国知局
他合适的硅氧烷或娃酬。 W66] 在其他实施方式中,所述疏水化合物是硅油,例如二有机聚硅氧烷 (diorganopolysiloxane)。硅油的优选实例是聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷或其任 意衍生物。在特定实施方式中,非挥发性聚二甲基硅氧烷可W与挥发性硅氧烷组合使用,优 选在所述组合内包含至少一种如下化合物:六甲基环Ξ硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、八甲基 Ξ硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十甲基四硅氧烷、或十二甲基环六硅氧烷。
[0067] 在另一优选实施方式中,所述疏水化合物是软娃酬橡胶或凝胶。本文使用的术语 "软娃酬橡胶或凝胶"指包含娃、碳、氨和氧的弹性娃酬聚合物并且邵氏A硬度值(刚度值) 小于40。可W根据技术人员已知的任意合适方法制造娃橡胶。在另一优选实施方式中,所 述疏水化合物是全氣烧油。合适的全氣烧油的实例包括全氣辛漠烧、全氣糞烧、全氣Ξ下 胺、全氣叔下烧和FC-75。
[0068] 并且,所述疏水化合物可W是软全氣橡胶,例如FFKM。也设想使用Teflon,即阳P。
[0069] 进一步设想的是可能使用上述化合物或化合物种类的任意组合,或者在所述接触 介质中存在上述运些化合物的任意组合。
[0070] 特别优选的是使用全氣油,单独或与任意其他提及的化合物或化合物种类的组 合。也优选使用娃酬油、原油石蜡和食用油,单独或与任意其他提及的化合物或化合物种类 的组合。
[0071] 本文所述的接触介质因而有利地提供所述化学-光学传感器单元和下表面(例如 皮肤表面)之间的平衡手段的功能,促使气体交换并避免所述化学-光学传感器单元内化 学或渗透分子干扰。通过提供疏水化合物作为接触介质内的屏障层,所述化学-光学传感 器单元(至少就待分析表面而言,即化学-光学传感器之下)内和外的渗透环境变得不受 干扰。相应地可W检测皮肤内气体的浓度,不因水运输进入传感器单元或运输出传感器而 损害所述方法的灵敏度。运有利地帮助避免在使用所述化学-光学传感器单元期间校准或 重新校准步骤。
[0072] 上述第一疏水化合物可WW任意合适浓度提供于所述接触介质中。例如,食用油 如橄揽油或任意其他提及的油、橡胶或疏水化合物可WW所述接触介质体积的10 %、15 %、 20%、25%、30%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、 75 %、80 %、85 %的量提供。
[0073]在另一优选实施方式中,所述屏障层可任意合适的厚度提供。例如,所述层可W具有大约3-15nm的厚度,如大约5nm。优选所述屏障层是厚度在下限的薄层。
[0074]在特定实施方式中,所述屏障层W运样的厚度存在于所述接触介质中,即当所述 化学-光学传感器单元应用于皮肤上,与所述接触介质接触时,化学-光学传感器单元的光 学响应是稳定的。包含本文所述的疏水化合物的屏障层因而有利地提供所述化学-光学传 感器单元、接触介质和下表面(例如皮肤表面)之间的平衡手段的功能,促使气体交换并避 免分子干扰引起的化学或渗透分子干扰,例如水移动出所述化学-光学传感器单元和/或 进入或离开待分析的表层,即皮肤表面。相应地可W检测皮肤内气体的浓度,不因所述化 学-光学传感器单元内的分子干扰而损害所述方法的灵敏度。因此,W稳定的方式接收可 检测的光学响应,其不因例如水运输等引起的分子干扰而改变。例如,可W用本文描述的装 置测试所述响应的稳定性。在其他实施方式中,可W通过从批中取样并通过体外测试W测 试所述稳定性。运样的测试可W包括例如将传感器暴露于本文所述接触介质中诱导的固定 的C〇2浓度,
[0075] 在另一实施方式中,本发明的化学-光学传感器包含或包括上述接触介质,或由 W上提及的所述化学-光学传感器的元件组成,例如至少一个感测层和至少一个透气层, W及上述接触介质。
[0076] 本发明的化学-光学传感器适合于经皮测量。在特定实施方式中,所述化学-光学 传感器单元也可W用于不同的测量目的,例如微生物或生物技术生产过程的情形中。优选 地,所述化学-光学传感器单元是经皮传感器单元。本文使用的"经皮传感器单元"指该传 感器待使用于或者能够使用于皮肤。相应地,所述传感器能够通过受试者的皮肤测量受试 者血液气体浓度,其中血液气体可W经由皮肤,通过上述接触介质扩散进入所述化学-光 学传感器单元。本文使用的术语"血液气体"指存在于血液中的并且能够脱离机体的气态 材料,其能够被测量,例如在皮肤上。运样的测量可获得血液气体含量的化学精确反映。优 选待测血液气体浓度是〇2或C0 2的浓度。特别优选的是测量C0 2的浓度。
[0077] 在本发明的另一实施方式中,上述化学-光学传感器单元可W包含其他组件,或 者与其他组件组合。
[0078] 例如,所述化学-光学传感器可W组合有或包括至少一个光源,光源适于照射上 述感测层。所述光源可W提供预定波长的福射,优选适于存在于所述感测层内的染料的激 发波长或波长范围的光。所述光源可W具有任意合适的形式,提供任意合适强度,并提供任 意合适的波长。所述光源可W优选发光二极管(LED)。
[0079] 在另一任选实施方式中,所述光源还可W与导光结构组合。所述导光结构可W被 设置在例如所述化学-光学传感器的感测层/光学透明层之上,并且可W连接到上述光学 传感器单元外部的光源。来自外部光源的光可W被引入所述导光结构,导光结构适于将所 述光朝着所述至少一个感测层导向。所述导光结构可W包含任意合适的导光材料。优选地, 光学纤维可用作导光材料,其可导光结构的形式提供。光学纤维可W相应地W单纤维 或纤维束的形式提供。光源尽管位于外部,由于连接至导光结构,因而可用于照射本发明的 化学-光学传感器单元的感测层。在其他实施方式中,光源可W通过抵达不同传感器单元 的导光结构而连接至多于一个的化学-光学传感器单元。
[0080] 所述化学-光学传感器可W进一步与检测装置组合。运样的检测装置,例如光敏 装置,能够感测来自感测层的光学响应,并且可W适于生成对应于所感测的光学响应的信 号,例如电信号。所述信号可W进一步被传输到外部装置用于之后的分析。所述检测装置 可W适于预期来自所述感测层的光学响应,例如通过上述染料或染料的组合提供。
[0081] 所述检测装置可W进一步通过导光结构与本文所述的化学-光学传感器单元组 合。在特定实施方式中,相同的导光结构,其将来自光源的光提供给感测层,可W用于收集 所述感测层的光学响应,和用于经由相同或不同的光纤将所述光学响应-例如巧光-引导 至检测装置或所述光学传感器单元外部的装置用于分析。通过使用导光结构,因而可W连 接输入和/输出导光结构,其禪合至所述化学-光学传感器单元。在该实施方式中,无需将 额外的单元连接至容纳所述光源和所述至少一个检测装置的所述光学传感器单元。
[0082] 在特定实施方式中,所述光从而可W被传输进入所述感测层内,并且可W通过所 述感测层的相同表面收集发光,例如巧光。或者,通过例如光学纤维连接至光源的导光结构 (光源可W在所述化学-光学传感器单元外)可W用于将光从外部光源导向并传输通过至 少一个光学纤维至所述至少一个感测层。接着至少一个检测装置,例如光敏装置,可W参与 感测光学响应,并且可W适于生成对应于所感测的光学响应的例如电信号。所述信号可W 被传输到外部装置用于分析。或者,所述化学-光学传感器单元可W适于执行所述分析并 输出所述分析结果至某一外部装置。
[0083] 优选地,所述至少一个光源和至少一个检测装置可W形成单元。在另一优选实施 方式中,该单元可W可拆卸地连接至所述化学-光学传感器单元,例如通过壳体或结构。相 应地,所述化学-光学传感器单元的一些部分,例如所述感测层、透气层、或所述化学-光学 传感器单元的壳体和/或支撑结构可W是一次性的,而所述光学传感器的其它部分,例如 光源和检测装置可W重复使用。由于昂贵的部分例如光源和/或检测装置和/或电子元件 不用替换并能够被重复使用,因而节省成本。
[0084] 在特定实施方式中,所述化学-光学传感器单元可W由两个装置或两部分组成, 一次性的或卡盘(cartridge)部分W及非一次性或可重复使用的部分。特别地,所述一次 性的或卡盘部分可W用作无源装置,并且不包括任何昂贵的电子元件。因此,运部分可W较 易制造,从而降低成本,而第二、非一次性部分可W包括电子元件或光学元件,并且可W重 复使用。相应地,也可W使用不同的一次性部分,例如能够测量不同气体(例如化和C0 2) 的浓度。因而,能够提供所述化学-光学传感器单元的提高的适应性。
[00化]上述可W与所述化学-光学传感器组合的其他组件的另一实例是至少一个加热 元件。额外地,或者任选地,所述化学-光学传感器可W包括至少一个溫度传感器。例如, 当所述化学-光学传感器单元被附贴到人的皮肤时,所述加热元件可W适于增加血液灌注 和皮肤的透气性,由此增加所述化学-光学传感器单元的灵敏度和准确度,尤其是其经皮 施用的灵敏度和准确度。所述加热元件可W是任意形式,例如可W是二极管的形式或者可 W包括薄锥,W最小化光学距离和热质量。或者,所述加热元件可W是电阻加热器或二极 管,从而所述加热元件也能够被用作溫度传感器,即加热元件与溫度传感器由相同的装置 形成。运有利地可W降低用于加热器和溫度传感器的安装所需要的成本和空间。在其他实 施方式中,所述溫度传感器可W被实现为用于感测所述化学-光学传感器单元的溫度的单 独元件,例如,为了避免对皮肤的损伤或灼伤。在操作过程中,可w通过加热元件增加加热 元件和接触介质W及感测层的溫度至42°C-45°C的范围内。该溫度范围可W增加皮肤内毛 细血管血流并使毛细血管气体水平接近动脉血液气体水平。在操作过程中,可W相应地通 过上述包括在加热元件和/或接触介质的至少一个溫度传感器和/或通过独立提供的溫度 传感器来测量传感器溫度。运样可W控制溫度,W具有一个良好限定的测量环境,并防止
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