504可在节点512处连 接到测量和通信电子器件524和双模式电力供应源两者。但是，要注意图5A所示的系统 500的功能框图图示了分开的功能模块，它们不一定被实现为物理上区分的模块。例如，双 模式电力供应源520和测量和通信电子器件524可被封装在共同的芯片中，该芯片包括连 接到天线522和传感器电极502、504的端子。另外，虽然没有具体图示，但要注意在工作电 极502上或工作电极502附近可提供试剂层以使得电化学传感器对感兴趣的分析物敏感。 例如，葡萄糖氧化酶可被固定在工作电极502周围（例如，通过将葡萄糖氧化酶包含在凝胶 或介质中）以使得电化学传感器系统500检测葡萄糖。
[0095] 双模式电力供应源520被配置为在待机模式和活跃测量模式中都向电化学传感 器系统500提供电力。例如，在活跃测量模式期间，双模式电力供应源520可向测量和通信 电子器件524提供DC供应电压，从而激活测量和控制电子器件524。该DC供应电压可以例 如是足以开启测量和控制电子器件524的DC电压。测量和控制电子器件524可被配置为 通过工作电极502测量安培电流并且使用天线522来传达测量到的安培电流。从而，从双 模式电力供应源520提供DC供应电压使得系统500进行操作来获得测量并且无线地传达 结果。
[0096] 双模式电力供应源520可被配置为在待机模式和活跃测量模式中都向电化学传 感器系统500提供电力。例如，在待机模式中，偏置电压可被施加在传感器电极502、504上 以生成安培电流。然而，当在待机模式中时，测量和通信电子器件524可被解除供电（例如， 没有从双模式电力供应源520输送DC供应电压）以便在待机模式期间消耗相对较低水平 的电力。在活跃测量模式中，可通过从双模式电力供应源520提供充足的DC供应电压来开 启测量和通信电子器件524。
[0097] 在一些实施例中，双模式电力供应源520可类似于联系图3描述的电压调节器和 /或整流器314、318,其既向传感器接口 321输出模拟电压332,又向电路逻辑324输出DC 供应电压330。参考图5中的系统500,施加在传感器电极502、504上的偏置电压（例如， Vbias)可类似于能量采集系统的模拟电压输出，而提供给测量和通信电子器件524的DC供 应电压可类似于能量采集系统的数字电压输出。从而，双模式电力供应源520的一些实施 例可包括整流器、低通滤波器（例如，一个或多个电容器）和/或电压调节/调整模块，它 们在一些方面可类似于上文联系图3描述的整流器314、能量存储装置316和/或电压调节 器/调整器318。
[0098] 测量和通信电子器件524联系图5A中被示出和描述为接收DC供应电压、获得通 过工作电极测量的安培电流测量并随后操作天线522以传达测量到的电流的功能模块。然 而，测量和通信电子器件可包括上文联系图3示出和描述的功能模块中的一个或多个，例 如传感器接口（例如，恒电势器）、天线接口（例如，反向散射辐射调制器、一个或多个振荡 器等等）和/或被配置为使得模块524具有如上所述的功能的逻辑元件。另外，虽然测量 和通信电子器件被示出和描述为单个物理模块，但要注意测量和通信电子器件524可包括 一个或多个模块的组合，或者可与其他模块（例如，整流器、调节器和/或其他相关电力供 应模块）组合在单个物理实现中，例如集成电路或芯片。
[0099] 在一些示例中，双模式电力供应源520被配置为基于在天线522处接收的信号 在待机模式与活跃测量模式之间切换。例如，天线522-一其可以是与上文联系图2和图 3描述的那些类似的能量采集天线一一可接收低水平射频辐射（例如，从外部读取器辐射 的），该辐射足以在传感器电极502、504上生成偏置电压。双模式电力供应源520可在天线 522的引线上接收电压波动并且通过在天线引线上的电压波动中采集能量来生成偏置电压 (例如，Vbias)或DC供应电压中的一者或两者。例如，双模式电力供应源520可对由辐射 引发的电压波动进行整流并且可对电压进行滤波（或者以其他方式进行调节/调整）以生 成电压输出来供应给传感器电极502、504和/或测量和通信电子器件524。
[0100] 在一些实施例中，双模式电力供应源520被配置为检测接收到的辐射的电力并且 仅在接收到的辐射包括足以允许生成DC供应电压的电力时才生成DC供应电压（例如，发 起活跃测量模式）。从而，双模式电力供应源520可自动检测在接收到的辐射中是否有充 分的电力来生成DC供应电压并且仅当有足够的电力可用时才生成DC供应电压。换言之， 接收到的辐射中的电力的量自己就可控制双模式电力供应源520的操作的模式。另一方 面，在一些实施例中，接收到的辐射可包括嵌入在信号中的指示来发起活跃测量模式或待 机偏置模式。例如，接收到的辐射可包括二值指示符，该二值指示符可被双模式电力供应源 520 (和/或相关的接收电子器件）解读来指示出系统500是处于待机偏置模式还是活跃测 量模式中。从而，可基于接收到的辐射中嵌入的指示符来操作系统500在待机偏置模式和 活跃测量模式之间切换，而不考虑接收到的辐射的电力。例如，如果外部读取器（或者其他 射频辐射源）位于很近处，则接收到的辐射可达到高电力水平，但该辐射仍可指示出要在 待机偏置模式中操作系统500。
[0101] 在待机偏置模式中操作系统500有益地允许了系统规避在最初在传感器电极 502、504上施加偏置电压之后立即发生的安培电流稳定化的时段期间的昂贵的能量消耗。 当施加偏置电压时，传感器区域501中存在的分析物在工作电极502处发生电化学反应，从 而被电化学地消耗。从而，在稳态操作中，传感器区域501中的分析物浓度在工作电极502 处的电化学消耗和额外的分析物从周围区域向传感器区域501中的扩散之间平衡。当扩散 速率与电化学消耗大致平衡时，安培电流达到稳定值，这提供了传感器区域501处或传感 器区域501附近的分析物浓度的良好估计。然而，在刚刚最初施加偏置电压之后，传感器系 统500不处于稳态中，并且电化学消耗速率未被额外分析物到传感器区域501的扩散所平 衡。反而，在刚刚最初施加偏置电压之后，传感器区域501被填充以相对大量的分析物，因 为分析物未在工作电极502处被消耗，因此初始安培电流读数相对大于最终稳定值。一旦 相对高浓度的分析物被消耗，安培电流就稳定在稳定值，其中电化学消耗与来自周围区域 的分析物扩散平衡。
[0102] 结果，本公开的一些实施例提供了用于避免在传感器仍在稳定化于其稳态安培电 流值期间获得的传感器测量的技术。也就是说，本文提供的技术允许了传感器仅在传感器 被用允许传感器达到其稳态安培电流值的偏置电压预充电之后才获得测量。在一些实施例 中，通过在长到足以稳定化安培电流的时间段期间向传感器施加偏置电压（例如，在待机 偏置电压模式中）来对传感器预充电。待机偏置模式可以紧挨在获得安培电流读数（例 如，在活跃测量模式中）之前。在这种示例中，在足以实现稳定化的持续时间中间歇地施加 偏置电压，并且每次施加偏置电压之后紧跟着就对测量和通信电子器件524供电以获得测 量并传达结果。在一些实施例中，传感器电极被基本连续地预充电以允许传感器连续地实 现其稳态水平，但测量电子器件随后仅在短持续时间中被供电以间歇地获得测量并传达结 果。
[0103] 在电力受限的测量方案中（例如，由采集的辐射感应式供电的眼科或可植入设备 中的电化学传感器），系统可被间歇地操作。图5B是在获得测量之前以启动偏置模式操作 图5A的示例电化学传感器系统500的示例过程530的流程图。双模式电力供应源520在 工作电极502和参比电极504之间施加稳定化电压（例如，Vbias) (532)。当偏置电压正被 施加时，测量和通信电子器件524可被解除供电（例如，不提供DC供应电压）或者处于低 电力状态中。方框532的操作方案在本文中可被称为待机偏置电压模式。偏置电压可被施 加充分长的持续时间以允许由工作电极502处的电化学反应引起的安培电流达到稳态值。 该持续时间在本文中为了方便可被称为稳定化时间（例如，t stab)。在一些实施例中，偏置电 压的施加可通过经由天线532从外部读取器接收指示待机偏置模式的信号来发起（例如， 根据接收到的辐射的电力水平和/或信号中嵌入的消息）。
[0104] 可在天线522处接收测量信号以指示活跃测量模式的发起（534)。测量信号可由 在天线522处接收的信号中嵌入（例如，编码）的消息和/或由接收到的辐射的电力水平来 指示。例如，射频辐射可增大以提供充分的电力来在双模式电力供应源520处收集来允许 生成偏置电压和DC供应电压两者以开启测量和通信电子器件524。在方框534中接收到的 测量信号从而可使得系统500激活测量和通信电子器件524以将测量和通信电子器件524 从待机偏置模式转变到活跃测量模式（536)。例如，随后可通过在双模式电力供应源520中 生成DC供应电压并且将供应电压提供到测量和通信电子器件524来开启测量和通信电子 器件524。一旦被转变到活跃模式，测量和通信电子器件524就可通过工作电极502测量 安培电流并且通过天线522来传达传感器结果（538)。虽然测量和通信电子器件524在待 机偏置模式期间可被中断供电（例如，关闭）以最小化在待机偏置模式期间消耗的电力，但 一些实施例可包括测量和通信电子器件524在待机偏置模式期间消耗低水平的电力。测量 和通信电子器件524当在活跃测量模式中时（例如，如方框538中所述）比在待机模式中 (例如，如方框532中所述）消耗更大量的能量/电力。
[0105] 图5C是在待机模式中操作的图5A所示的示例电化学传感器的功能框图。仅为了 说明，以虚线图示各种模块和互连以图示被关闭（或处于低水平电力模式）的模块和非活 跃（或者处于低水平电力模式）的互连。从而，在待机模式中，天线522接收辐射，该辐射 生成到双模式电力供应源520的低水平电力输入540。低水平电力输入540可包括指示系 统500在待机模式中操作的嵌入消息或者可包括不足以使得系统500在活跃测量模式中操 作的电力量。双模式电力供应源520接收低水平输入540并且对接收到的输入进行整流和 /或调节以生成被直接输出到传感器电极502、504的偏置电压（例如，Vbias)。测量和通 信电子器件524接收处于低水平或零水平的电力输入542。从而，测量和通信电子器件524 被关闭或者处于待机低水平电力状态中。
[0106] 从而，在待机模式中，偏置电压被施加在传感器电极502、504上，而不对测量和通 信电子器件524供电。测量和通信电子器件524因此不调制天线阻抗（544)，并且天线522 不经由反向散射辐射传达任何结果。为了清晰，虚线模块和互连指示非活跃和/或低水平 电力模式模块和/或互连，而粗线模块和互连指示待机模式期间的活跃模块和/或互连。在 待机模式中，双模式电力供应源520从天线522接收能量并且向传感器电极502、504施加 偏置电压（如粗线所指示），但测量和通信电子器件524不被操作来获得安培电流的测量或 者传达传感器结果（如虚线所指示）。
[0107] 图f5D是在活跃测量模式中操作的图5A所示的示例电化学传感器的功能框图。与 联系图5C的描述类似，图f5D所示的各种模块和互连被以粗线示出以指示它们处于被激活 状态中，而虚线模块和互连指示未激活的特征。在活跃测量模式中，天线522接收活跃测量 模式信号，该信号生成到双模式电力供应源的活跃模式输入550。活跃模式输入550可由接 收到的辐射中的嵌入的消息指示和/或由接收到的辐射的足以生成DC供应电压来对测量 和通信电子器件524供电的电力水平指示。活跃模式输入550使得双模式电力供应源520 生成激活测量和通信电子器件524的DC供应电压552。测量和通信电子器件524随后操作 传感器电极502、504以稳定电极502、504上的电压，同时通过工作电极502测量安培电流。 测量和通信电子器件524随后调制天线阻抗（554)以使得天线522传达传感器结果（例如， 根据来自天线522的反向散射辐射的调制）。
[0108] 在一些示例中，测量和通信电子器件524在传感器电极502、504上施加与待机偏 置电压Vbias不同的电压。例如，测量和通信电子器件524可在传感器电极502、504上施 加比双模式电力供应源520的Vbias输出更精确的电压。从而，虽然待机模式中的电极上 的电压（例如，Vbias) -般大致等于测量模式中的电极502、504上的电压（例如，Vmeas)， 但可以有大约20%的差异。一般地，在待机偏置模式期间施加的电压被选择为足以允许安 培电流达到稳定值，虽然不像测量和通信电子器件524在活跃测量模式期间施加的传感器 电压（例如，Vmeas)那么精确。
[0109] 测量和通信电子器件524可包括例如被配置为在传感器电极502、504上施加电压 并同时通过工作电极502测量安培电流的恒电势器。在图f5D所示的示例中，双模式电力供 应源520不用于在活跃测量模式期间提供偏置电压（例如，来自双模式电力供应源520的 偏置电压输出可被断开连接或关闭），但这只是为了举例而提供的一个实施例。在一些示例 中，在活跃测量模式期间测量和通信电子器件524和/或双模式电力供应源520可在传感 器电极502、504上施加偏置电压。为了清晰，虚线模块和互连指示非活跃和/或低水平电 力模式模块和/或互连，而粗线模块和互连指示待机模式期间的活跃模块和/或互连。在 活跃测量模式中，双模式电力供应源520从天线522接收能量并且向测量和通信电子器件 524提供供应电压（如粗线所指示），并且测量和通信电子器件524通过工作电极502获得 安培电流测量并且通过天线522传达结果。
[0110] 图6A-6D图示了示例测量周期的传感器电压、传感器电流、电子器件供应电压和 电力消耗。图6A-6D所示的示例图示了一种示例操作方案，其中测量和通信电子器件被间 歇地（即，非连续地）供电以随着时间的流逝获得一系列测量，而不是连续地对系统供电。 通过在传感器电极502、504上施加偏置电压（例如，Vbias)来发起测量周期，这在图6A中 指示。偏置电压被施加的持续时间为t blas，这是整个测量周期的持续时间。由于工作电极 502处的电化学反应引起的安培电流在图6B中示出，该图示出了在刚刚施加偏置电压之后 传感器电流中的初始尖峰。传感器电流在时间t stab之后稳定于标记为istab的值。istab的值 是反映工作电极502处的电化学反应的分析物消耗和向传感器区域501中的分析物扩散之 间的稳态平衡的安培电流值。持续时间t stab是安培电流达到i stab所要求的时间，并且可以 是预定（例如，预编程）的值和/或可以是基于测量系统的占空比（例如，系统处于测量模 式中的时间的比例）、1_的先前和/或预测的值、Vbias的值、刚才的待机偏置电压模式的 持续时间等等动态确定的（例如，由外部读取器中的处理器动态确定）。
[0111] 提供给测量和通信电子器件524的供应电压在图6C中示出。在tstab之后（例如， 在安培电流达到稳态值之后），DC供应电压被开启（例如，被设定到Von，这是足以开启测 量和通信电子器件524的电压）。DC供应电压被开启，开启的时间长到足以对测量和控制 电子器件供电来获得安培电流测量并传达结果（例如，时间段t_ s)。测量时段的持续时间 t_s可以是预定的（例如，预编程的）。测量模式（即，开启测量和通信电子器件524)可响 应于通过天线522接收到包括活跃测量模式指示符的信号而被发起。
[0112] 图6D示出了包括待机模式和活跃测量模式两者的整个测量周期中系统500的电 力消耗。在待机模式期间（例如，当施加偏置电压并且安培电流稳定化，而没有测量或传达 传感器结果时），电力消耗处于低水平，这反映出双模式电力供应源520生成