[发明专利]微型化阈值传感器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于检测目标条件的传感器的制作方法、系统 和制品。

背景技术

传感器是检测感兴趣物质和/或测量该物质的浓度的装置。具体而 言，生物传感器使用诸如组织、微生物、细胞器官、细胞受体、酶、 抗体或者核酸的仿生或生物材料，以及诸如电极的物理化学检测器。 在生物传感器中使用的物理化学检测器通过以下类型示例：光学的、 压电的、电化学的、测温的或者磁性的。

传感器已被用于各种应用，包括医疗用途，诸如测量血液样品中 血葡萄糖或者一种或多种其他血源性物质的浓度。传感器还具有环境 和工业用途，例如，检测毒性材料、污染物、致病微生物以及其他不 期望的异物。

用于急性心肌梗塞的血源性标记特别是脂肪酸结合蛋白(FABP) 的体外检测的传感器在Gallardo-Soto等中予以描述。血液样品被收集 并接触传感器，该传感器包含具有涂层的电极(tce，732，2002年8月，pp. 30-32)。如果以足够高的浓度存在，FABP使涂层降解，导致电极表面 的阻抗变化。阻抗的变化值用于计算样品中FABP的浓度。

此外，用于体外测量全血、血清、血浆、尿或唾液的体外样品中 分析物浓度的传感器在美国专利No.5,846,744中予以描述。

发明内容

相应地，此处的一个实施例为一种传感器，包括：具有微型尺寸 和低功耗的多个电极；以及该电极外部的涂层，其中该涂层与目标条 件相互作用，由此在该电极的表面产生物理性质、电学性质和化学性 质中至少一种的变化，其中该变化通过该电极转换成电信号。

该传感器可在腔内使用。此处使用的“腔”是指天然形成或者人造 结构内的小空间。例如，腔可包括地表以下的区域、建筑结构内的区 域、设备内的区域、体内的区域(即，体腔)、或者流体环境(例如液 体环境、空中环境或者血浆环境)内的区域。此处使用的腔包括接受 传感器的区域。腔可以选自建筑位置、地下位置、含氢位置、空中位 置、农业位置和天然形成位置。

此处使用的“体腔”是指动物体内的空间，例如胃肠(GI)道、腹 膜腔、腹腔、脑脊髓空隙、肺、泌尿生殖腔、颅骨内部位、皮下部位、 肌内部位、或者是哺乳动物例如人内的维管域。体腔还包括例如尸体 的无生命动物的身体或组织内的区域，或者是诸如肉或肉产品的无生 命组织的部分。此处使用的体腔包括接受诸如皮下插入的传感器的区 域。

低功耗例如至少为约0.1微瓦至约10微瓦。然而，该低功耗也可 以小于约50微瓦至约1000微瓦。

该涂层可包括pH敏感聚合物。

该涂层还可包括水凝胶，且水凝胶和目标条件之间的相互作用改 变该水凝胶的水合作用。

该目标条件例如包括至少一种下述物质的存在：血液、发炎剂、 酶、氢离子和羟基。

电学性质的变化例如包括电容的变化。该电容的变化例如可以通 过测量选自电流、电势和阻抗的至少一个参数来检测。

另一相关实施例提供了结合丸剂使用的传感器，其中该传感器和 该丸剂形成传感器设备。

另一实施例为一种使用包括传感器和丸剂的传感器设备来递送合 成物到腔内的方法，该方法包括：将该设备插入该腔内，其中该传感 器包括具有微型尺寸和低功耗的多个电极以及该电极外部的涂层，其 中该丸剂提供合成物的贮存器、泵以及电子部件，其中该电子部件包 含至少一个电路；检测目标条件，其中该目标条件与该涂层相互作用 以产生物理性质、电学性质和化学性质的至少一种性质的变化，其中 该变化发生在该电极的表面，该传感器将该变化转换成电信号，且该 信号通过该至少一个电路而被检测；以及将该合成物配给在目标位置， 其中该合成物保持在该贮存器中并使用泵来递送，由此使用包括该传 感器和该丸剂的该传感器设备将该合成物递送到该腔内。

该设备可在体腔内使用，其中该体腔例如选自：胃肠道、腹膜腔、 腹腔、脑脊髓空隙、肺、泌尿生殖腔和维管域。

检测该目标条件可进一步包括将该变化与存储的阈值进行比较。

该涂层例如包括pH敏感聚合物或者水凝胶，且该水凝胶和目标条 件之间的相互作用改变该水凝胶的水合作用。

该电学性质的变化可包括电容的变化。该电容的变化例如通过测 量至少一个下述参数来检测：电流、电势和阻抗。