[发明专利]被分析物透皮监测系统及检测分析物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及这样的领域，即，用于改进生物体液的非侵入性取 样的系统和方法，更具体地说，本发明涉及用于改进被分析物的透皮 检测和定量的系统和方法。

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求于2007年3月7日提交于美国专利商标局的美 国专利申请U.S.S.N.60/893,563的优先权。

背景技术

糖尿病对美国人的健康的影响是惊人的。根据美国糖尿病协会 报道，2006年约有2080万美国人被诊断为患有糖尿病。据估算，2002 年用于糖尿病的花费为1320亿美元。据估算，2006年由于与糖尿病 相关的并发症而死亡的人数为每天613个美国人。

人们强烈需要新的改进的糖尿病治疗和检测的系统和方法。分 析型生物传感器提供一种可用于监控糖尿病的系统。近十年来，分析 型生物传感器已被用作一种将电化学信号传导的优势与生物交互作 用中的内在的特异性相结合的手段。例如，使用动态血糖监测(CGM) 来监控糖尿病已变得日益普及。

尽管分析型生物传感器近来已有所改进，但是可用的系统还是 苦于受到一些缺点的制约。例如，通常使用水凝胶传感器的系统的储 存期限短，并且可能会将传感器材料泄漏到使用者的皮肤上。或者， 细菌的生长或其他微生物的生长会污染生物传感器或造成生物传感 器上的生物淤积，而致使其分析测量结果不可靠。在某些情况下，来 自使用者的蛋白质、碳水化合物、细胞、或细胞碎片会与传感器结合 并干扰测量。这种结合也能污染生物传感器。

膜、薄膜或其他物理屏障已被用于传感器电极表面，以阻止污 染物触及电极面。典型的已被采用的薄膜包括：醋酸纤维素、聚(邻 -苯二胺)、聚酚、聚吡咯、聚碳酸酯、以及(即，四氟乙 烯-全氟-3，6-二氧-4-甲基-7-辛烯磺酸共聚物，得自E.I.du Pont de Nemours & Co.，特拉华州威尔明顿)。然而，这些膜可能难于制备， 并且也许无法有效地附着在电极的反应表面上。

某些CGM系统要求在系统附着前用补水制剂对皮肤进行预处 理。例如，采用现有生物传感器系统，在增加皮肤孔隙度的处理之后、 而在应用传感器之前，通常在目标皮肤部位施加10-40分钟的皮肤 补水工序。与未经预处理所得的传感器性能相比，补水工序可以使传 感器的性能更好(传感器信号与参比血糖读数的对应性很好)。尽管 它能够使传感器性能获得改进，但是皮肤补水工序也需要额外的劳 力、材料和时间，这些额外的劳力、材料和时间会进一步使仪器安装 工序复杂化，并由此增加系统的成本。令人满意的是，不需要复杂的 或耗时的皮肤预处理工序的系统。

在另一些CGM系统中，采用标准参比血糖法来校准血糖传感 器，然后传感器报告出随后的基于校准的电信号的葡萄糖读数。原则 上，受试者的血糖浓度应该与测得的电信号成比例。对于基于葡萄糖 的酶转化的传感器，例如当葡萄糖氧化酶(GOx)利用水和氧气将葡 萄糖转化为过氧化氢(H₂O₂)和葡醛内酯时，酶转化受限于可用的氧 气的量。当氧气供给受限时，诸如在间质液中，葡萄糖浓度超过氧气 浓度，葡萄糖的酶转化将取决于氧气供给情况，这会导致传感器的葡 萄糖读数不可靠并从而影响传感器性能。

已报道有各种用于减轻氧气限制的方法。Tierney等描述使用反 向离子导入法以限制葡萄糖提取，保持氧气对葡萄糖的良好的平衡 (M.Tierney等，Annals of Medicine，32(9)：632-641(2000))。 Shults等在美国专利No.7,110,803中披露了一种葡萄糖限制性膜层 的使用，该膜层具有高的氧气与葡萄糖渗透比。Simpson等在美国专 利No.7,108,778中披露了使用辅助电极以生成用于感测化学的氧气。 然而，这些方法中的每一个均需要给CGM系统加入额外的元件，从 而增加系统的成本和复杂性。人们需要一种不增加系统成本和复杂性 的、但却能给传感器增加可用氧气量的简便方法。

因而，本发明的一个目的是提供一种改进的被分析物透皮监测 系统。

本发明的另一个目的是提供一种减少被分析物透皮监测系统中 的生物淤积和/或污染的方法。

本发明的再一个目的是提供一种采用被分析物透皮检测系统来 提高被分析物的检测和/或定量的准确性的方法。

发明内容