專利名稱：：用于靜脈電流計生物傳感器的流量限制膜的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及用于測量血液化學的電流計生物傳感器。具體而言，本發(fā)明涉及用于測量生物參數(shù)如血液葡萄糖濃度的靜脈傳感器。
背景技術：
：己知電流計生物傳感器在醫(yī)學業(yè)中用于分析血液化學。早期的生物傳感器——也稱作酶電極——最先由Clark和Lyons提出并由Updike和Hicks實施。酶電極典型地包括被固定在電極表面的透析膜之下的氧化酶，比如葡萄糖氧化酶。在血液存在下，該膜選擇性地傳遞感興趣的分析物例如葡萄糖到氧化酶——在那里其進行氧化或者還原，例如氧還原成過氧化氫。當在反應物存在下足以維持該反應的電勢被施加到兩電極之間時，電流計生物傳感器通過產生電流起作用。例如，在葡萄糖和葡萄糖氧化酶的反應中，通過電子轉移到電極，過氧化氫反應產物可以接著被氧化。在電極中產生的電流流量表明感興趣分析物的濃度。電流計生物傳感器的應用包括測量血源性氣體中的分析物，血液中的電解質水平，以及特別是血液葡萄糖濃度。對于測量葡萄糖，已經提出皮下方法。例如，參見Renard，"ImplantableGlucoseSensorsforDiabetesMonitoring"MinimInvasiveTherAlliedTechnol,Vol.13,No.2，pp.78-86(2004)。盡管這些最低程度地侵入的葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)適當?shù)仫@示血漿葡萄糖濃度的趨勢，但是它們不能足夠精確地跟蹤葡萄糖以用于強化胰島素治療，例如，在低血糖狀況下不精確可能對患者造成非常高的風險。此外，基于酶葡萄糖氧化酶的傳感器需要接近足夠的氧以提供線性葡萄糖響應。最優(yōu)化用于皮下組織的傳感器系統(tǒng)在靜脈血液中將未必運作優(yōu)良，其中氧張力可能是20mmHg或者更少。目前，在ICU患者身上獲得高度精確的血液葡萄糖測量的最可靠的方法是通過直接的時間-點方法，其包括采取血液樣品并送出進行實驗室分析。這是耗時的方法，其通常不能以及時的方式產生需要的結果。盡管這個領域的研究正在進行，仍然需要對葡萄糖監(jiān)測的許多改進。阻礙靜脈電流計傳感器的難題之一是為了被懸浮在血管內，傳感器必須足夠小；但為了固定酶以便足夠長時間地維持反應，傳感器必須足夠堅固。靜脈傳感器也必須是生物相容的，以致它不釋放任何毒素到患者體內，并且當被植入時——例如通過股靜脈中的導管——它阻礙在膜表面的血液凝塊，該凝塊將阻止血漿擴散到酶層。
發(fā)明內容本發(fā)明公開了用于電流計生物傳感器的生物相容性流量限制膜，該電流計生物傳感器被設計用于靜脈內使用以及連續(xù)的分析物監(jiān)測?？梢栽趥鞲衅麟姌O上形成該流量限制膜，所述傳感器電極至少部分涂敷有被選擇與血液中發(fā)現(xiàn)的物質發(fā)生反應的試劑。該流量限制膜限制物質擴散通過流量限制膜與試劑反應的速率。流量限制膜可以包括因為其生物相容性、粘合性、物理性質以及擴散性質而被選擇的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)聚合物。在一種實施方式中，該膜可以包括一個或者多個固化的EVA層，其通過噴射具有溶解在對二甲苯中的百分含量的EVA的溶液而被施加。使用EVA膜作為流量限制層以至少部分覆蓋酶電極的表面，靜脈電流計生物傳感器可以被形成。在其上設置有參考電極、反電極以及工作電極的撓性電路基底上，可以形成該生物傳感器，其中一個工作電極可以是攜帶酶的電極。在一種實施方式中，生物傳感器可以是葡萄糖傳感器，工作電極可以至少部分地用葡萄糖氧化酶涂敷，并且，EVA膜可以在工作電極上形成，以提供選擇性地允許氧和葡萄糖從血液向葡萄糖氧化酶擴散的流量限制屏障。EVA的粘合性質機械地密封葡萄糖氧化酶到電極以及電極到基底，以便在靜脈插入過程中提高機械一體性?？梢宰顑?yōu)化EVA膜的組成，以致當生物傳感器連同被施加電壓的工作電極被靜脈內定位時，工作電極的電流輸出是血液葡萄糖濃度的線性函數(shù)。也公開了用于在鍵合到電流計生物傳感器基底的酶電極上形成流量限制層的相關方法。該方法可以包括在溶劑比如對二甲苯中溶解EVA，施用溶解的EVA層到包括至少部分酶電極的基底區(qū)域，并固化所施用的層?？梢栽趯Χ妆街腥芙釫VA以促進通過噴涂的施用，并且可以最優(yōu)化EVA膜的厚度和濃度，以促進作為血液葡萄糖濃度的函數(shù)的電極電流的線性輸出。附圖簡述當與附圖結合時，根據(jù)下面提出的詳細描述，本發(fā)明的特征、目標以及優(yōu)勢將變得更明顯，其中-圖1顯示根據(jù)本發(fā)明實施方式的撓性電路(flexcircuit)形式的電流計生物傳感器，其具有涂敷有流量限制膜的工作電極。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖1生物傳感器的工作電極部分的放大側截面圖，顯示為施加流量限制膜之前。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖1生物傳感器的工作電極部分的放大截面圖，顯示為施加流量限制膜之后。圖4是工藝流程圖，其說明根據(jù)本發(fā)明實施方式在生物傳感器基底上形成流量限制膜的步驟。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方式用流量限制膜形成的生物傳感器的電流輸出對葡萄糖濃度圖。圖6是針對根據(jù)本發(fā)明實施方式用流量限制膜形成的生物傳感器，電流輸出的葡萄糖試驗結果對覆蓋多步葡萄糖濃度變化的時間圖。圖7表示對于根據(jù)本發(fā)明實施方式具有流量限制膜的葡萄糖傳感器的響應的豬體內急性測試的結果。本發(fā)明公開了粘合的生物相容性聚合物，其用于在靜脈電流計生物傳感器內攜帶酶的電極上形成流量限制膜。當傳感器被安置在患者體內用于測量血液化學時，該膜通過允許氧從血液傳遞到傳感器同時限制較大分子的傳遞而提高傳感器的精確度。該膜的生物相容性限制了可能引入到血流中的毒素的數(shù)量，并且粘合性質提高了在植入和運行過程中傳感器的機械完整性。在一種實施方式中，可以在葡萄糖傳感器上使用該膜，用于限制葡萄糖從血液到傳感器電極的流量。形成該膜的生物相容的聚合物可以含有最佳含量的溶解的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)?？梢允褂萌軇┤鐚Χ妆剑瑢VA溶解成為適合通過噴涂或者其它方法施加到電極上的溶液。選擇EVA是因為它的許多性質對于形成流量限制膜是有優(yōu)勢的。EVA是生物相容的線性聚合物。作為膜層在生物傳感器電極上形成時，它可以提供加強氧運輸?shù)幕臼杷再|，但又存在足夠的親水片段以便仍然考慮限制的葡萄糖運輸。這在靜脈應用中是重要的，其中葡萄糖在血液血漿中與游離氧分子相比占優(yōu)勢。因此，EVA膜可提供使大量的氧通過而限制葡萄糖通過的期望的擴散屏障。此外，本文中應用的EVA聚合物可以為在適合長期持續(xù)的靜脈內使用的撓性電路基底上涂敷攜帶酶的電極提供機械上牢固的粘合劑。同樣，EVA膜也是非常有彈性的，這在電極可能需要通過彎曲的路徑例如進入靜脈構造的情況下是重要的。此外，可以在制造過程中控制EVA的濃度和所施加的層的厚度，以促進作為血液葡萄糖濃度函數(shù)的電極電流的線性輸出。流量限制膜的一種應用是在撓性電路上形成的薄膜電流計生物傳感器中。撓性電路作為體內應用的微電極基底已經應用于醫(yī)療器械中。例如，一種撓性電路設計使用在柔性電介質基底(例如聚酰胺)上的疊片導電箔片(例如，銅)。使用掩膜以及光刻法技術，可以在導電箔片上形成撓性電路。由于它們的制造成本低、一體化設計簡單以及運輸過程中的物理柔韌性，在諸如中心靜脈導管(CVC)插入的應用中撓性電路是期望的。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的撓性電路形式的電流計生物傳感器11，其引入流量限制膜。生物傳感器或者傳感器11可以在基底(例如，撓性基底)13上形成。一個或者多個電極15、17和19可以被附著或者鍵合到基底13的表面上。生物傳感器11被說明具有參考電極15、反電極17和工作電極19。在另一種實施方式中，一種或者多種附加工作電極可以被包括在基底13上。電線21可以傳遞能量到電極，用于維持氧化或者還原反應，并且也可以攜帶信號流到達指示被測量參數(shù)的檢測電路(未顯示)。被測量參數(shù)可以是出現(xiàn)在血液化學中或者可能源自血液化學的任何感興趣的分析物。在一種實施方式中，感興趣的分析物可能是由葡萄糖與葡萄糖氧化酶反應形成的過氧化氫，因此其具有與血液葡萄糖濃度成比例的濃度。圖2放大的截面?zhèn)纫晥D顯示工作電極19附近的基底13的遠端部分。工作電極19可以至少部分被涂敷試劑或者酶層23，其被選擇以便當傳感器暴露于在血流中發(fā)現(xiàn)的一些反應物時發(fā)生化學反應。例如，在葡萄糖生物傳感器的實施方式中，酶層23可包含葡萄糖氧化酶，比如可以源自黑曲霉(EC1丄3.4)，n型或vn型。為了促進酶與血液的反應，酶層23可以在其表面上是活性的基質內被形成。這可以例如通過添加酶到活性水凝膠中或者使酶與活性水凝膠交聯(lián)來實現(xiàn)。水凝膠層可以是吸水的并且溶脹，以提供血液中的反應物(例如葡萄糖)從血液到酶的主動運輸。分子間鍵可以遍及水凝膠層被形成，以產生粘合以及允許試劑越過水凝膠表面并貫穿水凝膠層均勻分散的基質密度。然后反應產物可以被傳遞到電極層。圖3顯示在傳感器基底13上的工作電極部位的放大的截面?zhèn)纫晥D。添加流量限制膜25到酶層23上，以致膜25至少部分地覆蓋酶層23。當傳感器11被安置在靜脈內位置時，流量限制膜25可以選擇性地允許與酶反應的血液成分從血液到酶層23的擴散。在葡萄糖傳感器的實施方式中，流量限制膜25傳遞大量的氧到酶層23，并且選擇性地限制到達酶層23的葡萄糖。此外，具有粘合性質的流量限制膜25可以機械地密封酶層23到工作電極19，并也可以密封工作電極19到傳感器基底13。本文中公開的是由EVA聚合物形成的流量限制膜可以用作電極頂部的流量限制器，而且可以在酶/電極界面處以及電極/基底界面處用作密封劑或者密封材料?？梢蕴砑痈郊拥纳锵嗳菪詫?未顯示)——其包括生物相容的抗血栓物質比如肝素——到流量限制膜25上。傳感器11以電流計測量原理工作，其中工作電極19相對于反電極17被保持在正電勢下。正電勢足以維持過氧化氫的氧化反應，該過氧化氫是與葡萄糖氧化酶的葡萄糖反應的結果。因此，工作電極19起到陽極的作用，并且其收集在工作電極19表面產生的產生于氧化反應的電子。所收集的電子以電流流入工作電極19中。在工作電極涂敷有葡萄糖氧化酶的一種實施方式中，當工作電極19被保持在大約+450111￥到約+650111￥的正電勢下時，對于每分子葡萄糖，葡萄糖的氧化產生過氧化氫分子。所產生的過氧化氫在工作電極19的表面根據(jù)以下等式氧化H202—2HT++02+2e_該等式表明每個氧化的過氧化氫分子產生兩個電子。因此，在一定條件下，電流的量可與過氧化氫濃度成比例。因為在工作電極處，對于每個氧化的葡萄糖分子而言產生一個過氧化氫分子，所以血液葡萄糖濃度與產生的電流之間可能存在線性關系。讀者可以參考下面文章獲得其它關于電流計葡萄糖生物傳感器的電子傳感理論的信息J.Wang,"GlucoseBiosensors:40YearsofAdvancesandChallenges,"Electroanaylsis，Vol,13，No.12，pp.983-988(2001)。為了獲得線性關系或者基本線性關系，設計工作電極19以促進期望的化學反應。在電流計傳感器ll中，可以通過在撓性電路基底表面上施加可變成分的一個或者多個膜或者一個或多個層來控制化學。在一種實施方式中，基底13可以是聚酰亞胺材料，酶層23可以是交聯(lián)的水凝膠，以及流量限制層25可以是根據(jù)本發(fā)明實施方式的EVA聚合物。除其他因素之外，選擇EVA是因為它在用于控制藥物遞送速率的聚合物植入工具中的粘合性質和生物相容性質?；?3為安裝電極和膜層提供絕緣結構。在一種實施方式中，基底13可以具有在大約0.050英寸到0.060英寸之間的寬度和大約1.0到2.0英寸的長度。膜層厚度可以在大約0.5微米到大約10微米之間變化。在一種實施方式中，一個或者多個流量限制膜層可以具有在大約0.5微米到大約IO微米范圍內的厚度。使用撓性電路技術，電線21可以被連接或者焊接到在基底13上形成的導電線路上。例如，該線路可以是鍍金銅。在一種實施方式中，傳感器ll可以被設計，以致?lián)闲噪娐方K止于與多插頭連接器如3-插頭1mm間距(pitch)ZIFMolex連接器配對的引線(tab)。這種連接促進了例如使用穩(wěn)壓器或其它控制器的工作電極的激發(fā)和電流信號的測量。使用厚膜工藝和商業(yè)上可獲得的墨，可以施加電極15、17和19到基底13上。在一種實施方式中，參考電極15可以是在基底13上沉積的或者形成的銀/氯化銀類型。參考電極15建立了固定的電勢，從中可以建立反電極17和工作電極19的電勢。參考電勢是能斯脫的(Nernstian)。對于銀/氯化銀電極，參考電勢通過下面的半-反應得以維持Ag0—Ag++e-反電極17可以由導電材料比如鉑或者石墨構成。使用厚膜工藝這些材料可以配制為墨用于施加到基底13上，并從而固化。反電極17提供了用于將由氧化化學產生的大部分電子傳導返回到血液溶液的工作區(qū)。否則，所有的電流將可能通過參考電極15，并降低其使用壽命。在一種實施方式中，可以形成具有的表面區(qū)域大于工作電極19的表面區(qū)域的反電極17?？梢允褂门c用于形成反電極17的那些類似的鉑/石墨材料形成工作電極19。在其它實施方式中，工作電極19可以由其它導電材料形成。迄今，其作用已經被描述為促進過氧化氫在其表面的陽極氧化。其它實施方式是可能的，例如，工作電極19可以被保持在負電勢下。在這種情況下，在工作電極19處產生的電流可以產生自氧的還原。在一種實施方式中，生物傳感器11可以安裝在例如通過CVC靜脈內插入到患者體內的探針或導管內。通過添加攜帶酶的水凝膠層23到工作電極19的表面，生物傳感器11在被浸入到患者血流中的同時可以起電流計傳感器的作用。通過使用流量限制層25，水凝膠層23可以被密封到工作電極19，并且工作電極19可以被密封到基底13。g卩，除其擴散功能之外，流量限制層25也起到將水凝膠與電極穩(wěn)固地連接到基底13上的作用。在實驗性試驗——其物質公開在后面的章節(jié)中——的基礎上，已經開發(fā)了一種方法并且在文中被公開，作為在生物傳感器電極上形成流量限制EVA膜的一系列工藝步驟。圖4說明方法400的一種這樣的實施方式。方法400包括步驟402，其中EVA溶解在溶劑中。EVA可以由具有大約9wt。/。乙酸乙烯酯(EVA-9)到大約40wt。/。乙酸乙烯酯(EVA-40)之間的組成的來源提供。為了提高對生物傳感器基底和酶電極的粘合以及為了形成可以有效施用(例如，噴-涂)的溶液，應當選擇能夠溶解EVA的溶劑。溶劑比如環(huán)己酮、對二甲苯以及四氫呋喃可適合這種目的。在此步驟中，溶液可包括大約0.5wt。/。到大約6.0wt%的EVA成分。此外，溶劑具有足夠揮發(fā)性，以便在無過分攪拌下蒸發(fā)以防止下層酶(underlyingenzyme)方面的問題，但是揮發(fā)的程度不導致產生噴射工藝方面的問題。步驟404包括施加EVA溶液層到生物傳感器基底區(qū)域，以便至少部分涂敷酶電極。在一種實施方式中，步驟404可包括完全涂敷酶電極并密封該電極到生物傳感器基底?？梢酝ㄟ^例如噴射EVA溶液到基底13的酶電極區(qū)域上，以形成具有均勻的或者幾乎均勻的厚度的層來進行步驟404。在這個步驟中可以添加附加層，以獲得期望的膜厚度。在該步驟中形成的EVA溶液層也可以通過刷、浸漬或者相似的技術來施加。在步驟406中，所施加的EVA層或者多個EVA層被固化以形成流量限制膜。這個步驟可以通過在環(huán)境空氣中干燥進行，通過在低溫爐(大約30到大約40攝氏度(°C)之間)中固化來進行，或者可選地，通過在大約5(TC到65"C之間的溫度(優(yōu)選地，稍微低于65t:)——其是EVA的軟化溫度區(qū)域——下退火來進行?？梢蕴砑痈郊硬襟E到方法400中，其中固化的流量限制膜被涂敷由生物相容的材料比如肝素構成的生物相容性層。使用方法400，制造具有流量限制層的一組8個樣品傳感器，并且對每個傳感器進行葡萄糖響應測試。該樣品傳感器被表示為Gl、G2、G3、G5、G6、G7、G8禾卩G9。在配置有鉬/石墨工作電極和銀/氯化銀參考電極的撓性電路上，每個傳感器被制造。在工作電極中形成凹口并且其被填充葡萄糖氧化酶層。EVA-40的2.0wt%溶液通過溶解在四氫呋喃(THF)中被制備。然后，通過在EVA溶液中一次或者多次浸入該電極并允許涂層固化，每個傳感器的工作電極區(qū)域被涂敷流量限制層。通過在環(huán)境溫度下風干或者通過在大約59匸下爐固化十分鐘，進行固化。下面的表格表明每個樣品傳感器如何被制造，其中L下的值說明每個傳感器被浸入到EVA溶液中以涂敷工作電極的次數(shù)(lx或3x)，和T下面的值說明傳感器是在環(huán)境空氣中被固化(0)還是在59。C爐中被固化十分鐘(59/10)。傳感器TGl3x0G2lx59/10G3lx0G53x0G6lx59/10G7lx0G83x59/10G93x59/10圖5顯示在每個樣品傳感器上進行的以確定響應線性的葡萄糖試驗的結果。每個傳感器被暴露于已知葡萄糖濃度的溶液中，并且其工作電極在大約650mV的電勢下被激發(fā)。然后工作電極內產生的電流輸出——以安培計——被測量，并相對于葡萄糖濃度——以mg/dL計——繪制。對于每個傳感器，在4個葡萄糖濃度值下0.00mg/dL、50.00mg/dL、100.00mg/dL以及150.00mg/dL，電流輸出被測量。線性回歸技術被應用于測試數(shù)據(jù)，以得出通過每組4個數(shù)據(jù)點的理論直線的斜率并確定響應的線性關系。對于每個傳感器，計算多個測定的系數(shù)r2，以確定線性回歸模型的精確度，其中r2=SSR/SST并且其中SSR表示由于回歸的平方之和，并且SST表示平方的總和。結果列表如下傳感器斜率r2Gl1.24E-100.8563G23.42E-100.9994G33.37E-100.9998G52.95E-100.9813G63.44E-100.9981G72.11E-100.9581G82.21E-100.9480G92.28E-100.9701結果說明了優(yōu)良的線性關系，8個樣品傳感器的—值在0.8563和0.9998之間變化，這包括三個傳感器具有的一值大于0.9990。流量限制層平均厚度的精確值難以測定，原因是使用浸漬技術獲得的膜厚度不一致。圖6的圖顯示了在傳感器G6上進行的作為電流輸出函數(shù)的葡萄糖試驗的結果對時間的繪圖。為了簡潔，圖6僅僅包括作為所有8個傳感器的行為代表的傳感器G6的曲線。顯示的時間階段包括葡萄糖濃度的三步變化，其對應于50mg/dL、100mg/dL以及150mg/dL濃度。這些步驟變化分別發(fā)生在大約第310、372以及432秒。如圖中顯示，在與每步驟變化同時發(fā)生的電流信號的初始瞬時峰值之后，每個濃度下的響應快速平穩(wěn)到穩(wěn)定態(tài)響應。對于不同葡萄糖濃度，這種響應相對時間的線性關系表明對于寬范圍的血液葡萄糖濃度，流量限制膜能夠傳遞合適的氧-對-葡萄糖比例。在其它樣品傳感器中，觀察到相似的定性行為。在使用噴涂溶解在對二甲苯中的EVA聚合物以獲得更優(yōu)的控制膜厚度方法的傳感器類型上，進行了其它測試?；诒景l(fā)明人進行的研究，已經表明噴涂對二甲苯中的EVA可提供粘附到傳感器的聚酰亞胺基底的一致的并且均勻的膜層。選擇對二甲苯作為溶劑是因為它在噴涂應用中的有效性。對二甲苯已經被普遍使用在電子學中，例如，在低壓蒸氣沉積方法中在印制電路板上形成形狀完全相似的薄涂層。對二甲苯具有在這樣的范圍內的沸點，該范圍允許對于噴射有效的蒸發(fā)，但阻止可能導致噴射噴嘴阻塞的過度快速的蒸發(fā)。一旦沉積，對二甲苯的蒸發(fā)時間允許合理短的干燥時間。此外，對二甲苯具有一定的增粘性質，其促進與基于聚合物的、與傳感器基底的鍵合。作為噴濺，其使其本身施加到非常小的撓性電路的基底上，在一種實施方式中，工作電極可被有效地安裝在該基底上用于靜脈內應用。使用溶解在對二甲苯中的0.5wt%至lj6.0wt%的EVA-40，EVA溶液產生并被噴射在工作電極上，并固化，以形成期望的流量限制膜。以前面所述的方式進行葡萄糖試驗。結果表明，通過形成流量限制膜可獲得良好的線性關系，該流量限制膜來自大約4或者5層噴濺的EVA溶液，其中每層大約l微米厚。最終的膜厚度可能是依賴于工藝的，因為噴濺方法可能沉積可變孔隙率的層，即，表面區(qū)域具有不同的平坦度性質或者平均空隙深度。因此，優(yōu)良線性關系所需的層數(shù)取決于使用的EVA配方和施加噴濺所使用的方法。然而，據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過產生在大約0.5微米到大約10微米之間的平均膜厚度，也稱為擴散層厚度，可制造線性傳感器。厚度優(yōu)選的范圍可在大約4微米到大約6微米之間，以致足夠量的材料可以被沉積以承受靜脈內插入的機械應力。在前面的實驗中，使用40wt。/。(EVA-40)的EVA組成產生形成流量限制膜的溶液。然而，根據(jù)本發(fā)明的膜不限于該組成。膜可能使用任何EVA組成形成，例如，EVA具有的乙酸乙烯酯組成在大約9wt。/。到大約50wt。/。之間的范圍。隨著乙酸乙烯酯在聚乙烯含量中變化，溶解性也可能改變(即，在更低EVA組成下變得更少溶解)，并且還可能不能有效地噴濺。EVA組成優(yōu)選的范圍可在大約25wt。/。到大約40wte/o之間，以促進優(yōu)良的溶解性和粘合性質。EVA也可以與其它聚合物交聯(lián)，比如甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物，以產生對葡萄糖的不同的擴散系數(shù)。EVA也可以與其它化合物交聯(lián)如二縮水甘油醚或者二異氰酸酯，例如，以使得較低組成的EVA被使用或者獲得更好的噴涂性能。噴涂流量限制膜在提高生物傳感器批量生產的質量控制方面可能尤其有效。例如，大約50至ljl00個傳感器的產品量可以從普通撓性電路基底形成。在制造過程中，可在普通基底上進行噴涂EVA溶液的步驟。固化后，基底可以被切割或者切成多個均勻的條，以允許每個傳感器的流量限制膜具有近似相等的厚度。為了測試流量限制膜的生物相容性和機械強度，在豬體內作為體內測試進行了急性研究。根據(jù)方法400制造樣品傳感器，然后通過將它安裝在使用經導絲(over-the-wire)技術插入到豬頸靜脈中的一個導管腔中，在靜脈內安裝。在6小時期間內，定期地從不同的入口部位注射葡萄糖進入豬體內。在該期間監(jiān)測傳感器的電流輸出。在相同的持續(xù)時間內，也在定期的間隔下測量葡萄糖濃度，其通過抽取血樣并使用YSI2300葡萄糖分析儀測定葡萄糖濃度。血樣從同一導管的不同腔中取出。圖7顯示了豬試驗的結果。除了在時間700-720分鐘到860-880分鐘之間的兩個短暫階段之外，結果表明在試驗早期——在600到700分鐘的時間段——傳感器讀數(shù)與參考標準的結果非常一致。在860分鐘處的不相符的間隔之后，據(jù)發(fā)現(xiàn)電極被壓向血管壁。再定位導管后，響應再次與YSI2300分析儀良好相符。接近測試時段結束時，在時間900到950分鐘，讀數(shù)仍然一致，沒有顯著偏差。在延長的測試時期內一致的表現(xiàn)表明流量限制膜未脫離，并且不存在將會使傳感器性能隨時間下降的蛋白質堆積、血液凝固，或者其它生物淤積。瞬變部分可以被解釋為漂移，其中在異常高的葡萄糖水平或者導管定位困難過程中經歷了一些非線性關系或者其它不穩(wěn)定因素。前面的公開和實驗測試結果說明了使用EVA聚合物形成流量限制膜的效力。在葡萄糖傳感器的特定情況下，EVA具有恰當?shù)恼澈闲再|、生物相容性、適合噴涂的溶解性以及可在葡萄糖和氧之間建立流量差的疏水/親水性質，從而能夠使傳感器表現(xiàn)出線性葡萄糖響應?？傃灾?，已經發(fā)現(xiàn)EVA擁有在靜脈電流計生物傳感器上形成流量限制膜的適當?shù)牟牧?、化學、性能和制造性質。本發(fā)明已經以說明的方式公開。因此，通篇采用的術語應當以示例性而非限制性的方式閱讀。盡管本領域技術人員將想到本發(fā)明少量的修改，然而應當理解的是，所意欲被包括在在此所授權的本專利范圍之內的是所有這樣的實施方式其合理地落入特此作出貢獻的技術改進的范圍內，并且該范圍不應被限制，除按照所附權利要求和它們的等同物之外。權利要求1.用于靜脈電流計生物傳感器的流量限制膜，其包括乙烯乙酸乙烯酯(EVA)聚合物，其至少部分涂敷布置在所述生物傳感器電極上的試劑，以限制來自血液的反應物向所述試劑擴散的速率。2.權利要求1所述的流量限制膜，其中所述反應物包括葡萄糖。3.權利要求1所述的流量限制膜，其中所述EVA聚合物由包含溶解在溶劑中的EVA的溶液沉積。4.權利要求3所述的流量限制膜，其中所述溶液包含大約0.5wt%到大約6.0wt%之間的EVA成分。5.權利要求4所述的流量限制膜，其中所述EVA成分具有大約9wt。/。到大約50wtQ/。之間的乙酸乙烯酯含量。6.權利要求3所述的流量限制膜，其中所述溶劑選自環(huán)己酮、對二甲苯和四氫呋喃。7.權利要求1所述的流量限制膜，其中所述EVA聚合物包括的平均擴散層厚度在大約0.5微米到大約10微米之間。8.權利要求1所述的流量限制膜，進一步包括生物相容性層。9.權利要求8所述的流量限制膜，其中所述生物相容性層包括肝素。10.權利要求1所述的流量限制膜，進一步包括與所述EVA聚合物摻合的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物。11.權利要求1所述的流量限制膜，其中所述EVA聚合物與二縮水甘油醚交聯(lián)。12.權利要求1所述的流量限制膜，其中所述EVA聚合物與二異氰酸酯交聯(lián)。13.靜脈電流計生物傳感器，其包括基底；與所述基底鍵合的電極；安置在所述電極上的試劑；以及至少部分涂敷所述試劑的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)流量限制膜，以限制來自血液的反應物向所述試劑擴散的速率。14.權利要求13所述的生物傳感器，其中所述試劑包括葡萄糖氧化酶并且所述反應物包括葡萄糖。15.權利要求13所述的生物傳感器，其中所述EVA流量限制膜粘附到部分所述電極上。16.權利要求13所述的生物傳感器，其中所述EVA流量限制膜密封所述電極到所述基底。17.權利要求13所述的生物傳感器，其中所述EVA流量限制膜由包含溶解在溶劑中的EVA的溶液沉積。18.權利要求17所述的生物傳感器，其中所述溶液包含大約0.5wt%到大約6.0wt%之間的EVA成分。19.權利要求18所述的生物傳感器，其中所述EVA成分具有大約9wt%到大約40wt%之間的乙酸乙烯酯含量。20.權利要求17所述的生物傳感器，其中所述溶劑選自環(huán)己酮、對二甲苯和四氫呋喃。21.權利要求13所述的生物傳感器，其中所述EVA流量限制膜包括的平均擴散層厚度在大約0.5微米到大約10微米之間。22.權利要求13所述的生物傳感器，進一步包括與所述EVA流量限制膜摻合的甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物。23.權利要求13所述的生物傳感器，其中所述EVA流量限制膜與二縮水甘油醚交聯(lián)。24.權利要求13所述的生物傳感器，其中所述EVA流量限制膜與二異氰酸酯交聯(lián)。25.在具有布置在基底上的酶電極的生物傳感器上，在所述酶電極上形成流量限制膜的方法，包括在溶劑中溶解乙烯乙酸乙烯酯(EVA);施加溶解的EVA層到包括至少一部分所述酶電極的所述基底區(qū)域；以及固化所施加層。26.權利要求25所述的方法，其中所述溶劑選自環(huán)己酮、對二甲苯以及四氫呋喃。27.權利要求25所述的方法，其中所述溶解步驟進一步包括在所述溶劑中溶解大約0.5wt%到大約6.0wt%之間的EVA成分。28.權利要求27所述的方法，其中所述EVA成分具有大約9wt%到大約40wt。/。之間的乙酸乙烯酯含量。29.權利要求25所述的方法，其中所述施加步驟包括噴涂所述EVA溶液到所述基底區(qū)域上。30.權利要求25所述的方法，其中所述施加步驟進一步包括產生具有大約0.5微到大約10微米之間厚度的所述EVA溶液層。全文摘要本發(fā)明的名稱是用于靜脈電流計生物傳感器的流量限制膜。在基底上形成靜脈電流計生物傳感器的流量限制層，以限制分析物從血液到酶電極的擴散速率。該層可由溶解在溶劑如對二甲苯中的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)形成，其被噴涂以覆蓋部分電極，并且固化以密封電極到基底。在布置在電極上的具有葡萄糖氧化酶的葡萄糖傳感器中，EVA層的厚度和濃度被最優(yōu)化以促進作為血液葡萄糖濃度函數(shù)的電極電流的線性輸出。文檔編號C12Q1/00GK101360450SQ200780001519公開日2009年2月4日申請日期2007年2月23日優(yōu)先權日2006年2月27日發(fā)明者K·M·柯里申請人:愛德華茲生命科學公司