[发明专利]生物传感器及用于决定其对电极尺寸和延长其寿命的方法

说明书

本发明提供一种供测定与待测物相关联的生理参数的生理信号的生物传感器，包括：工作电极及对电极，对电极包括银与具有该初始量的卤化银，且初始量被配置成由以下步骤决定：定义由该生物传感器执行至少一次该测定期间中的该卤化银的一所需消耗量范围；以及根据该所需消耗量范围的上限值加上缓冲量决定该初始量，以于该再生期间中的该卤化银的所需回充量范围被控制成足以让该卤化银的量维持在安全库存区间内。

技术领域

本发明关于一种生物传感器及用于决定其对电极尺寸的方法，特 别关于一种用于测定与待测物关联的生理参数所代表的生理信号、以 及用于延长生物传感器的使用寿命的方法。

先前技术

糖尿病病患人口呈快速增长，随之益发强调需监控体内葡萄糖 (Glucose)的变化，故许多研究开始朝向研发可植入体内进行连续式葡 萄糖监控(continuous glucosemonitoring，CGM)的系统以解决患者一 天需反复多次采血与检测所带来生活上的不便。

于一基于酶的生物传感器的CGM系统领域上，其中取决于分析 物浓度的生化反应信号转换成可测量的物理信号，例如光学或电化学 信号。以葡萄糖测定而言，电化学反应例如以葡萄糖氧化酵素(glucose oxidase，GOx)催化葡萄糖反应生成葡萄糖酸内酯(Gluconolactone) 与还原态酵素，后续还原态酵素将与体内生物流体中的氧气进行电子转移进而生成产物过氧化氢(H₂O₂)，最后藉由催化产物H₂O₂的氧化反 应来量化葡萄糖浓度，其反应式如下。

Glucose+GOx(FAD)→GOx(FADH₂)+Gluconolactone

GOx(FADH₂)+O₂→GOx(FAD)+H₂O₂

在上述反应中，FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸，Flavin Adenine Dinucleotide)为GOx的活性中心。

使用者通常佩戴CGM天数长，例如14天以上，因此将其小型化 成为必然趋势。CGM的基本结构包括：(a)生物传感器(Biosensor)， 用于测量与人体葡萄糖浓度相对应的生理信号；以及(b)传输器 (Transmitter)，用于传输这些生理信号。该生物传感器可以是双电极 系统或三电极系统。在三电极系统的生物传感器中，包括一个工作电 极(WE)、一个对电极(CE)和一个参考电极(RE)。双电极系统 的生物传感器包括一个工作电极(WE)和一个对电极(CE)，其中 对电极兼具有参考电极的功能，因此有时也称对/参考电极(R/C)。 三电极系统的生物传感器中的参考电极和双电极系统的生物传感器中 作为参考电极的对电极在葡萄糖浓度的稳定测量上合适材料是银/氯 化银(Ag/AgCl)。然而，在将传感器植入生物体内之后，当工作电 极发生氧化还原反应以测量葡萄糖浓度时，相对应的参考电极(RE)或参考/对电极(R/C)发生还原反应，使氯化银还原为银而使氯化银被消 耗。另外，如果植入生物体内的传感器是两或三电极系统的传感器， 由于氯化银在体液中的解离，参考电极上的氯化银会发生损耗，从而 会造成对参考电压的漂移问题。然而在两电极系统的参考/对电极 (R/C)因参与反应，其氯化银耗损程度更是高过三电极系统。因此传感 器的使用寿命受限于对电极和/或参考电极上氯化银的含量。