[发明专利]隔离的静脉内分析物监控系统

说明书

技术领域

【0001】本发明一般涉及静脉内分析物监控系统。更特别地，本发明涉及电子系统，其用于电隔离静脉内安培生物传感器。

背景技术

【0002】控制糖尿病病人和其他病人血液中葡萄糖水平是重症护理中至关重要的部分，尤其是在及时性和准确度非常重要的重症监护病房(ICU)，手术室(OR)或急症室(ER)中。目前，获取病人高精确度血液葡萄糖测量的最可靠方法是直接时间点(direct time-point)方法，所述方法是创伤性方法，其包括采集血液样本和将血液样本送到实验室分析。这是一种耗时的方法，其经常无法及时地产生需要的结果。其他的微创方法，例如皮下方法涉及使用刺血针或者钢针戳破皮肤来获得少量血液样本，接着将这些血液样本涂抹到测试条上并由葡萄糖仪进行分析。虽然这些微创方法能有效地确定血液中葡萄糖浓度的变化趋势，但是它追踪到的葡萄糖浓度不足以精确到可以使用在例如重症胰岛素治疗中，例如，在低血糖情况下，这种不精确性对病人来说危险性很高。

【0003】安培生物传感器已知在医疗行业中用于血液化学分析。这种类型的传感器包含酶电极，该酶电极通常包含氧化酶，例如葡萄糖氧化酶，所述氧化酶被固定在电极表面上的膜的后面。在有血液的前提下，膜选择性地使例如葡萄糖等感兴趣的分析物通过到氧化酶中，在此其进行氧化或者还原反应，例如将氧还原成过氧化氢。在存在反应物的前提下，当在两个电极之间施加有足够维持反应的电势时，安培生物传感器通过产生电流而运转。例如，在葡萄糖和葡萄糖氧化酶的反应中，反应产物过氧化氢可以随后被转移到电极上的电子氧化。所引起的电极中的电流的流动表示了感兴趣的分析物的浓度。

【0004】虽然安培生物传感器已经被展示在静态实验室装配中，但仍有很多问题阻碍了这些传感器在重症护理环境下在静脉内使用的开发。其中一个问题是噪声干扰。经受重症护理的病人可能有连接在重要器官区域内或者重要器官区域周围的其它监控器和传感器。比如，来自成像设备、血压监控仪、心电图仪或者温度感测设备的导线可能都需要被安装在病人的胸腔附近。这些设备通常都是电场、磁场或者接地噪声的公共源，其可以干扰安培生物传感器进行的测量并且造成无法接受的不精确读数。

【0005】随着糖尿病在美国和其他地区达到流行病的比例，真正地需要一种技术来快速、可靠、频繁地测量血液葡萄糖浓度，特别是对于危重病例。

发明内容

【0006】本发明提供使用安培生物传感器进行血液化学成分的连续的静脉内监控的系统，所述安培生物传感器与外部噪声源电隔离。该监控系统可以包括生物传感器、控制器和隔离设备，该隔离设备用于将生物传感器同电磁干扰(EMI)隔离开。所述控制器可以耦合到生物传感器，从而接收来自生物传感器的输出并且计算血液中感兴趣的分析物的浓度水平。该系统还可以包括计算机或者CPU，并且所述隔离设备可以耦合在控制器和CPU之间。CPU为系统提供电力，并且将计算后的分析物水平输出给显示器。所述隔离设备在控制器和CPU之间提供信号传输路径，同时将控制器同CPU以及显示单元电隔离，以此来防止生物传感器的信号被噪声干扰。在一个实施例中，所述系统可以是葡萄糖监控系统并且感兴趣的分析物可以是葡萄糖。

【0007】生物传感器可以包括第一工作电极和第二工作电极、参考电极和反电极。第一工作电极携带葡萄糖敏感酶，该酶同葡萄糖反应并输出与葡萄糖浓度成比例的信号电流。第二工作电极可以被构造为不包含酶，但是可以等同于第一工作电极，从而允许校正来自第一工作电极的由现象而不是酶引起的信号电流。所述参考电极为第一和第二工作电极提供参考电压。所述反电极为化学反应产生的大部分电子提供返回血液的返回路径。

【0008】在一个实施例中，连续葡萄糖监控系统包括耦合在生物传感器和控制器之间的稳压器。该稳压器可以接收工作电极输出的信号，并且将输出传递给控制器。稳压器还可以提供偏置电压，以相对于参考电极的固定电势激励第一和第二工作电极，从而维持期望的化学反应。在另一个实施例中，所述系统可以包括用于监控病人体温的传感器。温度传感器可以输出信号到控制器以用于校正计算后的分析物水平。可以使用导管将生物传感器和温度传感器定位在体内以用于连续监控。隔离设备可以包括DC/DC转换器，该转换器耦合在CPU和所述系统的隔离部分之间，从而为控制器和相关电子设备提供直流(DC)电力。进一步地，隔离设备可以包括间隔阻挡物，以物理地分离隔离电路和非隔离电路。

附图说明