分析物傳感器、系統、測試設備和製造方法

2023-05-29 07:23:16

專利名稱：：分析物傳感器、系統、測試設備和製造方法
技術領域：
：本發明涉及一種可以用於檢測生物流體樣本中分析物濃度水平的電化學分析物傳感器、其製造方法以及包含該分析物傳感器的設備。
背景技術：
：生物流體中分析物濃度水平的監控是健康診斷的重要部分。例如，電化學分析物傳感器可以用於監控患者的血糖水平，作為糖尿病治療和護理的一部分。例如，通過檢測生物流體樣本中的分析物濃度水平可以離散地使用這些電化學分析物傳感器，例如，所述生物流體樣本來自經由刺血針(例如通過針刺或刺)得到的患者的血液或其他間質液的單一樣本。在離散監控中，生物流體樣本採集過程和分析物濃度水平的測量通常獨立進行。通常，在例如通過利用刺血針從患者得到生物流體樣本後，可以將所述樣本轉移至用於測量生物流體樣本中分析物濃度水平的介體(例如測試帶傳感器或檢測器)。由於一些常規電化學分析物傳感器的敏感性比較低，並且把生物流體樣本轉移至傳感器相對低效，因此，為了獲得分析物濃度水平的精確測量，需要相對大的樣本體積。在這些情況下，如果提供的樣本體積不足，可能導致沒有讀數或者不精確的讀取。因此，需要抽取額外的生物流體樣本。結果，需要重複刺入刺血針，從而引起患者進一步的疼痛和不適。另外，對於工作和/或參比/對電極，常規傳感器可能要求使用貴金屬，這樣會顯著增加分析物傳感器的成本。因此，有益的是，提供一種適於生物流體分析物取樣的分析物傳感器，所述分析物傳感器可以一致地提供對獲得的生物流體樣本分析物濃度水平的測量，這樣可以要求相對較少的樣本體積，和/或使得製造成本更低。
發明內容第一方面，本發明提供一種分析物傳感器，包括具有中空部分的中空構件；容納於所述中空部分中的第一導體，所述第一導體包含半導體材料；以及接觸至少所述第一導體的活性區。另一方面，本發明提供一種用於檢測生物流體樣本中分析物濃度水平的分析物傳感器。該分析物傳感器包括具有中空部分的中空構件；容納在所述中空部分中包含半導體材料的第一導體；至少部分通過所述中空部分的壁形成的空腔；以及活性區，其位於所4述空腔內並接觸至少所述第一導體。另一方面，本發明提供一種分析物傳感器，包括中空構件，其具有中空部分和形成在中空構件末端上的刺血針尖端；包括在中空部分中且由半導體材料構成的第一導體；鄰近第一導體末端設置的空腔；以及活性區，其位於所述空腔內並接觸至少所述第一導體。另一方面，本發明提供一種測試設備，包括容納分析物傳感器的孔，其中所述分析物傳感器還包括具有中空部分的中空構件；容納在所述中空部分中的第一導體，所述第一導體包含半導體材料；以及接觸至少所述第一導體的活性區。在系統方面，本發明提供一種分析物傳感器系統，包括具有至少兩個導向件的託架；容納在每個導向件中的分析物傳感器，其中所述分析物傳感器包括具有中空部分和刺血針尖端的中空構件；容納在所述中空部分中的第一導體；以及接觸所述第一導體的活性區。在另一系統方面，本發明提供一種分析物傳感器系統，包括具有至少兩個導向件的託架；容納在至少一個所述導向件中的刺血針；以及容納在另一個所述導向件中的分析物傳感器。在方法方面，本發明提供一種分析物傳感器的製造方法，包括提供具有中空部分的中空構件；以及使第一導體容納且固定在所述中空部分中，其中所述第一導體包含半導體材料；並且將活性區塗布於所述第一導體。從以下具體說明、所附權利要求書以及附圖，可以更清楚地了解本發明的其他特徵和其他方面。圖1是根據本發明示例性實施方案的分析物傳感器的側剖圖。圖2是圖1所示分析物傳感器沿剖面線2-2的端視圖。圖3是局部剖開的端視圖，其中示出活性區以及該活性區與導體的連接。圖4是包括本發明的分析物傳感器的測試設備。圖5是示出根據本發明分析物傳感器的製造方法的示意圖。圖6是根據本發明示例性實施方案的可旋轉託架的俯視圖。圖7是根據本發明示例性實施方案的可旋轉託架的局部剖開的側視圖。圖8是包括圖7可旋轉託架的示例性實施方案的系統局部剖開的側視圖，其中，通過旋轉圖7示出的託架以驅動根據本發明的分析物傳感器。圖9是根據本發明圖7示例性實施方案的分析物傳感器的局剖圖。圖10是根據本發明另一示例性實施方案的分析物傳感器的剖視圖。圖11是根據本發明另一示例性實施方案的可旋轉託架的俯視圖。具體實施例方式根據本發明的第一方面，提供一種分析物傳感器，其包括具有中空部分的中空構件。其中，第一導體可以容納在中空部分中，並且例如可以用作工作電極、參比/對電極。在一些實施方案中，中空構件可以由不鏽鋼或類似的剛性材料形成，並且可以具有用作刺血針的一個鋒利末端。分析物傳感器可以包括靠近中空構件內導體末端形成的空腔，以輔助生物流體的採集。第一導體可以包含半導體材料，例如碳化矽。在一些實施方案中，第一導體可以是包含半導體材料的碳化矽纖維。例如，該纖維可以具有包含導電材料的芯部和包含半導體材料的包層。可以設置活性區，使其接觸至少第一導體，並且該活性區可以位於空腔中。該活性區可以包括一種或多種催化劑和/或試劑，所述催化劑和/或試劑適於與容納在空腔中的生物流體樣本中的分析物反應並將其轉化為可以產生電流的反應產物。然後該電流可以存在於包括第一導體至測試設備(例如，電錶)的電路中，並且可以實現分析物濃度的顯示。本發明的分析物傳感器需要提供的生物流體樣本體積很小，這可以降低生物流體樣本獲得過程中的不適，並且能夠以相對低的成本製造。在一些實施方案中，第二導體也可以鄰近第一導體容納在中空部分中，並且可以例如用作參比或對電極。第二導體可以包含半導體材料，並且在一些實施方案中可以具有導電芯部和包含半導體材料的包層。與第一導體一樣，第二導體還可以設置為與活性區接觸且電連接該活性區。在一些實施方案中，第一導體的導電芯部、甚至第二導體的導電芯部可以包含碳(例如，石墨)，並且包層可以包含碳化矽。此外，中空部分還可以容納用作填充檢測器的第三導體。具體來說，可以通過設置填充檢測電極來提供填充檢測器，以檢測何時存有為完成精確測量所需的足夠體積的生物流體樣本。因此，應當理解，在一些實施方案中，第一、第二和/或第三導體可以容納並固定在中空構件的中空部分中。由於導體的直徑相當小，傳感器總直徑也可以相當小。在一些實施方案中，中空構件可以是中空刺血針，而在其他實施方案中，中空構件可以是沒有刺血針尖端的套筒。下面參照圖1-11來描述分析物傳感器、包括分析物傳感器的設備與系統、分析物傳感器的製造方法的這些以及其他實施方案。其中，這些圖並未按比例繪製。圖1-3示出根據本發明提供的第一示例性實施方案的分析物傳感器100的各種視圖。分析物傳感器100可以包括中空刺血針形式的中空構件102。中空構件102可以是細長針狀的，並且可以由任何剛性材料形成，例如金屬(例如，不鏽鋼)或其他合適的材料。中空構件102可以包括第一端104和第二端106。刺血針尖端108可以形成在第一端104上，並且可以裂開，或者以一定角度109形成(所述角度例如為約25至50度，或甚至為約35度)。簡便地，例如第二端106可以以和軸長成直角地封端。中空構件102還可以包括沿著中空構件102的長度方向延伸的中空部分110。在一些實施方案中，中空部分110可以具有例如大體恆定直徑的孔。也可以採用其他合適的形狀。中空構件102的長度(L)為約IOmm至約75mm，外徑(do)為約75微米至約200微米，內徑(di)為約50微米至175微米。也可以採用其他長度和直徑。第一導體112可以容納在中空部分110中，並且可以沿著中空部分110長度(L)的一部分延伸。第一導體112還可以容納在套筒114的中空部分中，這樣可以沿軸向和徑向定位並固定導體112，並且可以輔助分析物傳感器100的裝配和封裝。套筒114可以通過任何合適的方式固定在中空部分110中，例如通過壓合、機械緊固、通過使用粘合劑粘附、或通過熱粘合。套筒可以是絕緣材料。可以採用粘合劑或灌注混合物將第一導體112固定到套筒114中。任選地，例如可以通過使用粘合劑或其他粘結劑將導體112固定於中空部分110中而無需使用套筒114。當然，如果該中空部分由導電材料製成的話，第一導體112應當與中空部分110電絕緣。其他的導體例如第二導體116和/或第三導體118也可以容納在中空部分110中，並且可以以與第一導體112相同或類似的方式固定。此外，導體應當彼此電絕緣。例如當不使用套筒114時，導體之間的電絕緣可以通過使用絕緣的灌注混合物將導體適當地放置在中空構件110中而實現。任選地或另外地，為了使導體彼此電絕緣，導體112、116、118可以包括包圍它們的外周並沿它們長度方向分布的絕緣層(未示出)。絕緣層可以是任何合適的絕緣材料，例如薄絕緣層。所述絕緣層可以是使導體彼此電絕緣的合適厚度的聚合物材料(例如聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯等)。如圖3(其是第一和第二導體112、116的端部的局部剖視圖)中最佳示出的，導體112、116均可以包含半導體材料。例如，導體112、116包括可以包含導電材料的芯部119以及可以包含半導體材料的包層120。在一些實施方案中，第一導體112可以是纖維。在這種纖維的實施方案中，導電芯部119可以至少部分由包層120包圍。其他導體116、118也可以是纖維。在圖1_3所示的示例性實施方案中，包層120可以為環狀，沿著芯部119長度的至少一部分完全包圍芯部119。芯部119可以為例如圓棒狀。儘管和芯部119相比，半導體材料通常具有更高的電阻率，並且因此在一些實施方案中其傳輸的電流比芯部119更小，但是包含導電材料的芯部119和包含半導體材料的包層120在工作時均可傳輸電流。更詳細地，芯部119可以包含碳(例如，石墨)，並且包層120可以包含碳化矽(SiC)。具有合適的SiC包層和碳芯部的SiC纖維例如由麻省Lowell的SpecialtyMaterialsInc.生產。然而，芯部119的導電材料還可以包括其他導電材料，包括貴金屬(例如金、銀、鉬、鈀等)或其他金屬(例如，銅和鋁)；包層120可以包含其他半導體材料，尤其包括IV族元素(例如矽和鍺)、IV族化合物(例如鍺化矽(SiGe))、以及III-V族化合物(例如砷化鎵(GaAs)和磷化銦(InP))。在一些實施方案中，第一導體112的總直徑(包括芯部119和包層120)為約150微米或更小、約100微米或更小、約75微米或更小、或甚至約50微米或更小，但還可使用更大或更小的尺寸。芯部119的直徑為約10微米至約100微米、或甚至為約20微米至約40微米。在一些實施方案中，芯部119的直徑為約30微米，但還可以使用其他尺寸。在圖3所示實施方案中，第一導體112可以包括芯部119被暴露的端部(「剝離末端」)。這可以擴大並增強導電芯部119的有效接觸面積，從而可以擴大並增強導電芯部119的導電面積(例如當芯部119用作工作電極時)。可以採用任何合適的技術除去包層材料，從而形成剝離末端。所述技術例如為機械加工、蝕刻等。蝕刻可以包括用酸(例如，HF)來進行電化學溼蝕刻。也可以採用用於增強芯部119有效接觸面積的其他機理。第二導體116可以包括類似的構造。此外，分析物傳感器100還可以包括容納在中空部分110中的第二導體116。第二導體116的材料和尺寸可以與上述第一導體112的相同。然而，如圖1中所示，第二導體116可以是包含半導體材料的另一纖維，並且可以與中空部分110中的第一導體112大體平行地取向。第二導體116可以用作提供電流返迴路徑的參比電極。在一個或多個實施方案中，第二導體116可以起到對電極的作用。應當理解，第二導體116可以採用其他形式(例如，線圈、箔、帶或膜)，並且可以由其他合適的導電材料製成。例如，第二導體116可以由更常規的材料製備，例如碳、石墨、銀、金、鈀或鉬。第三導體118也可以容納在中空部分110中，並且可以提供填充檢測功能，這將在下面更詳細地描述。第三導體118例如可以由與前面實施方案相同的材料製成，尺寸也與其大體相同，但也可以稍短一些。現在參考圖1和3，塗布在第一導體112上並且在其末端接觸並電連接第一導體112的是活性區130，其將在下面更充分地說明。然而，簡言之，活性區130適於暴露於生物流體樣本中。活性區130可以包括一種或多種催化劑或試劑，並且適於促進生物流體樣本內的分析物和催化劑之間或分析物和試劑之間的電化學反應。這會產生反應產物和移動電子，然後例如可以通過第一導體112的芯部119和/或包層120傳導該移動電子。可以在活性區130中設置介體(稍後描述)以輔助電子傳輸至第一導體112的表面，並且可以進一步降低氧化還原反應需要的電勢。根據本發明的一些實施方案，空腔132可以設置於鄰近第一導體112的工作端，並且在活性區130的周圍。空腔132可以容納由刺血針尖端108刺入到身體部分(未示出)中而引入的生物流體樣本。特別地，空腔132可以例如至少部分由中空部分110的內表面(壁)134和套筒114的表面(如果存在的話)、活性區130和第三導體的末端(如果存在的話)形成並限定。空腔132可以具有任意形狀，但優選地，其具有的形狀能夠促進毛細管作用以使生物流體液滴引入並鄰近活性區130而靜置。為了促進毛細管作用，空腔132的深度為內徑di的約1至約3倍，並且可以具有一個或多個通氣孔114A，上述通氣孔形成在套筒114側面中。術語「空腔」在本文中是指具有壁的鋸齒狀區域或凹陷區域，並且適於含有和/或至少部分限制生物流體樣本。在一些實施方案中，對於檢測分析物濃度水平而言足夠的生物流體樣本體積例如可以小於約0.5微升、小於約0.4微升、小於約0.3微升、或甚至小於約0.2微升。還可以採用其他樣本體積。因此，能夠以相對較小的生物流體樣本體積實現優異的分析物檢測。因此，可以最小化或避免下列情況不得不再次刺痛手指等以獲得用於測試的足夠的流體體積。另外，使用例如圖1-3中所示的包括集成刺血針和分析物傳感器的實施方案，消除了轉移流體的需要。參考圖2和3，活性區130可以位於空腔132內，並且優選地位於空腔132的底部，從而允許活性區130暴露於通過毛細管作用進入空腔132的生物流體樣本中。如圖3最佳示出的，活性區130可以塗布於第一和第二導體112、116的芯部119上並且與上述芯部接觸。例如，如所示的，活性區130可以塗布於剝離芯部119。任選地，增強導電性的區域可以通過下列方式局部地產生使纖維的SiC包層經歷強烈的局部熱量，從而引起SiC包層材料的電阻率和/或活性的明顯改變。此後，可以將活性區130塗布於該增強的區域。將生物流體樣本引入空腔132時，生物流體樣本中的分析物和活性區130的催化劑或試劑之間可以發生電化學反應。這樣會產生反應產物，並在第一和第二導體112、116中產生電子流動。然後，芯部119和/或包層120可以傳輸並引導電子流動，並且提供可以與生物流體樣本中分析物濃度成比例的電流。之後，該電流經過調整，可以合適的讀出形式(例如以測試設備460的數字讀出形式470(例如示於圖4))顯示。再次參考圖1-3，用於提供活性區130的一組催化劑是氧化酶類，其包括例如葡萄糖氧化酶(其轉化葡萄糖)、乳酸氧化酶(其轉化乳酸(lactate))和D-天冬氨酸氧化酶(其轉化D-天冬氨酸(D-aspartate)和D-穀氨酸(D-glutamate))以及醇氧化酶或醇脫氫酶(其轉化醇)。在葡萄糖是目標分析物的實施方案中，可以任選地使用葡萄糖脫氫酶(GDH)。還可以使用吡咯喹啉醌(PQQ)依賴性或黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)依賴性的脫氫酶。可以用在本發明中的氧化酶的更詳細的列表在美國專利No.4，721，677中提供，其題目為「ImplantableGas-containingBiosensorandMethodforMeasuringanAnalytesuchasGlucose」(Clarkjr.)，在此將其全文通過引用併入本文。還可以使用除了氧化酶之外的催化酶。活性區130可以包括一層或多層(未明確示出)，催化劑(例如酶)和/或其他試劑可以固定或沉積於其中。所述一層或多層可以包含多種聚合物，例如包括矽酮基聚合物或有機聚合物，例如聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚環氧乙烷、纖維素聚合物(例如羥乙基纖維素或羧甲基纖維素)、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚四氟乙烯、嵌段共聚物、溶膠-凝膠等。可以採用多種不同的技術使酶固定在活性區130的一層或多層中，包括但不限於使酶偶聯聚合物基質例如溶膠-凝膠的晶格中、使所述試劑交聯合適的基質(例如戊二醛)、電聚合及通過共價鍵在酶之間形成陣列等。在一些實施方案中，電化學活性層(未明確示出)可以沉積並位於芯部119的暴露的末端(例如，帶狀部分)附近。電化學活性層可以包括例如貴金屬(例如鉬、鈀、金、銠)或其他合適的材料。在葡萄糖檢測的實施方案中，當被合適地極化時，活性層可以與過氧化氫進行氧化還原反應。氧化還原反應利用電子轉移產生電流，該電流與已經轉化為過氧化氫的分析物的濃度成比例。該電流可以從電化學活性層通過芯部119和/或包層傳導並傳輸到如本文中參照圖4所述的測試設備。另外，在一些實施方案中，可以在活性區130中包含介體，以促進分析物轉化為可以檢測的反應產物。介體包括在催化劑和工作電極(例如，暴露的芯部的表面、芯部的增加的表面區域、包層、或應用於芯部的電化學活性層等)之間充當中間物的物質。例如，介體可以促進反應中心(其中發生分析物的催化分解)和工作電極之間的電子轉移，並且可以增強工作電極處的電化學活性。合適的介體可以包括下列中的一種或多種金屬絡合物(包括二茂鐵及其衍生物)、氰亞鐵酸鹽、吩噻嗪衍生物、鋨絡合物、奎寧、酞菁、有機染料以及其他物質。在一些實施方案中，介體可以與催化劑一起直接交聯到工作電極上。為了形成電化學電池，還可以使第二導體116與空腔132中的活性區130連接。特別地，活性區130可以塗布為與第一和第二導體112、116芯部119(或包層120)的端部接觸，並構造為在第一和第二導體112、116芯部119(或包層120)的端部之間延伸。活性區130可以沿著芯部119(或包層120)的大致相對的表面延伸，使得生物流體滴(圖1中以虛線135表示)容納在由活性區130塗布於第一和第二導體112、116表面上形成的三維空間裡。另外，在圖1所示的實施方案以及本文中所述的其他實施方案中，分析物傳感器100的一個或多個導體112、116、118可以設置有編碼區136。編碼區136可以允許關於傳感器的信息編碼到一個或多個導體112、116和118上。編碼的信息可以涉及分析物傳感器100的信息和/或性能或特徵。例如，可以對傳感器的生產日期、批次號、部件號或版本號、校準數據或常數、和/或有效期數據進行編碼。編碼區136可以由一個或多個導電部分(例如，環或導電點)形成並且包括上述導電部分。導電部分可以形成在導體外部例如包層120上。在所示實施方案中示出三個導電部分。然而，可以採用更多或更少數量的導電部分。例如，在一個實施方案中，可以採用變化寬度的單一軌道，其中可以進行電阻的兩點測量以測量並確定電阻水平。該電阻值可以例如隨著軌道寬度或其工藝而變化。然後，該電阻值可以例如與查詢表中的編碼相關聯。在導體是SiC纖維的另一實施方案中，編碼區136(例如導電軌道或環)可以例如通過使導體112、116和/或118的SiC包層120經歷強烈的局部熱量而形成。例如，包層120可以暴露於雷射器發射的雷射束。也可以使用其他高強度熱源，例如熱等離子體。對包含SiC的包層120進行強烈局部加熱，可以引起SiC包層電阻率較大的局部改變。這樣，局部加熱可以提供環繞芯部119的電阻率改變的軌道或環，其可以優選地穿透到芯部119的深處。與未經歷熱處理的周圍SiC材料相比，軌道可以表現出明顯不同的電阻率(例如，幾個數量級或更大)。在所示實施方案中，可以在導體116上設置間隔的多個軌道或環。位於導體116上的軌道可以用於提供編碼信息的位元(例如，1和0)，隨後該位元可以通過設置在測試設備(未示出)中的合適的讀取器而讀取。例如，在與導體116的末端隔開的限定位置處存在軌道可以用於表示「1」，而在限定位置處不存在軌道可以表示「0」。因此，僅使用4個預定的軌道位置，可以提供M位元或16編碼，然後可以例如通過測試設備(未示出)讀取該位元或編碼。多觸點電接觸(未示出)可以用於確定在各間隔的位置是否存在軌道或環。在一些實施方案中(可選地或另外地)，可期望的是在另外一個或多個其他導體(例如，112和/或118)上編碼信息。依照本發明的另一方面，第三導體118可以用於提供填充檢測器，所述填充檢測器可以在分析物傳感器100中提供填充體積檢測功能。可以鄰近活性區130設置導體118的末端122，以確保進行分析物濃度檢測時存在足夠的生物流體樣本。在所示實施方案中，填充檢測通過下列方式提供將導體118的末端122定位為稍稍偏離(沿軸向)活性區130的位置。導體118的末端定位且包括在空腔132中。工作時，如果存在足夠生物流體樣本，則一部分生物流體樣本可以在導體118的末端122上靜置，並且可以例如使第二導體116(參比導體)和第三導體118之間電路連通。換言之，生物流體的存在可以提供通過生物流體樣本的導電路徑，從而構成整個電路。任選地，中空構件102的主體(如果導電)可以用作電氣路徑以完成用於填充檢測的電路。因此，當存在足夠的生物流體樣本並且其在填充檢測器位置被探測到時，可以進行分析物濃度測量。如圖4中進一步示出的，參照圖1-3實施方案的分析物傳感器100或本文中所述的任意其他實施方案的分析物傳感器100可以插入並放置到測試設備460的孔465中。為了清楚起見，以放大方式示出該分析物傳感器100，並且該分析物傳感器100處於延伸的位置。測試設備460中的電接觸部(參見圖10，例如)可以電接觸第一、第二和第三導體112、116,118的導電末端，從而進行與設備460的電路系統的電連接。然後在施加合適的偏壓時，常規處理程序和電路系統可以將由分析物傳感器100提供的電流換算為分析物濃度水平，然後可以將其顯示在數字顯示器470上。分析物傳感器100可以包括在託架中，並且可以從設備460的內部裝載到孔465中。可以採用任何合適的方法延伸或收回傳感器100，例如用戶扣動的彈簧加載扳機釋放的機構，或電磁致動的機構。現在參照圖5來描述本發明的分析物傳感器的製造方法。根據方法500，在步驟10502中，至少提供一個導體(在一些實施方案中提供數個導體(例如，112、116、118)，並且例如可以將其切削至特定長度。其中，至少一個導體(例如，112)可以包含半導體材料。例如，導體可以包括導電芯部和半導體包層。根據採用多個導體的一些實施方案，第一和第二導體112、116已經在前面步驟中(例如通過粘合劑或灌注混合物)固定在一起。如上文所述的，導體112、116沿著它們的長度彼此電絕緣。在步驟504中，將活性區塗布於至少一個導體的末端。當使用兩個導體時，活性區可以同時塗布於第一和第二導體的末端，以形成在導體末端之間連接的活性材料的橋。活性區可以通過逐層沉積技術、浸漬、噴射、點滴、篩網印刷等塗布於導體。活性區可以形成為使得其可以提供導體之間連續的連接。然後，可以通過摩擦或通過粘合劑或灌注混合物，將導體插入並固定在聚合物材料(例如聚碳酸酯材料)的套筒的中空部分中。導體可以稍微延伸出套筒的末端，使得活性區被裝入並暴露在空腔中，並且使得導體的末端容易觸及。然後在步驟506中，包括至少一個導體和套筒的組件可以插入並容納在中空構件的中空部分中。可以將該組件固定為與中空構件的第一端部保持一定間隔，從而形成內部包含活性區的空腔。在步驟508中，該組件以及由此至少一個導體可以通過粘合劑或壓合而固定。如果存在填充檢測，在插入套筒之前，可以使導體相對於活性區沿軸向取向，並且將該導體粘附在適當的位置。任選地，一個或多個這樣的導體可以包括一個或多個編碼區，編碼區用於編碼有關分析物傳感器的各種特徵、性能和/或信息。可以預加工導體以包括不同電導率或電阻率的數個區域，以用於提供編碼信息。圖6-9示出一個實施方案的分析物傳感器組件600。在該實施方案中，刺血針602A-602D和分析物傳感器603A-603D容納在導向件605中，該導向件605形成在可以旋轉的託架607中。託架607示於圖6，為了清楚起見，沒有示出組件的其他結構。託架607可以是圓柱形並且可以包括導向件605。導向件605可以軸向取向(例如示出的大體平行的圓孔)，並且可以形成為圓形圖案。這些導向件605可以形成溝槽以使刺血針602A-602D和分析物傳感器603A-603D在其中延伸或收回。託架607的中間縫隙609可以配合外殼613的杆611以允許託架607的單向旋轉(如圖6中由箭頭所示)。工作時，使致動器構件615A(其是致動器615的移動部分)突然接觸刺血針602A的末端，從而使刺血針602A在託架607的導向件605中滑動，並且伸出去接觸用戶的身體部分620(例如，手指或拇指-虛線示出)。此外，為了清楚起見，放大示出刺血針602A。操作收縮機構(例如彈簧617)帶動刺血針602A，從而使刺血針602A從圖7中示出的伸出的位置收回。致動器615可以是任何合適的致動器(其可以提供足夠的力使刺血針602A刺入用戶的身體部分620)，例如線性致動器、螺線管、或其他電磁機構。任選地，所述機構可以是用戶扣動的彈簧加載扳機釋放的機構。在刺血針602A回縮時可以使託架607旋轉。旋轉可以由任何合適的機構引發，例如人工轉動機構或示出的電動機619和齒輪組件。例如，電動機619可以使齒輪621旋轉，該齒輪621與形成在模製塑料託架607上的齒輪齒6M相嚙合。託架607的旋轉可以使傳感器603A(如圖8中最佳示出的那樣)旋轉為與致動器構件615對齊。在對齊後，致動器構件615A可以使傳感器603A伸出而接觸用戶身體部分620上的刺血位點，並且通過毛細管作用採集生物流體樣本。圖9提供圖8的傳感器603A末端的局部放大剖視圖，其在刺血操作發生後接觸身體部分620。在該傳感器實施方案中，中空構件614是套筒，並且導體112、116以與在上述套筒114類似的方式容納在中空構件614的中空部分610中。如上文所述，導體112、116彼此絕緣。然而，在該實施方案中，套筒614不容納在中空刺血針中，並且套筒本身是中空構件。為了形成空腔632，活性區130在第一和第二導體112、116之間交連，並且與套筒614的端部隔開。按照該方式，生物流體樣本可以通過毛細管作用進入空腔632中，從而可以完成分析物濃度的測量。其它分析物傳感器630A的製造步驟如參照圖5所述。如圖8中所示，致動器構件615A中的電接觸部可以接觸導體112、116的末端，使得連接的控制器623可以計算分析物濃度，並在IXD顯示器(未示出)上顯示分析物濃度讀數。導體112、116的端部中與電接觸部電連接的區域不含任何絕緣材料。圖10示出根據本發明另一實施方案的分析物傳感器1000。在該分析物傳感器實施方案中提供由圓柱套筒構成的中空構件1014，所述圓柱套筒的一端具有刺血針尖端1008。導體1012、1016和1018容納並固定在中空構件1014的中空部分1010中。導體1012、1016和1018可以通過壓合或任何合適的粘結機理(例如粘合劑)固定在中空構件1014中。在該實施方案中，導體1012、1016、1018可以具有共同的中心線，即它們可以是同心的。各導體1012、1016和1018通過絕緣層(未明確示出)與相鄰導體絕緣，並且各導體可以具有不同長度以便容易地與其電連接。為了形成空腔1032，如提供填充檢測器的第三導體1018那樣，使得第一和第二導體1012、1016之間互連的活性區1030可以與中空構件1014的末端分隔開地取向。按照該方式，生物流體樣本可以通過毛細管作用進入空腔1032中，並且當探測到足夠的樣本時，可以實現分析物濃度的測量。分析物傳感器1000的其他製造步驟如參照圖5所述。如圖10中所示的是分析物傳感器1000進行電連接的一個實施方案。在所示實施方案中，包括一個或多個可以橫向移動的電接觸部1039A、1039B、1039C的電接觸組件1038可以例如分別接觸導體1012、1016、1018的導電部分。不在與觸點1039A、1039B、1039C電接觸的區域中提供絕緣材料，或者可以在上述區域中除去絕緣材料。電接觸組件1038可以包括在電錶(未示出)中，並且其有利於將電信號提供至電錶的電子處理器件和/或電路系統。如應當理解的，電接觸組件1038可以用作移動的致動器構件(例如圖8中的615A)的可替換構造，或者可以通過用戶扣動和扳機釋放的釋放機構(未示出)的引發機構來連接。應該理解，圖1和圖10中示出的各分析物傳感器可以用在圖6示出的託架設備中。換言之，如圖11中最佳示出的，託架607可以承載圖1或圖10所示實施方案中僅以1000A-1000H表示的集成的刺血針和傳感器。在該情況下，致動器構件的一個致動器可以將導向件605中的分析物傳感器1000A-1000H推出，並且同時進行刺血以及分析物濃度的感應。上述說明僅公開了本發明的分析物傳感器、包括該分析物傳感器的設備、以及製造該分析物傳感器的方法的示例性實施方案。對上述公開的分析物傳感器、包括它們的設備及它們的製造方法的改進落入本發明的範圍內，並且這些改進對於本領域技術人員而言是顯然的。因此，儘管已經結合示例性實施方案公開了本發明，但是應當理解，其他實施方案也可以落入如所附權利要求書限定的本發明的精神和範圍內。權利要求1.一種分析物傳感器，包括具有中空部分的中空構件；容納在所述中空部分中的第一導體，所述第一導體包含半導體材料；以及接觸至少所述第一導體的活性區。2.根據權利要求1所述的分析物傳感器，還包括容納在所述中空部分中的第二導體。3.根據權利要求2所述的分析物傳感器，還包括容納在所述中空部分中的第三導體。4.根據權利要求3所述的分析物傳感器，其中所述第三導體包括填充檢測電極。5.根據權利要求1所述的分析物傳感器，還包括導電材料的芯部和半導體材料的包層。6.根據權利要求5所述的分析物傳感器，其中所述第一導體的所述芯部的所述導電材料包括碳，並且所述包層的所述半導體材料包括碳化矽。7.根據權利要求1所述的分析物傳感器，其中所述活性區位於至少部分通過所述中空部分的壁而形成的空腔內。8.根據權利要求1所述的分析物傳感器，還包括編碼區。9.根據權利要求1所述的分析物傳感器，其中所述傳感器適於感應分析物，所述分析物包括葡萄糖、乳酸鹽、天冬氨酸鹽、穀氨酸鹽和醇中的一種或多種。10.根據權利要求1所述的分析物傳感器，還包括填充檢測器。11.根據權利要求1所述的分析物傳感器，其中還包括第二導體，所述第二導體包圍所述第一導體，並且所述第二導體也容納在所述中空部分中。12.根據權利要求1所述的分析物傳感器，其中所述第一導體伸出所述中空構件的第二端，該第二端與包括刺血針尖端的那一端相反。13.根據權利要求1所述的分析物傳感器，其中所述中空構件由中空刺血針構成，所述中空刺血針包括所述中空部分和刺血針尖端。14.根據權利要求1所述的分析物傳感器，還包括至少部分通過所述中空部分的壁形成的空腔；以及其中所述活性區位於所述空腔內。15.根據權利要求1所述的分析物傳感器，還包括形成在所述中空構件的末端上的刺血針尖端；鄰近所述第一導體的末端形成的空腔；其中，所述第一導體固定在所述中空部分中，所述活性區位於所述空腔內。16.一種測試設備，包括容納分析物傳感器的孔，其中所述分析物傳感器包括具有中空部分的中空構件；容納在所述中空部分中的第一導體，所述第一導體包含半導體材料；以及接觸至少所述第一導體的活性區。17.一種分析物傳感器系統，包括具有至少兩個導向件的託架；容納在所述至少兩個導向件的每一個中的分析物傳感器，其中所述分析物傳感器包括具有中空部分和刺血針尖端的中空構件；容納在所述中空部分中的第一導體；以及接觸所述第一導體的活性區。18.一種分析物傳感器系統，包括具有至少兩個導向件的託架；容納在至少一個所述導向件中的刺血針；以及容納在另一個所述導向件中的分析物傳感器。19.根據權利要求18所述的分析物傳感器系統，其中所述分析物傳感器包括具有中空部分的套筒；容納在所述中空部分中的包含半導體材料的第一導體；以及接觸至少所述第一導體的活性區。20.一種分析物傳感器的製造方法，包括下列步驟提供具有中空部分的中空構件；以及使第一導體容納並固定在所述中空部分中，其中所述第一導體包含半導體材料；並且將活性區塗布於所述第一導體。全文摘要本發明在一些方面提供一種用於檢測生物流體樣本中分析物濃度水平的分析物傳感器。該分析物傳感器可以包括容納在中空構件的中空部分中的一個或多個導體。第一導體可以至少部分由半導體材料製成，並且活性區可以設置為接觸至少第一導體。在一個方面，該分析物傳感器可以包括刺血針和集成傳感器。在其他多個方面，本發明還提供該分析物傳感器的製造方法和利用該分析物傳感器的設備與系統。文檔編號A61B5/157GK102196771SQ200980142005公開日2011年9月21日申請日期2009年9月18日優先權日2008年9月19日發明者塞爾邦·彼得尤,斯韋塔·欽納耶卡,王媛,納拉辛漢·帕拉斯尼斯,費江楓申請人:拜爾健康護理有限責任公司