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经皮取样及分析装置

阅读:848发布:2021-12-05

专利汇可以提供经皮取样及分析装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于从个体非侵害性地且经皮地获取 生物 样本且确定所获得的生物样本的分析物的 水 平的经皮取样及分析装置、方法及系统。所述经皮取样及分析装置、方法及系统可引起 皮肤 细胞的分裂以产生毛细血管状通道,生物样本可从所述毛细血管状通道流动到所述经皮取样及分析装置。所述经皮取样及分析装置、方法及系统可将所述生物样本收集于储液器中,在所述储液器中,所述生物样本可与生物 反应性 元件进行化学反应。 传感器 可将所产生的 电子 (离子)转换成经测量的电 信号 。可测量所述经转换的信号且可基于所述经测量的信号确定分析物的水平。,下面是经皮取样及分析装置专利的具体信息内容。

1.一种经皮取样及分析装置,其包含:
衬底,其具有第一侧;
至少一个分裂器,其安装在所述衬底的所述第一侧上,其中所述至少一个分裂器经配置以在跨越所述分裂器施加电压时产生能够改变有机体的屏障细胞的渗透性特性以变得可渗透的局部化热;
储液器,其在所述经皮取样及分析装置的所述第一侧上,所述储液器经配置以收集且包含通过所述可渗透屏障细胞获得的生物样本,其中所述储液器包含感测腔;及生物感测元件,其包含安装在所述衬底的所述第一侧上的至少两个感测电极,其中所述生物感测元件经配置以确定所述生物样本中的分析物的平,其中所述感测腔经配置以围绕所述至少两个感测电极含有所述生物样本。
2.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为安培感测元件,所述安培感测元件经配置以测量跨越所述至少两个感测电极产生的电流,所述电流由在所述生物样本中的所述分析物与涂覆所述至少两个感测电极的反应剂之间的反应期间产生的离子运载。
3.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为库伦感测元件,所述库伦感测元件经配置以测量在所述生物样本中的所述分析物与涂覆所述至少两个感测电极的反应剂之间的反应期间跨越所述至少两个感测电极产生的电荷量(安培秒)。
4.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为电势感测元件,所述电势感测元件经配置以测量在所述生物样本中的所述分析物与涂覆所述至少两个感测电极的反应剂之间的反应期间跨越所述至少两个感测电极产生的电势。
5.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为电阻抗感测元件,所述电阻抗感测元件经配置以用于跨越所述至少两个感测电极的电阻抗光谱
6.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底为柔性衬底。
7.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底为刚性衬底。
8.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由选自由陶瓷、塑料、金属及组成的群组的材料制成。
9.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由具有约10ppm/℃到
50ppm/℃的热膨胀系数CTE的材料制成。
10.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由具有约20ppm/℃的热膨胀系数CTE的材料制成。
11.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由具有约0.05W/m°K到0.7W/m°K的热导率系数CTC的材料制成。
12.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由具有约0.12W/m°K的CTC的材料制成。
13.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由塑料制成。
14.根据权利要求13所述的经皮取样及分析装置,其中所述塑料衬底经退火以防止所述塑料衬底在安装在所述衬底上的所述至少一个分裂器产生热时收缩。
15.根据权利要求13所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底为聚酰亚胺。
TM
16.根据权利要求15所述的经皮取样及分析装置,其中所述聚酰亚胺为Kapton 。
17.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器由选自由、钨、不锈、铂及金组成的群组的材料制成。
18.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器以选自由弯曲形、圆形、线性、正方形、矩形、梯形、六边形及三形组成的群组的形状形成。
19.根据权利要求18所述的经皮取样及分析装置,其中所述分裂器以弯曲形状形成。
20.根据权利要求19所述的经皮取样及分析装置,其中所述弯曲分裂器的线圈最多间隔开20微米。
21.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中由所述至少一个分裂器覆盖的区域具有1:1+/-50%的宽高比。
22.根据权利要求18所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有至少一个长度约为100微米的侧。
23.根据权利要求18所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有至少一个长度约为200微米的侧。
24.根据权利要求18所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有至少一个长度约为400微米的侧。
25.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器以约每平方毫米3瓦的速率递送热。
26.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器以大于约每平方毫米1瓦且小于约每平方毫米10瓦的速率递送热。
27.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器在加热期间的温度为约50℃到150℃。
28.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器在加热期间的温度为90℃到110℃。
29.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中跨越所述至少一个分裂器施加的所述电压由直流电源供应。
30.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中跨越所述至少一个分裂器施加的所述电压由交流电源供应。
31.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中跨越所述至少一个分裂器施加的所述电压达到约2V的电势。
32.根据权利要求31所述的经皮取样及分析装置,其中以逐步方式施加施加到所述分裂器的所述电压直到达到所述电势。
33.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中以约80%的工作循环使跨越所述至少一个分裂器施加的所述电压脉冲化。
34.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中完整的工作循环的周期为
200ms。
35.根据权利要求34所述的经皮取样及分析装置,其中施加所述电压达160ms且断开所述电压达40ms。
36.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中所述脉冲化的工作循环具有约
1Hz到1kHz的频率
37.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中所述脉冲化的工作循环具有
5Hz的频率。
38.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中所述脉冲的周期为约0.5秒到
5秒。
39.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中施加所述电压达3秒到20秒。
40.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中施加所述电压达3秒到10秒。
41.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有5欧姆到50欧姆的电阻率
42.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有22欧姆的电阻率。
43.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为生物反应性元件。
44.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述分析物为葡萄糖
45.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为电化学传感器
46.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少两个感测电极由选自由铂、及金组成的群组的材料制成。
47.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少两个感测电极包含三个或三个以上交叉指状电极。
48.根据权利要求47所述的经皮取样及分析装置,其中所述三个或三个以上交叉指状电极包含至少一个工作电极及至少一个反电极。
49.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述储液器具有约20微米到70微米的深度。
50.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述储液器具有约50微米到70微米的深度。
51.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述储液器具有约30微米的深度。
52.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述储液器包含至少一个通道。
53.根据权利要求52所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个通道具有至少两个通道支撑物。
54.根据权利要求52所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个通道的宽度沿着垂直轴变化。
55.根据权利要求52所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个通道的宽度为30微米。
56.根据权利要求52所述的经皮取样及分析装置,其进一步包含:
多个通道,其包含沿着水平轴的第一端及第二端,其中邻近通道的宽度连续地加宽以使得最窄的通道位于所述多个通道的所述第一端且最宽的通道位于所述多个通道的所述第二端。
57.根据权利要求53所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少两个通道支撑物中的每一者经配置以在附接到所述衬底时形成大于90°的接触角。
58.根据权利要求53所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少两个通道支撑物中的每一者由具有30°的最大湿润角的材料形成。
59.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述经皮取样及分析装置经配置以通过所述可渗透屏障细胞获得小于40nl的体积的生物样本。
60.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述经皮取样及分析装置经配置以通过所述可渗透屏障细胞获得小于10nl的体积的生物样本。
61.根据权利要求43所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物反应性元件选自由组织、微生物、细胞器、细胞受体、酶、抗体、核酸、生物衍生材料、仿生材料、选择性离子膜组成的群组。
62.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述经皮取样及分析装置通过使用选自由安培分析、库伦分析、电势测定及电化学阻抗方法组成的群组的感测方法来检测及测量所述生物样本中的所述分析物的水平。
63.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述经皮取样及分析装置通过使用电阻抗光谱检测且测量所述生物样本中的所述分析物的水平。
64.根据权利要求43所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物反应性元件选自由葡萄糖化酶及葡萄糖脱氢酶组成的群组。
65.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其进一步包含:
盖,其经配置以将所述储液器及所述至少两个感测电极封闭在形成在所述储液器中的体积内。
66.根据权利要求65所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖经配置以使所述至少一个分裂器暴露于用户的皮肤
67.根据权利要求65所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖具有约10微米到50微米的厚度。
68.根据权利要求65所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖由选自由塑料及金属组成的群组的材料制成。
69.根据权利要求65所述的经皮取样及分析装置,其进一步包含:
间隔物,其安置在所述衬底的顶部上;及
盖粘着层,其将所述盖粘附到所述间隔物。
70.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述间隔物具有约10微米到
70微米的厚度。
71.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层具有约5微米到
20微米的厚度。
72.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层及所述盖具有约
10微米到75微米的组合厚度。
73.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层具有低于3微米的RMS粗糙度值。
74.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层具有小于40°的亲水湿润角。
75.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层具有在0℃到
50℃之间的流动特性Tg。
76.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述感测腔具有小于100nl的体积。
77.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述感测腔具有10nl的体积。
78.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其进一步包含:
排气口,所述排气口耦合到所述储液器且经配置以允许包含在所述储液器中的空气在通过所述可渗透屏障细胞获得所述生物样本时逃逸。
79.一种用于获得生物样本且检测所述生物样本中的分析物的水平的方法,其包含:
将局部化热施加到有机体的不可渗透屏障细胞以将所述屏障细胞的渗透性从不可渗透状态改变为可渗透状态;
通过所述可渗透屏障细胞获取生物样本;
使传感器暴露于所述获得的生物样本;及
基于所述传感器对所述生物样本的响应确定所述生物样本中的所述分析物的水平。
80.根据权利要求79所述的方法,其中基于所述传感器对所述生物样本的响应确定所述生物样本中的所述分析物的所述水平包含:
使所述获得的生物样本暴露于生物反应性元件。
81.根据权利要求79所述的方法,其中基于所述传感器对所述生物样本的响应确定所述生物样本中的所述分析物的所述水平包含:
测量所述传感器的电性质。
82.根据权利要求79所述的方法,其中所述所施加的局部化热具有约50℃到150℃的温度。
83.根据权利要求79所述的方法,其中所述所施加的局部化热具有约90℃到110℃的温度。
84.根据权利要求79所述的方法,其中所述所施加的局部化热由至少一个分裂器产生。
85.根据权利要求84所述的方法,其进一步包含跨越所述至少一个分裂器施加电压信号以产生所述所施加的局部化热。
86.根据权利要求85所述的方法,其中所述至少一个分裂器以每平方毫米3瓦的速率递送热。
87.根据权利要求85所述的方法,其中所述至少一个分裂器以每平方毫米至少1瓦且小于每平方毫米10瓦的速率递送热。
88.根据权利要求85所述的方法,其中以约80%的工作循环使所述电压信号脉冲化。
89.根据权利要求88所述的方法,其中接通所述电压信号达160ms且断开所述电压信号达40ms。
90.根据权利要求89所述的方法,其中所述经脉冲化的电压信号具有约1Hz到1kHz的频率。
91.根据权利要求89所述的方法,其中所述经脉冲化的电压信号具有5Hz的频率。
93.根据权利要求91所述的方法,其中所述经脉冲化的电压信号的持续时间为约1秒到20秒。
94.根据权利要求93所述的方法,其中所述经脉冲化的电压信号的所述持续时间为约
3秒。
95.根据权利要求84所述的方法,其进一步包含通过所述至少一个分裂器施加电流信号以产生所述所施加的局部化热。
96.根据权利要求95所述的方法,其中所述至少一个分裂器以每平方毫米3瓦的速率递送热。
97.根据权利要求95所述的方法,其中所述至少一个分裂器以每平方毫米至少1瓦且小于每平方毫米10瓦的速率递送热。
98.根据权利要求95所述的方法,其中以约80%的工作循环使所述电流信号脉冲化。
99.根据权利要求98所述的方法,其中接通所述电流信号达160ms且断开所述电流信号达40ms。
100.根据权利要求99所述的方法,其中所述经脉冲化的电流信号具有约1Hz到1kHz的频率。
101.根据权利要求99所述的方法,其中所述经脉冲化的电流信号具有5Hz的频率。
102.根据权利要求101所述的方法,其中所述经脉冲化的电流信号的持续时间为约1秒到20秒。
103.根据权利要求102所述的方法,其中所述经脉冲化的电流信号的所述持续时间为约3秒。
104.根据权利要求85所述的方法,其中所述电压信号具有约2V的峰值电压。
105.根据权利要求104所述的经皮取样及分析装置,其中以逐步方式施加所述电压信号直到达到所述峰值电压。
106.一种系统,其包含:
经皮取样及分析装置,其包含:
衬底,其具有第一侧;
至少一个分裂器,其安装在所述衬底的所述第一侧上,其中所述至少一个分裂器经配置以在跨越所述分裂器施加电压时产生能够改变有机体的屏障细胞的渗透性特性以变得可渗透的局部化热;
储液器,其在所述经皮取样及分析装置的所述第一侧上,所述储液器经配置以收集且包含通过所述可渗透屏障细胞获得的生物样本,其中所述储液器包含感测腔;及生物感测元件,其包含安装在所述衬底的所述第一侧上的至少两个感测电极,其中所述生物感测元件经配置以确定所述生物样本中的分析物的水平,其中所述感测腔经配置以围绕所述至少两个感测电极含有所述生物样本;及施加器装置,其包含:
外壳,所述外壳经配置以选择性地啮合所述经皮取样及分析装置;
处理器,其中所述处理器在啮合所述经皮取样及分析装置时耦合到所述至少两个感测电极;
显示器,其耦合到所述处理器;
存储器,其耦合到所述处理器;及
电压源,其在啮合所述经皮取样及分析装置时耦合到所述处理器且将电压信号提供到所述至少一个分裂器,其中所述处理器经配置以修改通过所述电压源提供的所述电压信号且将所述经修改的电压信号施加到所述至少一个分裂器,且其中所述处理器经配置以从所述至少两个感测电极接收电信号且确定存在于所述生物样本中的分析物的水平。
107.根据权利要求106所述的系统,其中所述显示器经配置以显示存在于所述生物样本中的分析物的所确定的水平。
108.根据权利要求106所述的系统,其中所述施加器装置进一步包含无线发射器,所述无线发射器经配置以将存在于所述生物样本中的分析物的所述所确定的水平发射到远程计算装置。
109.根据权利要求106所述的系统,其中所述施加器装置进一步包含通信端口,所述通信端口经配置以经由有线连接将存在于所述生物样本中的分析物的所述所确定的水平发射到计算装置。
1.一种经皮取样及分析装置,其包含:
衬底,其具有第一侧;
至少一个分裂器,其安装在所述衬底的所述第一侧上,其中所述至少一个分裂器经配置以在跨越所述分裂器施加电压时产生能够改变有机体的屏障细胞的渗透性特性以变得可渗透的局部化热;
储液器,其在所述经皮取样及分析装置的所述第一侧上,所述储液器经配置以收集且包含通过所述可渗透屏障细胞获得的生物样本,其中所述储液器包含感测腔;及生物感测元件,其包含安装在所述衬底的所述第一侧上的至少两个感测电极,其中所述生物感测元件经配置以确定所述生物样本中的分析物的水平,其中所述感测腔经配置以围绕所述至少两个感测电极含有所述生物样本。
2.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为安培感测元件,所述安培感测元件经配置以测量跨越所述至少两个感测电极产生的电流,所述电流由在所述生物样本中的所述分析物与涂覆所述至少两个感测电极的反应剂之间的反应期间产生的离子运载。
3.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为库伦感测元件,所述库伦感测元件经配置以测量在所述生物样本中的所述分析物与涂覆所述至少两个感测电极的反应剂之间的反应期间跨越所述至少两个感测电极产生的电荷量(安培秒)。
4.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为电势感测元件,所述电势感测元件经配置以测量在所述生物样本中的所述分析物与涂覆所述至少两个感测电极的反应剂之间的反应期间跨越所述至少两个感测电极产生的电势。
5.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为电阻抗感测元件,所述电阻抗感测元件经配置以用于跨越所述至少两个感测电极的电阻抗光谱。
6.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底为柔性衬底。
7.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底为刚性衬底。
8.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由选自由陶瓷、塑料、金属及硅组成的群组的材料制成。
9.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由具有约10ppm/℃到
50ppm/℃的热膨胀系数CTE的材料制成。
10.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由具有约20ppm/℃的热膨胀系数CTE的材料制成。
11.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由具有约0.05W/m°K到0.7W/m°K的热导率系数CTC的材料制成。
12.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由具有约0.12W/m°K的CTC的材料制成。
13.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底由塑料制成。
14.根据权利要求13所述的经皮取样及分析装置,其中所述塑料衬底经退火以防止所述塑料衬底在安装在所述衬底上的所述至少一个分裂器产生热时收缩。
15.根据权利要求13所述的经皮取样及分析装置,其中所述衬底为聚酰亚胺。
TM
16.根据权利要求15所述的经皮取样及分析装置,其中所述聚酰亚胺为Kapton 。
17.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器由选自由钛、钨、不锈钢、铂及金组成的群组的材料制成。
18.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器以选自由弯曲形、圆形、线性、正方形、矩形、梯形、六边形及三角形组成的群组的形状形成。
19.根据权利要求18所述的经皮取样及分析装置,其中所述分裂器以弯曲形状形成。
20.根据权利要求19所述的经皮取样及分析装置,其中所述弯曲分裂器的线圈最多间隔开20微米。
21.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中由所述至少一个分裂器覆盖的区域具有1:1+/-50%的宽高比。
22.根据权利要求18所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有至少一个长度约为100微米的侧。
23.根据权利要求18所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有至少一个长度约为200微米的侧。
24.根据权利要求18所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有至少一个长度约为400微米的侧。
25.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器以约每平方毫米3瓦的速率递送热。
26.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器以大于约每平方毫米1瓦且小于约每平方毫米10瓦的速率递送热。
27.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器在加热期间的温度为约50℃到150℃。
28.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器在加热期间的温度为90℃到110℃。
29.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中跨越所述至少一个分裂器施加的所述电压由直流电源供应。
30.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中跨越所述至少一个分裂器施加的所述电压由交流电源供应。
31.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中跨越所述至少一个分裂器施加的所述电压达到约2V的电势。
32.根据权利要求31所述的经皮取样及分析装置,其中以逐步方式施加施加到所述分裂器的电压直到达到所述电势。
33.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中以约80%的工作循环使跨越所述至少一个分裂器施加的所述电压脉冲化。
34.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中完整的工作循环的周期为
200ms。
35.根据权利要求34所述的经皮取样及分析装置,其中施加所述电压达160ms且断开所述电压达40ms。
36.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中所述脉冲化的工作循环具有约
1Hz到1kHz的频率。
37.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中所述脉冲化的工作循环具有
5Hz的频率。
38.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中所述脉冲的周期为约0.5秒到
5秒。
39.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中施加所述电压达3秒到20秒。
40.根据权利要求33所述的经皮取样及分析装置,其中施加所述电压达3秒到10秒。
41.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有5欧姆到50欧姆的电阻率。
42.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个分裂器具有22欧姆的电阻率。
43.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为生物反应性元件。
44.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述分析物为葡萄糖。
45.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物感测元件为电化学传感器。
46.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少两个感测电极由选自由铂、碳、银及金组成的群组的材料制成。
47.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少两个感测电极包含三个或三个以上交叉指状电极。
48.根据权利要求47所述的经皮取样及分析装置,其中所述三个或三个以上交叉指状电极包含至少一个工作电极及至少一个反电极。
49.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述储液器具有约20微米到70微米的深度。
50.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述储液器具有约50微米到70微米的深度。
51.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述储液器具有约30微米的深度。
52.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述储液器包含至少一个通道。
53.根据权利要求52所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个通道具有至少两个通道支撑物。
54.根据权利要求52所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个通道的宽度沿着垂直轴变化。
55.根据权利要求52所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少一个通道的宽度为30微米。
56.根据权利要求52所述的经皮取样及分析装置,其进一步包含:
多个通道,其包含沿着水平轴的第一端及第二端,其中邻近通道的宽度连续地加宽以使得最窄的通道位于所述多个通道的所述第一端且最宽的通道位于所述多个通道的所述第二端。
57.根据权利要求53所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少两个通道支撑物中的每一者经配置以在附接到所述衬底时形成大于90°的接触角。
58.根据权利要求53所述的经皮取样及分析装置,其中所述至少两个通道支撑物中的每一者由具有30°的最大湿润角的材料形成。
59.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述经皮取样及分析装置经配置以通过所述可渗透屏障细胞获得小于40nl的体积的生物样本。
60.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述经皮取样及分析装置经配置以通过所述可渗透屏障细胞获得小于10nl的体积的生物样本。
61.根据权利要求43所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物反应性元件选自由组织、微生物、细胞器、细胞受体、酶、抗体、核酸、生物衍生材料、仿生材料、选择性离子膜组成的群组。
62.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述经皮取样及分析装置通过使用选自由安培分析、库伦分析、电势测定及电化学阻抗方法组成的群组的感测方法来检测及测量所述生物样本中的所述分析物的水平。
63.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述经皮取样及分析装置通过使用电阻抗光谱检测且测量所述生物样本中的所述分析物的水平。
64.根据权利要求43所述的经皮取样及分析装置,其中所述生物反应性元件选自由葡萄糖氧化酶及葡萄糖脱氢酶组成的群组。
65.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其进一步包含:
盖,其经配置以将所述储液器及所述至少两个感测电极封闭在形成在所述储液器中的体积内。
66.根据权利要求65所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖经配置以使所述至少一个分裂器暴露于用户的皮肤。
67.根据权利要求65所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖具有约10微米到50微米的厚度。
68.根据权利要求65所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖由选自由塑料及金属组成的群组的材料制成。
69.根据权利要求65所述的经皮取样及分析装置,其进一步包含:
间隔物,其安置在所述衬底的顶部上;及
盖粘着层,其将所述盖粘附到所述间隔物。
70.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述间隔物具有约10微米到
70微米的厚度。
71.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层具有约5微米到
20微米的厚度。
72.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层及所述盖具有约
10微米到75微米的组合厚度。
73.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层具有低于3微米的RMS粗糙度值。
74.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层具有小于40°的亲水湿润角。
75.根据权利要求69所述的经皮取样及分析装置,其中所述盖粘着层具有在0℃到
50℃之间的流动特性Tg。
76.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述感测腔具有小于100nl的体积。
77.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其中所述感测腔具有10nl的体积。
78.根据权利要求1所述的经皮取样及分析装置,其进一步包含:
排气口,所述排气口耦合到所述储液器且经配置以允许包含在所述储液器中的空气在通过所述可渗透屏障细胞获得所述生物样本时逃逸。
79.一种用于获得生物样本且检测所述生物样本中的分析物的水平的方法,其包含:
将局部化热施加到有机体的不可渗透屏障细胞以将所述屏障细胞的渗透性从不可渗透状态改变为可渗透状态;
通过所述可渗透屏障细胞获取生物样本;
使传感器暴露于所述获得的生物样本;及
基于所述传感器对所述生物样本的响应确定所述生物样本中的所述分析物的水平。
80.根据权利要求79所述的方法,其中基于所述传感器对所述生物样本的响应确定所述生物样本中的所述分析物的所述水平包含:
使所述获得的生物样本暴露于生物反应性元件。
81.根据权利要求79所述的方法,其中基于所述传感器对所述生物样本的响应确定所述生物样本中的所述分析物的所述水平包含:
测量所述传感器的电性质。
82.根据权利要求79所述的方法,其中所述所施加的局部化热具有约50℃到150℃的温度。
83.根据权利要求79所述的方法,其中所述所施加的局部化热具有约90℃到110℃的温度。
84.根据权利要求79所述的方法,其中所述所施加的局部化热由至少一个分裂器产生。
85.根据权利要求84所述的方法,其进一步包含跨越所述至少一个分裂器施加电压信号以产生所述所施加的局部化热。
86.根据权利要求85所述的方法,其中所述至少一个分裂器以每平方毫米3瓦的速率递送热。
87.根据权利要求85所述的方法,其中所述至少一个分裂器以每平方毫米至少1瓦且小于每平方毫米10瓦的速率递送热。
88.根据权利要求85所述的方法,其中以约80%的工作循环使所述电压信号脉冲化。
89.根据权利要求88所述的方法,其中接通所述电压信号达160ms且断开所述电压信号达40ms。
90.根据权利要求89所述的方法,其中所述经脉冲化的电压信号具有约1Hz到1kHz的频率。
91.根据权利要求89所述的方法,其中所述经脉冲化的电压信号具有5Hz的频率。
92.根据权利要求91所述的方法,其中所述经脉冲化的电压信号的持续时间为约1秒到20秒。
93.根据权利要求92所述的方法,其中所述经脉冲化的电压信号的所述持续时间为约
3秒。
94.根据权利要求84所述的方法,其进一步包含通过所述至少一个分裂器施加电流信号以产生所述所施加的局部化热。
95.根据权利要求94所述的方法,其中所述至少一个分裂器以每平方毫米3瓦的速率递送热。
96.根据权利要求94所述的方法,其中所述至少一个分裂器以每平方毫米至少1瓦且小于每平方毫米10瓦的速率递送热。
97.根据权利要求94所述的方法,其中以约80%的工作循环使所述电流信号脉冲化。
98.根据权利要求97所述的方法,其中接通所述电流信号达160ms且断开所述电流信号达40ms。
99.根据权利要求98所述的方法,其中所述经脉冲化的电流信号具有约1Hz到1kHz的频率。
100.根据权利要求98所述的方法,其中所述经脉冲化的电流信号具有5Hz的频率。
101.根据权利要求100所述的方法,其中所述经脉冲化的电流信号的持续时间为约1秒到20秒。
102.根据权利要求101所述的方法,其中所述经脉冲化的电流信号的所述持续时间为约3秒。
103.根据权利要求85所述的方法,其中所述电压信号具有约2V的峰值电压。
104.根据权利要求103所述的经皮取样及分析装置,其中以逐步方式施加所述电压信号直到达到所述峰值电压。
105.一种系统,其包含:
经皮取样及分析装置,其包含:
衬底,其具有第一侧;
至少一个分裂器,其安装在所述衬底的所述第一侧上,其中所述至少一个分裂器经配置以在跨越所述分裂器施加电压时产生能够改变有机体的屏障细胞的渗透性特性以变得可渗透的局部化热;
储液器,其在所述经皮取样及分析装置的所述第一侧上,所述储液器经配置以收集且包含通过所述可渗透屏障细胞获得的生物样本,其中所述储液器包含感测腔;及生物感测元件,其包含安装在所述衬底的所述第一侧上的至少两个感测电极,其中所述生物感测元件经配置以确定所述生物样本中的分析物的水平,其中所述感测腔经配置以围绕所述至少两个感测电极含有所述生物样本;及施加器装置,其包含:
外壳,所述外壳经配置以选择性地啮合所述经皮取样及分析装置;
处理器,其中所述处理器在啮合所述经皮取样及分析装置时耦合到所述至少两个感测电极;
显示器,其耦合到所述处理器;
存储器,其耦合到所述处理器;及
电压源,其在啮合所述经皮取样及分析装置时耦合到所述处理器且将电压信号提供到

说明书全文

经皮取样及分析装置

[0001] 相关申请
[0002] 本申请案主张2010年12月10日申请的标题为“经皮取样及分析装置(Transdermal Sampling and Analysis Device)”的第61/421,982号美国临时专利申请案的优选权,且主张2011年11月11日申请的标题为“经皮取样及分析装置(Transdermal Sampling and Analysis Device)”的第13/294,368号美国专利申请案的优先权,所述两个专利申请案的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

背景技术

[0003] 对疾病的有效诊断及治疗取决于对个体的当前生理状态的精确监视。监视身体中的分子的浓度为用于确定生理状态的方法的实例。举例来说,糖尿病患者必须积极地监视其身体的葡萄糖平以治疗且防止潜在地威胁生命的状况,例如低血糖或高血糖。
[0004] 对个体的内部生理状态的监视需要两个步骤过程。第一,必须从所述个体的身体获取生物样本。第二,必须使用各种方法及系统中的任一者分析所述样本。可用于分析从个体获得的样本的一些常见方法及系统包括使用化验、传感器及/或生物传感器
[0005] 生物传感器组合生物组件与生化检测器组件以允许检测生物样本中的分析物。分析物为在分析性程序中确定的物质或化学成分。举例来说,葡萄糖为血糖生物传感器中使用的过程中的分析物。生物传感器可用于检测或确定可通过生物方法分析的任何种类的分析物的特性。
[0006] 典型的生物传感器可包括单个主要部件:i)生物反应性元件,例如生物材料(例如,组织、微生物、细胞器、细胞受体、酶、抗体及核酸等等)、生物衍生材料或仿生材料。可通过生物工程来产生敏感生物元件;ii)变换器或检测器元件,其以生化方式起作用(例如,光学的、压电的、电化学的等等),所述变换器或检测器元件可将由分析物与生物元件的相互作用产生的信号变换成可更容易地测量及量化的另一信号;及ⅲ)相关联的电子装置或信号处理器,其主要负责以用户友好方式显示结果。
[0007] 常见的商业生物传感器为血糖生物传感器。血糖生物传感器可测量由葡萄糖在电化电池中的酶性化作用产生的电流。所产生的电流可与葡萄糖的浓度成比例,这是考虑到所述葡萄糖为限制反应物。由于此原因,葡萄糖氧化酶将葡萄糖转换成葡萄糖内酯,从而在所述过程中释放电子。这些电子通过电子介体(例如氰化物)转移到电化电池的阳极,从而产生与葡萄糖浓度成比例的可测量电流。所产生的电流通过安培计,接着通过电化电池的阴极返回。可使用不同方法获得生物样本,例如通过擦拭或以经皮方式。
[0008] 擦拭为用于从上皮的表面收集生物样本的非侵害性方法。此方法用于收集可用于测试遗传特性、监视癌症及检测细菌的存在的细胞或有机体
[0009] 用于获取生物样本的常规方法通常是疼痛且侵害性的。举例来说,为确定血糖水平,糖尿病患者必须通过使用尖锐仪器刺穿或割裂其皮肤抽取血液。此过程可为不舒服的、疼痛的且特别恼人的(当在糖尿病患者的情形下必须一天多次执行此过程时)。除了疼痛与不适之外,还存在与这些侵害性组织提取技术相关联的其它不合意的副作用。举例来说,还患有血友病的糖尿病患者在每次必须使用侵害性过程测试其血糖水平时面临严重出血的危险。在另一实例中,这些侵害性过程使免疫系统减弱的糖尿病患者暴露于增加的局部感染或系统感染的可能性。
[0010] 还以需要相对大的样本的方式来设计当前可用的生物传感器以精确地确定分析物浓度。举例来说,当前可用的血糖生物传感器需要至少300nl的血液以分析血糖水平。为获得这些较大的生物样本,必须使用疼痛且侵害性的过程,这是不合意的。
[0011] 因此,可能需要额外的研究来提供需要小样本来执行精确分析的非侵害性、无痛过程。需要允许从上皮面表面(epithelial surface)下方非侵害性地获取样本的生物样本的经皮收集。为以经皮方式获取样本,可在不割裂或刺穿皮肤的情况下分裂上皮。发明内容
[0012] 各种实施例方法及设备允许生物样本的安全且非侵害性经皮提取,其使用分裂器单元产生改变质层的渗透性而不损伤所述角质层的局部化热。角质层的经改变的渗透性允许组织液流动且经收集以供分析。各种实施例方法及设备可实施各种分裂器配置,此类配置包括用于形成所述分裂器的大小、形状及材料方面的变化。进一步的实施例可实施通道及储液器配置,所述配置辅助将经收集样本递送到生物反应性元件以用于感测经收集样本的某些性质。在进一步实施例中,揭示一种施加器单元,所述施加器单元使用各自具有提供在其上的分裂器单元的用完即可丢弃的经皮取样及分析装置单元。所述施加器单元可包括电供应器以将电压(或电流)施加到分裂器单元,以便产生局部化热。所述施加器单元还可包括显示器,所述显示器向用户显示所感测到的生物样本的性质值。
[0013] 可将用完即可丢弃的经皮取样及分析装置单元预加载在施加器单元内且在预定数目的加热循环之后将其丢弃掉。在替代实施例中,可个别地加载用完即可丢弃的经皮取样及分析装置单元,在每次用户试图更换所述经皮取样及分析装置时加载。在另一实施例中,所述施加器单元可将所感测到的生物样本的性质值传送到远程计算机/服务器以供远程分析及监视。附图说明
[0014] 并入在本文中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的示范性方面且与上文给出的一般描述及下文给出的详细描述一起用于解释本发明的特征。
[0015] 图1说明人类皮肤的上皮层的横截面图。
[0016] 图2说明实施例经皮取样及分析装置的俯视图。
[0017] 图3说明具有正方形储液器的实施例经皮取样及分析装置的俯视图。
[0018] 图4说明具有梯形储液器的实施例经皮取样及分析装置的俯视图。
[0019] 图5A到5D说明具有不同的分裂器及储液器配置的实施例经皮取样及分析装置的俯视图。
[0020] 图6A到6D说明具有不同配置的实施例分裂器的俯视图。
[0021] 图7说明弯曲分裂器的宽高比的测量。
[0022] 图8说明放置在皮肤上的具有弯曲配置的实施例分裂器的横截面图。
[0023] 图9说明包括两个分裂器的实施例经皮取样及分析装置的一部分的俯视图。
[0024] 图10A到10E说明具有变化的分裂器及储液器配置的实施例经皮取样及分析装置的俯视图。
[0025] 图11A和11B说明具有变化的通道支撑物配置的实施例经皮取样及分析装置的俯视图。
[0026] 图12A到12C说明实施例经皮取样及分析装置的通道支撑物的横截面图。
[0027] 图13说明实施例经皮取样及分析装置的分裂器、储液器及通道支撑物之间的关系的横截面图。
[0028] 图14A说明实施例经皮取样及分析装置的储液器、传感器及分裂器的俯视图。
[0029] 图14B说明根据一实施例的具有盖的经皮取样及分析装置的俯视图。
[0030] 图15A说明根据一实施例的经皮取样及分析装置的俯视图。
[0031] 图15B及15C说明图15A的经皮取样及分析装置的不同层的关系的横截面图。
[0032] 图16说明实施例经皮取样及分析装置的升高分裂器的透视图。
[0033] 图17为用于施加经皮取样及分析装置的实施例施加器装置的组件框图
[0034] 图18为根据一实施例的经皮取样及分析装置系统的系统组件图。
[0035] 图19A到19C说明用于使用不同工具箱以经皮取样及分析装置加载实施例施加器装置的实施例方法。
[0036] 图20说明将经加载施加器装置施加到个体的皮肤的实施例方法。
[0037] 图21为适于用于各种实施例中的服务器的组件框图。
[0038] 图22为适于用于各种实施例中的计算机装置的组件框图。

具体实施方式

[0039] 将参考附图详细描述各种实施例。在可能的情况下,相同的参考数字将在所有图式中用于指代相同或相似部件。对特定实例及实施方案的参考是出于说明目的,且不希望限制本发明或权利要求书的范围。
[0040] 用于从个体获取生物样本的常规方法是侵害性的、不舒服的且疼痛的。举例来说,常规葡萄糖生物传感器要求糖尿病患者通过使用尖锐的刀片或针刺穿或割裂其皮肤来获取血液样本。接着,可收集所述血液样本且将其递送到检测所述血液样本的葡萄糖水平的生物传感器。虽然此类生物传感器通常标记为“无痛的”,但用户在重复取样期间经常体验到他们可能对其感到习惯的某种程度的不适。不管怎样,常规生物传感器可引起不适、疼痛且可增加感染或出血的可能性。
[0041] 常规生物传感器的另一缺点为其在可分析生物样本之前需要若干步骤。常规生物传感器需要使皮肤分裂、收集生物样本(例如,血液)及将所获得的样本从收集地点递送到分析装置。此多步骤过程是耗时的且在收集及/或递送期间可引起生物样本的污染或丢失。此外,如果用于使上皮分裂的尖锐仪器处理不当,那么当其他人与被污染的尖锐仪器接触时可能出现疾病(例如,肝炎)的交叉污染。当前生物传感器的进一步缺点为其需要相对大的样本体积来提供精确结果。
[0042] 因此,揭示各种实施例方法及设备,其提供安全且非侵害性的经皮取样,及对生物样本的分析。所述各种实施例方法及设备获取且分析在损伤或感觉最小的情况下以经皮方式提取的生物样本。此外,所述各种实施例在单个步骤中获取生物样本且将所述样本递送到生物传感器。因此,可使潜在的污染险最小化。在一实施例中,可将电压(或电流)施加到分裂器单元,从而产生可被施加到个体的上皮(即,皮肤)的局部热。已发现所施加的局部热改变上皮的角质层中的分裂位置处的细胞的渗透性,使得产生用于流体流动的通道。
[0043] 组织液可从这些毛细血管状通道渗透且可被收集。可通过使收集到的流体与生物反应性元件(例如,酶)进行反应来对所收集到的流体进行分析物(例如,葡萄糖)测试。可以电化学方式分析生物样本与生物反应性元件之间的生化反应的产物以根据电势或电流推断出反应物的浓度。可映射检测到的电势或电流量来确定分析物水平或生物样本特性。一旦从皮肤移除分裂器单元,角质层细胞即通过返回到其原始构造且关闭毛细血管状通道而再次变得不可渗透。
[0044] 所述各种实施例方法及设备进一步允许对非常少量的生物样本的精确实时分析。在一实施例中,从角质层的毛细血管状通道收集的极少量的组织液可用于确定各种分析物水平。
[0045] 所述各种实施例方法及设备进一步使得分析生物样本的整个过程成为可能,所述过程包括在单一装置中使皮肤细胞分裂、收集生物样本、使所述生物样本与生物反应性元件反应及感测由所述反应产生的信号。通过将取样装置及分析装置并入在单一封装中,可需要较小的生物样本且可极大地减小生物样本的污染的可能性。还可减少获取样本及执行样本分析的所需的时间。
[0046] 生物样本的经皮提取可需要接近可位于完整的皮肤表面下方的体液。所述皮肤为动物(尤其是脊椎动物)的软外盖。在哺乳动物中,所述皮肤为由多层外胚层组织组成的皮肤系统的最大器官,且保卫下方的肌肉、骨骼、韧带及内脏器官。皮肤执行以下功能:保护、感觉、热管理、蒸发控制、存储及合成、吸收及抗水性。
[0047] 哺乳动物的皮肤由三个主要层组成:表皮,其提供防水性且用作防止感染的屏障;真皮,其用作用于皮肤的附器的位置;及下皮(皮下脂肪层)。
[0048] 表皮为皮肤的最外层。表皮形成身体表面上的防水的、保护性的外套且由具有下方的基膜的分层鳞状上皮组成。表皮分成若干层,其中细胞通过有丝分裂形成在最内层处。所述细胞在组织层中向上移动,随着其分化且以角蛋白填充而改变形状及成分。所述细胞最终到达称为角质层的顶层且蜕皮或脱落。表皮的厚度为约0.5mm到1.5mm。
[0049] 如图1中说明,表皮分成以下五个子层或组织层:角质层102,其由25到30层死细胞构成且具有10微米与50微米之间的厚度;透明层103、颗粒层104、棘层105及生发层106(也称为“基底层”)。
[0050] 可与皮肤100直接接触而放置各种实施例的设备且通过压力或粘着剂将其保持在适当位置中。可将一系列精确确定且受控的电脉冲施加到安置在所述设备中或所述设备上的一个或一个以上分裂器单元,以便产生使皮肤100的角质层102的细胞分裂而不损伤皮肤细胞的局部热及电场。施加精确度受控的热改变角质层的渗透特性且在皮肤中产生允许组织液流出个体的身体的毛细血管状通道。可收集所述组织液且引导其通过设备的表面。在设备的表面上,所述组织液可与传感器接触以确定某一分析物(某些分析物)的成分或存在。一个此传感器可使用生物反应性元件,例如酶。在组织液与生物反应性元件反应之后,可以某一方式定位一对或一对以上电化学电极以测量组织液样本的一个或一个以上生化分析物或物理化学性质。出于论述的目的,归因于局部热施加的角质层渗透性的剧增可称为分裂过程。产生局部热的元件可称为分裂器202。在分裂过程期间,皮肤细胞保持完整。
[0051] 图2说明根据一实施例的经皮取样及分析装置200的功能性组件。经皮取样及分析装置200可包括分裂器202,所述分裂器202连接到信号产生器204a、204b的正电杆及负电杆。在一实施例中,分裂器202可用作电阻性元件。在归因于局部热施加的渗透性升高的简短时期之后,细胞返回到其正常功能。在一实施例中,当电流通过分裂器202时,分裂器202产生热。当放置在皮肤上时,由分裂器元件产生的局部热可引起对皮肤细胞的分裂,从而促进组织液流动到经皮取样及分析装置200的表面上。分裂器202可由展现适当加热及控制性质的各种材料制成,以提供使皮肤细胞分裂而不损伤皮肤细胞所需的精确加热控制性质。此外,可出于制造的相对容易性以及成本考虑来选择用于产生分裂器202的材料。例如、钨、不锈、铂及金等等的材料可优选地用于形成分裂器202。在优选实施例中,金可用于形成分裂器202。
[0052] 经皮取样及分析装置200可进一步包括由反电极208及工作电极201组成的感测元件。电极208、210可涂覆有生物反应性元件且耦合到导电路径206a、206b。在一实施例中,反电极208及工作电极210形成电解池的阳极及阴极。反电极208可涂覆有生物反应性元件以促进由生物样本与生物反应性元件之间的化学反应产生的信号到电信号的转换。
[0053] 可将许多不同分析技术并入到经皮取样及分析单元中以确定生物样本中的各种分析物的水平及浓度。举例来说,安培计技术、库伦滴定技术、电势测定技术可各自为可并入到经皮取样及分析装置中以确定生物样本中的分析物水平或浓度的替代技术。此外,可并入电化学阻抗分析技术以检测生物样本中特定抗体的存在。
[0054] 作为说明,可使用安培计技术来检测流体样本中的葡萄糖的水平或浓度。两个电极可为分离的且彼此绝缘,且具有跨越电极施加的电势。因为电极物理地去耦合,所以没有电流从一个电极流到另一个电极。可使用在存在特定分析物的情况下通过化学反应产生离子的反应剂处理所述电极。当可允许含有分析物的生物样本在两个电极的表面上流动时,所产生的离子促进电流在所述电极之间的流动。在反应中产生的离子的相对数目可确定电流可流动的相对容易性。换句话说,当在生物样本中存在较高浓度的检测到的分析物时,在所述电极之间流动的相对电流将增加。因此,可基于在两个电极之间检测到的电流或电压降的量值来计算特定分析物的相对浓度。
[0055] 类似地,库伦滴定方法使用分析性化学技术来通过测量所传导或产生的电量(以库伦计)来确定在电解反应期间变换的物质量。并入电势测定方法的经皮取样及分析装置在无电流或低电流流动条件下测量电势。接着,可使用测得的电势来确定所关注的分析物的分析量。并入电化学阻抗方法的经皮取样及分析装置测量随着频率而变的介质的介电性质。
[0056] 在示范性实施例中,当分析生物样本中的葡萄糖的浓度时,葡萄糖到葡萄糖内酯的酶促转换可产生电子,可捕获所述电子以在感测电极208、210(也称为反电极208及工作电极210)之间产生阳极电流。电阻抗感测电极208、210可经配置以确定跨越感测电极208、210的电阻抗光谱。由于化学反应而产生的电流的量值可与所获得的生物样本中含有的葡萄糖的量或浓度成比例。在一实施例中,可使用发电机(未展示)将电势施加到反电极208及工作电极210。一旦生物样本与涂覆电极208、210的反应性生物元件反应,可从葡萄糖到葡萄糖内酯的转换释放的离子即促进跨越工作电极与反电极的电流的产生。在此场景中,工作电极可用作阳极且反电极可用作阴极或反之亦然。电流的水平可取决于位于生物样本中且经转换成葡萄糖内酯的葡萄糖量。可通过安培计测量可产生的电流,所述电流的测量可与在所收集的生物样本中的葡萄糖水平直接相关。
[0057] 反电极及工作电极208、210可由展现满意的导电特性且适于所使用的特定测量的各种材料中的任一者制成。此外,可出于制造的相对容易性以及成本考虑来选择用于产生电极的材料。展现用作反电极及工作电极208、210的满意导电特性的材料的实例可包括铂、、金、或其它材料。
[0058] 经皮取样及分析装置200可进一步包括储液器212,所述储液器212用于收集及含有生物样本,例如从被分裂的角质层中的毛细血管状通道流出的组织液。当组织液可被释放且开始在经皮取样及分析装置200上流动时,储液器212提供用于在其中收集组织液的体积。通过在储液器212内进行收集,可含有所述组织液,同时由感测电极进行的样本的分析继续进行。储液器212可在分裂器202及感测电极208、210的下方形成。当将经皮取样及分析装置200放置在个体的皮肤上时(其中分裂器202与皮肤接触),可有效地将所述储液器定位在分裂器202及电极208、210上方以含有所释放的流体样本。储液器212可包括盖子或盖以更有效地包含流体。下文相对于图13A及13B更详细地论述盖子或盖。可使用此项技术中已知的常规方法来产生储液器212。举例来说,可通过在非储液器区域中的支撑基部(例如,衬底214)的第一侧上借助加成法或借助减成法(例如,光刻)来堆积材料(例如,陶瓷或聚合物211)来产生储液器212。替代地,可将间隔物材料(下文更详细地论述)安置在盖与衬底214之间以产生用于收集流体的腔。
[0059] 衬底214可形成可在其上定位或附接其它经皮取样及分析装置200组件的支撑物。所述衬底可由柔性材料形成,使得建置在其上的衬底及组件可变形以与用户皮肤的轮廓共形。替代地,所述衬底可由刚性材料形成,使得可迫使用户的皮肤变形以与所述衬底的形状共形。衬底214可包括第一侧或顶侧及第二侧或背侧。经皮取样及分析组件可附接到衬底214的第一侧。衬底214可包括某些特性以容纳各种实施例的经皮取样及分析装置200的所有功能。举例来说,衬底214可必须经受各种蚀刻及或光刻过程,所述过程沉积材料以在不损坏分裂器202及电极208、210的情况下形成分裂器202及电极208、210。此外,衬底214的第一侧可经历蚀刻过程以产生储液器212。此外,可能需要衬底214展现某些热传导性质。举例来说,可能需要由分裂器单元202产生的热保持局部化且集中。因此,可能需要所述衬底具有高热阻率以使得由分裂器产生的热不被衬底214传导到不同于与分裂器单元202直接接触的区域的区域。此外,可能需要所述衬底拥有对热膨胀的抵抗性。
[0060] 不同的衬底214可用作经皮取样及分析装置200中的基部。当将电压(或电流)施加到分裂器202且产生热时,具有高热膨胀系数的衬底214可挠曲或弯曲。挠曲或弯曲动作可使分裂器单元202从皮肤100的表面移位,从而导致对角质层的不充分加热。因此,角质层的渗透性可未被充分改变以允许组织液的流动。最终结果为所获得的生物样本的体积不足以进行充分分析。可需要分裂器202连续地与皮肤100接触以在角质层中产生毛细血管状通道,所述毛细血管状通道可允许组织液从个体的身体流动到经皮取样及分析装置200上。因此,可选择不使分裂器202从皮肤100移位的低热模数衬底214。
[0061] 此外,对衬底214的重复加热及冷却可损坏可附接到衬底214的经皮取样及分析装置200的组件。举例来说,用于分裂器202的材料与用于衬底214的材料之间的热膨胀特性的差异可导致分裂器202与衬底214的分离。换句话说,在重复的加热及冷却循环之后,分裂器可开始从衬底剥离。因此,在优选实施例中,所述衬底可展现高热阻率(低导热率)性质,同时反映分裂器202材料的低热膨胀特性。不同的衬底214可具有不同的热膨胀性质。举例来说,大多数金属衬底214具有约5ppm/℃到10ppm/℃的热膨胀系数;玻璃具有约8ppm/degF的热膨胀系数;通用塑料具有20ppm/℃到30ppm/℃的热膨胀系数。
[0062] 然而,在一些替代实施例中,可操纵用于衬底214中的材料的热膨胀特性以有利地产生所述衬底的机械移动。衬底214的此机械移动可引起脂质屏障膜中的结合的破裂、分裂或错位,从而进一步实现或辅助生物流体从间质区、在经皮取样及分析装置200上及通过经皮取样及分析装置200的移位。举例来说,当施加电流通过分裂器202时,可产生热。对分裂器202的加热致使容纳分裂器202的衬底214也加热。此加热导致衬底214材料根据热膨胀系数膨胀。当解除施加到分裂器202的电流时,分裂器202及周围的衬底214两者都将冷却。此冷却导致衬底214材料的收缩。如下文更详细地论述,可使到分裂器202的电流脉冲化。所施加的电流的脉冲接通及脉冲断开可引起衬底214的有节奏膨胀及收缩循环以导致衬底垂直于其平面的机械移动,以增强生物流体从间质区的流动。具有充分的热膨胀系数的材料可导致衬底214垂直于其平面的在0.05微米与3.0微米之间的平移。在优选实施例中,选择具有热膨胀系数的材料以导致衬底214垂直于其平面的在0.1微米与
0.6微米之间的平移。
[0063] 在一实施例中,衬底214可包括物理及/或化学性质以适应某些温度而不被损坏或引起对经皮取样及分析装置200的组件的损坏。在一实施例中,可将产生高达200℃的温度的分裂器202附接到衬底214。因此,衬底214可必须经受此类高温而不会熔化、永久地变形或将热传导到经皮取样及分析装置200的其它组件。
[0064] 即使衬底214不在高温下熔化或永久地变形,衬底214也可归因于变化的温度而膨胀或收缩。因为经皮取样及分析装置200的组件可固定地附接到衬底214,所以衬底214的膨胀及收缩可引起附接组件分离且引起对经皮取样及分析装置200的配置的损坏。
[0065] 为减少或消除衬底214在变化温度下的尺寸变化,可考虑不同的衬底214。在一实施例中,由具有约10ppm/degF到20ppm/degF的热膨胀系数的材料制成的衬底214可用于减少当衬底214暴露于约100℃到200℃的高热时的膨胀/收缩效应。在进一步实施例中,可使用由具有约10ppm/degF到12ppm/degF的热膨胀系数的材料制成的衬底214。在进一步实施例中,衬底214可具有可在与分裂器202材料的CTE的20%的偏差之内的热膨胀系数。
[0066] 为减少或消除从附接到衬底214的分裂器202到经皮取样及分析装置200的其它组件的热传导,可考虑用于衬底214的替代材料。在一实施例中,衬底214可由具有约0.1W/m*K到1.1W/m*K的热导率系数的材料形成,以减少从分裂器202到经皮取样及分析装置200的其它组件或到超过与分裂器202直接接触的部分的个体的皮肤的其它非计划中区域的热传导。在进一步实施例中,衬底214可由具有约0.1W/m*K到0.2W/m*K的热导率系数的材料制成。在进一步实施例中,衬底214可由具有约0.13W/m*K或更低的热导率系数的材料制成。
[0067] 在一实施例中,为经皮取样及分析装置200选择衬底214可取决于用于制造经皮取样及分析装置200的分裂器202的材料的热膨胀系数及热导率系数。举例来说,衬底214可由具有与用于分裂器202的材料的CTE偏差小于50%且优选地小于20%的热膨胀系数的材料制成。在进一步实施例中,衬底214可由具有小于0.5W/(m·K)的热导率系数(CTC)的材料制成。
[0068] 在一实施例中,适于用于各种实施例的经皮取样及分析装置200的衬底214可由各种材料制成,例如玻璃、塑料、金属或
[0069] 在一实施例中,衬底214可由塑料制成。当将热施加到塑料时,塑料材料的尺寸通常在膨胀之前收缩。因为塑料的此独特特性,将热施加到由塑料制成的衬底214可引起对附接到塑料衬底214的经皮取样及分析装置200的组件的损坏。为防止初始收缩,用于制造衬底214的塑料材料可为退火塑料(即,已在先前被加热以移除或防止由初始收缩引起的内应力的塑料)。退火塑料在此项技术中是已知的且可通过使塑料材料退火以引起其性质的变化来生产退火塑料。
[0070] 在进一步示范性实施例中,衬底214可由聚亚酰胺(例如,KaptonTM)制成。TM TM
Kapton 为DuPont 开发的聚亚酰胺薄膜,其可在较宽的温度范围(-273℃到+400℃(0到
673K))中保持稳定。
[0071] 可将生物反应性元件(例如,酶)涂覆到衬底的第一侧。举例来说,可将所述生物反应性元件涂覆到工作电极210、反电极208或两者。当角质层被分裂且组织液开始通过结构的毛细血管作用流经角质层进入到储液器212时。可引导所述组织液流动到储液器212中且具体来说在反电极及工作电极208、210的表面上流动。所获得的流体可与反电极及工作电极208、210的表面上的生物反应性元件接触,从而引起以电子形式释放能量的化学反应。反电极208及工作电极210可形成电解池的阳极及阴极,从而使得电流能够流经可以可控电势测量所述电流的装置。因此,可将从生物样本与生物反应性元件之间的化学反应释放的电子(离子)转换成电信号。可测量由所述化学反应产生的电信号以确定所获得的生物样本中的目标分析物的量。
[0072] 衬底的第一侧上的生物反应性元件的过厚可在制造过程期间或在装置的操作期间引起某些问题。举例来说,较大厚度的生物活性层需要较大深度的通道以给予供生物样本在电极上流动的空间。如果所涂覆的生物反应性元件层过厚(举例来说,大于10微米,例如在商业葡萄糖经皮取样及分析装置中常见),那么其可阻塞或填充可经配置以在电极上引导生物样本的通道222,从而致使经皮取样及分析装置200发生功能故障或引起需要以增加的成本为代价的增加的通道厚度。下文更详细地论述通道222。在示范性实施例中,为避免阻塞通道222且阻碍生物样本在电极上的移动,可以例如产生小于5微米且优选地小于1微米的厚度的方式涂覆生物反应性元件。这可通过使用例如由Eugenii Katz,生物化学及生物能学-42(1997)95-104描述的系统或薄传感器层沉积的其它已知方法来实现。通过减小生物反应性元件的厚度,可在没有增加的通道深度的额外成本的情况下防止对经皮取样及分析装置200中的通道222的可能阻塞。
[0073] 通常使用的生物反应性元件的一个实例可为葡萄糖氧化酶(GOD)。通常使用的生物反应性元件的另一实例可为葡萄糖脱氢酶。在示范性实施例中,可涂覆GOD以覆盖工作电极210的表面。为确定个体的葡萄糖水平,可与皮肤细胞直接接触而施加具有分裂器202的经皮取样及分析装置200。通过跨越分裂器202的端子施加电压(或电流),可产生精确度受控的热且将所述热局部化到分裂器202位置。可对着皮肤施加局部化的热以改变皮肤细胞的渗透性且最终产生毛细血管状通道。组织液可从毛细血管状通道流出而进入储液器212且在反电极及工作电极208、210上流动。组织液中的葡萄糖分子可与覆盖工作电极210的表面的GOD反应。葡萄糖氧化酶催化组织液中的葡萄糖分解成葡萄糖内酯,从而将电子释放到介体,例如K3Fe[CN]6。电子介体(或电子穿梭)可将电子转移到工作电极210,在工作电极210处已施加阳极电势以使得可氧化所述介体。接着,经氧化的介体可能够接受来自葡萄糖转换反应的另一电子以重复所述过程。在此氧化反应中释放的电子可行进通过工作电极210而朝向反电极208,从而产生电流。由此反应产生的所感测到的电流的量值可与组织液中的葡萄糖的浓度水平成比例地相关。因此,通过确定跨越工作电极及反电极产生的电流的量值,我们可确定所获得的样本中的葡萄糖的相对量。
[0074] 图3说明经皮取样及分析装置200的俯视图,其展示经皮取样及分析装置200的功能性组件的实施例定向及配置。经皮取样及分析装置200可包括连接到两个导电路径204a、204b的分裂器202。导电路径204a、204b可耦合到电源(未展示)的正节点及负节点。可邻近于工作电极210及反电极208而放置分裂器202。反电极及工作电极208、210可分别连接到导电路径206a、206b。
[0075] 可使用支撑结构220图案化反电极208及工作电极210的表面,支撑结构220使电极208、210从个体的周围皮肤移位。因为可对着个体皮肤按压经皮取样及分析装置200,所以可能有必要使电极208、210从周围皮肤移位以便允许所获得的组织液在电极208、210的表面上自由流动。周围皮肤100可在电极208、210的表面上变形,从而有效地防止生物样本与电极表面接触。通过将支持结构220放置在电极上,可有效地提升所述周围皮肤使其远离所述电极的表面。支撑结构220的各种图案还可产生通道222,通道222归因于毛细血管作用而在工作及反电极208、210的整个表面上引导生物样本。这些图案可具有任何形状或布置。举例来说,反电极及工作电极208、210可经配置以包括星形通道支撑物220以操纵生物样本在反电极及工作电极208、210的整个表面上的移动。
[0076] 因为所需的生物样本量是微小的且反电极208及工作电极210的表面积可为相对小的,所以生物样本对反电极及工作电极208、210的均匀覆盖可增强分析物的最终分析的精确度。从经皮取样及分析装置200(其中反电极及工作电极208、210的整个表面被覆盖)获得的结果需要较少的用于分析的时间及较小的用于分析的生物样本体积且可为更精确的。
[0077] 图4说明另一实施例经皮取样及分析装置200的俯视图。经皮取样及分析装置200的功能性元件可安置在衬底214的表面上且可经配置以包括可为相互指状突起的反电极及工作电极208、210。在此配置中,一个以上反电极及工作电极208、210可用于产生相互指状突起配置。举例来说,总共三个电极可用于产生相互指状突起;两个反电极208a及
208b以及一个工作电极210。反电极208及工作电极210可经由导电路径206a、206b耦合到电流或感测单元。可使用长通道支撑物220来形成细长通道222。通道222可覆盖反电极及工作电极208a、208b、210的整个表面。以弯曲形状配置的分裂器202可邻近反电极及工作电极208a、208b、210而定位。可产生储液器212而围绕分裂器202及反电极及工作电极208a、208b、210。分裂器202可连接到信号产生器204a、204b的正电杆及负电杆。
[0078] 生物样本(例如,组织液)可从由分裂器202产生的毛细血管状通道通过毛细血管作用流动到储液器212中。当生物样本流动到储液器212中时,通道222及通道支撑物220可辅助所述生物样本在储液器212中的移动及方向,以在反电极及工作电极208a、208b、210的整个表面上通过由所选择的通道支撑物220材料的相对亲水性质引起的进一步毛细血管作用来分散所述生物样本,如下文更详细描述。
[0079] 排气口或出口224可存在于生物样本材料可朝向其移动的储液器212的侧上。排气口/出口224可减轻原本将由在储液器212内捕获的空气引起的任何空气压力,且防止生物样本朝向储液器212的远侧移动。在图4中展示的实施例中,储液器212可呈梯形形状以允许生物样本使用通道222及通道支撑物220从分裂器202流动而在工作电极及反电极208、210上流动。在替代实施例中,排气口224可经配置以引导排出的气体返回朝向分裂器202,使得所述气体可通过盖1302(见图13B及下文关于盖的论述)中的孔返回而再循环。使用排气口224的实施例可称为排气实施例,而不使用排气口的实施例可称为未排气或非排气实施例。
[0080] 图5A到5D说明各自具有功能性组件的不同配置的各种实施例经皮取样及分析装置421到424的俯视图。图5A到5D中的每一者中展示的实施例拥有不同的分裂器202(5A)到202(5D)配置,但出于此论述的目的而假设分裂器202(5A)到202(5D)可由相同材料形成。此外,出于此论述的目的,可假设可跨越分裂器202(5A)到202(5D)中的每一者施加相同的电压(或电流)。
[0081] 与图4中展示的经皮取样及分析装置类似,图5A说明包括交叉指状的反电极及工作电极208a、208b、210及具有弯曲配置的分裂器202(5A)的经皮取样及分析装置421。在图5A中展示的实施例中,分裂器202(5A)的横截面具有相对小的线规(即,较大的横截面直径)。较小的线规可产生具有相对较低的电阻值且因此具有较低的局部热(在可施加相同的电压的情况下,与具有较高的电阻值的分裂器202相比)的分裂器202(5A)。
[0082] 图5B说明另一实施例经皮取样及分析装置422的俯视图。图5B中展示的实施例的功能性组件与图5A中展示的功能性组件类似。特定来说,图5B中展示的分裂器202(5B)的总长度可与图5A展示的分裂器202(5A)相同。此外,由图5B中展示的分裂器202(5B)覆盖的总面积可与图5A中展示的分裂器202(5A)相同。然而,图5B中展示的分裂器202(5B)的弯曲线圈的量规可展示为比图5A中展示的分裂器202(5A)大(即,较小的横截面尺寸)。因此,当可将施加到图5A中的分裂器202(5A)的相同电压(或电流)施加到图5B中的分裂器202(5B)时,可由于增加的电阻值而产生较高温度的局部化热。因为由图5B中展示的分裂器202(5B)产生的较高温度可在与由图5A中展示的分裂器202(5A)产生的相对面积相同的相对面积上分布,所以相对于图5A中展示的分裂器202(5A),图5B的实施例中展示的分裂器202(5B)的功率密度可高得多。
[0083] 图5C说明另一实施例经皮取样及分析装置423的俯视图。与图5A中展示的分裂器202(5A)对照,图5C中展示的分裂器202(5C)具有大于分裂器202(5A)的量规,但与分裂器202(5A)及/或202(5B)相比具有较少的绕组且覆盖较小的总面积。与分裂器202(5A)相比,因为分裂器202(5C)具有比分裂器202(5A)小的量规,所以分裂器202(5C)通常将具有比分裂器202(5A)高的电阻值。然而,因为分裂器202(5C)也具有比分裂器202(5A)少的绕组,所以分裂器202(5C)的总长度可比分裂器202(5A)短。因此,可有效地否定分裂器202(5C)的电阻值归因于较大的量规而相对于分裂器202(5A)增加,且分裂器202(5C)的电阻值可与分裂器202(5A)相同。然而,因为与分裂器202(5A)相比,分裂器202(5C)覆盖显著较小的总面积,所以相对于分裂器202(5A)的功率密度,分裂器202(5C)的功率密度可显著较大。与分裂器202(5B)相比,分裂器202(5C)具有与分裂器202(5B)相同的量规值但具有较少的绕组。因此,分裂器202(5C)的总长度可小于分裂器202(5B)。因此,相对于分裂器202(5B)的电阻值,分裂器202(5C)将具有较低的电阻值。然而,因为分裂器202(5C)与分裂器202(5B)相比覆盖显著较小的总面积,所以相对于分裂器202(5B)的功率密度,分裂器202(5C)的功率密度可有效地为相同的。
[0084] 图5D说明包括具有较大光滑表面的反电极及工作电极208、210的实施例经皮取样及分析装置424。与图5A到5C中展示的配置对照,与弯曲形相比,储液器212及分裂器202(5D)的形状可为矩形的。此外,电极208、210可展示为不相互指状突出的矩形电极。分裂器202(5D)的相对电阻值可比分裂器202(5A)到202(5C)的相对电阻值低得多,这是因为分裂器202(5D)的量规可几乎为分裂器202(5A)的量规但总长度可几乎为202(5C)的总长度。此外,因为分裂器202(5D)覆盖约与分裂器202(5C)相同的总面积,所以相对于分裂器202(5A)、分裂器202(5B)及分裂器202(5C)的功率密度,分裂器202(5D)的功率密度可为较小的。各种实施例可经设计以使用每平方毫米1到10瓦的功率密度将热递送到个体的皮肤。在优选实施例中,分裂器以每平方毫米2到5瓦的功率密度将热递送到个体的皮肤。
[0085] 如图5A到5D中展示,可使用多种不同的分裂器202(5A)到202(5D)配置来制造各种实施例的经皮取样及分析装置421到424。如上文论述,分裂器的大小及形状可影响其电阻特性且因此影响其产生局部化热的能力。此外,被选择用于形成分裂器的材料也可影响其电阻特性且因此影响其产生局部化热的能力。如同电极材料选择,可从展现满意的导电/电阻性质的各种各样的材料中选择分裂器材料,使得当将特定电压施加到分裂器引线时可产生充分的热。此外,应在最优分裂器材料中观察到热传导及电阻特性。最后,制造处理的容易性及成本可确定分裂器材料的最终选择。举例来说,分裂器202可由镍铬合金、钛、钨或金制成。在优选实施例中,分裂器202可由金制成。
[0086] 如上文相对于图5A到5D论述,可以多种配置形成分裂器202。图6A到6E说明可形成分裂器202的额外形状。举例来说,分裂器202可以弯曲形、圆形、新月形、半圆形、线性、正方形、矩形、梯形、六边形及三角形形状形成。每一独特形状可影响可局部化所产生的热的方式。研究显示由变化的分裂器形状引致的个体体验到的所产生的感觉也变化。通过改变分裂器202的形状,可增加或减少个体体验到的感觉或不适。
[0087] 图6A说明具有线性形状的实施例分裂器202的俯视图。图6B说明以希腊字母欧米伽的形状形成的实施例分裂器202的俯视图。图6C说明以弯曲形状形成的实施例分裂器202的俯视图。图6D说明以矩形形状形成的实施例分裂器202的俯视图。分裂器形状配置可影响可从其抽取生物样本的个体所体验到的相对感觉或不适。在优选实施例中,可形成分裂器单元以使得分裂器的外围优选地形成矩形。此类优选分裂器单元可由实心分裂器202(例如,图6D中展示的实心分裂器202)形成或以替代弯曲配置(例如图6C中展示)形成。所述弯曲配置具有一些优势。举例来说,因为弯曲分裂器可由细长线圈(与实心矩形相比)形成,所以分裂器的电阻特性可大得多(假设类似或相同的材料)。此外,每一线圈的较细横截面也对分裂器单元的较高的总电阻值做出贡献。以此方式,弯曲形分裂器可占据大体上矩形的面积,同时提供充分高的电阻以产生所要求的局部加热水平而以对个体造成的最小感觉及不适获得经皮生物样本。
[0088] 在一实施例中,由围绕分裂器202的外围确定的面积可影响可收集的生物样本量或个体可体验到的感觉量或感觉。除绝对面积之外,分裂器202的宽高比也可影响感觉对流体产生水平。宽高比为分裂器202可覆盖的皮肤100的面积相比于分裂器202的参数(例如,所述分裂器的长度及横截面面积)的比率。不同的宽高比可不同地影响皮肤细胞的分裂的过程及感觉水平。举例来说,如果分裂器202可覆盖的皮肤面积具有过度的宽高比(例如,例如图6A中展示的长且细的分裂器),那么使用分裂器202可引起较高水平的感觉而无法获得充分量的生物样本。已发现优选的宽高比为约2:1。更优选的宽高比可为1:1(即,正方形或圆形)+/-50%。以此类优选的宽高比,个体已展现最少的感觉或不适,同时获得充分量的生物样本。
[0089] 在一实施例中(此处,宽高比可为约2:1),分裂器202可覆盖具有约150微米到400微米的长度及50微米到200微米的宽度的矩形区域。在进一步实施例中,分裂器202可具有约200微米到400微米的长度及100微米到200微米的宽度。图7说明具有200微米的长度及100微米的宽度的示范性弯曲分裂器202。在优选实施例中,分裂器202的大小可包括120微米的长度及60微米的宽度。通过使分裂器单元的大小最小化,可类似地使相对感觉及不适最小化。然而,对制造过程的限制以及需要分裂面积足够大的角质层以获得充分大的生物材料样本可规定分裂器单元的最小有效大小。具有120微米×60微米的尺寸的分裂器202可获得充分量的生物样本,同时对个体引起可忽略的感觉或不适。
[0090] 在进一步实施例中,也可使用小于2:1的其它宽高比。举例来说,分裂器202可具有100微米的长度及60微米的宽度。在进一步实施例中(此处,宽高比可为约1:1),分裂器202可覆盖具有约50微米到400微米的长度及宽度的正方形区域。在进一步实施例中,分裂器202可具有约100微米到400微米的长度及宽度。在示范性实施例中,可使用具有200微米的长度及宽度的弯曲分裂器202。在优选实施例中,分裂器202的尺寸可具有约
120微米的长度及宽度。在优选实施例中,分裂器202可具有200微米×200微米的尺寸。
在更优选实施例中,分裂器202可具有60微米×60微米的尺寸。
[0091] 可使用以下等式计算分裂器的电阻:
[0092] R=ρL/A
[0093] 其中,
[0094] R为材料的均匀标本的电阻(以欧姆Ω测量)
[0095] ρ为材料的电阻(以欧姆-米测量,Ω-m)
[0096] L为材料片的长度(以米m测量);且
[0097] A为所述标本的横截面面积(以平方米m2测量)。
[0098] 通过改变这些参数中的每一者的值,可实现不同的电阻。举例来说,用于分裂器的标本的横截面越细,所述分裂器的电阻就越大。类似地,用于分裂器202的材料的长度越长,所述分裂器的电阻就越大。相反,较宽的横截面或较短的分裂器可产生较低的分裂器电阻。
[0099] 在给定通过分裂器202施加的恒定电流的情况下,电阻约高,所产生的热就越大。因此,为获得所要的热水平,用于分裂器202的材料应实现所要的电阻。因为材料的电阻率可为恒定的,所以可调整材料的长度及横截面面积以实现所要的电阻,所述电阻进而可产生所要的热水平。举例来说,为在使用短金材料片的分裂器202中实现高电阻,可减小金材料的横截面面积。类似地,为在使用具有大横截面面积的金材料的分裂器202中实现高电阻,可增大所述金材料的长度。
[0100] 当分裂器的弯曲配置在皮肤上产生用于热产生的多个位置时,所产生的加热的相长干涉将单个加热源有效地施加到个体皮肤。图8说明接近皮肤100定位的实施例弯曲分裂器202的横截面图。举例来说,每一线圈802可产生由对施加到分裂器202的引线的电流的抵抗作用引起的热。可传导所产生的热通过皮肤层。来自每一线圈802的离散加热可与由其它相邻线圈802产生的加热相长干涉以产生均匀的热梯度804。均匀、连续的加热梯度804可引起对皮肤细胞的均匀且有效的分裂。以此方式,分裂器的弯曲配置提供与可通过使用用于所述分裂器的实心矩形配置实现相同的均匀加热。此外,与限于相同面积的实心矩形分裂器相比,弯曲配置可提供具有较大电阻的分裂器。
[0101] 在弯曲分裂器202中,线圈802彼此之间的距离可确定均匀的加热梯度804在行进通过角质层时是否可形成为离散热源。如果线圈802之间的距离过大,那么均匀且连续的加热梯度804可根本不形成或可在角质层下方的皮肤水平处形成,从而未能有效且均匀地使角质层的细胞分裂。在一实施例中,弯曲分裂器202的线圈802可间隔开约5微米到40微米。在优选实施例中,弯曲分裂器202的线圈802可间隔开约15微米。
[0102] 给定可变化的各种分裂器性质(例如,大小、形状、量规、材料、所施加的电流等等),可形成且实施展现所要电特性的分裂器以产生充分的流体样本,同时给予患者可忽略的感觉及/或不适。举例来说,假设没有其它变化,随着分裂器的大小(面积)增大,所提取的流体量也增大。然而,再次假设没有其它变化,随着分裂器的大小(面积)增大,患者体验到的感觉及不适的量也增大。因此,可知晓某些比例关系。患者可体验到的感觉或不适的量可与分裂器的面积、分裂器的宽高比及所施加的功率密度成比例地相关。类似地,可提取的流体量可与分裂器的面积及施加的功率密度成比例地相关。测试已指示所施加的每平方毫米1瓦的功率密度可为使患者的角质层分裂所需的最小功率量。实际上,分裂器可受到许多其它因素约束。举例来说,在便携式应用中,可存在由使用特定电池引起的电压/电流约束,从而显著地影响功率密度要求。经济或制造约束可限制可制造分裂器的材料。当面对这些约束中的任一者时,仍可通过改变分裂器性质的组合以使得所述约束中的每一者得到满足来设计分裂器。
[0103] 如先前论述,分裂器202可实质上作为电阻器而操作,当将电压(或电流)施加到分裂器202的引线时,所述电阻器产生局部化的热源。使皮肤细胞分裂以获取充分的生物样本量且引起最少的不适或感觉所需的热量可取决于不同的变量,例如皮肤100的厚度及皮肤100上的神经末梢的集中程度。此外,感觉及不适对于每一个别个体来说是主观的。然而,角质层的厚度一般为约50微米。所述角质层在个体的各种位置处可为更厚或更薄的。举例来说,所述角质层在手的手掌处及在脚的脚底处是更厚的,且在眼睑上是更薄的。在一实施例中,由分裂器产生的热可导致约100℃到200℃的更热的温度。较低的温度可产生较少的感觉而较高的温度可产生较大的生物样本量。用于施加热以使皮肤细胞分裂的所要位置可在前臂的内侧面上。在给定此位置处的角质层的相对厚度以及此位置处的神经末梢的相对数目的情况下,可为优选的是在50℃到150℃下从分裂器施加以引起角质层中的分裂。在更优选的实施例中,分裂器的温度可约为90℃到110℃。
[0104] 在一实施例中,因为不同的个体可具有不同的皮肤厚度水平,因此可需要校准各种实施例的经皮取样及分析装置200以产生充分的热,以用于在感觉量最少的情况下获得最多的生物样本量。因此,可针对不同个体调整分裂器202的温度的水平及持续时间。
[0105] 在一实施例中,当可将来自分裂器202的约85℃到140℃的热施加到皮肤表面达约100ms到200ms的持续时间时,皮肤100的分裂可发生。在进一步实施例中,当可将来自分裂器202的140℃的热供应到皮肤100表面达约120ms到160ms的持续时间时,皮肤的分裂可发生。在优选实施例中,当可将来自分裂器202的140℃的热供应到皮肤100表面达约140ms的持续时间时,皮肤100的分裂可发生。
[0106] 为在个体上及在个体附近安全地操作,较低的电压及电流可为合意的。身体可检测到10V或更高的电压且已在大脑摄影图中观察到。因此,为减少电压对身体的影响,使用低于10V的电压可为优选的。因为可存在对可安全地施加到个体的电压量的限制,所以可基于所要电压调整分裂器202的电阻。类似地,可存在对可安全地施加到个体的电流量的限制,可基于所要的电流调整分裂器202的电阻。在一实施例中,供应到分裂器202的电压-8 2可为约1V到10V。在优选实施例中,供应到面积为约2×10 m 的分裂器202的电压可为约
2V。在另一实施例中,当电流源施加电流时,供应到分裂器202的电流可为约35mA到145mA。
在优选实施例中,供应到分裂器202的电流可为约100mA。对于此优选实施例,每单位面积
6 2
的分裂器在皮肤上的对应功率密度可为约5×10W/m,每脉冲的能量可为约65mJ,且每单
6 2
位面积的分裂器在皮肤上的能量可为约3×10J/m。因为电阻性元件产生的热量取决于所述电阻性元件的电阻值及跨越(通过)电阻性元件施加的电压(或电流)量,所以适于用于各种实施例的分裂器202可包括约5欧姆到100欧姆的电阻。在优选实施例中,所述电阻可为约15欧姆到50欧姆。在优选实施例中,所述分裂器可具有约22欧姆的电阻。所属领域的技术人员将理解电压及电流可根据欧姆定律成比例地彼此相关。本文中的许多论述可论述将电压施加到分裂器202。所属领域的技术人员将理解类似的电流源限制可适用。
[0107] 为在分裂器202处产生所要的热,可将具有从0到100%变化的工作循环的电流施加到导电路径204a、204b。施加到分裂器202的电流可为直流电或交流电。工作循环为电流正施加到分裂器202的时间的分数且可为静态的(100%)或脉冲化的(<100%)。已发现,通过使电流脉冲化,可实现对角质层的有效加热,同时缓解个体体验到的任何感觉或不适。在优选实施例中,可将脉冲化的直流电施加到分裂器202。可使用约80%的工作循环将所述脉冲化的直流电施加到分裂器202的导电路径204a、204b。
[0108] 在示范性实施例中,可施加电流达200ms的周期。如果工作循环为约80%,那么可在200ms的周期期间接通直流电以将电流施加到分裂器202达约160ms且断开直流电达40ms。
[0109] 在一实施例中,脉冲化的工作循环的频率可为约1Hz到约1kHz。在优选实施例中,脉冲化的工作循环的频率可为约1Hz到约10Hz。在更优选的实施例中,脉冲化的工作循环的频率可为约5Hz。
[0110] 举例来说,对于200ms的周期的80%处的工作循环,脉冲化的工作循环的频率可为5Hz。脉冲化的工作循环可具有约0.5秒到5秒的周期。在优选实施例中,脉冲化的工作循环可具有约3秒的周期以收集充分量的生物样本以供测试。在优选实施例中,可施加电压达1秒到20秒的持续时间。
[0111] 在示范性实施例中,可以80%的脉冲化的工作循环将2.2V的电压施加到分裂器202达3秒以产生140℃的温度。如果分裂器202具有约100微米×200微米的尺寸及22
2
欧姆的电阻,那么产生所要的热所需的面积上功率(P)可为5W/mm,可使用以下等式来计算面积上功率(P):
[0112] P=I2R=V2/R=2.2V/22Ohm=0.1W
[0113] 其中,
[0114] R=V/I且其中,
[0115] 功率P以瓦特计;
[0116] 电压V以伏特计;且
[0117] 电阻R为欧姆。
[0118] A=100μm×200μm=0.02mm2
[0119] P/A=0.1W/0.02mm2=5W/mm2
[0120] 其中,
[0121] P为功率;且
[0122] A为分裂器的面积。
[0123] 可根据以下等式来测量在分裂器202中产生140℃的热所需的每单位面积的能量(E):
[0124] E/A=Pt/A=1J/mm2
[0125] 其中,
[0126] 以焦测量能量,
[0127] t为一个脉冲的0.2s处的时间;且
[0128] A为分裂器的面积。
[0129] 要求通过经皮取样及分析装置200获得以精确地确定分析物水平的生物样本量可为约小于40纳升。在优选实施例中,通过经皮取样及分析装置200获得的生物样本量可约小于10纳升。在更优选的实施例中,通过经皮取样及分析装置200获得的生物样本量可为约5纳升。
[0130] 在实施例方法中,可以减少个体感觉到的感觉量的方式将电压施加到分裂器202。一种减少感觉的方法可为逐渐地且以逐步方式升高施加到分裂器202的电压的电平直到其达到所要的电压为止。举例来说,如果1.8V产生最多量的流体,那么为减少感觉,可在电压达到1.8V之前以不同的间隔使电压脉冲化。举例来说,在将1.8V施加到分裂器202之前,可在1.2V处脉冲化电压五次,在1.4V处脉冲化电压五次且在1.6V处脉冲化电压五次。
在此实施例方法中,较低电压处的脉冲可引起一些生物样本流体从皮肤100流动。即使在较低电压处获得的此小量生物样本可能不足以确定分析物水平,所述小量生物样本也可用作热导体以致使分裂器202更有效率且减少个体在较高伏特(即,1.8V)下感觉到的感觉水平。因此,通过在一时间周期内以逐步方式升高电压而不是立即施加最大电压,可在相同时间量中获得相同的生物样本量,同时可减少感觉量。
[0131] 此外,可注意到,将电能施加到分裂器202可导致形成围绕分裂器202的电场。所形成的电场也可改变角质层的渗透性特性。通过增加通过将电能施加到分裂器202形成的局部化电场,也可增加角质层的渗透性。角质层的渗透性的增加可需要施加在角质层上以释放精确分析所需的充分的生物流体量的较少的热。因此,个体可体验到减少的感觉或不适。
[0132] 图9说明使用一个以上分裂器202的实施例经皮取样及分析装置200的俯视图。为增加对皮肤100的分裂量,经皮取样及分析装置200可使用一个以上分裂器202。可以使皮肤细胞分裂且允许生物样本在经皮取样及分析装置200的反电极及工作电极208、210上流动的方式来配置分裂器202。通过增加分裂器202位置的数目,可在较短的时间量内获得较大体积的生物样本。这可导致个体体验到的减少的所体验到的感觉或不适。从个体获得的额外生物样本可使得经皮取样及分析装置200能够更精确地分析生物样本。
[0133] 在各种实施例中,经皮取样及分析装置200可包括用于收集从皮肤的毛细血管状通道流动的生物样本的储液器212。可通过使用此项技术中已知的过程及方法来产生储液器212,例如通过以产生储液器212的方式蚀刻或布置经皮取样及分析装置200的组件。举例来说,为产生储液器212,可将光致抗蚀剂材料涂覆到衬底214的第一表面且可将图案蚀刻到所述光致抗蚀剂材料中以形成储液器212。光致抗蚀剂及其使用在此项技术中是已知的。
[0134] 在一实施例中,储液器212可具有约20微米到100微米的深度。在进一步实施例中,储液器212可具有约50微米到100微米的深度。在优选实施例中,储液器212可具有约30微米的深度。在更优选的实施例中,储液器212可具有约60微米的深度。
[0135] 可在储液器212可收集从被分裂的皮肤100的毛细血管状通道流出的生物样本的位置中产生储液器212。因为分裂器202在皮肤100中产生生物样本从其流动的毛细血管状通道,所以可将储液器212定位在分裂器202下方或附近以使得经皮取样及分析装置200能够收集流动的生物样本。储液器212可包含收集储液器212a(其经形成以大体上围绕分裂器202)及感测腔212b(其经形成以大体上围绕感测元件(例如,反电极及工作电极208、210)而含有生物样本)。储液器212的感测腔212b部分可在一个位置处包含生物样本,在所述位置处,可通过与生物反应性元件进行反应且与传感器208、210进行相互作用来分析所述样本。储液器212可进一步防止生物样本流动到经皮取样及分析装置200的未经配置以分析所获得的样本的其它组件。
[0136] 为进一步引导生物样本在储液器212中及在反电极及工作电极208、210上的移动,可产生通道222。在一实施例中,可使用定位在储液器212中的通道支撑结构220来形成通道222,以促进及优化生物样本的移动及传感器与所收集到生物样本的相互作用。可以各种形状产生储液器212及通道222。举例来说,储液器212可为正方形的、三角形的、梯形的、矩形的或圆形的且通道222可为线性的或圆形的。
[0137] 图10A到10E说明具有不同储液器212及通道222形状及配置的实施例经皮取样及分析装置200的俯视图。图10A说明具有正方形储液器212的实施例经皮取样及分析装置200的俯视图,其中反电极及工作电极208、210可定位在储液器212内且一个分裂器202也可定位在储液器212内。图10B说明具有梯形储液器212的实施例经皮取样及分析200的俯视图,相互指状突起的反电极及工作电极208、210及分裂器202可全部定位在梯形储液器212内。图10C说明具有矩形储液器212的实施例经皮取样及分析装置200的俯视图,相互指状突起的反电极及工作电极208、210及分裂器202可全都定位在矩形储液器212内。图10D说明具有窄矩形储液器212的实施例经皮取样及分析装置200的俯视图,相互指状突起的反电极及工作电极208、210及分裂器202可全都定位在窄矩形储液器212内。
[0138] 图10E说明具有矩形储液器212的实施例经皮取样及分析装置200的俯视图,具有指状突起的两个反电极208及一个工作电极210定位在储液器212中且分裂器202也位于储液器212中。可使用以彼此平行定向布置的若干长通道支撑物220来形成长窄通道222。长通道222可用于经由毛细血管作用促进生物样本远离分裂器202的流动及在反电极及工作电极208、210上的流动。
[0139] 通道支撑物220可用于不同用途。举例来说,因为个体的皮肤与经皮取样及分析装置200的在其上可收集生物样本的侧接触,所以皮肤100可挠曲且浸入储液器212且防止生物样本流动到反电极及工作电极208、210。通道支撑物220可用于通过物理地提升个体的皮肤100使其远离经皮取样及分析装置200的表面来防止皮肤阻碍生物样本流动到反电极及工作电极208、210。通道支撑物220可进一步促进生物样本在工作电极及反电极208、210的整个表面上的均匀流动。
[0140] 此外,可通过改变通道支撑物的构成材料的形状、结构及亲水性来调整通道支撑物220施加的毛细血管作用力。通过选择用于形成通道支撑物220的不同材料,可改变生物样本在储液器及反电极及工作电极208、210的表面上的流率。通过选择具有较大亲水特性的材料,可通过生物样本与亲水通道支撑物220的支撑物之间的表面张力的增加来增大储液器上的流率。因此,通过选择用于形成通道支撑物220的具有较大亲水性质的材料,可增加用于覆盖反电极及工作电极208、210的生物样本的流率,这进而最小化完成精确分析所需的生物样本的体积。通过材料的湿润角来测量所述材料的相对亲水特性。适于通道支撑物220的材料可具有小于40°且更优选地小于20°的湿润角。通过使用具有此类亲水特性的材料,可通过毛细血管作用及亲水性沿着通道支撑物220抽取经取样的流体且将其抽取到感测腔的背部。因此,可将感测腔内的或沿着形成在通道支撑物220之间的通道222的任何捕获的空气引导回到分裂器202。
[0141] 此外,通道支撑物的替代配置可增大通道支撑物220支撑物与生物样本接触的表面积。通过增大通道支撑物220支撑物的表面积,可实现亲水作用的增大。
[0142] 在又进一步替代配置中,通过在感测腔内的所要位置处减少通道支撑物220之间的空间,可增大毛细血管作用。因此,经取样的流体优先地填充感测腔。感测腔的剩余部分内的结构之间的毛细血管作用力随后从第一储液器抽取流体直到感测腔的剩余部分被填充。
[0143] 图11A说明经皮取样及分析装置200的替代实施例。与图10A到10E中展示的实施例类似,图11A中展示的实施例经皮取样及分析装置200包括具有弯曲配置的分裂器202。分裂器202可定位在收集储液器212a内。能够将分裂器202耦合到电压/电流源的引线可延伸到经皮取样及分析装置200的角落。分裂器202可也定位在盖层中的孔1304内,使得分裂器202可暴露于个体的皮肤且可与个体的皮肤直接接触以用于使角质层分裂且产生生物流体样本。储液器212的收集储液器212a部分可与储液器212的感测腔212b部分互连。感测腔212b部分在反电极及工作电极208、210上含有所产生的生物流体样本。
可经由形成在通道支撑物220之间的通道222在反电极及工作电极208、210的整个表面上引导所产生的生物流体样本。也可在图11A中展示任选的参考电极211。分裂器202、反电极208及工作电极210及任选的参考电极211可全都形成在衬底层214(在图11A中未展示)上。通道支撑物220可形成在反电极及工作电极208、210上且任选的参考电极211可形成在间隔物层中。接着,可将盖层粘附到通道支撑物220上方的间隔层。
[0144] 如上文论述,通道支撑物可由具有小于40°且更优选地小于20°的湿润角的亲水性材料形成,以引致毛细血管作用力且将所产生的流体样本抽取到感测腔212b部分的上区域。此外,通过沿着通道222的垂直轴改变尺寸,可增加毛细血管作用,从而进一步将所产生的流体样本推动到感测腔212b部分的上区域。如图11A中展示,与区段B中的通道222的尺寸相比,通道222的尺寸在区段A中可为较小的。因此,大部分归因于与通道支撑物220的构成亲水材料的增加的接触,可将较大的毛细血管作用力施加在所产生的流体样本上。已发现最佳通道222宽度的范围是从70微米到小于50微米且最优选地小于30微米。
[0145] 图11B说明经皮取样及分析装置200的另一替代实施例,其中可改变通道222中的每一者沿着水平轴的尺寸。如图11B中展示,展示在区域A中的通道支撑物220之间的通道222可比展示在区域B中的通道支撑物220之间的通道222窄。在这样做时,与装置200的右侧上的区域B中的通道相比,可更快地引导所产生的流体样本向上通过装置200的左侧上的区域A中的通道222。因此,可有效地系统性地将可能防止所产生的流体样本完全覆盖感测腔212b中的感测电极208、210的通道222中的任何捕获的空气从感测腔212b部分的一侧推动到另一侧,以便避免捕获所述空气。因为较大体积的感测腔212b部分需要相对大的流体样本来完全填充感测腔212b部分且确保遍及反电极及工作电极208、210的完全覆盖,所以可改变感测腔212b部分的体积。此外,较大体积的流体样本需要更多的时间来产生。因此,用于感测腔212b部分的最佳体积已被确定为约100纳升(nl),且更优选地小于20nl且最优选地为10nl。感测腔212b部分的宽度可小于500微米宽×1毫米长。
优选的尺寸可低于250微米宽、500微米长。类似地,收集储液器212a部分的大小也可影响获取有活力流体样本的能力。收集储液器212a的直径可小于1毫米且优选地在500微米与800微米之间。
[0146] 图12A到12C说明提供变化的表面积量的不同的实施例通道支撑物220支撑物配置。图12A说明以平行定向布置的若干通道支撑物220(12A)的横截面图。通道支撑物220(12A)可与衬底214形成90°的接触角。两个通道支撑物220(12A)之间的空间可产生通道222。当经皮取样及分析装置200与皮肤100接触时,所述皮肤可依靠在通道支撑物
220(12A)的顶部上且浸入到通道222中。如果两个通道支撑物220(12A)之间的距离过大,那么皮肤100可通过深远地浸入到通道222中且接触储液器212的表面而阻塞通道222。
如果通道支撑物220(12A)之间的距离过小,那么通道支撑物220(12A)可有效地阻碍生物样本到反电极及工作电极208、210的充分流动。
[0147] 图12B说明以平行定向布置的若干通道支撑物220(12B)的横截面图。通道支撑物220(12B)可与衬底214B形成大于90°的接触角。相对于图12A中展示的通道支撑物220(12A),通道支撑物220(12B)的成角性质增加了表面积通道支撑物220(12B)支撑物。如上文论述,增加的表面积增加了通道支撑物220(12B)亲水材料与生物样本之间的相互作用量。因此,相对于图12A中展示的配置,可通过通道222增加生物样本的流动。
[0148] 图12C说明若干通道支撑物220(12C)的替代横截面图,相对于图12A中展示的通道支撑物220(12A),其增加可与生物样本接触的通道支撑物220(12C)材料的表面积,这提供增加的支撑以防止个体的周围皮肤堵塞生物样本从反电极及工作电极208、210的流动。然而,图12C中展示的配置可减少允许在每一通道222(12C)中流动的生物样本的体积,除非当可相对于图12A中展示的通道222(12A)的体积减小通道222(12C)的体积时可增大通道支撑物220之间的距离。
[0149] 可影响经皮取样及分析装置200的功能性的通道支撑物220的另一参数可为通道支撑物220相比于通道支撑物220可距分裂器202定位的距离的高度。如果可过于接近分裂器202而定位长通道支撑物220,那么当可接近皮肤100而放置经皮取样及分析装置200时,通道支撑物220的高度可防止皮肤100与分裂器202接触。如果距离分裂器202过远而定位短通道支撑物,那么可变形的个体的皮肤100可浸入到产生于通道支撑物220与分裂器202之间的间隙1202中且阻碍生物样本流动到传感器电极。
[0150] 图13说明实施例经皮取样及分析装置200的横截面图,其展示确定通道支撑物220的高度与其与分裂器202相距的距离之间的比率的优选方法。可通过使用30°-60°-90°三角形1204的边的比率来确定分裂器202与通道支撑物220之间的优选距离与高度的比率。30°-60°-90°三角形1204的边“a”可用于确定通道支撑物220的高度。30°-60°-90°三角形1204的边“b”可用于确定通道支撑物220与分裂器202相距的距离。在一实施例中,边“b”(即,通道支撑物与分裂器202相距的距离)可为约0微米到30微米。在优选实施例中,边“b”可为约30微米且边“a”可为约50微米。
[0151] 通过实施例经皮取样及分析装置200收集的生物样本可在与感测电极接触之前从储液器212逃逸。为确保经皮取样及分析装置200具有充分的样本来执行所要求的分析,可使用不同的方法。举例来说,通道222可用于促进生物样本在感测电极上的移动;亲水通道支撑物220材料可用于保持附接到通道支撑物220的生物样本达较长时期;分裂器202可将热施加到皮肤达较长时期以保持皮肤的毛细血管状开口打开较长久以获得较大的生物样本量;且/或可将盖放置于储液器212上方以保持生物样本不蒸发。
[0152] 在一实施例中,为更有效地从个体收集生物流体且维持所述生物流体,可将盖放置在经皮取样及分析装置200的暴露侧上。图14A说明可将盖1302放置在经皮取样及分析装置200上之前的实施例经皮取样及分析装置200的俯视图。经皮取样及分析装置200包括反电极及工作电极208、210、分裂器202及涵盖分裂器202及反电极及工作电极208、210的储液器212。排气口224可展示为耦合到储液器212以允许空气在生物样本从分裂器202位置流动到储液器212的顶部以填充所述储液器时逃逸。间隔物层1408可形成在反电极及工作电极208、210的部分上。间隔物层1408可有效地形成储液器212的壁。
[0153] 图14B B说明在可将盖1302放置在经皮取样及分析装置200的元件及间隔物层1408上方之后的同一经皮取样及分析装置200。盖1302部分地覆盖储液器212以囊封所获得生物样本。所述盖有效地产生由储液器212及盖1302界定的闭合体积。在不使用盖的情况下,可通过对着个体皮肤将充分的压力施加到经皮取样及分析装置200来将生物样本包含在储液器212内。实际上,个体皮肤用作用于将生物样本包含在储液器212内的盖。
当将盖1302放置在储液器212上时,可有必要包括排气口224以允许空气在生物样本从储液器212的一侧流动到另一侧时逃逸。
[0154] 盖1302可覆盖经皮取样及分析装置200除了分裂器202之外的整个表面。在一实施例中,可在盖1302中雕刻孔1304以允许分裂器202被暴露,同时可覆盖经皮取样及分析装置200的其它部分。所述孔可允许分裂器202与皮肤100接触,从而实现对角质层的充分加热以引起分裂。孔1304也可引导生物流体流动到储液器212中。在优选实施例中,孔1304具有约500微米的直径(或宽度)尺寸。
[0155] 可放置在储液器212上的盖1302可由例如塑料、金属、陶瓷或聚合物等等的材料制成。在优选实施例中,盖1302可由聚合物制成。盖1302的厚度应为最小的以在第一储液器212a的直径最小的情况下使得用户的皮肤与分裂器202之间的接触成为可能。然而,盖1302应足够厚以在存在实现用户的皮肤与分裂器之间的亲密接触所需的压力情况下维持腔的完整性。盖1302(及将盖1302粘附到间隔物层1408的粘着层,下文相对于图15A到15C更详细论述)可具有约10微米到75微米的厚度。优选地,盖1302可具有约15微米到30微米的厚度。盖1302的内表面可为亲水的,优选地具有小于50°且更优选地具有小于20°的湿润角。
[0156] 在一实施例中,不同于在储液器212中产生通道222,可在当将盖1302放置在经皮取样及分析装置200上时在盖1302的可与衬底更接近的侧上形成通道222。在此配置中,可在没有通道222的情况下构造储液器212。盖1302可包括通道支撑物220及通道222。一旦将盖1302定位在经皮取样及分析装置200上,盖1302的通道支撑物220即可在储液器212中产生通道222。这在制造过程中可能是有用的,其中当将生物反应性元件施加到电极208、210的表面时在储液器212中产生的通道222可阻塞。通过在盖1302中包括通道支撑物220,可将生物反应性元件施加到储液器212的表面。一旦将盖1302定位在经皮取样及分析装置200上,接着即可将通道222形成在储液器212中的生物反应性元件的顶部上。
[0157] 图15A说明实施例经皮取样及分析装置200的俯视图。所述经皮取样及分析装置可包括衬底214(在图15B及15C中展示)、定位在收集储液器212a部分内的分裂器202、将收集储液器212a部分连接到感测腔212b部分的储液器连接器腔1402。感测腔212b可安置在一个工作电极210及两个反电极208上方(或下方)。感测腔212b可允许生物样本分别在反电极及工作电极208、210上收集。也可在感测腔中且在反电极及工作电极208、210上施加生物反应性元件(未展示)。反电极及工作电极208、210可分别连接到导电路径206a、206b。排气孔224可存在于感测腔212b的远端以允许空气在生物样本通过储液器连接器通道1402从收集储液器212a移动到感测腔212b时逃逸。
[0158] 储液器连接器通道1402的宽度可影响分裂器202与反电极及工作电极208、210之间的距离。举例来说,窄储液器连接器通道1402可允许少量流体被从收集储液器212a引导到感测腔212b。宽储液器连接器通道1402可用于将较大量的生物样本从收集储液器212a引导到感测腔212b。因此,为在具有宽储液器连接器通道1402的经皮取样及分析装置200中将少量流体从第一引导到感测腔,与具有窄储液器连接器通道1402的经皮取样及分析装置200相比,可使分裂器202与反电极及工作电极208、210之间的距离最小化。在优选实施例中,储液器连接器通道1402可为30微米到100微米宽及200微米到500微米长。
[0159] 如上文提及,经皮取样及分析装置200可进一步包括具有盖开口1304的盖1302。盖开口1304可定位在分裂器202上以允许分裂器202与个体的皮肤直接接触并且还提供开口路径以供组织液流出角质层且流入收集储液器212a中。分裂器202可耦合到信号产生器(未展示)。盖1302中的开口1304使分裂器202暴露且分裂器202与用户的皮肤之间的允许的接触应在直径方面小于收集储液器212a以增强流体样本的收集。对于750微米的收集储液器212a直径,盖开口1304应该在200微米与1毫米之间,优选地在300微米与700微米之间,且更优选地为500微米。
[0160] 图15B说明沿着参考点AA′及参考线1404的经皮取样及分析装置200的横截面图。横截面线1404上的箭头展示横截面图的方向。经皮取样及分析装置200可由若干层组成,包括衬底层214、间隔物层1408及盖层1302。参考图15B,可使用粘着层1303将盖1302粘附到间隔物层1408。盖1302与粘着层1303的总厚度应在10微米与75微米之间,且更优选地在15微米与30微米之间。盖粘着层1303自身可具有5微米到20微米且优选地3微米到10微米的厚度。如果粘着层的厚度过厚,那么当被涂覆时粘着剂可流动到第一储液器212a、感测腔212b以及储液器连接器通道1402中。然而,如果粘着层1303的厚度是不充分的,那么其可不流动且完全将盖1302密封到间隔物1408。此外,当被涂覆时粘着层1303应为充分平坦的以便在涂覆之后的流动最少的情况下密封间隔物层1408的表面。
粘着层的表面应具有低于3微米且优选地低于1微米的Ra的RMS粗糙度值。粘着层1303应展现亲水性,具有低于40°且优选地低于20°的湿润角。粘着层1303的材料应展现具有0°到50°之间(优选地在0°到30°之间且最优选地在10°到20°之间)的Tg的流
动特性。
[0161] 间隔物层1408可使衬底层214与盖层1302分离。可使用上文描述的方法通过间隔物层1302来产生第一储液器212a及感测腔212b及储液器连接器通道1402。间隔物层1408可为10微米到70微米厚且可选自例如聚合物或陶瓷等等的材料。应注意,如果间隔物层1408的厚度过厚,那么用户皮肤将有效地与形成在衬底214上的分裂器202间隔开。
当可减小第一储液器212a的直径时,用户的皮肤转向到第一储液器212a中且与分裂器202接触变得日益困难。因此,当可减小第一储液器212a的直径时,也必须减小间隔物层1408的厚度。对于具有750微米的直径的第一储液器,间隔物层1408的厚度可在10微米与50微米之间,且最优选地在15微米到30微米之间。
[0162] 收集储液器212a可定位在孔1304内且围绕分裂器202以允许在收集储液器212a中收集生物样本。如图15B中所展示,收集储液器212a的宽度可略微比盖1302中的孔1304的宽度大。导电路径206a、206b可定位在衬底层214与间隔物层1302之间。导电路径206a连接到反电极208且导电路径206b连接到工作电极210。可注意到,导电路径206a及206b的厚度可使得与衬底214、间隔物1408及盖1302层的厚度相比,导电路径层可在横截面图中不可见。
[0163] 图15C说明沿着参考点BB′及参考线1406的经皮取样及分析装置200的横截面图。横截面线1404上的箭头展示横截面图的方向。在此横截面处,经皮取样及分析装置200可包括衬底层214、间隔物层1408及盖层1302。间隔物层1408可形成感测腔212b的边界。通过完全在感测腔212b上粘附盖1302,可防止生物样本蒸发或从经皮取样及分析装置200倒出且所述生物样本可与感测腔212b中的生物反应性元件充分反应。
[0164] 图16为使用升高的分裂器202的实施例经皮取样及分析装置200的透视图。图16中展示的经皮取样及分析装置200展示为不具有盖。经皮取样及分析装置200展示为具有升高的分裂器202。升高分裂器202可确保分裂器202与皮肤100的良好接触,这在通道支撑物220高度增加的情况下可为有利的。使用升高的分裂器202的另一优势可为其就像通道支撑物一样起作用,所述通道支撑物使皮肤100从电极表面移位以使得生物样本可在电极的表面上自由流动。此配置也可允许在弯曲分裂器202的线圈802之间的间隙中产生通道,所述通道辅助增加所获得的生物样本的流动。可将间隔物层1408安置在衬底214上以形成涵盖反电极及工作电极208、210的储液器212,使得当分裂器202使个体的皮肤分裂时产生的生物流体样本可包含在储液器212内且包含在反电极及工作电极208、210上。可使用各种制造技术中的任一者来形成升高的分裂器表面。举例来说,可在一系列沉积步骤中沉积用于形成分裂器的材料层以在可在光刻过程中蚀刻掉过量材料之前堆积充分的层。
替代地,沉积过程自身可用于以分裂器的形式连续地沉积材料以堆积升高的分裂器结构。
[0165] 可使用不同的方法及材料来制造各种实施例的经皮取样及分析装置200。可在2006年6月14日申请的标题为“用于监视及递送的柔性设备及方法(Flexible Apparatus and Method for Monitoring and Delivery)”的相关国际申请号PCT/US2006/023194中揭示用于实施例经皮取样及分析装置200的制造方法,所述相关国际申请号主张2005年12月
9日申请的标题为“用于连续实时追踪生物分子取样、分析及递送的设备及方法(Apparatus and Method for Continuous Real-Time Trace Bimolecular Sampling,Analysis and Deliver)”的国际申请号PCT/US2005/044287的优先权,所述两个国际申请号作为附件A及附件B附在本文中。也在John F.Currie、Michael M.Bodo及Frederic J.Pearce所著的标题为“用于伤亡人员及战备评估的连续葡萄糖及乳酸化验的新型非侵害性经皮远程无线微流体监视系统(Novel Non-Intrusive Trans-Dermal Remote Wireless Micro-Fluidic Monitoring System Applied to Continuous Glucose and Lactate Assays for Casualty and Combat Readiness Assessment)”RTO-MP-HFM-109:24-1,2004年8月16日的公开案中揭示实施例经皮取样及分析装置200的制造。所述公开案的副本作为附件C附在本文中。
所有相关申请案及公开案的全部内容以引用方式并入本文中。
[0166] 可使用通常用于微制造及生物感测行业的材料及设备来制造实施例装置。可形成分裂器、感测电极及互连的导电材料可沉积在清洁衬底材料上。接着,可通过此项技术中众所周知的光刻过程来图案化分裂器、感测电极及互连(例如,施加光致抗蚀剂、干燥、使光致抗蚀剂中的图案暴露、显影光致抗蚀剂、蚀刻金属、剥落光致抗蚀剂)。间隔物层可由光敏聚合物或此项技术中众所周知的其它技术来形成(涂覆到所要的厚度、干燥、使图案暴露、显影、干燥、烘焙)。可通过此项技术中众所周知的氧气等离子处理来移除从以上处理残留在电极上的有机残留物。如在此项技术中已知,可将分析物感测层施加到感测电极。如在此项技术中众所周知,可通过将薄粘着层施加到聚合衬底(例如,聚酯、聚碳酸酯、醋酸盐或类似物),接着通过IR或激态准分子激光切割到大小及形状来产生盖材料。
[0167] 可在0.8V下使用稳压器以及由0.1M的PPY及0.1M的KCl组成的电解质溶液达2分钟来将葡萄糖氧化酶(GOD)(酶原型)电化学地吸收到聚吡咯(PPy)层上。可进一步将0.1M铁氰化物及8001单位/毫升的GOD(10毫升磷酸盐缓冲液中的18微升GOD及48微升K2FeCN6)添加到电解质溶液中以沉积GOD。接着,可在经皮取样及分析装置200的暴露电极中的一者上完成PPy+GOD的选择性沉积。接着,可记录计时电流剂量响应且结果揭示传感器具有从0到10mM葡萄糖的良好线性,其中敏感度为2.9mA/mM。对于乳酸盐传感器芯片,可使用相同的过程,只是用乳酸氧化酶代替GOD。
[0168] 在一实施例中,经皮取样及分析装置200可用于将物质递送到皮肤100的毛细血管状通道中。优选地,可以囊封将物质加载到经皮取样及分析装置200上。施加到皮肤的热在角质层中产生毛细血管状通道。接着,可通过皮肤中的毛细血管状开口以经皮方式将所述物质递送到身体中。当组织液排出身体时,可需要正压力来将物质递送到身体中。
[0169] 可将各种实施例的经皮取样及分析装置200封装在没有任何污染的密封及无菌容器中。可破坏所述密封以使用施加器存取一个经皮取样及分析装置200。一旦将经皮取样及分析装置200从密封封装取出,即可如上文描述使用所述经皮取样及分析装置200。各种实施例的经皮取样及分析装置可为用完即可丢弃的或可重复使用的。
[0170] 各种实施例的经皮取样及分析装置200可具有各种不同的用途,包括监视为外科移植准备及存储的器官及组织的生活力及功能性;监视处于危险中的个人、患者或人群的整个化学取样板;监视急救护理、休克、创伤及复苏;监视慢性危重病症;监视疾病的早期检测;监视对治疗处理的响应;及基因治疗
[0171] 各种实施例的经皮取样及分析装置200也可用于分析已从例如食物、水、空气、全血、尿、唾液、化学反应或培养基等等的样本收集的生物样本。
[0172] 可使用施加器装置1700将各种实施例的经皮取样及分析装置200施加到个体的皮肤100。施加器装置1700可经配置以呈不同的形状及设计。在示范性实施例中,如图17中说明,施加器装置1700可经配置以具有带有头部1702及主体1704的圆柱形设计。头部1702可经配置以啮合实施例经皮取样及分析装置200且将其耦合到电压源并且耦合到感测单元及显示器。电压源1718可以电池或适于接受交流电电压信号的交流电的形式提供。
举例来说,用户可通过拾取经皮取样及分析装置200来加载施加器装置1700以用于测量身体参数,且在可获得所要参数时或经皮取样及分析装置200不再起作用时通过丢弃经皮取样及分析装置200来卸载施加器装置1700。
[0173] 主体1704可包括耦合到用于向用户显示数据的显示器监视器1708的处理器1706、用于存储从经皮取样及分析装置200接收的经处理数据的存储器1710及用于从施加器装置1700发射信息或用于接收数据的收发器1712。处理器1706也可包括数字信号处理器,所述数字信号处理器在跨越实施例分裂器的端子施加之前修改电压源以产生具有适当工作循环的电压信号。主体1704也可包括耦合到收发器1712的用于发射及接收射频信号的天线1714。替代地,施加器1700可包括例如USB或 等等的数据通信端口
1716,所述数据通信端口使得所述施加器能够通过通信电缆将数据转移到另一装置。
[0174] 可通过软件配置处理器1706以从经皮取样及分析装置200接收信号且将所述信号转换成用户可确定信息。可将所述用户可确定信息显示在显示器监视器1708上。经处理的数据可存储在存储器1710中。举例来说,如果经皮取样及分析装置200经配置以确定血糖水平,那么施加器装置1700可经配置以接收经皮取样及分析装置200产生的电信号且使用处理器1706将所述信号转换成用户可确定信息,例如数字葡萄糖水平。所述信息可存储在存储器1710中。可将所述数字葡萄糖水平显示在显示器监视器1708上。在此实例中,血糖水平经测量为显示在显示器监视器1708中的“97”。
[0175] 主体1704可进一步包括收发器1712,其耦合到处理器1704及天线1714以无线地将数据发射到其它装置或接收数据。举例来说,施加器装置1700可将从个体获得的数据发射到远程服务器1720。施加器装置1700可将经处理数据存储在存储器1710中且将所述数据连续地或间歇性地发射到其它装置。
[0176] 图18说明根据一实施例的经皮取样及分析装置系统1800的组件框图。一旦经皮取样及分析装置200及施加器装置1700收集到数据,即可将所述数据发射到经皮取样及分析装置系统1800的其它组件以供存储/分析。举例来说,可将所述数据发射到外部收发器1802,所述外部收发器1802进而可将所述数据中继到远程服务器1804以供存储及/或分析。远程服务器1804可接收及存储经发射的信息作为个体的记录的一部分,例如医疗记录;或服务器1804可经配置以接收数据以供进行研究。在替代实施例中,服务器1804可包括内置收发器,服务器1804可使用所述内置收发器来无线地接收及/或发射数据。
[0177] 在进一步实施例中,可将由施加器装置1700接收及存储的数据发射到远程计算装置1806。远程计算装置1806可接收及存储经发射的数据且将其显示在监视器上及/或执行对数据的进一步分析。
[0178] 远程装置(即,服务器1804及计算装置1806)可通过使用不同的通信方法(例如因特网1808)与其它远程装置(例如,服务器1810)通信。举例来说,可使用施加器装置1700将从经皮取样及分析装置200接收的信息发射到远程装置。所述远程装置进而可经由因特网1808将数据发射到其它装置以供存储或进一步分析。
[0179] 在示范性实施例中,如图19A中所说明,可将若干经皮取样及分析装置200布置在无菌工具箱1902中。在此实例中,经皮取样及分析装置200可在工具箱中彼此接近而布置,其中每一个经皮取样及分析装置200位于一无菌隔间中。施加器装置1700可经配置以从工具箱1902的不同隔间每次加载一个经皮取样及分析装置200,以确保额外的经皮取样及分析装置200保持无菌及做好未来使用的准备。
[0180] 在进一步实施例中,如图19B中说明,经皮取样及分析装置200可在可为圆柱形的工具箱1904中以无菌堆叠布置。在此实例中,施加器装置200可经配置以通过使施加器装置200与经皮取样及分析装置200接触来加载,所述经皮取样及分析装置200可位于工具箱1904中的无菌堆叠的顶部。经皮取样及分析装置200可在工具箱1904中直接堆叠在彼此的顶部上或可通过分隔物材料分隔。当经皮取样及分析装置200可用于获取生物样本时,经皮取样及分析装置200可从施加器装置喷射出且安置在上方。
[0181] 图19C说明用于在施加器装置1700上加载及卸载经皮取样及分析装置200的进一步实施例方法。在此实施例中,包括以垂直配置堆叠的若干经皮取样及分析装置200的工具箱卡盒1906可加载在施加器装置1700上。施加器装置1700可具有杠杆1908,所述杠杆1908可允许用户将经皮取样及分析装置200加载或卸载到施加器装置1700的尖端1912上。举例来说,一旦可将工具箱卡盒1906加载到施加器装置1700上,用户即可在箭头1910的方向上向下推动杠杆1908以用经皮取样及分析装置200加载施加器装置1700的尖端1912。一旦经皮取样及分析装置200被用完,即可通过借助简单地在箭头1910的方向上推动杠杆1908将经皮取样及分析装置200从施加器装置1700推出并将其丢弃来卸载经皮取样及分析装置200。此过程可继续直到最后一个经皮取样及分析装置200被使用。一旦最后一个经皮取样及分析装置200被使用,即可以包括新的经皮取样及分析装置200的工具箱卡盒1906更换工具箱卡盒1906。
[0182] 在图20中说明的实施例中,在以来自工具箱1902、1904、1906的经皮取样及分析装置200加载施加器装置1700之后,施加器装置1700可将经皮取样及分析装置200施加到个体的皮肤100。可通过在箭头2004的方向上移动施加器装置1700朝向皮肤100来将经皮取样及分析装置200施加到皮肤100。一旦与皮肤100接触,经皮取样及分析装置200即可抽取组织液且产生可发射到处理器1708的信号。
[0183] 可以多种远程服务器装置(例如图21中说明的服务器2100)中的任一者来实施上文描述的许多实施例。此服务器2100通常包括处理器2101,所述处理器2101耦合到易失性存储器2102及大容量非易失性存储器(例如,磁盘驱动器2103)。服务器2100还可包括耦合到处理器2101的软盘驱动器及/或压缩光盘(CD)驱动器2106。服务器2100还可包括耦合到处理器2101的许多连接器端口2104以用于与网络电路2105建立数据连接。
[0184] 还可将上文描述的实施例经皮取样及分析装置数据发射或耦合到各种计算机中的任一者(例如,图22中说明的个人计算机2200)以用于进行进一步监视、存储或操纵。此个人计算机2200通常包括耦合到易失性存储器2202及大容量非易失性存储器(例如磁盘驱动器2203)的处理器2201。计算机2200还可包括耦合到处理器2201的软盘驱动器及/或压缩光盘(CD)驱动器2206。通常,计算机2200还将包括指向装置(例如鼠标2209)、用户输入装置(例如键盘2208)及显示器2207。计算机2200还可包括耦合到处理器2201的许多网络连接电路2204(例如,USB或 )以用于与施加器1700建立数据连接。在笔记本计算机配置中,计算机外壳包括指向装置2209、键盘2208及显示器2207,如在计算机技术中众所周知。
[0185] 处理器1706、2101、2201可为可由软件指令(应用程序)配置以执行各种功能(包括本文中描述的各种实施例的功能)的任何可编程微处理器、微型计算机或多个处理器芯片。在一些移动装置中,可提供多个处理器1706、2101、2201,例如一个处理器专用于无线通信功能且一个处理器专用于运行其它应用程序。通常,在存取软件应用程序且将其加载到处理器1706、2101、2201中之前,可将所述软件应用程序存储在内部存储器1710、2102、2202中。在一些移动装置中,处理器1706、2101、2201可包括足以存储应用程序软件指令的内部存储器。处理器的所述内部存储器可包括安全存储器(未展示),所述安全存储器不可由用户或应用程序直接存取且可能够记录MDIN及SIM ID,如各种实施例中描述。作为处理器的一部分,不可在不损坏或更换处理器的情况下更换或存取安全存储器。在一些装置
200、2100、2200中,可将额外存储器芯片(例如安全数据(SD)卡)插入到所述装置中且将其耦合到处理器1706、2101、2201。在许多装置中,内部存储器1710、2102、2202可为易失性或非易失性存储器,例如快闪存储器或两者的混合。出于此描述的目的,对存储器的一般参考指代可由处理器1706、2101、2201存取的所有存储器,包括内部存储器1710、2102、2202、插入到装置中的可拆卸式存储器及处理器1706、2101、2201自身内的存储器(包括安全存储器)。
[0186] 结合本文中揭示的方面描述的各种说明性逻辑、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚地说明软件与硬件的此可互换性,上文已大体上相对于其功能性描述了各种说明性组件、块、模块、电路及步骤。可将此功能性实施为硬件还是软件取决于特定应用及施加在整个系统上的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以变化方式实施所描述的功能性,但此实施方案决定不应被解释为引起从本发明的范围的脱离。
[0187] 用于实施结合本文中揭示的方面描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件可以通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文中描述的功能的其任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器,但替代地,所述处理器可为任何常规处理器、控制器微控制器或状态机。处理器也可实施为计算装置的组合,例如DSP及微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或一个以上微处理器或任何其它此配置。替代地,一些步骤或方法可由专用于给定功能的电路执行。
[0188] 在一个或一个以上示范性方面中,所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合实施。如果以软件实施,那么所述功能可作为一个或一个以上指令或代码存储在计算机可读媒体上或作为计算机可读媒体上的一个一个以上指令或代码发射。本文中揭示的方法或算法的步骤可以所执行的处理器可执行的软件模块体现,所述所执行的处理器可执行软件模块可驻留在有形的非暂时性计算机可读媒体或处理器可读媒体上。非暂时性计算机可读及处理器可读媒体可为可由计算机或处理器存取的任何可用的媒体。借助实例且不限制,此计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置或可用于以指令或数据结构的形式携带或存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。如本文中使用,磁盘及光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘,其中磁盘通常磁性地再生数据,而光盘以激光光学地再生数据。以上内容的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。此外,方法或算法的操作可作为代码及/或指令中的一者或任何组合或集合驻留在非暂时性处理器可读媒体及/或计算机可读媒体上,所述媒体可并入到计算机程序产品中。
[0189] 提供对所揭示的方面的先前描述以使得所属领域的任何技术人员能够制造或使用本发明。所属领域的技术人员将容易地明白对这些方面的各种修改,且本文中界定的一般原理可应用到其它方面而不脱离本发明的范围。因此,不希望本发明限于本文中展示的方面,而希望其被赋予与本文中揭示的原理及新颖特征一致的最宽范围。
[0190] 虽然已相对于本发明的特定实施例详细描述了本发明,但所属领域的技术人员将明白,可在不脱离本文中描述的实施例的范围的情况下做出各种变更、修改及其它改变。因此,希望权利要求书涵盖所有此类修改、变更及其它改变。此外,以单数形式对所主张的元件进行任何参考(举例来说,使用冠词“一个(a)”、“一个(an)”或“所述”)不应被解释为将所述元件限于单数形式。
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