TWI543799B

TWI543799B - 乳酸量測裝置及運動訓練調整的方法

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Publication number: TWI543799B
Application number: TW103103313A
Authority: TW
Inventors: 黃榮堂
Original assignee: 微凸科技股份有限公司; 國立台北科技大學
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2016-08-01
Also published as: TW201529123A; EP2898826A1; US10034626B2; US20150208970A1; EP2898826B1

Description

乳酸量測裝置及運動訓練調整的方法

本發明係與運動訓練調整的方法有關，特別有關於一種藉由經皮微針感測器量測人體中乳酸濃度以用於運動訓練調整的方法。

運動中主要使用醣類做為能量來源，醣類產生能量分為有氧及無氧兩種方式，醣類在無氧狀況下分解，除了會產生能量外，也會產生乳酸。在運動強度較低時，主要使用有氧的方式產生能量，無氧參與較少，因此乳酸產生的速度不高，人體可以很容易代謝掉，所以乳酸不會累積在身體及血液中。隨著運動強度的增加，無氧能量使用比率提高，乳酸產生的速度也隨之增快，人體清除乳酸的速度會逐漸趕不上乳酸產生的速度，因此乳酸就會開始慢慢在身體中堆積，於此運動強度下，人體中的乳酸值被稱為乳酸閾值(Lactate Threshold)。於有氧代謝和無氧代謝之間的乳酸閾值的時點上，人體中的乳酸水平會保持平衡。假如運動員的乳酸閾值與相關的心跳率為已知，即可根據以上數據最適化對該運動員的訓練。

乳酸是組織氧合(oxygenation)最重要的生物標記，因此對體育，衛生保健的應用極為重要。乳酸濃度提供無氧閾的資訊，此資訊對制訂耐力運動培訓計劃是非常重要的。目前乳酸量測裝置的商業利益驅動來自於運動，健身，奶製品和國防工業。

靜止休息的正常血乳酸濃度在0.5-2mM的範圍內，然而在劇烈運動時達到無氧閾或受傷引發失血性休克的情況下，細胞供氧量變得有限時，乳酸會迅速增加。測量乳酸有助於識別疲勞反應(對運動員，其他體育人士和士兵尤其重要)和設計個人化的訓練流程給運動員。乳酸測量也對許多重症監護的情況下具有臨床意義，例如，乳酸性酸中毒，尤其體現在休克狀態。

有運動生理學者認為運動中及運動後血乳酸的變化，是骨骼肌等組織中乳酸生成速率，進入血液的速率和血液中乳酸消失速率之間平衡的表現。因此，運動強度、持續時間，各組織器官間的代謝機能，都和血乳酸的濃度有關，在運動中和運動後，可以連續檢測血乳酸來了解運動時人體的影響及其規律。血乳酸的測試在運動訓練上的運用，訓練的內容是一個相當複雜的工作，為了要提供一個較完善的訓練課程和訓練計畫，教練通常需要找出一個對運動員最適當的運動量以及刺激，乳酸在血中濃度，安靜值約1mM，可作為判斷運動強度的依據，血中乳酸濃度達4.0mM時，可作為判斷無氧閾值。先前文獻指出，做動態激烈的運動時，血液中乳酸濃度有高至30μM/g。另有文獻指出，當肌肉內乳酸濃度達到20-25μM/g時，使人會完全疲勞而無法運動。

又有文獻指出運動中乳酸產生的主要因素是：一、運動的負荷強度；二、參與運動的肌肉量；三、運動持續的時間。乳酸產生的濃度多寡，則與運動過程中有氧(aerobic)和無氧(anaerobic)系統能量代謝的百分比有關。不同的能量系統輸出，對於人體運動時血乳酸值影響其濃度的變化。以磷酸系統為主要供给能量來源時血乳酸濃度較少，一般來說不超過4mM；若以醣酵解系統為主要供應能量來源時，可以高達15mM；以有氧能量系統為主要供應能量時在4mM。因此在不同強度的訓練後，血乳酸的堆積情形有顯著的差異性。乳酸堆積具有兩種意義，一種是因為加速醣酵解的作用，產生大量的能量以供肌肉收縮使用；另一是表示肌肉中酸化的程度提高，原先的有氧代謝系統功能不敷使用，全賴無氧醣酵解作用來提供能量。另外，有運動生理學者認為在穩定狀態下，血乳酸堆積的情形可以作為判斷運動負荷的生物參數之一。

乳酸堆積的最常見的原因是缺氧(hypoxia)(低組織和血液氧合)。實驗室外測定乳酸濃度的標準方法是離散的血液取樣和透過乳酸試紙來測量。然而，這對動態變化或預測資訊幫助不大，並可能導致缺少一個精確的濃度重建。離散採樣實際上不方便於耐力活動的情況下進行。此外，無法直接對結果作解釋。

直接植入血管的乳酸量測裝置不是一個實用的選擇，原因是會造成血栓和栓塞的風險，引發通過血液/乳酸量測裝置之間的相互作用，並讓通過局部的血流產生動力學變化。經皮組織液測量提供一個更安全的選項，可將任何不利影響局部化。而且組織中的乳酸測量，也對局部的氧氣供應可以提供更多的相關資訊，從而檢測局部組織缺氧，而不是通過血液分析所獲得身體的平均值。

使用乳酸量測裝置量測乳酸值，係於運動員在不同運動強度時，採血做分析。醫護人員採樣血液的方法，多半採扎針並穿破角質層，來抽取血液以進行分析檢測，然而此種破壞皮膚表層的取樣方法，除了容易使運動員感覺疼痛，進而萌生排斥感外，皮膚表層的大量微生物，也容易在皮膚表層遭破壞的情況下，進入人體進而感染。為了降低感染的風險，需要高的衛生標準，因而使此方法變得繁複及昂貴。

另外，一般非侵入式量測乳酸的方法係逐漸風行使用在運動醫學的康科尼測試(Conconi test)。於此方法，受測者在400公尺的運動跑道上，前200公尺以一預定速度跑步，200公尺之後受測者分段增加節奏，例如分別0.5km/h。在運動跑道每一200公尺標記處，受測者於分別環行運動跑道之後，注意他當時的心跳率，並喊出數據給助手。受測者在運動跑道上跑步，直到他已經到達力量極限，意味著他無法再增加速度了。

對於測試的估計，將心跳率對著相關的跑速以二維(X-Y)作圖。藉此發現結果：在有氧範圍，給出較低的力量，心跳率幾乎與跑速呈線性關係。此意味著心跳率隨著受測者產生的力量等比例增加。此規律在轉換至無氧代謝的閾值處被打破。在高出力的無氧範圍，心跳率隨著進一步增加的力量或跑速只稍微增加。心跳率相關於跑速的關係因而顯示自低出力的有氧範圍過渡至高出力的無氧範圍的清楚、尖銳的驟變點，藉此決定乳酸閾值。對於乳酸閾值及相關跑速之心跳率特徵可簡單自X-Y圖讀取。

然而，康科尼測試比較繁複，且未有助手的情況下幾乎無法執行。又，由於天候及受測者控制他的跑速的能力影響，康科尼測試量測的乳酸閾值比較不準確。

綜上所述，需要一種低侵入性可用於連續經皮監測組織中的乳酸量測裝置，提供給運動，健身，和國防工業之用，特別是運動員與運動愛好人士，使其保持肌肉不痠痛，並調整其運動強度，達到有效不傷害的健身目標。

本發明之一目的，在於提供一種運動訓練調整的方法，藉由具有微針的經皮感測器進行皮膚穿刺，低侵入性的穿刺能夠有效減輕使用者的疼痛感，又同時達到取樣組織液以量測人體中乳酸濃度值的目的。根據乳酸濃度值與一基準預設值的比較，幫助運動員或愛好運動人士調整運動強度及頻率，進而達到最有效果的運動訓練。

為了達成上述之目的，本發明係為一種運動訓練調整的方法，藉由包含一連續經皮微針感測器之乳酸量測裝置量測人體中乳酸濃度，此運動訓練調整的方法包括以下步驟：使用連續經皮微針感測器量測使用者人體組織中的乳酸濃度值；比較乳酸濃度值與一基準預設值；及假如乳酸濃度值高於基準預設值則通知使用者降低運動強度，反之假如乳酸濃度值低於基準預設值則通知使用者增加運動強度，確保用戶肌肉不痠痛，足以完成全程比賽。進一步根據GPS或計步器等估測已經完成的距離與尚待完成的距離，可以有效調整安全的乳酸濃度值以及其安全的濃度變化率，以提高運動員比賽的成績。同樣的，對於各種球賽或各種團隊運動比賽，個人的體能狀況，是否需要休息，還是可持續完成，乳酸濃度值與其濃度變化率都是可以作為有效參考的依據。

本發明之另一目的，在於提供一種乳酸量測裝置，藉由具有微針的經皮感測器進行皮膚穿刺，低侵入性的穿刺能夠有效減輕使用者的疼痛感，又同時達到取樣組織液以量測人體中乳酸濃度值的目的。

為了達成上述之目的，本發明係為一種乳酸量測裝置，乳酸量測裝置包含一連續經皮微針感測器及一比較器，比較器係用於比較來自連續經皮微針感測器之訊號處理單元之乳酸量測值和一基準預設值。本發明之乳酸量測裝置的運作是基於乳酸感測酵素生成電活性過氧化氫，進而在一個極化白金電極產生安培電流，依賴於內外膜實現選擇性和組織生物相容性。本發明之乳酸量測裝置可被完全校準，不受體內常見的干擾物(如抗壞血酸和對乙酰氨基酚)影響。具有線性範圍寬，覆蓋了整個生理範圍(可達25mM)，與對乳酸的高度選擇性。

血乳酸堆積起始值(the onset of blood lactate accumulation,OBLA)是對應於4mM乳酸濃度的運動強度，它代表穩定狀態下乳酸濃度的最大工作負荷，並對應於從容許負荷過渡到更嚴重的運動強度。不同的研究表明OBLA在長跑性能的重要性，它也被認為是訓練引起的適應的一個敏感指標，以及精英和優秀的運動員之間的敏感鑑別指標。

本發明之運動訓練或比賽調整的方法，調整運動強度的策略基本上是以乳酸閾值(lactate threshold，LT)或無氧閾值、最大乳酸穩態值(maximal lactate steady state，MLSS)，或是血乳酸堆積起始值(the onset of blood lactate accumulation，OBLA)作為基準預設值，當乳酸量測值超過這個基準預設值，並且乳酸變化值增加，則運動強度即可降低。以觀察乳酸變化值是否減少，直到乳酸量測值回到基準預設值。若是超過基準預設值，但仍維持運動強度，並且乳酸變化值接近零，則表示，運動員今天的體能狀況良好，可以維持此時的運動強度。更進一步，運動員可稍增加運動強度，並觀察乳酸量測值是否持續增加，還是增加到一平衡點，即維持不變。經過如此有效的訓練，運動員在相同的乳酸預設值，可以突破以往的運動強度，例如跑步，則其速度可加快；例如游泳，則其游泳速度可加快，因此比賽成績都可進步。

另一個實施方式，是以個人無氧閾值(individual anaerobic threshold，IAT)為一預設基準值，IAT被定義為在乳酸濃度比乳酸閾值(lactate threshold，LT)淨增長1.5mM之時的跑步速度。

根據本發明之連續經皮微針感測器，此微針感測器包含：基板、微針單元、訊號處理單元及電源單元。微針單元至少包含排列於基板上作為工作電極的第一微針組，以及作為參考電極的第二微針組，每一微針組至少包含一微針，第一微針組係包含至少一薄片，每一薄片上至少設置一穿孔，穿孔邊緣設置有一突刺，其中一薄片上的穿孔係供其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過，且該些突刺互相分離。

相較於習知，本發明使用一連續經皮微針感測器量測使用者人體組織中的乳酸濃度值，低侵入性的穿刺可降低感染的風險。而且，本發明之方法所使用的微針感測器可簡便穿戴、準確量測人體組織中的乳酸濃度值，有利於使用者更準確地獲知自己的生理參數，幫助調整運動強度及頻率，進而達到最有效果的運動訓練。

10‧‧‧基板

20‧‧‧微針單元

21‧‧‧導電柱

22‧‧‧第一微針組

23‧‧‧導電柱

24‧‧‧第二微針組

25‧‧‧導電柱

26‧‧‧第三微針組

30‧‧‧可撓性墊片

32‧‧‧開口

40‧‧‧電路板

41‧‧‧訊號處理單元

42‧‧‧電接點

43‧‧‧電源單元

44‧‧‧電接點

46‧‧‧電接點

50‧‧‧外蓋

102‧‧‧孔穴

104‧‧‧插槽

222‧‧‧第一薄片

224‧‧‧第二薄片

226‧‧‧第三薄片

228‧‧‧第四薄片

242‧‧‧第一薄片

262‧‧‧第一薄片

2221‧‧‧尖端部

2222‧‧‧第一穿孔

2223‧‧‧基底

2242‧‧‧第二穿孔

2262‧‧‧第三穿孔

2282‧‧‧第四穿孔

2422‧‧‧第一穿孔

2622‧‧‧第一穿孔

2224‧‧‧第一突刺

2244‧‧‧第二突刺

2264‧‧‧第三突刺

2284‧‧‧第四突刺

2424‧‧‧第一突刺

2624‧‧‧第一突刺

2246‧‧‧倒鉤

2426‧‧‧倒鉤

2626‧‧‧倒鉤

2248‧‧‧導柄

2428‧‧‧導柄

2628‧‧‧導柄

92‧‧‧導電層

94‧‧‧測試區域

941‧‧‧半透膜

943‧‧‧乳酸酵素層

945‧‧‧保護層

96‧‧‧樹脂片

98‧‧‧黏著層

第一圖係本發明之一實施例運動訓練調整的方法之步驟流程圖；第二圖係本發明之一實施例連續經皮微針感測器的***分解圖；第三圖係與第二圖不同觀看方向之本發明之一實施例連續經皮微針感測器的***分解圖；第四圖係本發明之一實施例微針單元的示意圖；第五圖係本發明之一實施例工作電極微針組的結構局部上視圖；第六圖係本發明之另一實施例工作電極微針組的結構局部上視圖；第七圖係本發明之又一實施例工作電極微針組的結構局部上視圖；第八圖係本發明之又另一實施例工作電極微針組的結構局部上視圖；第九圖係本發明之一實施例連續經皮微針感測器的組合外觀示意圖；第十圖係本發明之一實施例連續經皮微針感測器的組合剖面示意圖；第十一圖係第十圖之局部剖面示意圖，其中乳酸感測酵素係塗佈在微針的突刺上；第十二圖係第十一圖中突刺之局部放大示意圖；第十三圖係第十圖之局部剖面示意圖，其中乳酸感測酵素係塗佈在試紙片上；及第十四圖係第十三圖中試片紙之局部放大示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參照第一圖，第一圖係本發明之一實施例運動訓練調整的方法，藉由包含一連續經皮微針感測器之乳酸量測裝置量測人體中乳酸濃度，此運動訓練調整的方法，包括以下步驟：步驟S10，使用一連續經皮微針感測器量測使用者人體組織中的乳酸濃度值；步驟S12，比較乳酸濃度值與一基準預設值；及步驟S14，假如乳酸濃度值高於基準預設值則通知使用者降低運動強度，反之假如乳酸濃度值低於基準預設值則通知使用者增加運動強度。步驟S12中的基準預設值係參考一般人的基本生理資料，例如年齡、性別、身高及體重等，獲得的乳酸濃度值。

本發明之一實施例中，乳酸量測裝置包含一連續經皮微針感測器及一比較器(圖未示)，比較器係用於比較來自該訊號處理單元之乳酸量測值和一基準預設值。

請參照第二圖和第三圖，第二圖和第三圖係分別由不同方向觀看本發明之一實施例連續經皮微針感測器的***分解圖。本發明之連續經皮微針感測器包含：基板10、微針單元20、可撓性墊片30、訊號處理單元41、電源單元43及外蓋50，其中訊號處理單元41和電源單元43係設置於電路板40上。

根據本發明之一實施例，微針單元20包含排列於基板10上覆蓋磺化聚醚醚碸/聚醚碸膜和乳酸感測酵素作為工作電極的第一微針組22、覆蓋氧化銥或其他生物相容的導電材料作為參考電極的第二微針組24，以及覆蓋白金作為反電極的第三微針組26。第一微針組22的該些微針可以例如是陣列形式排列於基板10上。可撓性墊片30上具有一開口32供微針單元20通過，且微針單元20以導電柱21、23、25與電路板40上的電接點42、44、46電性連接。由於本發明具有可撓性墊片30，操作時可與使用者的肌肉輪廓共型，緊密接觸。當微針組***皮下的組織，並於電極間施加極化電壓，乳酸感測酵素與組織液內的乳酸反應生成電活性過氧化氫(H₂O₂)，進而在工作電極產生安培電流，該電流與乳酸濃度成比例關係。

訊號處理單元41與微針單元20電性連接以接收微針感測的目標分子濃度，經運算判定後，將資訊轉換成一感測訊號，也是一種能夠反映使用者當下的生理狀態的訊號。電源單元43係供應工作電力至本發明之連續經皮微針感測器。

請參照第四圖，第四圖係本發明之一實施例微針單元的示意圖。第一微針組22係由第一薄片222和第二薄片224疊置而成，第一薄片222上至少設置一第一穿孔2222，該第一穿孔2222邊緣設置有一第一突刺2224，及第二薄片224上至少設置一第二穿孔2242，第二穿孔邊緣設置有一第二突刺2244，第二突刺2244穿過第一薄片222上相對位置的第一穿孔2222與第一突刺2224相對。此外，第一微針組22的第二薄片224邊緣上可設置倒鉤2246與基板10上的孔穴102卡合。在一實施例，第一微針組22的第二薄片224邊緣上可設置導柄2248***基板10上的插槽104，藉由電路與導電柱21 電性連接。

同理，第二微針組24也具有第一薄片242，第一薄片242上至少設置一第一穿孔2422，第一穿孔邊緣設置有一第一突刺2424。此外，第二微針組24的第一薄片242邊緣上可設置倒鉤2426與基板10上的孔穴102卡合。在一實施例，第二微針組24的第一薄片242邊緣上可設置導柄2428***基板10上的插槽104，藉由電路與導電柱23電性連接。

同理，第三微針組26也具有第一薄片262，第一薄片262上至少設置一第一穿孔2622，第一穿孔2622邊緣設置有一第一突刺2624。此外，第三微針組26的第一薄片262邊緣上可設置倒鉤2626與基板10上的孔穴102卡合。在一實施例，第三微針組26的第一薄片262邊緣上可設置導柄2628***基板10上的插槽104，藉由電路與導電柱25電性連接。

本發明之一實施例，第一微針組22、第二微針組24和第三微針組26的微針係藉由衝壓或蝕刻製程形成。該些突刺的材料係選自不鏽鋼、鎳、鎳合金、鈦、鈦合金、奈米碳管或矽材料。該些突刺的材料也可以是樹脂例如是聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、鐵氟龍或聚酯類，並於表面沉積具有生物相容性的金屬。該些突刺的高度為300-600微米、基底寬度為150-450微米。該些突刺的尖端部的間隔為500-3000微米。

請參考第五圖至第八圖。第五圖係本發明之一實施例工作電極微針組的結構局部上視圖。第一微針組22係由第一薄片222和第二薄片224疊置而成，第一薄片222上至少設置一第一穿孔2222，第一穿孔2222邊緣設置有一第一突刺2224，及第二薄片224上至少設置一第二穿孔2242，第二穿孔邊緣設置有一第二突刺2244，第二突刺2244穿過第一薄片222上相對位置的第一穿孔2222與第一突刺2224相對。

第六圖係本發明之另一實施例工作電極微針組的結構局部上視圖。第一微針組22係由第一薄片222、第二薄片224和第三薄片226疊置而成，第一薄片222上至少設置第一穿孔2222，第一穿孔2222邊緣設置有一第一突刺2224，第二薄片224上至少設置一第二穿孔2242，第二穿孔2242邊緣設置有一第二突刺2244，及第三薄片226上至少設置一第三穿孔2262，第三穿孔2262邊緣設置有一第三突刺2264，第二突刺2244和第三突刺2264穿過第一薄片222上的第一穿孔2222與第一突刺2224呈正三角錐形。

第七圖係本發明之又一實施例工作電極微針組的結構局部上視圖。第一微針組22係由第一薄片222、第二薄片224、第三薄片226疊置而成，其中第一薄片222上至少設置一第一穿孔2222，第一穿孔2222邊緣設置有一第一突刺2224；第二薄片224上至少設置一第二穿孔2242，第二穿孔2242邊緣設置有一第二突刺2244；及第三薄片226上至少設置一第三穿孔2262，第三穿孔2262邊緣設置有一第三突刺2264，將第二突刺2244和第三突刺2264穿過第一薄片222上的第一穿孔2222與第一突刺2224相鄰排列，呈等腰直角三角錐形。

第八圖係本發明之又另一實施例工作電極微針組的結構局部上視圖。第一微針組22係由第一薄片222、第二薄片224、第三薄片226和第四薄片228疊置而成，第一薄片222上至少設置一第一穿孔2222，第一穿孔2222邊緣設置有一第一突刺2224，第二薄片224上至少設置一第二穿孔2242，第二穿孔2242邊緣設置有一第二突刺2244，第三薄片226上至少設置一第三穿孔2262，第三穿孔2262邊緣設置有一第三突刺2264及第四薄片228上至少設置一第四穿孔2282，第四穿孔2282邊緣設置有一第四突刺2284，第二突刺2244、第三突刺2264和第四突刺2284穿過第一薄片222上的第一穿孔2222與第一突刺2224呈四角錐形。

第五至八圖所示的四個實施例中，第一微針組22之每一突刺2224包含一尖端部2221及一基底2223，其中一薄片上的穿孔經其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過後形成的該微針的該些尖端部的頂部不在同一高度。或者，可以依照該些薄片重疊的次序，預先設計其突刺的高度，使其中一薄片上的穿孔經其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過後形成的該微針的該些尖端部的頂部具有同一高度。

接著，請參考第九圖和第十圖。第九圖係本發明之一實施例連續經皮微針感測器的組合外觀示意圖。第十圖係本發明之一實施例連續經皮微針感測器的組合剖面示意圖。本實施例中的第一微針組22係由第一薄片222和第二薄片224疊置而成，可例如施加一衝壓力於第一薄片222和第二薄片224的四周以結合兩者。第二微針組24只具有第一薄片242。第三微針組26也只具有第一薄片262。由於本發明具有可撓性墊片30，操作時可與使用者的肌肉輪廓共型，緊密接觸。

接著，請參考第十一圖，第十一圖係第十圖之局部剖面示意圖，其中乳酸感測酵素係塗佈在微針的突刺上以形成一乳酸酵素層。具體而言，乳酸感測酵素係塗佈在突刺的內表面上，突刺的外表面上塗佈有抗皮膚過敏的藥物。一個表面塗有乳酸感測酵素的微針的連續經皮微針感測器，可用以偵測皮膚表層中的乳酸濃度，且此濃度可作為判定生理狀態的指標之一。

請參考第十二圖，第十二圖係第十一圖中突刺之局部放大示意圖。由於安培計電化學方法一般比較不具選擇性，許多常見的干擾物存在於血漿中，最顯著為抗壞血酸(ascorbic acid)，會導入信號之中。為了實現高的乳酸選擇性，於電極的表面上先形成一半透膜941例如磺化聚醚醚碸/聚醚碸(SPEES/PES)膜，再於半透膜941上形成乳酸酵素層943。帶負電荷的SPEES/PES高度不透抗壞血酸，同時又容易讓非常小的中性分子如過氧化氫滲透。又，為了避免乳酸感測酵素或抗皮膚過敏的藥物受到環境污染，可於乳酸酵素層943或抗皮膚過敏的藥物之表面上形成一保護層945，保護層945例如是環氧樹脂-聚胺酯甲酸基樹脂(Epoxy-PU)膜。外層的環氧樹脂-聚胺酯甲酸基樹脂膜具有多種功能：(i)保護乳酸酵素層免受測量環境的影響，(ii)防止乳酸感測酵素的浸出，和(iii)提供乳酸量測裝置和組織之間生物相容的界面。此外，環氧樹脂-聚胺酯甲酸基樹脂膜同時限制乳酸擴散至感測表面，但允許讓氧分子自由擴散有助於酶促反應，從而使線性範圍加寬成為可能，以免被酶動力學反應限制。

第十三圖係第十圖之局部剖面示意圖，其中乳酸感測酵素係塗佈在試紙片上。本實施例與第十圖所示實施例之差異在於，本實施例之第一微針組22係作為萃取間質液的工具，突刺上並不塗佈乳酸感測酵素，乳酸感測酵素係塗佈在位於第一微針組22下方之試紙片的表面上。本實施例中，試紙片係安置於第一微針組22與基板10之間，試紙片包含一導電層92及位於導電層92上的複數個測試區域94，該些測試區域94上係塗佈乳酸感測酵素以形成一乳酸酵素層，且與第一微針組22上的穿孔2222對齊。本實施例係使用樹脂片96於其上定義出該些測試區域94。此外，第一微針組22係藉由一黏著層98與試紙片接合。

接著，請參考第十四圖，第十四圖係第十三圖中試片紙之局部放大示意圖。同理，為了實現高的乳酸選擇性，於電極的表面上先形成一半透膜941，例如磺化聚醚醚碸/聚醚碸(SPEES/PES)膜，再於半透膜941上形成乳酸酵素層943。SPEES/PES高度不透抗壞血酸，同時又容易讓非常小的中性分子，例如過氧化氫滲透。又，為了避免乳酸感測酵素或抗皮膚過敏的藥物受到環境污染，可於乳酸酵素層943或抗皮膚過敏的藥物之表面上形成一保護層945，保護層945例如是環氧樹脂-聚胺酯甲酸基樹脂(Epoxy-PU)膜。乳酸感測酵素除了乳酸氧化酶之外，也可選自乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase)、細胞色素b2(Cytochrome b2)、乳酸單加氧酶(lactate monooxygenase)、或過氧化氫酶(hydrogen peroxidase) 等。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。

S10~S14‧‧‧步驟

Claims

一種運動訓練調整的方法，藉由包含一連續經皮微針感測器之乳酸量測裝置量測人體中乳酸濃度，該運動訓練調整的方法，包括以下步驟：使用一連續經皮微針感測器量測使用者人體組織中的乳酸濃度值；比較該乳酸濃度值與一基準預設值；及假如該乳酸濃度值高於該基準預設值則通知使用者降低運動強度，反之假如該乳酸濃度值低於該基準預設值則通知使用者增加運動強度。
如請求項1所述之運動訓練調整的方法，其中該連續經皮微針感測器，包含：一基板；一微針單元，至少包含排列於該基板上的一第一微針組和一第二微針組，該第一微針組作為工作電極，該第二微針組作為參考電極，每一微針組至少包含一微針，該第一微針組係包含複數個薄片互相重疊，每一薄片上至少設置一穿孔，該穿孔邊緣設置有一突刺，其中一薄片上的穿孔係供其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過，且該些突刺互相分離；一訊號處理單元，係設置於該基板上並與該第一和第二微針組電性連接；及一電源單元，係供應工作電源予該乳酸量測裝置。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該第一微針組係由一第一薄片和一第二薄片疊置而成，該第一薄片上至少設置一第一穿孔，該第一穿孔邊緣設置有一第一突刺，及該第二薄片上至少設置一第二穿孔，該第二穿孔邊緣設置有一第二突刺，該第二突刺穿過該第一薄片上相對位置的該第一穿孔與該第一突刺相對。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該第一微針組係由一第一薄片、一第二薄片和一第三薄片疊置而成，該第一薄片上至少設置一第一穿孔，該第一穿孔邊緣設置有一第一突刺，該第二薄片上至少設置一第二穿孔，該第二穿孔邊緣設置有一第二突刺，及該第三薄片上至少設置一第三穿孔，該第三穿孔邊緣設置有一第三突刺，該第二突刺和該第三突刺穿過該第一薄片上的該第一穿孔與該第一突刺呈三角錐形。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該第一微針組係由一第一薄片、一第二薄片、一第三薄片和一第四薄片疊置而成，該第一薄片上至少設置一第一穿孔，該第一穿孔邊緣設置有一第一突刺，該第二薄片上至少設置一第二穿孔，該第二穿孔邊緣設置有一第二突刺，該第三薄片上至少設置一第三穿孔，該第三穿孔邊緣設置有一第三突刺及該第四薄片上至少設置一第四穿孔，該第四穿孔邊緣設置有一第四突刺，該第二突刺、該第三突刺和該第四突刺穿過該第一薄片上的該第一穿孔與該第一突刺呈四角錐形。
如請求項2至5中任一項所述之運動訓練調整的方法，其中該第一微針組之每一突刺包含一尖端部及一基底，其中一薄片上的穿孔經其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過後形成的該微針的該些尖端部的頂部不在同一高度。
如請求項2至5中任一項所述之運動訓練調整的方法，其中該第一微針組之每一突刺包含一尖端部及一基底，其中一薄片上的穿孔經其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過後形成的該微針的該些尖端部的頂部具有同一高度。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該第一和第二微針組的微針係藉由衝壓或蝕刻製程形成。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該些突刺的內表面上塗有乳酸感測酵素。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該些突刺的外表面上塗有抗皮膚過敏的藥物。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該連續經皮微針感測器更包含一試紙片，安置於該第一微針組與該基板之間，該試紙片包含一導電層及位於該導電層上的複數個測試區域，該些測試區域上係塗佈乳酸感測酵素，且與該第一微針組上的該穿孔對齊。
如請求項9至11中任一項所述之運動訓練調整的方法，其中該連續經皮微針感測器更包含一保護層形成於乳酸感測酵素或抗皮膚過敏的藥物上。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該些突刺的材料係選自不鏽鋼、鎳、鎳合金、鈦、鈦合金、奈米碳管或矽材料。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該些突刺的材料係樹脂，且於表面沉積具有生物相容性的金屬。
如請求項2所述之運動訓練調整的方法，其中該連續經皮微針感測器更包含一第三微針組作為反電極。
如請求項1所述之運動訓練調整的方法，其中該基準預設值係乳酸閾值、最大乳酸穩態值、血乳酸堆積起始值。
如請求項1所述之運動訓練調整的方法，其中該基準預設值係使用者個人的無氧閾值。
一種乳酸量測裝置，包含：一基板；一微針單元，至少包含排列於該基板上的一第一微針組和一第二微針組，該第一微針組作為工作電極，該第二微針組作為參考電極，每一微針組至少包含一微針，該第一微針組係包含複數個薄片互相重疊，每一薄片上至少設置一穿孔，該穿孔邊緣設置有一突刺，其中一薄片上的穿孔係供其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過，且該些突刺互相分離；一訊號處理單元，係設置於該基板上並與該第一和第二微針組電性連接；一比較器，用於比較來自該訊號處理單元之一乳酸量測值和一基準預設值；及一電源單元，係供應工作電源予該乳酸量測裝置。
如請求項18所述之乳酸量測裝置，其中該第一和第二微針組的微針係藉由衝壓或蝕刻製程形成。
如請求項18所述之乳酸量測裝置，其中該些突刺的內表面上塗有乳酸感測酵素。
如請求項18所述之乳酸量測裝置，其中該些突刺的外表面上塗有抗皮膚過敏的藥物。
如請求項18所述之乳酸量測裝置，更包含一試紙片，安置於該第一微針組與該基板之間該試紙片包含一導電層及位於該導電層上的複數個測試區域，該些測試區域上係塗佈乳酸感測酵素，且與該第一微針組上的該穿孔對齊。