TWI640296B

TWI640296B - 血糖偵測裝置

Info

Publication number: TWI640296B
Application number: TW106143474A
Authority: TW
Inventors: 莫皓然; 陳世昌; 廖家淯; 陳壽宏; 韓永隆; 黃啟峰; 李偉銘
Original assignee: 研能科技股份有限公司
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-11-11
Also published as: TW201927239A; JP2019103785A; JP7046781B2

Abstract

一種血糖偵測裝置，包含：具有容置槽及與之連通之出氣孔之載體；氣體泵浦，設置於容置槽內受驅動以傳導氣體，並設置至少一進氣孔，供氣體由進氣孔導入後，再由出氣孔排出；防水膜覆蓋於進氣孔上；微針貼片可拆卸地貼附於載體上且封蓋進氣孔，並具有複數個空心微針及與空心微針相通之容液空間，容液空間與進氣孔相連通；感測器模組容置於容液空間；控制晶片設置於載體上，並電連接感測器模組；其中，空心微針***人體皮膚後，透過氣體泵浦抽取氣體，使得容液空間內形成負壓的真空狀態，汲取組織液進入該容液空間內，供感測器模組檢測。

Description

血糖偵測裝置

本案係關於一種血糖偵測裝置，尤指一種便於攜帶、且可無痛偵測血糖之血糖偵測裝置。

血糖的自我檢測為糖尿病患者於管理血糖中占有非常重要的地位，但是目前用來測量血糖的血糖機都不便於攜帶，因此患者於外出時變難以檢測血糖含量，並且在測量血糖的過程中，有時會有扎針但未出血或是血量太少的情況，因此需要再次扎針或是用力擠出血液，但再次扎針可能造成患者負擔，用力擠出血液可能又會導致測量結果不準確。

針對上述缺失，本案開發一種安全、便於攜帶、無痛的智能型血糖偵測裝置，提供患者在日常生活中可隨時、輕易的測量血糖含量，並解決上述傳統測量血糖之問題。

為了解決的血糖偵測裝置有不便於攜帶、偵測失準的問題，本案提供一種血糖偵測裝置，包含：一載體，具有一容置槽及一出氣孔，該出氣孔與該容置槽相連通：一氣體泵浦，設置於該容置槽內受驅動以傳導氣體，並設置至少一進氣孔，供氣體由該至少一進氣孔導入後，再由該載體之該出氣孔排出；一防水膜，覆蓋該至少一進氣孔；一微針貼片，可拆卸地貼附於該載體上且封蓋該至少一進氣孔，並具有複數個空心微針及一與該複數個空心微針相通之容液空間，該容液空間與該至少一進氣孔相連通；一感測器模組，容置於該容液空間；以及一控制晶片，設置於該載體上，並電連接該感測器模組；其中，該微針貼片的該複數個空心微針***人體皮膚後，透過控制晶片控制該氣體泵浦驅動，由該進氣孔進氣，並使該微針貼片的該容液空間內形成負壓狀態，促使該複數個空心微針汲取人體皮膚下的組織液進入該容液空間內，供該感測器模組檢測組織液中血糖含量，以產生一監測數值。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

本案為一種血糖偵測裝置100，請參閱第1圖，血糖偵測裝置100包含一載體1、一氣體泵浦2、一防水膜3、微針貼片4、一感測器模組5、以及一控制晶片6；載體1凹設形成一容置槽11，並於載體1上設置一出氣孔12，供與容置槽11相連通，而氣體泵浦2設置於容置槽11內，且氣體泵浦2設置有至少一進氣孔20，氣體泵浦2收驅動傳輸氣體由至少一進氣孔20吸入，再由出氣孔12排出，而防水膜3則是覆蓋於至少一進氣孔20上，防水膜3為一種透氣、防水的薄膜，如此可以阻隔液體進入氣體泵浦2內，同時又能夠不影響氣體進入氣體泵浦2；微針貼片4可拆卸地貼附於載體11而封蓋至少一進氣孔20，並具有複數個空心微針41及一與該複數個空心微針41相通之容液空間42，容液空間42與至少一進氣孔20相連通，感測器模組5容置於容液空間42內，以及控制晶片6設置於載體1上，並與感測器模組5電性連接，當微針貼片4的複數個空心微針41以無創或是微創的方式刺入人體皮膚，此時，控制晶片6啟動氣體泵浦2之驅動，氣體泵浦2開始執行抽氣動作，使微針貼片4的容液空間42內產生負壓，將會透過該複數個空心微針41汲取人體皮下的組織液進入容液空間42內，而位於容液空間42內的感測器模組5開始對容液空間42內的組織液進行檢測，並將檢測結果傳送至控制晶片6；又感測器模組5與控制晶片6可採微機電製程(MEMS)整合於載體1上，兩者可依相同的系統封裝設置於載體1上，但不以此為限。感測器模組5更包含有一感測器51及一電路軟板52，感測器51設置於電路軟板52上，並與其電連接，再經由電路軟板52而電性連接控制晶片6，如此控制晶片6用以控制氣體泵浦2及接收、分析感測器模組5所測量的檢測數據。

此外，上述的微針貼片4以可拆卸式地貼附於載體1上而封蓋至少一進氣孔20上，如此可透過一次性的膠層貼附於防載體1上，當檢測結束後，可將已使用過的微針貼片4撕離載體1上，再次檢測時，在黏貼全新的微針貼片4即可，以免重複使用微針貼片4，造成傷口感染、細菌感染等衛生問題。

請繼續參閱第1圖，本案之血糖偵測裝置100的氣體泵浦2為具有依序堆疊之一致動件21、共振片22、蓋板23所構成之結構，其中致動件21包含有一外框211、一振動片212、複數個連接部213及一壓電片214，外框211環繞於振動片212的周緣，並透過該複數個連接部213連接於兩者之間，此外，振動片212與外框211之間更透過該複數個連接部213未連接的區域以構成多個間隙215供氣體通過；又於本實施例中，載體1上設有承接部111，供致動件21的外框211固定，使致動件21的振動片212在容置槽11內與出氣孔12之間保持間隙設置，並於兩者之間形成一出氣腔室112，且振動片212具有朝向出氣孔12的第一表面212a及朝向共振片22的第二表面212b，壓電片214貼附於振動片212的第一表面212a，而振動片212的第二表面212b具有一凸出部212c，凸出部212c可與振動片212一體成形，但不以此為限。共振片22具有一共振部221及一固定部222，共振部221可設置於共振片22的中心區域，固定部222則為共振片22的周緣區域，以及共振片22於共振部221的中心區域貫穿形成一通孔223，供氣體通過，於本實施例中，通孔223與振動片212的凸出部212c垂直相對；此外，共振片22經由固定部222疊置於致動件21的外框211，並與振動片212之間維持一間距h，於本實施例中，利用致動件21的外框211厚度大於振動片212的厚度來維持間距h，也可同時搭配使用膠層24使用，或是直接使用膠層24調整、維持間距h，並不以此為限，使得振動片212與共振片22之間透過間距h定義出一壓力腔室25。

承上所述，氣體泵浦2的至少一進氣孔20形成於蓋板23上，並貫穿蓋板23，蓋板23朝向共振片22的表面形成有與至少一進氣孔20相對應之至少一流道231以及一匯流槽232，匯流槽232可與通孔223、凸出部212c位於同一軸線上；於本實施例中，進氣孔20與流道231皆為4個，但不以此為限，且此4個流道231的一端分別連通於4個進氣孔20，而另一端則是連通於匯流槽232，促使氣體由4個進氣孔20進入蓋板23後，會各自通過對應之流道231於匯流槽232匯聚。

上述之控制晶片6傳輸驅動電壓至氣體泵浦2後，氣體泵浦2開始作動，請參閱第2A圖至第2D圖，第2A圖為本案氣體泵浦2的剖面示意圖，第2B圖至第2D圖為本案之氣體泵浦2的作動示意圖，請先參閱第2B圖所示，驅動電壓傳輸至壓電片214後，壓電片214因壓電效應開始產生形變，進而帶動振動片212上下移動，首先當振動片212向上移動時，且共振片22的共振部221會受亥姆霍茲共振（Helmholtz resonance）原理向上移動，振動片212與共振片22之間的壓力腔室25容積變大，因而產生負壓，使氣體泵浦2外部的氣體因壓力腔室25負壓的影響而開始由進氣孔20進入，通過與進氣孔20對應的流道231再於匯流槽232匯聚，最後通過共振片22的通孔223進入壓力腔室25內；請再參閱第2C圖所示，控制晶片6持續傳輸驅動電壓至氣體泵浦2，致動件21的振動片212向下移動，此時共振片22的共振部221會受亥姆霍茲共振（Helmholtz resonance）原理向下移動，減少了匯流槽232的容積，使得氣體將由匯流槽232推入壓力腔室25內，將氣體擠入該複數個間隙215內；請繼續參閱第2D圖，致動件21的振動片212向上移動至初始位置，此時共振片22的共振部221會受亥姆霍茲共振（Helmholtz resonance）原理向上移動頂抵於振動片212上的凸出部212c，並同時封閉其通孔223，此時，蓋板23的匯流槽232的容積增加，產生負壓，將汲取氣體泵浦2外部的空氣進入匯流槽232，而壓力腔室25受到振動片212復位及共振部221向上移動的影響，其容積大幅度地縮減，產生正壓達到擠壓氣體的作用，此外，於本步驟中，振動片212的凸出部212c封閉共振片22的通孔223，同時在壓縮壓力腔室25能夠避免氣體逆流回匯流槽232，達到止逆的效果，可有效地提升輸出效率。

再最後請參閱第2A圖所示，共振片22依據亥姆霍茲共振原理向上下移動，壓縮壓力腔室25的同時推擠於壓縮腔室25內的氣體進入致動件21的複數個間隙215，使氣體通過複數個間隙215流入出氣腔室112（請參閱第1圖），最後再由出氣孔12排出，透過控制晶片6不斷地輸出驅動電壓至致動件21，令氣體泵浦2持續傳輸氣體，造成微針貼片4的容液空間42形成粗略真空狀態產生負壓，使得複數個空心微針41能夠透過負壓來汲取人體皮膚下的組織液進入容液空間42內，由感測器模組5監測人體皮下組織的組織液中血糖含量，並產生一監測數值。

上述之微針貼片4的複數個空心微針41為為能刺穿皮膚之微米級尺寸針孔，其材料可為高分子聚合物、金屬或矽，較佳者為具高生物相容性之二氧化矽，空心微針41的孔徑大小為可供胰島素分子通過，較佳者，空心微針41之內徑介於10微米(μm)至550微米(μm) ，空心微針41之長度為介於400微米(μm)至900微米(μm)，可***人體之皮下組織而刺入深度不觸及人體神經，因此完全不會造成疼痛。複數個空心微針41設置於微針貼片4上採以陣列方式排列，每一個空心微針41相鄰之間離需大於200微米，不至有相互影響導流之干擾，如此陣列方式設置之複數個空心微針41，不致有其中一針空心微針41堵塞影響注入流體之功用，並具有其他空心微針41能繼續保持有注入流體之功用。

請參閱第3圖所示，為本案之血糖偵測裝置之元件連結關係之方塊示意圖，於本實施例中，血糖偵測裝置100可更包含一傳輸模組7，控制晶片6架構於載體上，並與氣體泵浦2、感測器模組5、傳輸模組7電性連接，感測器模組5監測人體皮下組織的組織液中血糖含量，並產生一相應之監測數值，將之傳送至控制晶片6，控制晶片6接收感測器5的監測數值後，再傳遞至傳輸模組7，利用傳輸模組7將血糖含量資訊傳送到一外部裝置200，而外部裝置200可以為一雲端系統、一可攜式裝置、一電腦系統、一顯示裝置、一胰島素注入裝置等至少其中之一。其中，控制晶片6更可包含一石墨烯電池(圖未示)，以提供電源，但不以此為限。

此外，上述傳輸模組7可為採用有線傳輸，如：USB、mini-USB、micro-USB等至少其中之一的有線傳輸模組，或是可為採用無線傳輸，如：一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組、一近場通訊模組等至少其中之一的無線傳輸模組。

綜上所述，本案所提供之血糖偵測裝置，當微針貼片刺入人體的皮下組織後，透過氣體泵浦的作動吸取微針貼片的容液空間的內部氣體，於容液空間內形成負壓汲取力，使得微針貼片透過多個空心微針來吸取皮下組織的組織液，再由位於容液空間內的感測器模組檢測組織液內的血糖含量，來解析血糖資訊，並將血糖資訊經由控制晶片傳遞至傳輸模組，來提供給使用者知悉，並透過石墨烯電池的設置，使本發明能夠無需插電即可能夠輕易、簡單、隨時隨地的測量血糖，減少使用者測量血糖的困擾，此外，本發明利用微針貼片使用無創或微創來取得皮下組織的組織液來檢測血糖，可降低使用者負擔、避免傷口的產生與降低感染風險。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

100‧‧‧血糖偵測裝置
1‧‧‧載體
11‧‧‧容置槽
111‧‧‧承接部
112‧‧‧出氣腔室
12‧‧‧出氣孔
2‧‧‧氣體泵浦
20‧‧‧進氣孔
21‧‧‧致動件
211‧‧‧外框
212‧‧‧振動片
212a‧‧‧第一表面
212b‧‧‧第二表面
212c‧‧‧凸出部
213‧‧‧連接部
214‧‧‧壓電片
215‧‧‧間隙
22‧‧‧共振片
221‧‧‧共振部
222‧‧‧固定部
223‧‧‧通孔
23‧‧‧蓋板
231‧‧‧流道
232‧‧‧匯流槽
24‧‧‧膠層
25‧‧‧壓力腔室
3‧‧‧防水膜
4‧‧‧微針貼片
41‧‧‧空心微針
42‧‧‧容液空間
5‧‧‧感測器模組
51‧‧‧感測器
52‧‧‧電路軟板
6‧‧‧控制晶片
7‧‧‧傳輸模組
200‧‧‧外部裝置
h‧‧‧間距

第1 圖所示為本案之血糖偵測裝置之剖面結構示意圖。第2A圖所示為本案之血糖偵測裝置之氣體泵浦的剖面示意圖。第2B圖至第2D圖所示為第2A圖之氣體泵浦作動示意圖。第3圖所示為本案之血糖偵測裝置之相關構件電性連結關係之示意圖。

Claims

一種血糖偵測裝置，包含：一載體，具有一容置槽及一出氣孔，該出氣孔與該容置槽相連通；一氣體泵浦，設置於該容置槽內受驅動以傳導氣體，並設置至少一進氣孔，供氣體由該至少一進氣孔導入後，再由該載體之該出氣孔排出；一防水膜，覆蓋該至少一進氣孔；一微針貼片，可拆卸地貼附於該載體上且封蓋該至少一進氣孔，並具有複數個空心微針及一與該複數個空心微針相通之容液空間，該容液空間與該至少一進氣孔相連通；一感測器模組，容置於該容液空間；以及一控制晶片，設置於該載體上，並電連接該感測器模組；其中，該微針貼片的該複數個空心微針***人體皮膚後，透過控制晶片控制該氣體泵浦驅動，由該進氣孔進氣，並使該微針貼片的該容液空間內形成負壓狀態，促使該複數個空心微針汲取人體皮膚下的組織液進入該容液空間內，供該感測器模組檢測組織液中血糖含量，以產生一監測數值。
如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該感測器模組更包含有一感測器及一電路軟板，該感測器設置於該電路軟板，該電路軟板電連接該控制晶片。
如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該氣體泵浦具有由一致動件、一共振片、一蓋板依序疊置所構成，該至少一進氣孔形成於該蓋板。
如申請專利範圍第3項所述之血糖偵測裝置，其中該致動件與該共振片之間定義一壓力腔室，以及該致動件與該載體的該出氣孔之間定義一出氣腔室。
如申請專利範圍第3項所述之血糖偵測裝置，其中該蓋板更具有至少一流道及一匯流槽，該至少一流道的一端與該至少一進氣孔對應連通，另一端與該匯流槽連通。
如申請專利範圍第3項所述之血糖偵測裝置，其中該致動件包含有一壓電片及一振動片，該壓電片貼附於該振動片朝向該出氣孔方向的一第一表面。
如申請專利範圍第6項所述之血糖偵測裝置，其中該振動片朝向該共振片方向的一第二表面上具有一凸出部。
如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該血糖偵測裝置包括有一傳輸模組，該傳輸模組電性連接該控制晶片，用以連結一外部裝置。
如申請專利範圍第8項所述之血糖偵測裝置，其中該傳輸模組為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一的有線傳輸模組。
如申請專利範圍第8項所述之血糖偵測裝置，其中該傳輸模組係為一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組及一近場通訊模組之至少其中之一的無線傳輸模組。
如申請專利範圍第8項所述之血糖偵測裝置，其中該外部裝置為一雲端系統、一可攜式裝置、一電腦系統、一顯示裝置、一胰島素注入裝置等至少其中之一。
如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該微針貼片之複數個空心微針中每一者具有內徑介於10微米至550微米，長度介於400微米至900微米。
如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該複數個空心微針以陣列方式排列，且該複數個空心微針中每一者相鄰之間距大於200微米。
如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該數個空心微針以二氧化矽材料製成。
如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測值裝置，其中該控制晶片更包含一石墨烯電池。