CN102472737A - 与检测器一起使用以测量生物材料的传感器及使用该传感器的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种与检测器一起使用以测量生物材料的生物材料测量传感器，以及涉及使用该传感器的装置。本发明的传感器包括：本体部分，其具有三维形状和生物材料引导孔，并可附接至检测器和与之脱离；传感器部分，其具有形成于其一个表面上的多个反应电极以及具有形成于其另一个表面上的多个传导性电极；以及固定在反应电极上的反应试剂。传感器部分与本体部分一起形成连接至生物材料引导孔的反应腔，并且附接至本体部分，以使得反应电极指向反应腔。根据本发明，附接和脱离很容易，即使对于老年人也是如此，并且能最小化对传感器的沾污。

Description

与检测器一起使用以测量生物材料的传感器及使用该传感器的装置

技术领域

本发明涉及一种与检测器一起使用以测量生物材料的传感器以及使用该传感器的装置；并且更具体地，本发明涉及生物材料测量传感器以及使用该传感器的测量装置，它们能使得即使视力不好或移动性不好的用户在使用这种传感器时也能够易于附接和脱离，并且最小化传感器的沾污。

背景技术

生物传感器是这样一种测量装置，其用于研究或调查使用有机体功能的材料的性质。由于生物传感器使用生物材料最为检测元件，所以敏感性和反应特性是良好的。相应地，生物传感器广泛用于各种领域，比如医学/药物领域的临床化学检验测定、生物工业的过程测量、环境测量、化学物质的稳定性评估等等，并且其范围仍在继续扩大。尤其，在药物诊断领域，生物传感器广泛用来分析包括生物试样在内的试样。生物传感器根据检测元件的种类被分为酶测定生物传感器和免疫测定生物传感器，并且根据定量分析生物试样内的目标材料的方法被分为光学生物传感器和电化学生物传感器。

酶测定生物传感器被设计成使用酶和基片之间的特定反应、以及酶和酶抑制剂之间的特定反应，并且免疫测定生物传感器被设计为使用抗原和抗体之间的特定反应。

光学生物传感器广泛地通过测量透射率、吸收率或波长改变来测量目标材料的浓度。光学生物传感器的优点在于，由于待分析的各种材料的反应机理已知，并且在反应进行足够时间之后进行测量，所以测量时间的偏差很低。相反，光学生物传感器的缺点在于，其相比电化学生物传感器而言需要更长的测量时间和更大量的试样。而且，光学生物传感器具有其他缺点，即测量结果受到试样浊度的影响，并且难以使光学单元小型化。

电化学生物传感器通过测量从反应获得的电信号来测量目标材料的浓度。电化学生物传感器的优点在于：能使用非常少量的试样来放大信号，电化学生物传感器易于小型化，能够稳定地获得测量信号，并且有可能容易地与远程通信仪器相组合。然而，电化学生物传感器的缺点在于，额外地需要电极制造工艺，生产成本很高，并且测量信号对于响应时间非常敏感。

同时，常规的生物传感器总体上具有平面条带结构。用户需要将具有平面条带结构的生物传感器插入到检测器的窄缝内，例如在使用生物传感器测量血糖时。然而，例如，由于很多糖尿病和老年患者视力不好，就难以将具有平面条带结构的生物传感器插入到窄缝内。另外，当在测量血糖之后从检测器移除生物传感器时，用户抓住沾有血液的生物传感器的一部分，并抽出和弃置该生物传感器。此时，由于用户的手指很可能沾有血液，用户可能会感到不适。另外，常规的条带型生物传感器会易于在用户将生物传感器插入检测器时被沾污。

发明内容

[技术问题]

为了解决前述和/或其他问题，本发明的目标是提供一种能易于由视力不好的用户附接和脱离的生物传感器。

另外，本发明的另一目标是提供一种生物传感器，其能够使得传感器从外面被沾污的可能性最小化。

本发明的目标不限于上述这些。本发明的未公开的其他目标和优点将从以下描述中理解到，并且参照本发明的实施例将会变得明显。而且，对于本领域技术人员而言很显然的是，本发明的目标和优点将通过所声明的装置及其组合所实现。

[技术方案]

为了实现以上目标，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种与检测器一起使用以测量生物材料的生物材料测量传感器，其包括：本体部分，其具有三维形状和生物材料引导孔，并可附接至检测器和与之脱离；传感器部分，其具有其上形成有构造为引起与生物材料的生物化学反应的多个反应电极的一个表面以及具有其上形成有构造为将由生物化学反应产生的信号传送至检测器的多个传导性电极的另一个表面；以及反应试剂，其固定到反应电极上并且与生物材料生物化学地反应，其中传感器部分附接至本体部分，以使得传感器部分与本体部分形成了连接至生物材料引导孔的反应腔并且反应电极被指向反应腔。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种生物材料测量装置，其包括检测器和测量传感器，其中测量传感器包括：本体部分，其具有三维形状和生物材料引导孔，并可附接至检测器和与之脱离；传感器部分，其具有其上形成有构造为引起与生物材料生物化学反应的多个反应电极的一个表面以及其上形成有构造为将通过生物化学反应产生的信号传送至检测器的多个传导性电极的另一个表面；以及反应试剂，其固定到反应电极上并且与生物材料生物化学地反应；其中传感器部分附接至本体部分，以使得传感器部分与本体部分形成了连接至生物材料引导孔的反应腔并且反应电极指向反应腔；其中检测器包括在本体部分附接至检测器时电连接至传导性电极的接头。

[有益效果]

根据本发明，根据本发明的生物材料测量装置能够易于由视力不好的用户使用。另外，根据本发明的生物材料测量装置能最小化传感器从外面被沾污的可能性。

附图说明

图1A是用来解释根据本发明一个实施例的生物材料测量装置的视图，并且图1B是用来解释其中生物传感器从图1A的生物材料测量装置的检测器上脱离的状态的视图。

图2是根据本发明一个实施例的生物传感器的侧面横截图。

图3是用来解释图2的传感器固定部分的结构的视图。

图4A至4C是用来解释图2的传感器部分的结构的视图。

图5A至5E是用来解释根据本发明的生物材料测量装置的使用顺序的视图。

图6是用来解释其中生物传感器容纳于传感器外壳中的状态的视图。

图7是用来解释根据本发明另一个实施例的生物材料测量装置的视图。

图8是用来解释其中生物传感器与之脱离的检测器的结构的视图，放大了图7的A部分。

图9是用来解释根据本发明另一个实施例的生物传感器的结构的视图。

图10是用来解释根据本发明另一个实施例制造的多个生物传感器的形状的视图。

图11是用来解释其中根据本发明另一个实施例的多个生物传感器容纳于其中的状态的视图。

具体实施方式

本发明的目标、特点和优点将下面参照附图对本发明实施例的详细描述中变得明显。省略公知部件和工艺技术的描述，以便不会不必要地使得本发明的实施例模糊。以下的术语在考虑本发明的功能之下进行限定，并且可根据用户或操作者的意图或习惯而改变。因而，术语将基于整个说明书中描述的内容限定。下文中，本发明的实施例将参照附图详细描述。

图1A是用来解释根据本发明一个实施例的生物材料测量装置的视图，并且图1B是用来解释其中生物传感器与图1A的生物材料测量装置的检测器上脱离的状态。

如所示，生物材料测量装置100包括检测器102和三维(3D)生物传感器104。检测器102和生物传感器104通过凹凸结构相互附接。图1A和1B示出生物材料测量装置100，其中生物传感器104和检测器102以凹凸结构相互紧固，例如以使得检测器102的突起插入到形成于生物传感器104中的槽。另一方面，检测器和生物传感器可相互紧固，以使得生物传感器的突起插入到形成于检测器中的槽。在生物传感器和检测器以凹凸结构相互附接时，无需用于形成凹凸结构的另外制造过程，并且生物传感器和检测器通过机械力相互紧固。另外，紧固状态能易于通过检测器的机械力释放，以使得易于附接和脱离。

检测器和生物传感器可通过磁力相互对准并且相互附接。为此，检测器可包括位于接头112附近或其周围的永磁体或电磁体。在使用电磁体时，弹出按钮106可构造为切断供应至电磁体的电力，以将电磁体消磁从而使得生物传感器与检测器脱离。为了附接至检测器或与之脱离，永磁体可具有弱磁力。在使用永磁体时，永磁体可安装于检测器处，并且顺磁体可安装于生物传感器处。

生物传感器104引导生物材料穿过生物材料引导孔110，并且通过包含于生物传感器104中的试剂和被导入生物材料之间的生物化学反应来产生电信号，以将信号传送至检测器102。试剂可包括酶等，其引起与导入生物材料的生物化学反应。检测器102使用内嵌微处理器(未示出)来分析从生物传感器104传送的电信号，测量包含于导入生物材料中的分析材料例如血糖的浓度，并且通过显示器108显示分析材料的浓度。在测量分析材料的浓度之后，用户推动或压下弹出按钮106，以将生物传感器104与检测器102脱离。

如图1B中所示，槽114形成于检测器102的一部分中(其中生物传感器104的附接于此)，并且紧固至槽114上的钩形部(未示出)被形成于生物传感器104处。接头112电连接至生物传感器104，以将从生物传感器104传送的电信号提供至内嵌于检测器102的信号分析微处理器。弹性体(未示出)构造为在其中生物传感器104附接至检测器102的方向上提供弹力，并被安装于接头112的电连接至生物传感器104的相反部分处。弹性体用来进一步将接头112附接至生物传感器104。另外，即使在检测器102和生物传感器104以凹凸结构相互附接时，电磁体或永磁体可安装于接头112处或其周围。永磁体可具有弱磁力，以使得生物传感器104能在测量分析材料的浓度之后易于与检测器102脱离。

图2是根据本发明一个实施例的生物传感器的侧面横截图。

本体部分202插入到检测器102的一部分(其中接头112形成于此)内，以使得生物传感器104附接至检测器102。本体部分202的内部形状可与检测器102的、生物传感器104附接于此的那一部分的外部形状相同。本体部分202可具有三维形状，例如，空心圆锥形或金字塔形，其能紧固至检测器102，并且堆叠以便封装。

传感器固定部分210将传感器部分208固定至本体部分202。图3是用来解释传感器固定部分210的结构的视图。传感器固定部分210具有形成于其中的孔304，以将传感器部分208的传导性电极电连接至检测器102的接头112。钩形部212在生物传感器104附接至检测器102时紧固至检测器102的槽114，以使得生物传感器104能稳固地附接至检测器102。传感器固定部分210可由热熔性薄膜形成。另外，传感器固定部分210可仅通过熔合来固定至本体部分202，或在没有熔化之下仅通过组装而固定至本体部分202。

如图2中所示，反应腔206通过试样路径204连接至生物材料引导孔110。试样路径204形成为毛细管，以使得试样能易于导入到反应腔206内。生物材料比如血液借助于毛细现象通过试样路径204导入生物材料引导孔110，并且导入反应腔206。

生物材料引导孔110可具有突起形状，以防止生物材料的引导由于生物材料引导孔110被用户的手指完全阻塞而造成阻塞，例如在手指接触生物材料引导孔110以将血液导入生物传感器104时。在本体部分202具有圆锥形或金字塔形状时，生物材料引导孔110对应于圆锥形或金字塔形状的顶点。

传感器部分208的面向反应腔206的表面具有多个反应电极(未示出)，并且反应试剂横跨于反应电极进行固定。反应试剂引起与导入反应腔206内的生物材料的生物化学反应，以产生电信号，并且所产生的电信号传送至反应电极。传送至反应电极的电信号，通过形成于传感器部分208的另一个表面处的多个传导性电极，被传送至检测器102。传感器部分208附接至本体部分202，以使得传感器部分208与本体部分202形成反应腔206，并且形成于一个表面处的多个反应电极(未示出)被指向或导向反应腔206。

图4A至4C是用来解释图2的传感器部分的结构的视图。图4A示出自动编码传感器部分的背面，图4B示出测量传感器部分的正面，并且图4C示出测量传感器部分的背面。传感器部分222和226可易于由传统的薄膜沉积技术、电镀技术、印刷电子技术等制造，并且可易于使用印刷电路板(PCB)来制造。

在图4A中，形成于自动编码传感器部分222的背面处的电极224告知检测器102：附接至检测器的当前生物传感器提供用于自动地编码，并且附接至检测器102的生物传感器104的特征将用来使用阻力值来测量生物材料。反应电极或反应试剂没有形成于传感器的面向反应腔206的正面处，因为其不是提供来测量生物材料。

如图4B中所示，多个反应电极228形成于测量传感器226的指向反应腔206的正面处，并且构造为引起与分析材料的生物化学反应以产生电信号的反应试剂230是被固定到反应电极228上。如图4C中所示，构造为将通过生物反应产生的电信号传送至检测器102的传导性电极232和234，是形成于测量传感器部分226的背面处。反应电极228以及传导性电极232和234通过穿过传感器部分226的导体(未示出)相互电连接。

图5A至5E是示出使用根据本发明的生物材料测量装置的顺序的视图。

首先，如图5A中所示，用户准备好检测器402和生物传感器404。检测器402包括构造来显示测量结果的显示器412，以及构造来将已使用的生物传感器404脱离的弹出器414。显示器412可包括液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)等。生物传感器404堆叠并且存储于外壳406中。接着，在接头112(参见图1)暴露于此的检测器402插入外壳406时，用户将堆叠于外壳406中的最上侧生物传感器附接至检测器402。如上所述，为了易于将生物传感器与检测器402对准和附接，磁性材料可安装于接头处或其周围。

接着，如图5C中所示，用户从他/她的手指吸出血液410以将血液通过生物材料引导孔408导入生物传感器。在手指接触生物材料引导孔408时，血液利用毛细现象导入生物传感器至反应腔206(参见图2)。导入生物传感器的血液引起与反应试剂的生物化学反应，以产生电信号，并且所产生的电信号由检测器402分析以计算待分析材料的浓度。如图5D中所示，计算出的待分析材料的浓度通过显示器412显示给用户。用户通过显示器412检查待分析材料的浓度，并使用弹出按钮414将附接的生物传感器与检测器402脱离。

根据该实施例，在使用检测器402和生物传感器404时，由于生物传感器能简单地装配到检测器402的正面部分上，而不是将常规的生物传感器插入检测器的狭槽内，用户能易于将生物传感器附接至检测器。另外，在使用外壳406(生物传感器堆叠于其中)或磁铁安装于检测器402的接头处或其周围时，生物传感器能更易于附接至检测器。由于生物传感器能易于附接至检测器，因此能有效地防止生物传感器在其附接期间的污染。

另外，根据该实施例，即使在检测器402没有弹出功能时，由于生物传感器具有三维形状，用户能易于将生物传感器与检测器脱离。在检测器具有弹出功能时，由于生物传感器能在无需用手指抓取生物传感器的情况下通过推动或按压弹出按钮414来简单地脱离，生物传感器能更易于与检测器脱离。另外，由于无需如相关技术中描述的那样在测量之后手动地抓取沾有血液的传感器条带并将传感器条带从检测器处抽出，因此手指不可能沾有血液。

图6是用来解释其中生物传感器容纳于传感器外壳中的状态的视图。如图6中所示，在其中被附接至检测器102或与检测器102脱离的生物传感器的一部分向上指向以便易于附接至检测器102的状态下，具有三维形状的生物传感器504容纳于传感器外壳502中。另外，为了在传感器外壳502的有限空间中容纳较大数目的生物传感器504，生物传感器504以重叠的状态容纳于传感器外壳502中。

图7是用来解释根据本发明另一个实施例的生物材料测量装置600的视图。图8是用来解释检测器602的、生物传感器604与之相脱离的部分A的结构的视图，并且图9是用来解释生物传感器604的结构的视图。

如图7中所示，生物材料测量装置600包括检测器602和生物传感器604。生物传感器604通过生物材料引导孔802引导生物材料，并且通过包含于生物传感器604中的试剂和被导入生物材料之间的生物化学反应产生电信号，以将电信号传送至检测器602。反应试剂可包括酶等，引起与导入生物材料的生物化学反应。检测器602根据操作按钮608的输入而使用内嵌微处理器(未示出)对从生物传感器104传送的电信号进行分析，测量包含于导入生物材料中的分析材料的浓度，并且通过显示器606显示分析材料的浓度。当用户在测量分析材料的浓度之后推动或压下弹出按钮610时，弹出器706被拔出以将生物传感器604与检测器602脱离。

如图8中所示，槽708形成于检测器602的一部分(生物传感器604附接于此)处，并且紧固至槽708上的钩形部804是形成于生物传感器604处。接头704电连接至生物传感器604，以将从生物传感器604传送的电信号提供至检测器602的内嵌信号分析微处理器。构造为沿其中生物传感器604附接至检测器602的方向上提供弹力的弹性体(未示出)，是可安装于接头704的、电连接至生物传感器604的相反部分处。弹性体还将接头704附接至生物传感器604。另外，检测器602可具有安装于接头704处或其周围的磁铁(未示出)。磁铁帮助将生物传感器604附接至检测器602的适合位置。

在图9中，本体部分801插入到检测器602的一部分(其中接头704形成于此)处，以使得生物传感器604附接至检测器602。本体部分801可由具有一定级别的弹力的塑料材料形成。本体部分801的内部形状与检测器602的、由生物传感器604附接于此的一部分的外部形状相同。本体部分801具有开口的梯形形状。在生物传感器604附接至检测器602时，钩形部804紧固至检测器602的槽708，以使得生物传感器604稳固地附接至检测器602。

生物材料引导孔802经由试样路径(未示出)和反应腔(未示出)连接至传感器部分806。试样路径由毛细管形成，以使得试样能易于导入反应腔。由于例如在手指接触生物传感器604以将血液引导入生物传感器604时，生物引导孔802完全地由手指阻塞，生物材料引导孔802可具有突起形状以防止生物材料的导入被阻塞。生物材料引导孔802形成于本体部分801的上部狭窄侧部处。

多个反应电极(未示出)形成于传感器部分806的、面向生物材料引导孔802(或反应腔)的表面处，并且反应试剂横跨多个反应电极进行固定。反应试剂引起与导入反应腔的生物材料的生物化学反应以产生电信号，并且所产生的电信号传送至反应电极。传送至反应电极的电信号通过形成于传感器部分806的另一个表面处的多个传导性电极被传送至检测器602。传感器部分806附接至本体部分801，以与本体部分801形成反应腔，从而使得形成于其一个表面处的多个反应电极(未示出)指向反应腔。传感器部分806可通过粘合剂粘附至本体部分801，或可通过加热被熔合至本体部分801。

图10是用来解释图9中所示的、同时制造的多个生物传感器的形状的视图。如所示，例如在10个生物传感器以其中传感器的侧面相互连接的形状进行制造时，制造工艺能得到简化。由于如上所述制造的生物传感器具有其中多个生物传感器相互连接的形状，用户能在使用生物传感器时随时通过将它们一个接一个地切掉来运载和使用。切割槽可形成于生物传感器之间，以使得生物传感器能易于被切割。

图11是用来解释其中图9中所示的多个生物传感器重叠并且被容纳于外壳中的状态的视图。当生物传感器在其中生物材料引导孔802向下导向的状态下重叠并且容纳于外壳(未示出)时，检测器602的部分A被推入外壳，以使得生物传感器能易于附接至检测器。

前述描述涉及本发明的一个实施例，是示例性的，并且不应当构造为限制本发明。本教导能易于应用至其他类型的设备和装置。本发明的范围和精神内的许多替代、变型和变化，对于本领域技术人员而言，将是很显然的。

Claims (15)

1.一种与检测器一起使用以测量生物材料的生物材料测量传感器，其包括：

本体部分，其具有三维形状和生物材料引导孔，并可附接至检测器以及与之脱离；

传感器部分，所述传感器部分具有一个表面，其上面形成有被构造为引起与生物材料的生物化学反应的多个反应电极，并且所述传感器部分具有另一个表面，其上面形成有被构造为将由生物化学反应产生的信号传送至检测器的多个传导性电极；以及

反应试剂，其固定到反应电极上并且与生物材料生物化学地进行反应，

其中，传感器部分以如下方式附接至本体部分，即传感器部分与本体部分形成了连接至生物材料引导孔的反应腔，且反应电极指向反应腔。

2.根据权利要求1的生物材料测量传感器，其中生物材料引导孔具有突起形状。

3.根据权利要求1的生物材料测量传感器，其中本体部分和检测器通过凹凸结构相互附接。

4.根据权利要求3的生物材料测量传感器，其中本体部分具有圆锥形或金字塔形状，并且生物引导孔对应于圆锥形或金字塔形状的顶点。

5.根据权利要求3的生物材料测量传感器，其中本体部分具有开口的梯形形状。

6.根据权利要求1的生物材料测量传感器，其中本体部分和检测器通过磁力相互附接。

7.根据权利要求6的生物材料测量传感器，其中本体部分的侧面以可切割的方式附接至另一个生物材料测量传感器的侧面。

8.根据权利要求1的生物材料测量传感器，其中本体部分具有紧固至检测器的钩形部。

9.根据权利要求1的生物材料测量传感器，其中生物材料引导孔具有连接至反应腔的毛细管。

10.根据权利要求1的生物材料测量传感器，其中反应电极通过穿过传感器部分的导体而电连接至传导性电极。

11.一种生物材料测量装置，其包括检测器和测量传感器，

其中测量传感器包括：

本体部分，其具有三维形状和生物材料引导孔，并可被附接至检测器和与之脱离；

传感器部分，所述传感器部分具有一个表面，其上面形成有被构造为引起与生物材料的生物化学反应的多个反应电极，并且所述传感器部分具有另一个表面，其上面形成有被构造为将由生物化学反应产生的信号传送至检测器的多个传导性电极；以及

反应试剂，其固定到反应电极上并且与生物材料生物化学地发生反应，

其中传感器部分以如下方式被附接至本体部分，以使得传感器部分与本体部分形成了连接至生物材料引导孔的反应腔，并且反应电极指向反应腔，

其中检测器包括接头，其在本体部分附接至检测器时电连接至传导性电极。

12.根据权利要求11的生物材料测量装置，其中检测器还包括被构造为使测量传感器脱离开的弹出器。

13.根据权利要求11的生物材料测量装置，其中接头还包括弹性体，其被构造为沿其中测量传感器附接至检测器的方向上提供弹力。

14.根据权利要求11的生物材料测量装置，其中检测器还包括被紧固至钩形部上的槽。

15.根据权利要求11的生物材料测量装置，其中检测器在接头附近具有磁力。

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