CN113545779A - 生物信息传感贴片 - Google Patents

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Abstract

一种生物信息传感贴片包含多个传感电极、一距离传感器件以及一运算单元。多个传感电极用以传感一生物体的一生物信息。距离传感器件用以传感生物信息传感贴片与生物体的接触程度，并产生相对应的一接触信号。运算单元与多个传感电极以及距离传感器件电连接，以接收生物信息以及接触信号，其中运算单元依据接触信号补偿处理生物信息或选择性输出一控制信号。上述生物信息传感贴片可提升生物信息的传感准确度。

Description

生物信息传感贴片
技术领域
本发明是有关一种传感器，特别是一种生物信息传感贴片。
背景技术
已知获取生物信息(例如血糖)的方式是由医护人员扎针抽血或使用者自行刺穿皮肤取得少量血液后再进行化学分析。这样的测量方式仅是单一时间点所获得的生物信息，若密集测量，不仅造成操作者的不便，且让受测者产生较大的疼痛感，进而产生排斥感或减少测量次数。
为了克服上述问题，目前已开发出生物信息传感贴片，其可贴附于生物体的皮肤，并以低侵入性的穿刺来减少受测者的疼痛感并取得组织液，如此可长时间且连续式的获得受测者的生物信息。然而，操作者贴附不当或外在环境的变化可能造成传感上的误差。
有鉴于此，如何提升生物信息传感贴片的传感准确度便是目前极需努力的目标。
发明内容
本发明提供一种生物信息传感贴片，其包含一距离传感器件以传感生物信息传感贴片与一生物体的接触程度，进而补偿处理所传感到的生物信息或提示使用者排除异常，如此即可提升生物信息传感贴片的传感准确度。
本发明一实施例的生物信息传感贴片包含多个传感电极、一距离传感器件以及一运算单元。多个传感电极用以与一生物体接触，以传感生物体的一生物信息。距离传感器件用以传感生物信息传感贴片与生物体的接触程度，并产生相对应的一接触信号。运算单元与多个传感电极以及距离传感器件电连接，以接收生物信息以及接触信号，其中运算单元依据接触信号执行补偿处理生物信息以及选择性输出一控制信号至少其中之一的动作。
本发明的生物信息传感贴片借由距离传感器件以传感生物信息传感贴片与一生物体的接触程度，进而补偿处理所传感到的生物信息或提示使用者排除异常，例如重新贴附生物信息传感贴片，如此即可提升生物信息传感贴片的传感准确度。
以下借由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1为一示意图，显示本发明第一实施例的生物信息传感贴片。
图2为一示意图，显示本发明第二实施例的生物信息传感贴片。
图3为一示意图，显示本发明第三实施例的生物信息传感贴片。
图4a至图4c为一示意图，显示本发明的生物信息传感贴片的距离传感器件、第一温度传感器以及第二温度传感电极的结构。
图5为一流程图，显示本发明第一实施例的生物信息传感贴片的一生物信息补偿方法。
图6为一流程图，显示本发明第二实施例的生物信息传感贴片的一生物信息补偿方法。
图7为一流程图，显示本发明第三实施例的生物信息传感贴片的一生物信息补偿方法。
图8为一流程图，显示本发明第三实施例的生物信息传感贴片的另一生物信息补偿方法。
图9以及图10为一示意图，显示本发明的生物信息传感贴片与接触面间的距离与电容、电阻以及电压的关系。
图11为一示意图，显示本发明的生物信息传感贴片的接触程度与第一补偿参数的关系。
图12为一示意图，显示本发明的生物信息传感贴片所测得的环境温度与第二补偿参数的关系。
图13为一示意图，显示本发明的生物信息传感贴片所测得的生物体温度与第二补偿参数的关系。
附图标号
10 生物信息传感贴片
11 传感电极
12 距离传感器件
13 运算单元
14 提示单元
15 第一温度传感器
16 第二温度传感电极
17 电路板
18a 上盖
18b 下盖
20 外部电子装置
30 皮肤
BS 生物信息
BSb 特定生物信息
BTS 生物体温度
CS 接触信号
CP 接触点
OFS1 偏差量
OFS2 偏差量
PS 控制信号
S51～S55 步骤
S61～S67 步骤
S71～S77 步骤
S81～S87 步骤
TS 环境温度
具体实施方式
以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或器件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。图式中相同或类似的器件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表器件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。
请参照图1，本发明的一实施例的生物信息传感贴片10包含多个传感电极11、一距离传感器件12以及一运算单元13。多个传感电极11用以与一生物体接触，以传感生物体的一生物信息BS。多个传感电极11可与皮肤组织层或皮肤表面接触，以作为一工作电极或一参考电极。举例而言，多个传感电极11包含至少一参考电极以及至少一工作电极，或者，至少一参考电极以及多个工作电极，其中多个工作电极的表面可涂布相异的传感层，以传感不同的生物信息BS。在一实施例中，多个传感电极11包含至少一工作电极、至少一参考电极以及至少一相对电极。
接续上述说明，传感电极11表面所涂布的传感层可将生物信息BS转换为电子信号，以供后续处理。举例而言，生物信息BS可为血糖、血酮、乳酸、抗体以及药物浓度至少其中之一。传感层可为复合成分或多层结构。以测量血糖(葡萄糖)为例，传感层包含葡萄糖氧化酶及/或葡萄糖脱氢酶。在一实施例中，传感电极11的传感端的外观为尖针状，其可刺入生物体的皮肤组织层，使传感端表面所涂布的传感层与皮肤组织层的组织液或血液反应，以测量组织液或血液中的生物信息。在一实施例中，传感电极11的传感端可为凸点或平面，测量时传感端接触皮肤表面，以测量唾液、泪液、汗液或皮肤表面的生物信息。在一实施例中，传感电极11的材料可为导电性材料，例如石墨烯、碳、金、银、不锈钢、镍、镍合金、钛以及钛合金至少其中之一等。
距离传感器件12用以传感生物信息传感贴片10与生物体的接触程度或贴附程度，并产生相对应的一接触信号CS。举例而言，距离传感器件12可依据电阻、电容或压电器件的电压变化来传感生物信息传感贴片10与生物体的接触程度，并输出相对应的接触信号CS。举例而言，使用者在贴附生物信息传感贴片10于皮肤时，可能操作不当而导致接触性或服贴性不佳，或者长期贴附因活动或肢体碰撞而松脱，此时距离传感器件12可传感到上述情况，并输出相对应的接触信号CS。
运算单元13与多个传感电极11以及距离传感器件12电连接，以接收传感电极11所回传的生物信息BS以及距离传感器件12所回传的接触信号CS。运算单元13可依据距离传感器件12所回传的接触信号CS执行相对应的动作。举例而言，运算单元13可依据距离传感器件12所回传的接触信号CS估算传感电极11没入皮肤的深度及/或均匀度，对传感电极11所回传的生物信息BS进行补偿运算。
或者，在一实施例中，本发明的生物信息传感贴片10包含一提示单元14，其与运算单元13电连接。因此，当生物信息传感贴片10与皮肤的接触性或服贴性不佳时，运算单元13选择性输出一控制信号PS，以控制提示单元14产生可供一使用者辨识的一提示信号。举例而言，提示单元14可为一显示器、灯号、蜂鸣器以及振动马达等器件，直接以文字或图形显示、灯光、声音或振动等方式通知使用者已发生生物信息传感贴片10与皮肤的接触性不佳的情形，亦即发生异常。此时，使用者可采取排除异常的措施，例如重新贴附生物信息传感贴片10。在一实施例中，提示单元14可为一通信接口，使生物信息传感贴片10可经由通信接口与一外部电子装置20通信，并由外部电子装置20通知使用者已发生生物信息传感贴片10与皮肤的接触性不佳的情形。举例而言，外部电子装置20可为电脑、行动上网装置或专用或非专用的医疗设备。
请参照图2，在一实施例中，本发明的生物信息传感贴片更包含一第一温度传感器15，其与运算单元13电连接。第一温度传感器15用以传感生物信息传感贴片的一环境温度TS，使运算单元13可依据第一温度传感器15所回传的环境温度TS采取相对应的动作。举例而言，第一温度传感器15所回传的环境温度TS偏高或偏低，运算单元13可对传感电极11所回传的生物信息BS进行补偿运算。当所回传的环境温度TS太高或太低，运算单元13选择性输出控制信号PS，以控制提示单元14发出提示信号，通知使用者采取改善环境温度的措施，例如远离高温的环境。可以理解的是，运算单元13可依据第一温度传感器15所回传的环境温度TS对传感电极11所回传的生物信息BS进行补偿运算以及选择性输出控制信号PS。
请参照图3，在一实施例中，本发明的生物信息传感贴片更包含一第二温度传感电极16，其与运算单元13电连接。第二温度传感电极16可刺入生物体的皮肤组织层或与皮肤表面接触，以传感生物体的一生物体温度BTS。同样的，运算单元13可依据第二温度传感电极16所回传的生物体温度BTS，对传感电极11所回传的生物信息BS进行补偿运算及/或选择性输出控制信号PS，以通知使用者发生异常。举例而言，生物体的生物体温度BTS在传感电极11的工作温度范围内，运算单元13可对传感电极11所回传的生物信息BS进行补偿运算。当生物体的生物体温度BTS超出传感电极11的工作温度范围时，运算单元13即选择性输出控制信号PS，以控制提示单元14通知使用者发生异常。
请参照图4a至图4c，以说明本发明的生物信息传感贴片的距离传感器件12、第一温度传感器15以及第二温度传感电极16的结构。为了简化图式，图4a至图4c所示的实施例省略绘示传感电极11、运算单元13以及提示单元14等器件。于图4a至图4c的实施例中，距离传感器件12、第一温度传感器15以及第二温度传感电极16设置于一电路板17，并透过电路板17与运算单元13电连接。于图4a所示的实施例中，电路板17设置于一上盖18a以及一下盖18b所组成的外壳内，且电路板17上的距离传感器件12、第一温度传感器15以及第二温度传感电极16不外露于上盖18a或下盖18b，例如距离传感器件12以及第二温度传感电极16不与皮肤30接触，但不限于此。在一实施例中，距离传感器件12、第一温度传感器15以及第二温度传感电极16可外露于上盖18a或下盖18b，如图4b所示。或者，在一实施例中，距离传感器件12、第一温度传感器15以及第二温度传感电极16可突出于上盖18a或下盖18b，如图4c所示。
请一并参照图1以及图5，以说明本发明第一实施例的生物信息传感贴片的一生物信息补偿方法。首先，运算单元13取得传感电极11所测得的生物信息BS以及距离传感器件12所测得的接触信号CS(S51)。举例而言，请参照图9，其显示本发明的生物信息传感贴片与皮肤间的距离与电容的关系，随着距离的变化，电容值亦随着变化。当电容值大于接触点CP的电容值时，运算单元13可判断本发明的生物信息传感贴片正常贴附于皮肤。可以理解的是，接触压力较大时会造成距离传感器件12与皮肤的接触面积的不同，而产生相对应的电容值变化。同样的，随着本发明的生物信息传感贴片与皮肤间的距离变化，亦可造成电阻或电压的改变，如图10所示。运算单元13即可依据电阻或电压的变化，判断本发明的生物信息传感贴片与皮肤的接触程度。
接续上述说明，接着，判断接触信号CS是否异常(S52)。若判断为异常，运算单元13则透过提示单元14发出一提示信号PS(S53)。举例而言，使用者在贴附本发明的生物信息传感贴片于皮肤时，可能操作不当而导致接触性或服贴性不佳，或者长期贴附因活动或肢体碰撞而松脱，此时，运算单元13可依据接触信号CS发现异常并输出提示信号PS。
若接触信号CS在预设范围内时，运算单元13即依据接触信号CS计算一第一补偿参数(S54)。举例而言，本发明的生物信息传感贴片与皮肤的接触程度与第一补偿参数的关系如图11所示。运算单元13依据图11所示的增益曲线即可计算得到第一补偿参数，第一补偿参数C1可由方程式(1)表示：
C1＝BSb×Gain(CS) (1)
其中，BSb为接触量在特定接触程度时的生物信息读值，亦称为初始条件；Gain(CS)为接触信号CS对应图11所示的曲线的增益函数。
接续上述说明，最后，运算单元13依据第一补偿参数C1计算一第一补偿生物信息(S55)。举例而言，第一补偿生物信息CBS1可由方程式(2)表示：
CBS1＝BS/C1 (2)
其中，BS为传感电极11所测得的生物信息。
请一并参照图2以及图6，以说明本发明第二实施例的生物信息传感贴片的一生物信息补偿方法。首先，运算单元13取得传感电极11所测得的生物信息BS、距离传感器件12所测得的接触信号CS以及第一温度传感器15所测得的环境温度TS(S61)。接着，分别判断接触信号CS以及环境温度TS是否异常(S62)。若判断接触信号CS及/或环境温度TS为异常，运算单元13则透过提示单元14发出一提示信号PS(S63)。
若接触信号CS以及环境温度TS在预设范围内时，运算单元13即依据接触信号CS计算一第一补偿参数C1(S64)，并依据第一补偿参数C1计算一第一补偿生物信息CBS1(S65)。步骤S64以及步骤S65的计算方法与前述的步骤S54以及步骤S55相同，在此不再赘述。
接着，依据环境温度TS计算一第二补偿参数(S66)，其是针对本发明的生物信息传感贴片中的器件受到环境温度影响的补偿。举例而言，本发明的生物信息传感贴片的环境温度与第二补偿参数的关系如图12所示。运算单元13依据图12所示的关系即可计算得到第二补偿参数，第二补偿参数C2可由方程式(3)表示：
C2＝M×TS+OFS1 (3)
其中，M为图12所示的直线的斜率，TS为第一温度传感器15所测得的环境温度，OFS1为环境温度造成的测量系统偏差量。
最后，运算单元13依据第一补偿生物信息CBS1以及第二补偿参数C2，计算一第二补偿生物信息(S67)。举例而言，第二补偿生物信息CBS2可由方程式(4)表示：
CBS2＝Ratio(TS)×CBS1-C2 (4)
其中，Ratio(TS)为生物信息受到环境温度影响的补偿。
请一并参照图3以及图7，以说明本发明第三实施例的生物信息传感贴片的一生物信息补偿方法。首先，运算单元13取得传感电极11所测得的生物信息BS、距离传感器件12所测得的接触信号CS以及第二温度传感电极16所测得的生物体温度BTS(S71)。接着，分别判断接触信号CS以及生物体温度BTS是否异常(S72)。若判断接触信号CS及/或生物体温度BTS为异常，运算单元13则透过提示单元14发出一提示信号PS(S73)。
若接触信号CS以及生物体温度BTS在预设范围内时，运算单元13即依据接触信号CS计算一第一补偿参数C1(S74)，并依据第一补偿参数C1计算一第一补偿生物信息CBS1(S75)。步骤S74以及步骤S75的计算方法与前述的步骤S54以及步骤S55相同，在此不再赘述。
接着，依据生物体温度BTS计算一第三补偿参数(S76)。举例而言，生物体温度与第三补偿参数的关系如图13所示。运算单元13依据图13所示的增益曲线即可计算得到第三补偿参数，第三补偿参数C3可由方程式(5)表示：
C3＝Gain(BTS) (5)
其中，Gain(BTS)为生物体温度BTS对应图13所示的曲线的增益函数。
最后，运算单元13依据第一补偿生物信息CBS1以及第三补偿参数C3，计算一第三补偿生物信息(S67)。举例而言，第三补偿生物信息CBS3可由方程式(6)表示：
CBS3＝CBS1×C3–OFS2 (6)
其中，OFS2为生物体温度造成的测量系统偏差量。
请一并参照图3以及图8，以说明本发明第三实施例的生物信息传感贴片的另一生物信息补偿方法。首先，运算单元13取得传感电极11所测得的生物信息BS、距离传感器件12所测得的接触信号CS、第一温度传感器15所测得的环境温度TS以及第二温度传感电极16所测得的生物体温度BTS(S81)。接着，分别判断接触信号CS、环境温度TS以及生物体温度BTS是否异常(S82)。若判断接触信号CS、环境温度TS及/或生物体温度BTS为异常，运算单元13则透过提示单元14发出一提示信号PS(S83)。
若接触信号CS、环境温度TS以及生物体温度BTS在预设范围内时，运算单元13即依据接触信号CS计算一第一补偿参数C1(S84)，并依据第一补偿参数C1计算一第一补偿生物信息CBS1(S85)。步骤S84以及步骤S85的计算方法与前述的步骤S54以及步骤S55相同，在此不再赘述。
接着，依据环境温度TS以及生物体温度BTS分别计算第二补偿参数C2以及第三补偿参数C3(S86)。第二补偿参数C2以及第三补偿参数C3的详细计算方法如前述的步骤S66以及步骤S76所述，在此不再赘述。
最后，运算单元13依据第一补偿生物信息CBS1、第二补偿参数C2以及第三补偿参数C3，计算一第四补偿生物信息(S67)。举例而言，第四补偿生物信息CBS4可由方程式(7)表示：
CBS4＝CBS1×C3–C2 (7)
综合上述，本发明的生物信息传感贴片借由距离传感器件以传感生物信息传感贴片与一生物体的接触程度，进而补偿处理所传感到的生物信息或提示使用者排除异常，例如重新贴附生物信息传感贴片，如此即可提升生物信息传感贴片的传感准确度。此外，本发明的生物信息传感贴片更借由第一温度传感器及/或第二温度传感电极传感环境温度或生物体的生物体温度，并据此补偿处理所传感到的生物信息或提示使用者排除异常，以进一步提升生物信息传感贴片的传感准确度。
以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的权利要求范围，即凡是依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (17)

1.一种生物信息传感贴片，其特征在于，包含：
多个传感电极，其用以与一生物体接触，以传感该生物体的一生物信息；
一距离传感器件，其用以传感该生物信息传感贴片与该生物体的接触程度，并产生相对应的一接触信号；以及
一运算单元，其与该多个传感电极以及该距离传感器件电连接，以接收该生物信息以及该接触信号，其中该运算单元依据该接触信号执行补偿处理该生物信息以及选择性输出一控制信号至少其中之一的动作。
2.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，更包含：
一提示单元，其与该运算单元电连接，并依据该运算单元所输出的该控制信号，产生可供一使用者辨识的一提示信号。
3.如权利要求2所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该提示单元包含一显示器、灯号、蜂鸣器、振动马达或一通信接口。
4.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该运算单元执行一生物信息补偿方法，其包含：
依据该接触信号计算得到一第一补偿参数；以及
依据该第一补偿参数补偿处理该生物信息，以得到一第一补偿生物信息。
5.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，更包含：
一第一温度传感器，其与该运算单元电连接，用以传感该生物信息传感贴片的一环境温度，其中该运算单元依据该环境温度补偿处理该生物信息或选择性输出该控制信号。
6.如权利要求5所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该运算单元执行一生物信息补偿方法，其包含：
依据该接触信号计算得到一第一补偿参数；
依据该第一补偿参数补偿处理该生物信息，以得到一第一补偿生物信息；
依据该环境温度计算得到一第二补偿参数；以及
依据该第二补偿参数补偿处理该第一补偿生物信息，以得到一第二补偿生物信息。
7.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，更包含：
一第二温度传感电极，其与该运算单元电连接，用以传感该生物体的一生物体温度，其中该运算单元依据该生物体温度补偿处理该生物信息或选择性输出该控制信号。
8.如权利要求7所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该运算单元执行一生物信息补偿方法，其包含：
依据该接触信号计算得到一第一补偿参数；
依据该第一补偿参数补偿处理该生物信息，以得到一第一补偿生物信息；
依据该生物体温度计算得到一第三补偿参数；以及
依据该第三补偿参数补偿处理该第一补偿生物信息，以得到一第三补偿生物信息。
9.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，更包含：
一第一温度传感器，其与该运算单元电连接，用以传感该生物信息传感贴片的一环境温度；以及
一第二温度传感电极，其与该运算单元电连接，用以传感该生物体的一生物体温度，其中该运算单元依据该环境温度以及该生物体温度补偿处理该生物信息或选择性输出该控制信号。
10.如权利要求9所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该运算单元执行一生物信息补偿方法，其包含：
依据该接触信号计算得到一第一补偿参数；
依据该第一补偿参数补偿处理该生物信息，以得到一第一补偿生物信息；
依据该环境温度以及该生物体温度分别计算得到一第二补偿参数以及一第三补偿参数；以及
依据该第二补偿参数以及该第三补偿参数补偿处理该第一补偿生物信息，以得到一第四补偿生物信息。
11.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该距离传感器件依据电阻、电容或压电器件的电压变化来传感该生物信息传感贴片与该生物体的接触程度。
12.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该多个传感电极的材料为导电性材料，包含石墨烯、碳、金、银、不锈钢、镍、镍合金、钛以及钛合金至少其中之一。
13.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该多个传感电极的一传感端的外观为尖针状、凸点或平面。
14.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该多个传感电极包含至少一参考电极、至少一工作电极以及至少一相对电极。
15.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该多个传感电极包含至少一参考电极以及多个工作电极。
16.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该多个传感电极包含至少一参考电极以及多个工作电极，且该多个工作电极的表面涂布相异的传感层。
17.如权利要求1所述的生物信息传感贴片，其特征在于，该生物信息包含血糖、血酮、乳酸、抗体以及药物浓度至少其中之一。
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