CN113598760A - 生物监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物监测装置，其包括样本采集器和样本检测组件。样本采集器具有微流道，微流道的一端用于接触检测者的皮下组织，并采集体液；样本检测组件具有工作电极，工作电极构造有用于固定生物材料的立体导电结构，且立体导电结构与微流道连通。由于本生物监测装置的样本检测组件具有工作电极，工作电极构造有用于固定生物材料的立体导电结构，所以相比于传统的仅铺设有一层生物材料的载体，立体导电结构能够固定更多的与体液代谢物反应的生物材料，因而，当人体体液在进行代谢物检测时，能够有更多的生物材料迅速的与体液中的代谢物进行反应，并使体液中的代谢物充分接触反应，进而使得代谢物浓度的检测的灵敏度更高，检测结果也更加准确。

Description

生物监测装置

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，特别是涉及生物监测装置。

背景技术

人体代谢物浓度可以反映许多重要信息。比如，血糖浓度可以提示病人糖尿病患病风险程度；尿酸浓度可以提示人体的嘌呤代谢状况以及痛风患病可能；乳酸浓度则可以提示人体乳酸酸中毒的可能。现在已经出现了多种方法可用于实现血液中代谢物的检测。比如可供病人自测血糖的家用指尖血血糖分析仪，医院常用测定血糖用的葡萄糖氧化酶比色法试剂盒等。然而这些传统的代谢物检测方法都是将检测者的血液提取出来后，与铺设有一层生物酶的载体进行反应，进而得到检测结果。但由于检测的载体为平面结构，在检测过程中，只有载体表面才能与检测者的血液所接触，因而检测者的血液并不能充分的与生物酶接触到；且载体表面所铺设的生物酶的数量较少，所以检测的灵敏度不高。因此，提供一种检测结果更加准确的人体体液中的代谢物浓度的装置显得尤为重要。

发明内容

基于此，有必要针对目前代谢物检测灵敏度不高的技术问题，提供一种生物监测装置。

一种生物监测装置，其包括：

样本采集器，所述样本采集器具有微流道，所述微流道的一端用于接触检测者的皮下组织，并采集体液；

样本检测组件，所述样本检测组件具有工作电极，所述工作电极构造有用于固定生物材料的立体导电结构，且所述立体导电结构与所述微流道连通。

在其中一个实施例中，所述立体导电结构具有多个附着位点，每个所述附着位点均与所述微流道连通，且每个所述附着位点均用于固定生物材料。

在其中一个实施例中，所述立体导电结构具有多个邻接排布的存放孔，多个所述存放孔排布形成立体空间结构，每个所述存放孔内设置有附着位点

在其中一个实施例中，所述工作电极的数量为至少一个，至少一个所述工作电极彼此之间间隔设置；每个所述工作电极上对应的所述立体导电结构均与所述微流道连通。

在其中一个实施例中，所述样本检测组件包括绝缘基板和安装于所述绝缘基板的电极系统，所述电极系统包含辅助电极、参比电极和至少一个所述工作电极；每个所述工作电极均可独立与所述辅助电极和所述参比电极形成闭合回路，所述立体导电结构构造于所述工作电极上。

在其中一个实施例中，所述生物监测装置还包括固定部，所述样本采集器安装于所述固定部，且所述微流道上用于采集的一端穿过所述固定部；所述固定部用于与检测者的皮肤表面连接。

在其中一个实施例中，所述固定部包括粘接层，所述粘接层的一侧粘附于所述样本采集器，另一侧用于粘附至检测者的皮肤表面。

在其中一个实施例中，所述生物监测装置还包括具有存放腔的封装壳；所述样本采集器和所述样本检测组件均容设于所述存放腔内，并安装于所述封装壳的内壁。

在其中一个实施例中，所述封装壳包括基底和扣设于所述基底的盖板，所述基底和所述盖板共同围设成所述存放腔。

在其中一个实施例中，所述基底构造有反应腔，所述样本检测组件安装于所述反应腔内，所述微流道与所述反应腔连通；所述微流道采集的体液能够输送至所述反应腔，以使所述立体导电结构内的生物材料与体液接触。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种生物监测装置，样本检测组件具有工作电极，由于工作电极构造有用于固定生物材料的立体导电结构，所以相比于传统的仅铺设有一层生物材料的载体，立体导电结构为三维空间结构，因而可以在立体导电结构的附着位点上固定更多的与体液代谢物反应的生物材料，并显著增大接触面积提高反应效率。所以，当人体体液在进行代谢物检测时，能够有更多的生物材料迅速的与体液中的代谢物进行反应，进而使得代谢物浓度的检测的灵敏度更高，检测结果也更加准确。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的生物监测装置的爆炸图；

图2为图1所示的生物监测装置的示意图；

图3为图1所示的生物监测装置中的样本检测组件的第一实施例的示意图；

图4为图3所示的样本检测组件的主视图；

图5为图3所示的样本检测组件的俯视图；

图6为图1所示的生物监测装置中的样本检测组件的第二实施例的示意图；

图7为图6所示的样本检测组件的主视图；

图8为图6所示的样本检测组件的俯视图；

图9为通过图1所示的生物监测装置与辰华电化学工作站采用循环伏安法测量同一浓度的葡萄糖溶液的结果对比图；

图10为通过图1所示的生物监测装置同时测量不同浓度的乳酸和葡萄糖溶液时，终端显示器显示的乳酸浓度随时间变化的示意图；

图11为图10测量实验中，终端显示器显示的葡萄糖浓度随时间变化的示意图。

附图标记：100-样本采集器；110-微管；120-容纳腔；200-样本检测组件；210-绝缘基板；221-第一工作电极；2211-第一载体块；2212-第一导线；222-第二工作电极；2221-第二载体块；2222-第二导线；230-辅助电极；240-参比电极；300-固定部；400-基底；410-反应腔；411-安装孔；500-控制电路板；600-盖板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1示出了本发明一实施例提供的生物监测装置的爆炸图，本发明一实施例提供的生物监测装置，其包括样本采集器100和样本检测组件200。样本采集器100具有微流道，微流道的一端用于接触检测者的皮下组织，并采集体液；样本检测组件200具有工作电极，工作电极构造有用于固定生物材料的立体导电结构，且立体导电结构与微流道连通。

需要说明的是，生物材料包括但不限于无机酶和有机酶等。无机酶或有机酶可以与体液中的代谢物发生反应，并产生氧化还原电流，最终被转化为电信号输出，进而通过输出的电信号来反推体液中的代谢物浓度，达到检测者体液中的代谢物浓度的检测要求。

当通过本发明提供的一种生物监测装置对检测者的体液进行代谢物检测时，样本检测组件200具有工作电极，由于工作电极构造有用于固定生物材料的立体导电结构，所以相比于传统的仅铺设有一层生物材料的载体，立体导电结构为三维空间结构，因而可以在立体导电结构的附着位点上固定更多的与体液代谢物反应的生物材料，所以，当人体体液在进行代谢物检测时，能够有更多的生物材料迅速的与体液中的代谢物进行反应，并使得体液中的代谢物能够充分进入三维空间结构内与生物材料进行反应，进而使得代谢物浓度的检测的灵敏度更高，检测结果也更加准确。

以下针对生物监测装置的结构进行具体地描述。请参阅图2-图11，图2示出了图1所示的生物监测装置的示意图；图3示出了图1所示的生物监测装置中的样本检测组件200的第一实施例的示意图；图4示出了图3所示的样本检测组件200的主视图；图5示出了图3所示的样本检测组件200的俯视图；图6示出了图1所示的生物监测装置中的样本检测组件200的第二实施例的示意图；

图7示出了图6所示的样本检测组件200的主视图；图8示出了图6所示的样本检测组件200的俯视图；图9示出了通过图1所示的生物监测装置与辰华电化学工作站采用循环伏安法测量同一浓度的葡萄糖溶液的结果对比图；图10示出了通过图1所示的生物监测装置同时测量不同浓度的乳酸和葡萄糖溶液时，终端显示器显示的乳酸浓度随时间变化的示意图；图11示出了图10测量实验中，终端显示器显示的葡萄糖浓度随时间变化的示意图。

在其中一个实施例中，立体导电结构具有多个附着位点，每个附着位点均与微流道连通，且每个附着位点均用于固定生物材料。通过附着位点使得用于与体液中的代谢物反应的生物材料能够附着在立体导电结构上，当微流道采集到检测者的体液时，生物材料能够与体液中的代谢物进行反应。由于立体导电结构具有多个附着位点，且多个附着位点排布形成立体空间结构，因而相比于只负载平面导电材料的工作电极上而言，在体积一定的情况下，立体导电结构结构具有更多的附着位点，因而立体导电结构能够附着更多的与体液中的代谢物反应的生物材料。而且，由于附着位点的空间分布，有效的保证了每个附着位点上的生物材料均能够与检测者的体液接触到，使得体液中的代谢物充分反应，从而当通过本生物监测装置对体液的代谢物进行检测时，灵敏度更高且检测结果更加准确。

在其中一个实施例中，立体导电结构具有多个邻接排布的存放孔，多个存放孔排布形成立体空间结构，每个存放孔内设置有附着位点，通过每个存放孔内的附着位点来使得用于与体液中的代谢物反应的生物材料附着在立体导电结构上。

在其中另一个实施例中，立体导电结构具有多个邻接排布的存放柱，多个存放柱排布形成立体空间结构，每个存放柱上设置有附着位点，通过每个存放柱上的附着位点来使得用于与体液中的代谢物反应的生物材料附着在立体导电结构上。

需要说的是，对立体导电结构的内部结构不做任何限定，其只要能够实现多个附着位点上能够固定生物材料，且附着位点与微流道连通，使得生物材料能够与检测者的体液得到接触的功能即可。

请参阅图1和图2，本发明一实施例提供的生物监测装置还包括具有存放腔的封装壳。样本采集器100和样本检测组件200均容设于存放腔内，并安装于封装壳的内壁。

具体地，封装壳包括基底400和扣设于基底400的盖板600，基底400和盖板600共同围设成所述存放腔。基底400构造有反应腔410，样本检测组件200安装于反应腔410内，微流道与反应腔410连通；微流道采集的体液能够输送至反应腔410，并使得采集到的体液能够储存至反应腔410内，进而使得样本检测组件200能够浸没在反应腔410内的体液中，以与工作电极上的立体导电结构内的生物材料与体液接触，最终实现了生物材料检测体液中的代谢物浓度的技术效果。

具体地，制备基底400和扣设于基底400的盖板600所采用的材料包括但不限于聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)等医用塑料，并通过光固化成型和注塑成型等方式加工形成。

请参阅图3-图8，本发明一实施例提供的生物监测装置的样本检测组件200包括绝缘基板210和安装于绝缘基板210的电极系统，电极系统包含辅助电极230、参比电极240和至少一个工作电极。每个工作电极均可独立与辅助电极230和参比电极240形成闭合回路，立体导电结构构造于工作电极上。具体的，工作电极的一端设置有载体块，立体导电结构构造于载体块上。辅助电极230通过反应腔410内的体液与工作电极形成第一闭合回路，参比电极240通过反应腔410内的体液与工作电极形成第二闭合回路。当立体导电结构内的生物材料与样本采集器100所采集到的体液里的代谢物进行反应并产生氧化还原电流时，在辅助电极230和参比电极240的辅助下，产生的氧化还原电流在第一闭合回路和第二闭合回路中传输并被转化为电信号输出，进而通过输出的电信号来反推体液中的代谢物浓度，达到检测者体液中的代谢物浓度的检测要求。具体地工作电极、辅助电极230和参比电极240的工作原理为三电极体系工作原理，对此不再赘述。

具体地，制备绝缘基板210的材料包括但不限于PVC，PET，PDMS，硅胶，硅片，玻璃等材质。

在其中一个实施例中，载体块为垂直于绝缘基板210且凸出于绝缘基板210上表面的立体结构，且具有良好的导电性，其材质包括但不限于三维直立超定向碳纳米管、泡沫玻璃碳、泡沫镍、泡沫钛、泡沫金以及以以上结构作为骨架合成的复合材料。当然，载体块也可在加工成合适尺寸后通过烧结、分子热扩散、导电胶粘贴的方式固定于绝缘基板210上，也可以直接生长在绝缘基板210上。

在其中另一个实施例中，载体块为嵌设于绝缘基板210内部的立体结构，且载体块的上表面与绝缘基板210的上表面平行。载体块的加工工艺可以包括厚膜印刷、丝网印刷、滚压印刷、3D打印、化学气相沉积、热蒸发物理气相沉积、电子束蒸发物理气相沉积等。载体块的材质可以包括各类导电碳材料、金属，导电高聚物，导电油墨，导电碳浆，或者金属粉末与黏性树脂混合而成的导电浆料等。

需要说明的是，当需要将生物材料固定在载体块内所形成的立体导电结构上时，其固定的方式可以包括交联法、共价结合法、静电吸附，包埋法等。交联法中交联剂可以包括戊二醛、己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯等；共价结合法包括氨基活化连接，羧基活化连接，巯基活化连接等。包埋法中可使用的包埋剂可以包括壳聚糖、全氟磺酸树脂隔膜。

具体地，当需要将生物酶固定在立体导电结构内时，固定的生物酶的种类可以包括氧化还原酶、氧化脱氢酶、水解酶、过氧化物等，按照催化底物来进行分类，可以分别是葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶、乳酸氧化酶、谷氨酸氧化酶、赖氨酸氧化酶、尿酸氧化酶、丙酮酸氧化酶、肌氨酸氧化酶、抗坏血酸氧化酶、L氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶、甲醇氧化酶、乙醇氧化酶、乙醛氧化酶、甘油氧化酶、胆碱氧化酶、肌酐氧化酶、葡萄糖酶、多酚氧化酶、单胺氧化酶、脂肪氧化酶、黄嘌呤氧化酶、胆红素氧化酶等。

当然，固定的生物酶的种类也可以是无机酶。例如：碳纳米管、石墨烯及石墨烯氧化物、有序介孔碳、碳纤维和富勒烯等碳纳米材料，铜，钴，铂，锌，钛等金属单质、金属氧化物、氢氧化物等纳米材料，硒化镍，氰化镍等金属化合物纳米材料，以及以上材料的复合物等。

本发明所提供的生物监测装置可以检测的体液的代谢物可以包括葡萄糖、半乳糖、乳酸、谷氨酸、赖氨酸、尿酸、丙酮酸、肌氨酸、抗坏血酸、L氨基酸、D-氨基酸、甲醇、乙醇、乙醛、甘油、胆碱、肌酐、多酚、单胺、脂肪、黄嘌呤、胆红素等。

请参阅图3-图5，本发明一实施例提供的生物监测装置的工作电极的数量为一个，为单通道生物监测装置。一个工作电极上对应的立体导电结构与微流道连通，进而可以用来检测体液中的一种代谢物浓度。具体地，样本检测组件200包括第一工作电极221、辅助电极230和参比电极240。第一工作电极221包括第一载体块2211和第一导线2212。第一载体块2211能够将生物材料固定在载体块内所形成的立体导电结构上，当第一工作电极221、辅助电极230和参比电极240与样本采集器100所采集到的体液里的代谢物进行反应并产生氧化还原电流时，载体块内发生反应并通过第一导线2212与辅助电极230形成的第一闭合回路来进行第一氧化还原电流的传输；同时第一导线2212与参比电极240形成的第二闭合回路进行第二氧化还原电流的传输，最终，第一氧化还原电流和第二氧化还原电流被转化为相应的电信号进而输出。

本发明一实施例提供的生物监测装置的工作电极的数量为多个，为多通道生物监测装置。多个工作电极彼此之间间隔设置；每个工作电极上对应的立体导电结构均与微流道连通。

请参阅图6-图8，在其中一个实施例中，工作电极的数量为两个，为双通道生物监测装置。两个工作电极彼此之间间隔设置，且两个工作电极上对应的立体导电结构均与微流道连通。通过设置有两个工作电极，因而两个立体导电结构即可搭载不同的生物材料，所以能够与体液中不同的代谢物进行反应，最终实现双指标检测的功能。

具体地，双通道生物监测装置的样本检测组件200包括第一工作电极221、第二工作电极222、辅助电极230和参比电极240。第一工作电极221包括第一载体块2211和第一导线2212；第二工作电极222包括第二载体块2221和第二导线2222。第一工作电极221和第二工作电极222均能够与辅助电极230和参比电极240之间形成闭合回路，并通过相应的闭合回路来完成氧化还原电流的传输，最终将氧化还原电流转化为相应的电信号并输出。具体地工作原理与上述单通道生物监测装置原理相同，对此不再赘述。

当设置有两个或两个以上的工作电极时，在其中一个实施例中，每个工作电极均与辅助电极230和参比电极240形成闭合回路。也就是说多个工作电极可以共用一个辅助电极230和一个参比电极240，使得辅助电极230和参比电极240不需要与工作电极的数量必须相同，具有非常高的实用性。而且，当对多个代谢物浓度进行检测时，也能够有效降低由于辅助电极230和参比电极240自身制作误差所引起的检测误差，使得检测结果更加准确。当然，每个工作电极也可以都配置一个辅助电极230和一个参比电极240。

在其中一个实施例中，本发明一实施例提供的生物监测装置的样本采集器100采集的体液为皮肤间质液。通过提取皮肤间质液进行代谢物分析，皮肤间质液的提取方法包括但不限于利用刺入皮下的微管110提取方法、微针阵列提取方法以及反离子电渗透法等。

请参阅图1和图2，本发明一实施例采用微管110提取方法提取检测者的皮下组织液。提供的样本采集器100包括微管110和容纳腔120。微管110穿过安装孔411并与检测者的皮下组织接触，微管110用于刺入检测者的皮下组织；容纳腔120与微管110连通并与反应腔410连通，使得微管110刺入检测者皮下组织所提取到的皮肤间质液能够通过容纳腔120进入反应腔410内，并与工作电极、辅助电极230和参比电极240接触。具体地，微管110的材质可以是不锈钢、钛合金、硬质塑料如PEEK、硅胶、乳胶等。

在其中一个实施例中，采用微针阵列提取方法来提取检测者的皮下组织液。微针阵列可以包括硅、金属、玻璃制作的硬质透析微针或者通过溶胀原理吸取皮肤间质液甲基丙烯酰化明胶、聚乙二醇交联的聚(甲基乙烯基醚-共聚马来酸酐)等的水凝胶高聚物微针。

在其中另一个实施例中，采用反离子电渗透的方法来提取检测者的皮下组织液，反离子电渗透的促渗方法可以包括采用化学促渗剂、超声波促渗、电穿孔促渗等等。化学促渗剂可以包括透明质酸钠、乙醇、油酸、薄荷醇等。

请参阅图1和图2，本发明一实施例提供的生物监测装置还包括固定部300，样本采集器100安装于固定部300，且微流道上用于采集的一端穿过固定部300；固定部300用于与检测者的皮肤表面连接。

通过设置固定部300，使得采集管道能够实时的与检测者的皮肤表面连接，进而能够实时的采集到检测者的皮肤组织液，因而本生物监测装置能够实现实时的监测。所以相比于传统的代谢物的检测方法中，必须要提前将检测者的体液提取出来再进行检测的单个时点的检查方法而言，本生物监测装置能够实时监测，故而检测结果更加准确。不仅能够检测到浓度变化的趋势，也可以捕捉到浓度变化的峰值和谷值，尤其是在睡眠状态时，血液中的代谢物浓度的变化也可以通过本生物监测装置得到跟踪。所以，可以在危重病房监护或者是在手术的过程当中，及时、迅速、且灵敏地跟踪体内代谢物水平，能够为医生了解病人的生理状况提供重要参考，具有非常重要的监测意义。本发明提供的生物监测装置，还可以同时检测多种体液中代谢物浓度动态变化，从而为代谢病管理与并发症监测提供更全面准确的临床诊断依据。

在其中一个实施例中，固定部300包括粘接层，粘接层的一侧粘附于样本采集器100，另一侧用于粘附至检测者的皮肤表面。粘接层包括但不限于各种泡棉双面胶、医用双面胶、防水双面胶、耐高温双面胶、透明双面胶、无痕可移双面胶等，其材质可以是PET、PE、EVA、PU、棉纸、纤维、亚克力等。通过粘接层粘贴至检测者的皮肤表面，进而来实现本生物监测装置在体表的位置进行固定。

请参阅图1，本发明一实施例提供的生物监测装置还包括控制电路板500。控制电路板500上设置有控制电路模块，控制电路模块包括微处理器、电源和数据传输器。微处理器与工作电极、辅助电极230和参比电极240连接；电源与微处理器连接，并给第一闭合回路和第二闭合回路提供工作电压，数据传输器与微处理器连接，微处理器对第一闭合回路和第二闭合回路中产生的电信号进行分析，获得体液中代谢物浓度的数据，并通过数据传输器进行传输。

在其中一个实施例中，控制电路板500还包括恒电位仪，微处理器输出信号源，并通过恒电位仪的D/A转换器、电压反相器、控制放大器、电压跟随器以及低通滤波单元对信号源进行传输和处理。恒电位仪还能控制电源，使得电源为电极提供稳定的工作电压，从而得到稳定可靠的输出模拟电流信号。

具体地，微处理器采用超低功耗芯片制成，包括但不限于STM8、CY8CKIT-050等系列型号。

请参考9-图11，在其中一个实施例中，本发明提供的生物监测装置还包括终端显示器，终端显示器与数据传输器连接，数据传输器将三电极中测量的得到的数据通过USART串口、蓝牙模块、无线模块或者zigbee模块传送到终端进行再次分析处理并以图表格式呈现在终端显示器的显示屏上。

具体地，终端显示器包括但不限于手机，台式电脑、笔记本和智能手表等。终端显示器通过三电极中测量的数据换算得到皮肤间质液的代谢物样本的浓度，换算方法基于所采用测量的电化学方法。电化学方法包括但不限于循环伏安法、时间-电流曲线、线性扫描伏安法、计时电流法、差分脉冲伏安法、交流阻抗测量、电位溶出分析法等电化学方法。实时监测效果可以是5min-10min为一个传感器测量间隔。根据监测曲线，终端通过数据拟合，预测未来30min-60min内的代谢物浓度趋势，数据拟合方法包括但不限于多项式拟合、非线性最小二乘拟合等数据拟合方法。根据代谢物浓度的趋势，可以对用户进行预警，规避危险情况。

请参阅图1-图2，和图6-图8，本发明提供的一个实施例为双通道生物监测装置。其由样本采集器100、双通道的样本检测组件200、固定部300、基底400、控制电路板500和盖板600紧密封装组成。封装后的装置整体其直径为3cm-7cm、高度约0.2cm-0.6cm。固定部300由防水双面胶等材料通过激光切割等方法加工而成，用以贴近皮肤表面对装置在体表的位置进行固定。基底400和盖板600通过CAD，Solidworks等计算机辅助软件设计后，通过光固化成型方法加工而成。

具体地，双通道的样本检测组件200包括第一工作电极221、第二工作电极222、辅助电极230和参比电极240。第一工作电极221包括第一载体块2211和第一导线2212；第二工作电极222包括第二载体块2221和第二导线2222。

该电极的制作方法如下：将导电碳浆滴在光滑的玻璃片上，用旋涂机旋转以1000r/min-2000r/min的速度旋转该玻璃片2min-5min，得到平铺在玻璃片上的碳浆层。用设计有电极图案的树脂印章压在玻璃片上均匀沾取导电碳浆，后取一张干净的PET薄膜，将沾取了导电碳浆的树脂印章压在PET薄膜上10s-30s，实现辅助电极230和工作电极的图案转印。用同样的方式采用导电Ag/AgCl浆料，实现参比电极240的图案转印。将带有电极图案的PET薄膜放在30℃-60℃烘箱中加热5min-20min，即得到基底400为PET，带有电极图案的第一导线2212和第二导线2222。配置2％－10％戊二醛，1mg-5mg BSA和1mg-10mg葡萄糖氧化酶的混合溶液，用相应的模具蘸上该混合溶液转印在第一载体块2211上，后配置2％－10％戊二醛，1mg-5mg BSA和1mg-5mg乳酸氧化酶的混合溶液，用相应的模具蘸上该混合溶液转印在第二载体块2221上，常温干燥；最后配置2％－5％的Nafion溶液，用相应的模具转印上该保护层溶液，常温干燥。即得到可检测葡萄糖、尿酸两种代谢物浓度信息的样本检测组件200。

本实施例所提供的双通道生物监测装置的样本采集器100利用刺入皮下的微管110提取方法实现皮肤组织液的提取。具体地，样本采集器100包括微管110和容纳腔120。其中，微管110的材质为PEEK导管，其外径为1/64英寸-1/16英寸。微管110导通皮下组织和容纳腔120，使得皮肤间质液可被充分提取到与容纳腔120相连通的反应腔410内，从而使得皮肤间质液能够与第一载体块2211和第二载体块2221接触，并对皮肤间质液内代谢物进行实时分析。

本实施例所提供的双通道生物监测装置还包括控制电路板500。控制电路板500上设置有控制电路模块，控制电路模块主要包含微处理器、恒电位仪、数据传输器和电源等。本实施例所述双通道生物监测装置的微处理器采用STM16。通过将基底400、双通道的样本检测组件200、盖板600、控制电路板500和样品采集器等紧密组装。

本实施例所提供的双通道生物监测装置的数据传输模块主要将三电极中测量得到的数据通过蓝牙模块传送到终端手机进行分析处理和显示。本实施例所提供的双通道生物监测装置的终端手机通过该测量数据换算得到代谢物样本的浓度，从而达到对目标代谢物的实时监测效果。换算方法基于循环伏安法和时间-电流曲线等电化学方法。本实施例所提供的双通道生物监测装置的检测时间间隔为5-10min。

本实施例所提供的双通道生物监测装置和辰华电化学工作站采用循环伏安法测量同一浓度的葡萄糖溶液并进行对比，其结果如图9所示，图9中的A表示本实施例提供的双通道生物监测装置测量的葡萄糖溶液的曲线；B表示辰华电化学工作站测量的葡萄糖溶液的曲线，可见，两个图形的循环伏安曲线图走势基本相同，曲线基本重合。由此说明了本实施例提供的双通道生物监测装置的检测灵敏度较高且检测结果较为准确。

将本实施例提供的双通道生物监测装置同时测量不用浓度的葡糖糖溶液(5mM-7mM)和乳酸溶液(100μM-500μM)，其手机终端显示效果如图10和图11所示，可见，通过本实施例提供的双通道生物监测装置，实现了对检测物实时监控测量的效果，且能够非常清晰的观察和捕捉到检测物浓度变化的峰值和谷值，具有非常良好的检测效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种生物监测装置，其特征在于，所述生物监测装置包括：

样本采集器(100)，所述样本采集器(100)具有微流道，所述微流道的一端用于接触检测者的皮下组织，并采集体液；

样本检测组件(200)，所述样本检测组件(200)具有工作电极，所述工作电极构造有用于固定生物材料的立体导电结构，且所述立体导电结构与所述微流道连通。

2.根据权利要求1所述的生物监测装置，其特征在于，所述立体导电结构具有多个附着位点，每个所述附着位点均与所述微流道连通，且每个所述附着位点均用于固定生物材料。

3.根据权利要求2所述的生物监测装置，其特征在于，所述立体导电结构具有多个邻接排布的存放孔，多个所述存放孔排布形成立体空间结构，每个所述存放孔内设置有附着位点。

4.根据权利要求1所述的生物监测装置，其特征在于，所述工作电极的数量为至少一个，至少一个所述工作电极彼此之间间隔设置；每个所述工作电极上对应的所述立体导电结构均与所述微流道连通。

5.根据权利要求4所述的生物监测装置，其特征在于，所述样本检测组件(200)包括绝缘基板(210)和安装于所述绝缘基板(210)的电极系统，所述电极系统包含辅助电极、参比电极和至少一个所述工作电极；每个所述工作电极均可独立与所述辅助电极和所述参比电极形成闭合回路，所述立体导电结构构造于所述工作电极上。

6.根据权利要求1所述的生物监测装置，其特征在于，所述生物监测装置还包括固定部(300)，所述样本采集器(100)安装于所述固定部(300)，且所述微流道上用于采集的一端穿过所述固定部(300)；所述固定部(300)用于与检测者的皮肤表面连接。

7.根据权利要求6所述的生物监测装置，其特征在于，所述固定部(300)包括粘接层，所述粘接层的一侧粘附于所述样本采集器(100)，另一侧用于粘附至检测者的皮肤表面。

8.根据权利要求1-7任一项所述的生物监测装置，其特征在于，所述生物监测装置还包括具有存放腔的封装壳；所述样本采集器(100)和所述样本检测组件(200)均容设于所述存放腔内，并安装于所述封装壳的内壁。

9.根据权利要求8所述的生物监测装置，其特征在于，所述封装壳包括基底(400)和扣设于所述基底的盖板(600)，所述基底(400)和所述盖板(600)共同围设成所述存放腔。

10.根据权利要求9所述的生物监测装置，其特征在于，所述基底(400)构造有反应腔(410)，所述样本检测组件(200)安装于所述反应腔(410)内，所述微流道与所述反应腔(410)连通；所述微流道采集的体液能够输送至所述反应腔(410)，以使所述立体导电结构内的生物材料与体液接触。

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