CN116473551B - 基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片及检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于血液离子浓度即时检测技术领域，提供了一种基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片及检测装置，血液离子浓度传感芯片包括芯片基片，芯片基片的底面设置有空心微针阵列，芯片基片的顶面设置有多组储血分析腔和触手参比电极、环形辅助电极与多个神经元工作电极的三电极体系，储血分析腔内设置有吸纸；该三电极结构能在多组储血分析腔内同时进行多离子多通道同时检测，提高血液离子浓度分析速度和准确度，简化芯片的整体结构，能适应批量化生产；将血液离子浓度传感芯片接入到该检测装置上就能检测得到离子浓度样本，通过该检测装置无需医护人员操作就能实现便捷式血液离子浓度即时检测，扩大了产品的使用范围，适应性广。

Description

基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片及检测装置

技术领域

本申请属于血液离子浓度即时检测技术领域，尤其涉及一种基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片及检测装置。

背景技术

近年来，随着人口的不断增长，随之也带来了许多医疗保障挑战。慢性病的防控与进展追踪、慢性病患者的自我管理成为了一大挑战。血液是唯一与所有器官都接触的液态组织，因此，各器官若发生病理变化，往往会引起血液成分的变化。血液检测的意义在于可以从细胞学的层面来了解人体内部的健康情况，即可针对健康状况给出合理的建议，同时可帮助诊断某些疾病和判断疾病程度。

目前临床所使用的血液离子浓度检测仪器如血气分析仪、生化分析仪等虽精度能满足临床要求，但存在设备价格昂贵、操作复杂、测试时间长、需要医护人员操作，专业性强等缺点，无法作为居家健康监测仪器普及推广。

为了解决上述问题，市面上已经有了很多种带微针阵列的便携式血液离子浓度检测装置，在这些装置中，一般是通过血液离子浓度检测芯片上的微针刺破皮肤，采用刺破真空腔的方式产生负压或者利用抽液泵等方式抽血，血液通过输送管进入检测储液腔进行检测离子浓度，通过上述结构制成的血液离子浓度检测芯片结构复杂，制造成本高，不适合大规模生产；在检测血液中各离子浓度时，一般是将常规的工作电极、参比电极和辅助电极三电极结构放置在血液储存腔内进行检测，但是只能检测单一离子的浓度，无法同时检测血液中多个离子的浓度，效率较低。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片及检测装置，可以解决检测芯片结构复杂、生产成本高和常规三电极结构检测效率低、误差较大的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，包括：

芯片基片，芯片基片的底面设置有空心微针阵列，芯片基片的顶面设置有多组储血分析腔，多组储血分析腔均与空心微针阵列连通；

触手参比电极、环形辅助电极和多个神经元工作电极，多个神经元工作电极环绕触手参比电极周向设置，每个神经元工作电极包括多个末梢工作电极，多个末梢工作电极的表面均附有离子选择膜；

其中，多个末梢工作电极与触手参比电极的多个参比电极一一对应组合形成测量回路，多个测量回路一一对应设置在多组储血分析腔内，环形辅助电极设置在多组储血分析腔的顶面且与多个末梢工作电极形成极化回路；

储血分析腔内设置有吸纸，吸纸上涂装有抗凝血剂。

可选的，每个神经元工作电极还包括弧形导电块，多个末梢工作电极设置在弧形导电块上，多个弧形导电块设置在芯片基片的顶面且环绕触手参比电极周向设置；

触手参比电极还包括环形导电块，多个参比电极设置在环形导电块的外侧，环形导电块设置在芯片基片的顶面。

可选的，芯片基片的顶面上设置有用于检测储血分析腔内的血液温度的血液温度传感器，血液温度传感器位于储血分析腔内，血液温度传感器可与外部处理器电连接。

可选的，弧形导电块上设置有第一导电触脚，环形导电块上设置有第二导电触脚，环形辅助电极上设置有第三导电触脚，血液温度传感器上设置有第四导电触脚，第一导电触脚、第二导电触脚和第三导电触脚均用于与外部的检测电路电连接，第四导电触脚与外部的处理器电连接。

可选的，芯片基片的顶面设置有芯片盖片，芯片盖片位于环形辅助电极的上方；

芯片盖片上设置有芯片定位槽和多个芯片触脚槽，第一导电触脚、第二导电触脚和第三导电触脚一一对应的设置在多个芯片触脚槽内，第四导电触脚设置在芯片定位槽内。

可选的，抗凝血剂为肝素锂。

可选的，空心微针阵列包括多个空心微针，空心微针的平面端设置在芯片基片的底面，空心微针的尖端设有开口，空心微针内设有空心通孔，空心通孔的纵轴线偏离空心微针的轴线，空心通孔的一端与开口连通，另一端与储血分析腔连通。

第二方面，本申请实施例还提供一种基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置，包括检测电路和处理器，以及上述的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片；

检测电路的输出端与处理器的输入端电连接，检测电路用于在血液离子浓度传感芯片接入检测电路时，向处理器输出测量回路的输出电位，处理器用于根据输出电位计算离子浓度。

可选的，还包括装置主体，装置主体上设置有显示屏、芯片测试腔、测试按键、复原按键、电源开关、电池仓和蓝牙开关，检测电路和处理器设置在装置主体内，芯片测试腔内设置有多个接触垫，电池仓内设置有电池接口；

显示屏、测试按键、复原按键、电源开关和蓝牙开关均与检测电路电连接；

处理器分别与检测电路和电池接口电连接，多个接触垫均与检测电路电连接，触手参比电极、环形辅助电极和多个神经元工作电极均一一对应的连接于接触垫上。

可选的，芯片测试腔内设置有定位销；

装置主体上还设置有芯片弹出按键，芯片测试腔内设置有推板，推板与芯片弹出按键传动连接。

本申请的上述方案有如下的有益效果：

本申请提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片可通过空心微针阵列在无痛或微痛情况下，穿破刺破采样者的皮肤角质层进行毛细采血，血液通过储血分析腔内吸纸产生吸力直接流进与之相通的储血分析腔内，完成血液采集，使得该芯片在采血时无需微泵/流体泵等，无需接入电源，无需负压真空腔及微通道等结构，不仅降低了采血量、提高了稳定性和安全性，同时减缓了血液凝固、降低了加工成本；然后在多组储血分析腔内通过触手参比电极、环形辅助电极和多个神经元工作电极的三电极结构进行血液离子浓度检测，该三电极结构能在多组储血分析腔内同时进行多离子多通道同时检测，提高血液离子浓度分析可靠性、时效性和准确度，并且本申请的上述特征简化了芯片的整体结构，能通过注射成型实现批量化生产。

本申请的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的爆炸图；

图2为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的正面结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的部分结构示意图一；

图4为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的部分结构示意图二；

图5为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的芯片基片的顶面结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的芯片基片的底面结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的空心微针阵列结构示意图；

图8为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的芯片盖片结构示意图；

图9为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的吸纸结构示意图；

图10为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片的血液温度传感器结构示意图；

图11为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置的检测电路的原理图；

图12为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置的正面结构示意图；

图13为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置的背面结构示意图；

图14为本申请一实施例提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置的工作状态结构示意图。

【附图标记说明】

100—芯片基片、110—空心微针阵列、111—空心微针、112—空心通孔、120—储血分析腔、130—吸纸、140—触手参比电极、141—环形导电块、142—参比电极、143—第二导电触脚、150—环形辅助电极、151—第三导电触脚、160—神经元工作电极、161—弧形导电块、162—末梢工作电极、163—第一导电触脚、170—血液温度传感器、171—第四导电触脚、200—芯片盖片、210—芯片触脚槽、211—芯片定位槽、300—装置主体、310—显示屏、320—芯片测试腔、321—定位销、322—接触垫、323—推板、330—测试按键、340—复原按键、350—电源开关、360—电池仓、370—芯片弹出按键、380—蓝牙开关。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

下面结合具体实施例对本申请提供的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片及检测装置进行示例性的说明。

如图1-10所示，一种基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片包括：芯片基片100、空心微针阵列110、多组储血分析腔120、吸纸130、触手参比电极140、环形辅助电极150和多个神经元工作电极160组成的三电极结构体系。具体的装配关系如下：

如图1、图5和图6所示，芯片基片100的底面设置有空心微针阵列110，芯片基片100与空心微针阵列110为一体式结构，芯片基片100的顶面设置有多组储血分析腔120，空心微针阵列110与多组储血分析腔120相对的设置在芯片基片100的两面，多组储血分析腔120均通过空心微针阵列110内的针芯孔与空心微针阵列110连通。

如图1、图3和图4所示，多个神经元工作电极160环绕触手参比电极140周向设置，每个神经元工作电极160上设置有多个末梢工作电极162，末梢工作电极162的工作末端为半圆设计，能增大电极有效工作面积。多个末梢工作电极162的表面均附有离子选择膜，提高其抗干扰能力。触手参比电极140上设置有多个参比电极142；多个末梢工作电极162与触手参比电极140上的多个参比电极142一一对应组合形成测量回路，多个测量回路一一对应设置在多组储血分析腔120内；环形辅助电极150设置在多组储血分析腔120的顶面且与多个末梢工作电极162形成极化回路，共用的环形辅助电极150覆盖在每一组储血分析腔内，相比传统的辅助电极，其环形辅助电极150的工作面积大，有利于离子浓度分析校准。

示例性的，触手参比电极140可以为Ag/AgCl制成，环形辅助电极150为Pt制成，神经元工作电极160可以为3个，每个神经元工作电极160上设置有3个末梢工作电极162，3个神经元工作电极160上的末梢工作电极162上分别附有钾离子选择膜、钠离子选择膜、钙离子选择膜；附有钾离子选择膜的3个末梢工作电极162分别与3个参比电极142一一对应组合形成针对钾离子的测量回路，并将其一一对应设置在3个储血分析腔120内，该3个储血分析腔120形成1组，用于测量钾离子浓度；附有钠离子选择膜的3个末梢工作电极162分别与3个参比电极142一一对应组合形成针对钠离子的测量回路，并将其一一对应设置在3个储血分析腔120内，该3个储血分析腔120形成1组，用于测量钠离子浓度；附有钙离子选择膜的3个末梢工作电极162分别与3个参比电极142一一对应组合形成针对钙离子的测量回路，并将其一一对应设置在3个储血分析腔120内，该3个储血分析腔120形成1组，用于测量钙离子浓度。通过3个神经元工作电极160与触手参比电极140形成针对钾离子、钠离子和钙离子的三组测量回路，通过检测两电极之间的电位差来测定特异离子浓度，通过同一个环形辅助电极150与3个神经元工作电极160形成极化回路，传输电子，从而实现在每组储血分析腔120内对钾离子、钠离子和钙离子等多离子多通道同时检测，并且每一种离子有3个储血分析腔120进行测量，能减少误差、避免采血不足。

三种电极之间能形成两种回路，分别是末梢工作电极162和环形辅助电极150之间构成的极化回路，末梢工作电极162和参比电极142之间组成的测量回路。极化回路之间接电源，测量回路用于测定末梢工作电极162的电位，该电位符合能斯特方程，通过确定电位和离子浓度之间的线性关系测定血液离子浓度。

如图3、图5和图9所示，储血分析腔120内设置有吸纸130，采集血液样本时，通过吸纸130产生吸力，完成采集。吸纸130上涂装有抗凝血剂，防止血液凝固。示例性的，抗凝血剂可为肝素或水蛭素。吸纸130位于环形辅助电极150与多个末梢工作电极162之间。

在上述实施例中，可通过空心微针阵列110刺破采样者的皮肤进行采血，基于空心微针阵列110的采用方式可有效减弱疼痛甚至无痛，对于部分患有针头恐惧症患者及害怕疼痛的老人或小孩十分友好，扩大了产品的使用范围。空心微针阵列110刺破采样者的皮肤后，血液直接流进与之相通的储血分析腔120内，通过储血分析腔120内吸纸130产生吸力，完成血液采集，吸纸130上涂装的抗凝血剂能防止血液凝固，使得该基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片在采血时无需接入电源进行抽血以及通过输血管输送血液，有利于减缓血液凝固；然后在多组储血分析腔120内通过触手参比电极140、环形辅助电极150和多个神经元工作电极160的三电极结构进行血液离子浓度检测，将该三电极结构接入检测电路就能完成检测。该三电极结构能在多组储血分析腔120内同时进行多离子多通道同时检测，提高血液离子浓度分析速度和准确度，本申请的上述特征简化了芯片的整体结构，可通过注射成型的方式在1分钟以内一次性快速批量化生产。

如图1、图3和图5所示，多组储血分析腔120绕芯片基片100轴心周向分布在芯片基片100的顶面，每个神经元工作电极160还包括弧形导电块161，多个末梢工作电极162设置在弧形导电块161上，多个弧形导电块161设置在芯片基片100的顶面且环绕触手参比电极140周向设置；弧形导电块161位于多组储血分析腔120的周向外围，弧形导电块161上的每个末梢工作电极162采用过盈配合的嵌入储血分析腔120内。触手参比电极140还包括环形导电块141，多个参比电极142设置在环形导电块141的外侧，环形导电块141设置在芯片基片100的顶面且位于多组储血分析腔120的轴心处，每个参比电极142采用过盈配合的嵌入储血分析腔120内，与末梢工作电极162组合形成测量回路。通过采用过盈配合，使得末梢工作电极162和参比电极142嵌入储血分析腔120后形成密封结构，防止血液泄露。

如图1、图3和图10所示，芯片基片100的顶面上设置有用于检测储血分析腔120内的血液温度的血液温度传感器170，血液温度传感器170位于储血分析腔120内，血液温度传感器170可与外部处理器电连接。由于能斯特定律所反映的是溶液内离子活度与电势差对应关系，虽然在离子浓度较低时，可认为其浓度与活度数值上相等，但由于离子活度受温度影响较大，故使用血液温度传感器170实时监测血液温度，并将监测得到的温度数据传输给处理器，处理器根据能斯特方程计算离子浓度数据时，进行温度补偿，得以消除温度造成的误差。示例性的，血液温度传感器170可为微型热电偶丝，将其电连接至外部处理器上，以实现监测血液温度，并将温度数据传输给处理器。

如图3、图4和图10所示，弧形导电块161上设置有第一导电触脚163，环形导电块141上设置有第二导电触脚143，环形辅助电极150上设置有第三导电触脚151，血液温度传感器170上设置有第四导电触脚171，第一导电触脚163、第二导电触脚143和第三导电触脚151均用于与外部的检测电路电连接，第四导电触脚与外部的处理器电连接。在该基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，采集到血液样本后，通过第一导电触脚163、第二导电触脚143和第三导电触脚151与外部的检测电路电连接，以实现血液中离子浓度的检测，第四导电触脚171与外部的处理器电连接，检测血液的温度。

如图1、图2和图8所示，芯片基片100的顶面设置有芯片盖片200，芯片盖片200位于环形辅助电极150的上方；芯片盖片200上设置有芯片定位槽211和多个芯片触脚槽210，第一导电触脚163、第二导电触脚143和第三导电触脚151一一对应的设置在多个芯片触脚槽210内，第四导电触脚设置在芯片定位槽211内。当该基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片完成采血后，将芯片盖片200的一面朝向检测电路，并通过芯片定位槽211定位，使得使第一导电触脚163、第二导电触脚143和第三导电触脚151通过多个芯片触脚槽210对应的接入检测电路上，以方便测量，第四导电触脚171通过所述芯片定位槽211内接入处理器上，以检测温度。

如图1和图9所示，吸纸130上涂装的抗凝血剂可为肝素锂，以防止血液凝固。

如图5、图6和图7所示，空心微针阵列110包括多个空心微针111。示例性的，该空心微针111为四棱锥结构，长度为0.5-1.5mm。空心微针111的平面端设置在芯片基片100的底面呈一体结构，空心微针111的尖端设有开口，空心微针111内设有空心通孔112，空心通孔112的纵轴线偏离空心微针111的轴线。通过偏心设计，有利于降低皮肤穿透阻力，提高采血量并防止芯针孔堵塞。空心通孔112的一端与开口连通，另一端与储血分析腔120连通。

如图11-14所示，本申请的实施例还提供了一种基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置，该血液离子浓度检测装置包括检测电路和处理器，以及如上所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，检测电路的输出端与处理器的输入端电连接，检测电路用于在血液离子浓度传感芯片接入所述检测电路时，向处理器输出测量回路的输出电位，处理器用于根据输出电位计算离子浓度。

需要注意的是，检测电路可实现对于响应电流信号的采集、输出电位信号等功能。示例性的，如图11所示，该检测电路可为常用三电极检测电路。该检测电路具体包括：第一电阻421、第二电阻422、第三电阻423、第四电阻424、第五电阻425、第一运算放大器431、第二运算放大器432、第三运算放大器433、环形辅助电极接口441、触手参比电极接口442、神经元工作电极接口443、第一开关451、第二开关452、第三开关453、电源接口410、输出接口460，输出接口460接有万用表（图中未示出），以测量输出接口460处的输出电位。

检测前，将电源接口410接入电源，万用表的输出端接入处理器的输入端，将触手参比电极140接入触手参比电极接口442上、将环形辅助电极150接入环形辅助电极接口441上，将附有钾离子选择膜的神经元工作电极160、附有钠离子选择膜的神经元工作电极160和附有钙离子选择膜的神经元工作电极160均接入神经元工作电极接口443上；检测时，环形辅助电极150与多个神经元工作电极160之间形成极化回路；触手参比电极140与多个神经元工作电极160之间形成测量回路，利用触手参比电极140电位的稳定性来测量神经元工作电极160的电极电势；当闭合第一开关451，通过万用表测得血液中钾离子对应的测量回路的输出电位，并将该输出电位传输至处理器；当闭合第二开关452，通过万用表测得血液中钠离子对应的测量回路的输出电位，并将该输出电位传输至处理器；当闭合第三开关453，通过万用表测得血液中钙离子对应的测量回路的输出电位，并将该输出电位传输至处理器；处理器基于能斯特定律、各离子对应的输出电位，计算得到储血分析腔120内血液中的钾离子、钠离子和钙离子的离子浓度。

如图12-14所示，一种基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置还包括装置主体300，装置主体300上设置有显示屏310、芯片测试腔320、测试按键330、复原按键340、电源开关350、电池仓360和蓝牙开关380，检测电路和处理器设置在装置主体300内，芯片测试腔320内设置有多个接触垫322，电池仓360内设置有电池接口；显示屏310、测试按键330、复原按键340、电源开关350和蓝牙开关380均与检测电路电连接；处理器分别与检测电路和电池接口电连接，多个接触垫322均与检测电路电连接，触手参比电极140、环形辅助电极150和多个神经元工作电极160均一一对应的连接于接触垫322上。

在本实施例中，在进行测试前，将电池装在电池仓360的电池接口处，按下电源开关350，显示屏310亮起，进入待机状态；将取样后的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片放置在芯片测试腔320内，并使触手参比电极140、环形辅助电极150和多个神经元工作电极160一一对应的连接在多个接触垫322上；按下测试按键330，该基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置内检测电路通过接触垫322分别与触手参比电极140、环形辅助电极150和神经元工作电极160接通；等待数分钟后，处理器基于能斯特定律计算得到储血分析腔120内血液的离子浓度，并向显示屏310输入数据，显示屏310则会显示待测血液离子浓度结果；待完成离子浓度测试后，按下复原按键340后分析仪再次进入待机状态，随后按下蓝牙开关380，通过处理器内部集成的蓝牙模块与移动端进行配对，并将检测结果（即血液离子浓度）传输到配对的移动端中，最后按下电源开关350关闭电源结束测试。

示例性的，上述处理器可为中央处理器、单片机等。

如图12-14所示，芯片测试腔320内设置有定位销321；装置主体300上还设置有芯片弹出按键370，芯片测试腔320内设置有推板323，推板323与芯片弹出按键370传动连接。

在本实施例中，将取样后的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片放置在芯片测试腔320内时，可通过定位销321定位，使得基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片上的触手参比电极140、环形辅助电极150和多个神经元工作电极160能一一对应的连接在多个接触垫322上，并且在完成测试后，按下芯片弹出按键370即可通过推板323将基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片推出芯片测试腔320。

本申请的整体工作原理如下：

通过空心微针阵列110刺破采样者的皮肤，血液通过空心微针阵列110进入多组储血分析腔120，并在吸纸130的吸附的作用下充满多组储血分析腔120，吸纸130上预涂装的肝素锂，防止血液快速凝固。取下基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，并将芯片盖片200的一面放置在芯片测试腔320内，通过芯片盖片200上的芯片定位槽211与芯片测试腔320内的定位销321对准，使得第一导电触脚163、第二导电触脚143和第三导电触脚151能通过多个芯片触脚槽210一一对应连接在多个接触垫322上，第四导电触脚171通过芯片定位槽211与内部的处理器电连接，从而使触手参比电极140、环形辅助电极150、和多个神经元工作电极160与基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置内的检测电路电连接，血液温度传感器170与处理器电连接。按下测试按键330，处理器基于能斯特定律计算得到储血分析腔120内血液的离子浓度，并向显示屏310输入数据，显示屏310则会显示待测多种血液离子的浓度结果（例如钾离子、钠离子和钙离子），然后按下复原按键340后基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置进入待机状态，按下芯片弹出按键370即可弹出基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片；随后按下蓝牙开关380与移动端进行配对，然后将检测结果传输到配对的移动端中，最后按下电源开关350关闭电源结束测试。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，其特征在于，包括：

芯片基片（100），所述芯片基片（100）的底面设置有空心微针阵列（110），所述芯片基片（100）的顶面设置有多组储血分析腔（120），多组所述储血分析腔（120）均与所述空心微针阵列（110）连通；

触手参比电极（140）、环形辅助电极（150）和多个神经元工作电极（160），多个所述神经元工作电极（160）环绕所述触手参比电极（140）周向设置，每个所述神经元工作电极（160）包括多个末梢工作电极（162），多个所述末梢工作电极（162）的表面均附有离子选择膜；

其中，多个所述末梢工作电极（162）与所述触手参比电极（140）的多个参比电极（142）一一对应组合形成测量回路，多个所述测量回路一一对应设置在多组所述储血分析腔（120）内，所述环形辅助电极（150）设置在多组所述储血分析腔（120）的顶面且与多个所述末梢工作电极（162）形成极化回路；

所述储血分析腔（120）内设置有吸纸（130），所述吸纸（130）上涂装有抗凝血剂。

2.根据权利要求1所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，其特征在于，每个所述神经元工作电极（160）还包括弧形导电块（161），多个所述末梢工作电极（162）设置在所述弧形导电块（161）上，多个所述弧形导电块（161）设置在所述芯片基片（100）的顶面且环绕所述触手参比电极（140）周向设置；

所述触手参比电极（140）还包括环形导电块（141），多个所述参比电极（142）设置在所述环形导电块（141）的外侧，所述环形导电块（141）设置在所述芯片基片（100）的顶面。

3.根据权利要求2所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，其特征在于，所述芯片基片（100）的顶面上设置有用于检测所述储血分析腔（120）内的血液温度的血液温度传感器（170），所述血液温度传感器（170）位于所述储血分析腔（120）内，所述血液温度传感器（170）可与外部处理器电连接。

4.根据权利要求3所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，其特征在于，所述弧形导电块（161）上设置有第一导电触脚（163），所述环形导电块（141）上设置有第二导电触脚（143），所述环形辅助电极（150）上设置有第三导电触脚（151），所述血液温度传感器（170）上设置有第四导电触脚（171），所述第一导电触脚（163）、所述第二导电触脚（143）和所述第三导电触脚（151）均用于与外部的检测电路电连接，所述第四导电触脚（171）与外部的处理器电连接。

5.根据权利要求4所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，其特征在于，所述芯片基片（100）的顶面设置有芯片盖片（200），所述芯片盖片（200）位于所述环形辅助电极（150）的上方；

所述芯片盖片（200）上设置有芯片定位槽（211）和多个芯片触脚槽（210），所述第一导电触脚（163）、所述第二导电触脚（143）和所述第三导电触脚（151）一一对应的设置在多个所述芯片触脚槽（210）内，所述第四导电触脚（171）设置在所述芯片定位槽（211）内。

6.根据权利要求1所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，其特征在于，所述抗凝血剂为肝素锂。

7.根据权利要求1所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片，其特征在于，所述空心微针阵列（110）包括多个空心微针（111），所述空心微针（111）的平面端设置在所述芯片基片（100）的底面，所述空心微针（111）的尖端设有开口，所述空心微针（111）内设有空心通孔（112），所述空心通孔（112）的纵轴线偏离所述空心微针（111）的轴线，所述空心通孔（112）的一端与所述开口连通，另一端与所述储血分析腔（120）连通。

8.一种基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置，其特征在于，包括检测电路和处理器，以及如权利要求1-7任一项所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度传感芯片；

所述检测电路的输出端与所述处理器的输入端电连接，所述检测电路用于在所述血液离子浓度传感芯片接入所述检测电路时，向所述处理器输出测量回路的输出电位，所述处理器用于根据所述输出电位计算离子浓度。

9.根据权利要求8所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置，其特征在于，还包括装置主体（300），所述装置主体（300）上设置有显示屏（310）、芯片测试腔（320）、测试按键（330）、复原按键（340）、电源开关（350）、电池仓（360）和蓝牙开关（380），所述检测电路和所述处理器设置在所述装置主体（300）内，所述芯片测试腔（320）内设置有多个接触垫（322），所述电池仓（360）内设置有电池接口；

所述显示屏（310）、所述测试按键（330）、所述复原按键（340）、所述电源开关（350）和所述蓝牙开关（380）均与所述处理器电连接；

所述处理器分别与所述检测电路和所述电池接口电连接，多个所述接触垫（322）均与所述检测电路电连接，所述触手参比电极（140）、所述环形辅助电极（150）和多个所述神经元工作电极（160）均一一对应的连接于所述接触垫（322）上。

10.根据权利要求9所述的基于空心微针阵列的血液离子浓度检测装置，其特征在于，所述芯片测试腔（320）内设置有定位销（321）；

所述装置主体（300）上还设置有芯片弹出按键（370），所述芯片测试腔（320）内设置有推板（323），所述推板（323）与所述芯片弹出按键（370）传动连接。