JP2019093122A - 血糖値測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の主な目的は、日常生活で患者さんがいつでも気軽く血糖含有量を測定できるように、安全で、持ち運びが容易で、痛みを与えないスマート血糖値測定装置を提供することである。【解決手段】キャリア、導流作動器、マイクロニードルパッチ、センサー及び制御チップを有する血糖値測定装置であって、そして、キャリアは流入通路、貯液通路、圧力室及び貯液室を有し、圧力室は流入通路と貯液通路を連通し、貯液通路は貯液室まで連通し、導流作動器は圧力室を閉鎖し、マイクロニードルパッチは前記流入通路と連通し、複数の中空マイクロニードルを有し、センサーは貯液室に設けられ、制御チップはキャリアに設けられる。複数の中空マイクロニードルは人間の皮膚に低侵襲的に挿入し、制御チップは導流作動器の作動を制御し、複数の中空マイクロニードルが組織液を吸引し、貯液室まで輸送し、センサーで組織液の血糖含有量の観測数値を検知し、制御チップまで伝送することにより、制御チップに観測情報を算出させる。【選択図】 図１

Description

本発明は血糖値測定装置に関し、特に人体血糖測定に用いる血糖値測定装置に関する。

血糖値の自己検査は、糖尿病患者の血糖管理において非常に重要な役割を果たすが、血糖値の測定に使用される血糖計は持ち運びが容易でないため、外出時に血糖値を測定することが困難である。また、血糖値を測定する過程において、時には針で刺しても出血や血液が少なすぎるため、再度針で刺すか、または、強く圧迫して血液を取る必要があり、心理的な恐怖を引き起こす可能性があり、改善する必要がある。

本発明の主な目的は、日常生活で患者さんがいつでも気軽く血糖含有量を測定できるように、安全で、持ち運びが容易で、痛みを与えないスマート血糖値測定装置を提供することである。これにより、上記従来の血糖測定の課題を解決することができる。

従来の血糖量測定方式による患者の苦痛や持ち運びが不便な問題を解決するために、本発明は、キャリア、導流作動器、マイクロニードルパッチ、センサー及び制御チップを有する血糖値測定装置を提供する。前記キャリアは、導液通路、圧力室及び貯液室を含み、前記導液通路は前記キャリアにおいて互いに分離するように設置される流入通路及び貯液通路を含み、前記圧力室は前記流入通路と前記貯液通路を連通し、且つ前記貯液通路は前記貯液室まで連通する。前記導流作動器は、前記キャリア上に構成され、前記圧力室を閉鎖する。前記マイクロニードルパッチは、前記キャリアに貼り付けられて前記流入通路と連通し、複数の中空マイクロニードルを有し、人間の皮膚への低侵襲的挿入に用いられ、組織液を取る。前記センサーは、前記キャリア上に系統的にパッケージされ、前記貯液室の中に位置し、前記組織液中の血糖含有量の観測数値を検知する。前記制御チップは、前記キャリア上に系統的にパッケージされ、前記導流作動器の作動を制御し、前記センサーの前記観測数値を受信する。これにより、前記マイクロニードルパッチは、前記複数の中空マイクロニードルで人間の皮膚に低侵襲的に挿入される。前記制御チップは前記導流作動器の作動を制御し、前記圧力室に圧力差を形成することにより、前記複数の中空マイクロニードルが前記組織液を吸引し、前記流入通路まで吸引する。その後、前記貯液室まで輸送し、前記センサーで前記組織液の血糖含有量の観測数値を検知する。最後に、前記観測数値を前記制御チップまで転送することにより、前記制御チップに観測情報を算出させ、使用者に提供する。

本発明の血糖値測定装置の構造を示す図である。 本発明の血糖値測定装置の使用状態を示す図である。 本発明の血糖値測定装置のバルブの構造を示す図である。 〜 図１に示す血糖値測定装置の作動プロセスを示す図である。 本発明の血糖値測定装置の関連部品の電気的な接続関係を示すブロック図である。

以下、本発明の特徴及び利点を具体化する実施例を詳細に説明する。本発明は、様々な態様において様々な変更が可能であり、限定として解釈されるものではないことを理解されたい。

図１に示すように、本発明が提供する血糖値測定装置１００は、少なくとも一つのキャリア３、少なくとも一つの導液通路３１、少なくとも一つの圧力室３２、少なくとも一つの貯液室４、少なくとも一つの流入通路３１１、少なくとも一つの貯液通路３１２、少なくとも一つの導流作動器５、少なくとも一つのマイクロニードルパッチ７、少なくとも一つの組織液、少なくとも一つのセンサー８、少なくとも一つの観測数値、少なくとも一つの制御チップ９、少なくとも一つの圧力差、少なくとも一つの観測情報を有する。以下の実施例における、キャリア３、導液通路３１、圧力室３２、貯液室４、流入通路３１１、貯液通路３１２、導流作動器５、マイクロニードルパッチ７、組織液、センサー８、観測数値、制御チップ９、圧力差、観測情報の数はすべて一個にして例として説明するが、これに限定されない。キャリア３、導液通路３１、圧力室３２、貯液室４、流入通路３１１、貯液通路３１２、導流作動器５、マイクロニードルパッチ７、組織液、センサー８、観測数値、制御チップ９、圧力差、観測情報は、複数の組み合わせでも良い。

本発明は血糖値測定装置であり、図１に示すように、血糖値測定装置１００は、キャリア３、貯液室４、導流作動器５、マイクロニードルパッチ７、センサー８及び制御チップ９を有する。そして、キャリア３は、導液通路３１及び圧力室３２を含み、導液通路３１はキャリア３において互いに分離するように設置される流入通路３１１及び貯液通路３１２をさらに含み、圧力室３２を介して流入通路３１１と貯液通路３１２を連通し、貯液通路３１２は貯液室４まで連通し、貯液室４はキャリア３が凹設するように形成されるか、または、キャリア３内に嵌設され、液体を貯蓄する。導流作動器５はキャリア３上に構成され、圧力室３２を閉鎖する。導流作動器５が作動した後、吸引力を産生し、液体を取り出す。マイクロニードルパッチ７はキャリア３に貼り付けられ、流入通路３１１と連通し、複数の中空マイクロニードル７１を有し、複数の中空マイクロニードル７１は人間の皮膚へ非侵襲的または低侵襲的に挿入される。また、センサー８及び制御チップ９は微小電気機械システム（MEMS）によりキャリア３に統合され、センサー８はキャリア３に系統的にパッケージされ、貯液室４内部に位置する。制御チップ９も同様にキャリア３に系統的にパッケージされ、導流作動器５を制御し、センサー８で観測したデータを受信し、分析する。

図１及び図２に示すように、本実施例において、マイクロニードルパッチ７の複数の中空マイクロニードル７１が人体を刺した後、且つ、制御チップ９により導流作動器５が駆動されて垂直振動する時に、導流作動器５により圧力室３２の体積が拡張されたり圧縮されたりして、内部圧力の変更により吸引力が産生される。これにより、流入通路３１１に吸引力が産生され、中空マイクロニードル７１で人体の組織液を吸引し、圧力室３２及び貯液通路３１２を流れて貯液室４内部に進入する。この時、センサー８は組織液中の成分を測定し、その血糖含有量数値を解析する。最後に、血糖含有量の観測数値を制御チップ９まで伝送し、観測情報を算出して、使用者に観測情報を提供する。そして、上記の組織液は人体の皮下の組織液である。

上記マイクロニードルパッチ７の複数の中空マイクロニードル７１は、皮膚を刺すことが可能なミクロンサイズのピンホールであり、その材料は高分子重合体、金属或はシリコンでも良いが、これに限定されず、好ましくは生体適合性の高い二酸化ケイ素であり、中空マイクロニードル７１の孔径は人体の皮下の組織液が通過できる大きさであり、好ましくは、中空マイクロニードル７１の内径が１０μｍ〜５５０μｍであり、中空マイクロニードル７１の長さが４００μｍ〜９００μｍであり、人体の皮下組織に刺すことは可能だが、深さは人体神経までは届かないため、痛みは全くない。複数の中空マイクロニードル７１は、マイクロニードルパッチ７にアレイ方式で配置され、各中空マイクロニードル７１の隣接距離は２００μｍより大きくしたため、お互いに干渉しない。このようなアレイ方式で配置された複数の中空マイクロニードル７１により、流体の注入機能は、複数の中空マイクロニードル７１のうちの1つの目詰まりの影響を受けず、他の中空マイクロニードル７１は、流体の注入機能を維持し続けることができる。

図１及び図３に示すように、血糖値測定装置１００は、流入通路３１１及び貯液通路３１２にそれぞれバルブ６を設置しても良く、バルブ６には複数のバルブ孔６１が形成され、また、キャリア３は流入通路３１１と貯液通路３１２にそれぞれ凸部構造３３a、３３bが設置され、そして、流入通路３１１の凸部構造３３a及び貯液通路３１２の凸部構造３３bの凸出方向は反対方向であり、本実施例において、流入通路３１１の凸部構造３３aは上方へ凸出し、貯液通路３１２の凸部構造３３bは下方へ凸出する。バルブ６は対応する圧力室３２の部分領域に複数のバルブ孔６１を開設し、複数の接続部６３と接続する中央部６２が設けられ、複数のバルブ孔６１は複数の接続部６３の間隔の間に設置され、接続部６３に中央部６２の弾性支持を提供させる。これにより、上記二つの凸出構造３３a、３３bがバルブ６に当接してそれぞれのバルブ孔６１を閉鎖し、付勢力による当接作用を生み出す。上記の設置により、導流作動器５の未作動時、流入通路３１１及び貯液通路３１２のバルブ６の中央部６２が、流入通路３１１及び貯液通路３１２を閉鎖して分離するため、流入通路３１１と貯液通路３１２で組織液の逆流の産生を防ぐことができる。

上記導流作動器５は、作動部品５１及び搭載部品５２をさらに含む。搭載部品５２は、圧力室３２を密封するようにカバーし、その表面に作動部品５１を付着する。作動部品５１により変形を産生し、搭載部品５２を駆動させて上下振動させ、圧力室３２の体積を変え、圧力室３２内部の圧力に変化を起こし、吸引力を産生して組織液を輸送する。本実施例において、作動部品５１は圧電素子でも良いが、これに限定されない。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、導流作動器５は、制御チップ９が発信した駆動信号を受信した後、圧電効果により導流作動器５の作動部品５１の変形が産生し始め、それと密着する搭載部品５２を連動して上下曲げ振動させる。図４Ａに示すように、搭載部品５２は作動部品５１の連動により上方へ変位する時、圧力室３２の容積が増加し、負圧を産生して流入通路３１１のバルブ６を上方へ変位させ、中央部６２（図３に示す）を凸部構造３３aから脱離させる。この時、流入通路３１１と圧力室３２は連通し、圧力室３２が負圧の関係で、流入通路３１１の下のマイクロニードルパッチ７内の組織液を吸引し、組織液を流入通路３１１を通過させ、バルブ孔６１（図３に示す）を介して圧力室３２内に進入させる。図４Ｂに示すように、制御チップ９が導流作動器５に継続的に駆動信号を輸出し、作動部品５１が搭載部品５２を連動して下方へ変位し、この時、圧力室３２の容積は圧縮され、推力を産生し、貯液通路３１２内のバルブ６を下方へ移動するように押し、その中央部６２（図３に示す）が凸部構造３３bから脱離し、圧力室３２内の組織液をバルブ孔６１（図３に示す）を介して貯液通路３１２内に送り、最後に貯液室４進入させる。

図１及び図５に示すように、本発明の血糖値測定装置の部品接続関係をブロックで示す図であり、本実施例において、血糖値測定装置は、伝送モジュール１０をさらに含む。制御チップ９は、キャリア３上に構成され、導流作動器５、センサー８、伝送モジュール１０と電気的接続し、センサー８で人体の皮下組織の組織液中の血糖含有量を観測し、対応する観測数値を産生し、制御チップ９まで伝送する。制御チップ９がセンサー８の観測数値を受信した後、制御チップ９が前記観測数値を解析して観測情報を産生する。前記観測情報を伝送モジュール１０まで伝送し、伝送モジュール１０を利用して血糖含有量の観測情報を外部装置２００まで伝送する。ここで、外部装置２００は、クラウドシステム、携帯式装置、コンピュータシステム、表示装置、インスリン注射装置などの中の一つでも良い。そして、制御チップ９は、グラフェン電池（図示せず）をさらに含み、電源を提供する。

さらに、上記伝送モジュール１０は、有線伝送或は無線伝送により、外部装置２００まで伝送できる。有線伝送方式は、例えば、USB、mini-USB、micro-USBなどの中、一つの有線伝送モジュールであり、無線伝送方式は、例えば、Wi-Fiモジュール、ブルートゥースモジュール、無線周波数識別モジュール、近距離通信モジュールなどの中、一つの無線伝送モジュールである。

以上より、本発明は血糖値測定装置を提供する。マイクロニードルパッチが人体の皮下組織に刺された後、導流作動器の作動により圧力勾配が産生され、マイクロニードルパッチ内の複数の中空マイクロニードルに吸引力が産生され、皮下組織の組織液を吸引し、導流作動器を通過して貯液室内に進入する。貯液室内に位置するセンサーにより組織液内の血糖含有量の観測数値を測定し、制御チップで観測数値を解析することにより観測情報を産生する。観測情報は、制御チップを介して伝送モジュールまで伝送され、使用者に提供される。また、グラフェン電池を設置することで、本発明は、電源と接続しなくても、容易で簡単にいつでもどこでも血糖を測定でき、使用者が血糖値を測定する悩みを減少できる。さらに、本発明はマイクロニードルパッチを使用することで 非侵襲的または低侵襲的に皮下組織の組織液を取って血糖値を測定できるため、使用者の負担を軽減し、傷口の発生を防ぎ、感染のリスクを減らすことができる。

本発明は当業者によって、特許請求の範囲を逸脱しない範囲内での変更は可能である。

３：キャリア
３１：導液通路
３１１：流入通路
３１２：貯液通路
３２：圧力室
３３a、３３b：凸部構造
４：貯液室
５：導流作動器
５１：作動部品
５２：搭載部品
６：バルブ
６１：バルブ孔
６２：中央部
６３：接続部
７：マイクロニードルパッチ
７１：中空マイクロニードル
８：センサー
９：制御チップ
１０：伝送モジュール
１００：血糖値測定装置
２００：外部装置

Claims (13)

1. キャリア、導流作動器、マイクロニードルパッチ、センサー及び制御チップを有する血糖値測定装置であって、
   前記キャリアは、導液通路、圧力室及び貯液室を含み、前記導液通路が前記キャリアにおいて互いに分離するように設置される流入通路及び貯液通路を含み、前記圧力室が前記流入通路と前記貯液通路を連通し、且つ前記貯液通路が前記貯液室まで連通し、
   前記導流作動器は、前記キャリア上に構成され、前記圧力室を閉鎖し、
   前記マイクロニードルパッチは、前記キャリアに貼り付けられ、前記流入通路に連通し、複数の中空マイクロニードルを有し、人間の皮膚に低侵襲的に挿入して組織液を取るために用いられ、
   前記センサーは、前記キャリア上に系統的にパッケージされ、前記貯液室の中に位置し、前記組織液中の血糖含有量の観測数値を検知し、
   前記制御チップは、前記キャリア上に系統的にパッケージされ、前記導流作動器の作動を制御し、前記センサーの前記観測数値を受信し、
   これにより、前記マイクロニードルパッチが前記複数の中空マイクロニードルで人間の皮膚に低侵襲的に挿入し、前記制御チップが前記導流作動器の作動を制御し、前記圧力室に圧力差を形成することにより、前記複数の中空マイクロニードルが前記組織液を吸引して前記流入通路に導入した後、前記貯液室まで輸送し、前記センサーで前記組織液の血糖含有量の観測数値を検知し、最後に、前記観測数値を前記制御チップまで転送することにより、前記制御チップに観測情報を算出させ、使用者に提供することを特徴とする血糖値測定装置。
2. 前記組織液は、人体の皮下の組織液であることを特徴とする請求項１に記載の血糖値測定装置。
3. 前記導流作動器は、搭載部品及び作動部品をさらに含み、前記搭載部品は、前記圧力室を密封するようにカバーし、表面に前記作動部品が貼り付けられており、電源に接続した前記作動部品の変形と連動して前記搭載部品が変形共振を発生し、前記圧力室の体積を圧縮して吸引力を形成することにより、前記組織液を前記貯液室まで輸送することを特徴とする請求項１に記載の血糖値測定装置。
4. 前記作動部品は、圧電素子であることを特徴とする請求項３に記載の血糖値測定装置。
5. 前記流入通路及び前記貯液通路にバルブをさらに設置し、前記バルブが前記流入通路及び前記貯液通路を閉鎖して分離することにより、前記流入通路及び前記貯液通路の開閉状態を制御し、前記キャリアは前記流入通路及び前記貯液通路に凸部構造をさらに有し、前記バルブに当接して付勢力作用を発生することにより、前記組織液の逆流の発生を防ぐことを特徴とする請求項１に記載の血糖値測定装置。
6. 前記制御チップは、電源を提供するグラフェン電池をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の血糖値測定装置。
7. 前記制御チップは、前記観測情報を外部装置まで伝送する伝送モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の血糖値測定装置。
8. 前記伝送モジュールは、USB、mini-USB、micro-USBのうちの少なくとも一つの有線伝送モジュールであることを特徴とする請求項７に記載の血糖値測定装置。
9. 前記伝送モジュールは、Wi-Fiモジュール、ブルートゥースモジュール、無線周波数識別モジュール及び近距離通信モジュールのうちの少なくとも一つの無線伝送モジュールであることを特徴とする請求項７に記載の血糖値測定装置。
10. 前記外部装置は、クラウドシステム、携帯式装置、コンピュータシステム、表示装置、インスリン注射装置などのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項７に記載の血糖値測定装置。
11. 前記マイクロニードルパッチの複数の中空マイクロニードルのそれぞれの内径が１０μｍ〜５５０μｍであり、長さが４００μｍ〜９００μｍであり、前記複数の中空マイクロニードルがアレイ方式で配置され、隣接する前記複数の中空マイクロニードルの間の間隔が２００μｍより大きいことを特徴とする請求項１に記載の血糖値測定装置。
12. 前記複数の中空マイクロニードルは、二酸化ケイ素材料で作製されることを特徴とする請求項１に記載の血糖値測定装置。
13. 少なくとも一つのキャリア、少なくとも一つの導流作動器、少なくとも一つのマイクロニードルパッチ、少なくとも一つのセンサー及び少なくとも一つの制御チップを有する血糖値測定装置であって、
    前記少なくとも一つのキャリアは、少なくとも一つの導液通路、少なくとも一つの圧力室及び少なくとも一つの貯液室を含み、前記導液通路が前記キャリアにおいて互いに分離するように設置される少なくとも一つの流入通路及び少なくとも一つの貯液通路を含み、前記圧力室が前記流入通路と前記貯液通路を連通し、且つ前記貯液通路が前記貯液室まで連通し、
    前記少なくとも一つの導流作動器は、前記キャリア上に構成され、前記圧力室を閉鎖し、
    前記少なくとも一つのマイクロニードルパッチは、前記キャリアに貼り付けられ、前記流入通路に連通し、複数の中空マイクロニードルを有し、人間の皮膚に低侵襲的に挿入して少なくとも一つの組織液を取るために用いられ、
    前記少なくとも一つのセンサーは、前記キャリア上に系統的にパッケージされ、前記貯液室の中に位置し、前記組織液中の血糖含有量の少なくとも一つの観測数値を検知し、
    前記少なくとも一つの制御チップは、前記キャリア上に系統的にパッケージされ、前記導流作動器の作動を制御し、前記センサーの前記観測数値を受信し、
    これにより、前記マイクロニードルパッチが前記複数の中空マイクロニードルで人間の皮膚に低侵襲的に挿入し、前記制御チップが前記導流作動器の作動を制御し、前記圧力室に少なくとも一つの圧力差を形成することにより、前記複数の中空マイクロニードルが前記組織液を吸引して前記流入通路に導入した後、前記貯液室まで輸送し、前記センサーで前記組織液の血糖含有量の観測数値を検知し、最後に、前記観測数値を前記制御チップまで転送することにより、前記制御チップに少なくとも一つの観測情報を算出させ、使用者に提供することを特徴とする血糖値測定装置。