JP2020520284A - センサシステムおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

センサシステム(110)、センサシステム(110)で使用するための可撓性電子パッチ(114)を製造する方法、およびセンサシステム(110)を製造する方法が開示される。センサシステム(110)は、ユーザの体内組織への少なくとも部分的実装のために構成された少なくとも1つの検体センサ(112)と、少なくとも1つの可撓性電子パッチ(114)であって、可撓性電子パッチ(114)をユーザの皮膚(132)に付けるための少なくとも1つのアプリケータユニット(134)と、可撓性電子パッチ(114)をユーザの皮膚(132)に付ける前に可撓性電子パッチ(114)をアプリケータユニット(134)に接着するための少なくとも1つの第2の接着層(136)とを含む少なくとも1つの可撓性電子パッチ(114)とを含む。【選択図】図1

Description

本発明は、センサシステムと、センサシステムで使用するための可撓性電子パッチの製造方法と、センサシステムを製造する方法とに関する。本発明による装置および方法は、主として、血糖値または体液中の1つまたは複数のその他の種類の検体の濃度の長期監視など、体液中の検体濃度の長期監視のために使用することができる。センサシステムは、具体的には、少なくとも1つの経皮検体センサおよび/または少なくとも1つの皮下検体センサを含み得る。本発明は、在宅医療の分野と、病院などの専門家医療の分野の両方に適用可能である。その他の用途も可能である。
特定の身体機能の監視、より具体的には、特定の検体の1つまたは複数の濃度の監視は、様々な疾病の予防および治療において重要な役割を果たす。他の可能な用途を制限することなく、以下では本発明について、具体的には埋め込みセンサチップなどの経皮検体センサまたは皮下検体センサの一方あるいは両方を使用した血糖値監視を参照しながら説明する。しかし、これに加えて、またはこれに代えて、本発明は他の種類の検体にも適用可能である。
血糖値監視は、光学的測定を使用する他にも、具体的には電気化学的バイオセンサを使用して行うことができる。具体的には血液またはその他の体液中のブドウ糖を測定するための電気化学的バイオセンサの例が、米国特許第5,413,690A号、米国特許第5,762,770A号、米国特許第5,798,031A号、米国特許第6,129,823A号または米国特許出願第2005/0013731A1号から知られている。
体液のサンプルがユーザから標的式に採取され、検体濃度について検査される、いわゆるスポット測定に加えて、連続測定がますます確立されるようになっている。したがって、最近では、例えば間質組織中のブドウ糖の連続測定(連続監視(CM)とも呼ばれる)が、糖尿病状態の管理、監視および制御のもう一つの重要な方法として確立されている。
このプロセスでは、能動センサ領域が、一般に間質組織内に配置される測定部位に直接当てられ、例えば酵素(ブドウ糖酸化酵素GOD)を使用してブドウ糖を電荷に変換するが、この電荷はブドウ糖濃度に関係し、測定変数として使用することができる。このような経皮測定システムの例は、米国特許第6,360,888B1号または米国特許出願第2008/0242962A1号に記載されている。
したがって、現在の連続監視システムは典型的には経皮システムまたは皮下システムである。これは、実際のセンサまたはセンサの少なくとも測定部がユーザの皮下に配置されることを意味する。しかし、システムの評価および制御部(パッチとも呼ばれる)は一般にユーザの体外、人間または動物の体の外部に配置される。このプロセスではセンサは一般に挿入器具を使用して装着され、挿入器具については同様に例示として米国特許第6,360,888B1号に記載されている。他の種類の挿入器具も知られている。
センサは典型的には平坦基板などの基板を含み、基板の上には電極の導電性パターン、導電配線、および接触パッドを装着することができる。使用時、導電配線は典型的には1つまたは複数の電気的に絶縁性の材料によって分離される。電気的に絶縁性の材料は、典型的にはさらに湿度およびその他の有害物質に対する保護の役割も果たし、一例として、フォトレジスト層などの1つまたは複数の被覆層を含むことがある。
上記で概説したように、経皮システムでは、典型的には制御部が必要であり、制御部は体内組織の外部に配置され、センサと通信する必要がある場合がある。典型的には、この通信は、センサと制御部との間に少なくとも1つの電気接点を設けることによって確立され、この電気接点は永続的電気接点または解除可能電気接点とすることができる。接触パッドの三角アセンブリと接触するための電気接点の例が、例えば独国特許第954712Bに示されている。適切なばね接点によるものなど、電気接点を設ける他の技術も一般に知られており、適用可能である。
腐食環境が電気接点の導電特性に与える有害な影響を避けるために、電気接点の領域は、典型的には密閉され、湿度から保護される。一般に、適切な封止手段を使用した電気部品および接点の密閉が、例えば独国実用新案第20020566U1号から知られている。具体的には、センサと制御部との電気接点の領域が人間の皮膚に近い経皮センサまたは皮下センサでは、湿度、汚れ、汗および、ボディケアに使用される洗浄剤などの洗浄剤からの効率的な保護がきわめて重要である。
WO2011/041463A2は、生体内の検体濃度を連続的に測定するように構成された経皮センサ装置を開示している。ある実施形態では、経皮センサ装置は、生体の皮下に挿入するように構成された体内部と、体内部のセンサ挿入後に生体の皮膚の表面の上方に留まるように構成された体外部とを含む。体内部は、生体の皮膚に穿孔するように構成された組織穿孔要素と、センサ本体が実質的な座屈なしに生体組織内に押し込まれることができるようにするのに十分なコラム強度をもたせる材料または支持部材を含むセンサ本体とを含み得る。体外部は、センサ電子ユニットを含む(またはセンサ電子ユニットに動作可能に接続される)ように構成することができ、取り付けユニットを含むことができる。この文献には、センサ本体の膜を保護するために使用可能な、センサ本体と組織穿孔要素の様々な構成も記載されている。
米国特許出願第2012/0253145A1は、生体内検体センサなどの医療装置を経皮的に埋め込むシステムおよび方法を開示している。これらのシステムおよび方法は、1つの動作状態または構成から別の動作状態または構成に遷移可能な、形状記憶合金(SMA)材料からなる導入器または挿入器の使用を必要とし、状態間の遷移によって医療装置の経皮埋め込みおよび/または経皮取り出しを可能にする。
具体的には連続監視技術の分野における、上記の開発によって達成された利点および進歩にもかかわらず、いくつかの重要な技術的課題が残っている。通例、複数の構成要素からなる組み立て品が必要であり、これは一般には複雑でコストのかかる製造プロセスを意味する。また、知られている技術は一般に、かさばる構成要素を必要とし、これは特にセンサシステムの小型化が使用の便利さに寄与する要因であることを考えると、問題である。また、典型的には、多くのセンサシステムは、典型的にはユーザの上腕または腹部に装着されるセンサコントローラのためのかさばる硬質の電子部品の使用を含む。このようなかさばる電子パッチは、典型的にはプラスタによって皮膚に付けられる。しかし、電子構成要素は人体の柔らかい皮膚および組織の動きに追従することができないことが多いため、このような機構は一般に皮膚から剥がれやすい傾向がある。皮膚から水分や蒸気が発生する場合があるということによってさらなる課題が生じる。典型的な電子構成要素は、通気性が十分ではなく、また、水分から電子構成要素および導電リードにとって有害な作用が生じる可能性があり、水分はさらに電子構成要素が皮膚から剥がれる原因となることがある。
米国特許第5,413,690A号 米国特許第5,762,770A号 米国特許第5,798,031A号 米国特許第6,129,823A号 米国特許出願第2005/0013731A1号 米国特許第6,360,888B1号 米国特許出願第2008/0242962A1号 米国特許第6,360,888B1号 独国特許第954712B 独国実用新案第20020566U1号 国際公開2011/041463A2 米国特許出願第2012/0253145A1
したがって、本発明の目的は、上記の技術的問題を完全にまたは部分的に回避するセンサシステムを提供することであり、皮膚装着センサ電子部品の技術的課題に対処する。具体的には、ユーザの快適さを向上させ、皮膚から剥がれるという問題を少なくとも部分的に回避し、さらに、皮膚に容易に付けることができる電子パッチを有するセンサシステムが開示される。
この問題は、独立請求項の特徴を備えたセンサシステムおよび方法によって解決される。従属請求項には、単独でまたは任意の組合せで実現可能な好ましい実施形態が列挙されている。
以下で使用する「有する」、「含む(comprise)」または「含む(include)」またはこれらの任意の文法的変形は、非排他的な意味で使用される。したがって、これらの用語は、これらの用語によって提示される特徴のほかに、その文脈で記載されている実体においてその他の特徴が存在しない状況と、1つまたは複数の他の特徴が存在する状況の両方を指し得る。一例として、「AはBを有する」、「AはBを含む(comprises)」、および「AはBを含む(includes)」という表現は、AにおいてBのほかに他の要素が存在しない状況(すなわち、AがもっぱらBのみからなる状況)と、実体AにBのほかに要素C、要素CおよびDまたはさらに他の要素など1つまたは複数の他の要素が存在する状況の両方を指し得る。
また、「少なくとも1つの」、「1つまたは複数の」という用語、または特徴または要素が1回または複数回存在し得ることを示す同様の表現は、一般には、それぞれの特徴または要素を初めて提示するときに1回のみ使用することに留意されたい。以下では、ほとんどの場合、それぞれの特徴または要素について言及するとき、それぞれの特徴または要素が1回または複数回存在する場合であっても、「少なくとも1つの」または「1つまたは複数の」という表現は繰り返さない。
また、以下で使用する「好ましくは」、「より好ましくは」、「具体的には(particularly)」、「より具体的には(more particularly)」、「具体的には(specifically)」、「より具体的には(more specifically)」または同様の用語は、別の可能性を制限することなく、任意による特徴に関連して使用される。したがって、これらの用語によって提示される特徴は、任意による特徴であり、特許請求の範囲を限定することを決して意図していない。本発明は、当業者にはわかるように、代替の特徴を使用して行うことも可能である。同様に、「本発明の実施形態では」または同様の表現によって提示される特徴は、本発明の任意による他の特徴または任意によらない他の特徴を備えるように、本発明の代替の実施形態に関するいかなる制限もなく、本発明の範囲に関するいかなる制限もなく、提示されている特徴を組み合わせる可能性に関するいかなる制限もなしに、任意による特徴であることを意図している。
本発明の第1の態様では、センサシステムが開示される。本明細書で使用される「センサ」という用語は、例えば少なくとも1つの所定の物質の有無、少なくとも1つの所定の物質の濃度のような化学的特性など、または、圧力および/または温度などの物理的特性、または生物学的特性などの、少なくとも1つの測定可能な特性を検出することができる任意の要素を全般的に指し得る。さらに、本明細書で使用する「システム」とは、少なくとも1つの共通の機能がシステムによって実行されるように相互作用する2つ以上の相互作用構成要素の組合せ全般を指し得る。システムの構成要素は、一般に、単一の装置として結合されるか、または機械的に分離されていてもよい。したがって、「センサシステム」とは、センサとして機能するか、またはセンサの機能に寄与するシステムを全般的に指し得る。
センサシステムは、ユーザの体内組織に少なくとも部分的に実装されるように構成された少なくとも1つの検体センサを含む。本明細書で使用する「検体センサ」という用語は、検出のプロセスを実行するようになされた、および/または、少なくとも1つの検体の検出のプロセスで使用されるようになされた任意の要素を全般的に指し得る。したがって、センサは、具体的には、検体の濃度および/または検体の存在を判断するようになされてよい。「検体」という用語は、少なくとも1つの化学物質、例えば少なくとも1つの代謝物および/または人体内に存在する少なくとも1つの物質など、検出する少なくとも1つの所定の物質または化合物を全般的に指し得る。一例として、他の用途を制限することなく、検体はブドウ糖であってもよく、ブドウ糖を含んでもよい。「検出」という用語は、少なくとも1つの検体の存在および/または数量および/または濃度を検出するプロセスを全般的に指し得る。したがって、検出は、定性的検出、少なくとも1つの検体の存在または少なくとも1つの検体が存在しないことの単なる検出であってもよく、または含んでもよく、および/または、少なくとも1つの検体の数量および/または濃度を判断する定量的検出であってもよく、または含んでいてもよい。検出の結果として、少なくとも1つの測定信号など、検出の結果の特性を示す少なくとも1つの信号が生成されてもよい。少なくとも1つの信号は、具体的には、少なくとも1つの電圧および/または少なくとも1つの電流などの、少なくとも1つの電子信号であってよく、または含んでいてもよい。少なくとも1つの信号は、少なくとも1つのアナログ信号であってもよく、または含んでいてもよく、および/または、少なくとも1つのデジタル信号であってもよく、または含んでいてもよい。
ユーザの体内組織への少なくとも部分的な埋め込みのために構成されるように、検体センサは、検体センサを指定目的に適合させる特定の特性を実現することができる。したがって、一例として、検体センサは実装を可能にする寸法を有することができる。一例として、検体センサは、少なくとも1つの次元において、50mmを超えない広がり、好ましくは40mmを超えない広がりを有することができる。一例として、以下でさらに詳細に概説するように、検体センサは、具体的には人体の動きに追従するように可撓性とすることができる。一例として、検体センサは、長手方向に30mmを超えない広がりを有し、長手方向に対して垂直の方向に3mmを超えない幅を有する、可撓性センサ細片であってよく、または含んでいてもよい。また、完全な、または部分的な実装に適するように、検体センサは検体センサを生体適合性にする、膜被覆などの被覆を有してもよい。また、本明細書で使用する「体内組織への少なくとも部分的な埋め込みのために」という用語は、検体センサが、検体センサのどの部分もユーザの皮膚から突出せずに体内組織に完全に埋め込まれることができること、すなわち完全皮下埋め込みを全般的に指し得る。あるいは、検体センサの一部、例えば接触部が体内組織の外部に位置し、別の部分、例えば1つまたは複数の電極を上に有する測定部分が体内組織内部に位置するように、検体センサの一部がユーザの皮膚から突出してもよく、すなわち経皮埋め込みであってもよい。
センサシステムは、少なくとも1つの可撓性電子パッチをさらに含む。本明細書で使用する「パッチ」という用語は、厚さの例えば少なくとも2倍または少なくとも3倍または5倍の横方向の寸法を有する平らなものを全般的に指し得る。一例として、パッチは、プラスタの形状など、横方向の広がりの面において丸い形状、楕円形、円形、矩形または多角形の形状を有することができる。また、本明細書で使用する「電子パッチ」という用語は、少なくとも1つの電子機能を有するパッチを全般的に指す。一例として、電子パッチは、一般に、検体センサから測定データを読み取る機能、検体センサを制御する機能、測定データを収集し、測定データを記憶する機能、検体データを、例えば無線データ送信により、例えば電子パッチの外部にある少なくとも1つのデータ読み取り機に送信する機能からなるグループから選択された少なくとも1つの機能を有することができる。電子パッチは、一例として、電圧測定デバイス、電流測定デバイス、電流源、電圧源のうちの少なくとも1つを有することができる。また、本明細書で使用する「可撓性」という用語は、例えば人体内で典型的に発生する力によって、屈曲可能、成形可能または伸展可能のうちの1つ以上である特性を全般的に指す。したがって、一例として、可撓性電子パッチは、少なくとも部分的に、具体的には以下で詳述する可撓性基板が1枚の典型的なタイプラインティング用紙または印刷用紙の可撓性を少なくとも有することができる。理想的には、少なくとも部分的にかつ具体的にはその可撓性基板を指す可撓性電子パッチは、少なくとも人間の皮膚の可撓性またはそれ以上に優れた可撓性を有することができる。
可撓性電子パッチは、
・可撓性基板と、可撓性基板上の複数の導電路有する少なくとも1つの可撓性回路基板と、
・検体センサを使用して少なくとも1つの検体測定を行うための少なくとも1つの電子構成要素であって、可撓性回路基板に取り付けられるかまたは組み込まれるかあるいはその両方である電子構成要素と、
・可撓性回路基板の上面を少なくとも部分的に被覆する少なくとも1つの可撓性保護層と、
・可撓性電子パッチの下面上の少なくとも1つの第1の接着層であって、可撓性電子パッチをユーザの皮膚に接着するように構成された第1の接着層と、を含む。
本明細書で使用する「回路基板」という用語は、少なくとも1つの導電リードなどの少なくとも1つの導電路をその上に担持することができる任意の要素を全般的に指し得る。一例として、回路基板は、厚さよりも少なくとも10倍、より好ましくは少なくとも50倍、またはさらに100倍以上などのはるかに大きい横方向の広がりを有する平らな回路基板とすることができる。広がりの面を上から見ると、回路基板は一例として、丸い形状、円形、楕円形、矩形または多角形の形状を有してよい。その他の形状全般も可能である。また、本明細書で使用する「可撓性回路基板」という用語は、上記で定義した意味で可撓性である回路基板を全般的に指し得る。したがって、「基板」という用語は、1つまたは複数の導電路と、それに加えて任意により1つまたは複数の電子構成要素など、1つまたは複数の追加の構成要素を担持することができる担持体を全般的に指し得る。基板は、以下でさらに詳細に概説するように、具体的には、少なくとも1つのプラスチックフォイルなどの、少なくとも1つのフォイルとすることができるか、または含むことができる。したがって、「可撓性基板」という用語は、上記で定義した意味で可撓性である基板を全般的に指す。
また、本明細書で使用する「導電路」という用語は、基板上の少なくとも2つの点または領域間に電気的接続を形成する導電性要素を全般的に指し得る。したがって、一例として、導電路は、一般に、1つまたは複数の直線状、曲線状、屈曲または角度を付けた線、例えば基板上の少なくとも1つの導電性材料のプリント配線とすることができるか、または含むことができる。これに加えて、またはこれに代えて、少なくとも1つの導電路は、少なくとも1つの接触パッドも含むことができる。
また、本明細書で使用する「電子構成要素」という用語は、少なくとも1つの電子機能を実行することができる要素またはデバイスを全般的に指し得る。電子構成要素は、一例として、能動電子構成要素または受動電子構成要素のうちの少なくとも1つとすることができるか、または含むことができる。具体的には、少なくとも1つの電子構成要素は、光センサを使用して検体測定を行うための、電圧測定デバイス、電流測定デバイス、電流源または電圧源のうちの少なくとも1つとすることができるか、または含むことができる。一例として、少なくとも1つの電子構成要素は、少なくとも1つの集積回路、具体的には少なくとも1つの特定用途向け集積回路(ASIC)とすることができるか、または含むことができる。集積回路、具体的には、少なくとも1つの特定用途向け集積回路は、検体センサを使用して、例えば、検体センサの少なくとも1つの作用電極および少なくとも1つの他の電極、例えば検体センサの対向電極および/または基準電極とともに少なくとも1つの電気化学検体測定を行うことが可能な、適切な電位差測定デバイス、定電位測定デバイス、または電流測定デバイスのうちの1つまたは複数のデバイスを設けることによって、少なくとも1つの検体測定を行う機能を含むことができる。ただし、これに加えて、またはこれに代えて、少なくとも1つの電子構成要素は、皮下検体センサの測定データを読み取るための少なくとも1つの非接触読み取りデバイスも含むことができる。
上記で概説したように、少なくとも1つの電子構成要素は、可撓性回路基板に装着されるか、または集積されるか、あるいはその両方である。一例として、少なくとも1つの電子構成要素は、可撓性回路基板上の1つまたは複数の適切な接触パッドにはんだ付けされることができる。これに加えて、またはこれに代えて、少なくとも1つの電子構成要素は、少なくとも1つの導電性接着剤によって可撓性回路基板上の1つまたは複数の適切な接触パッドに電気的に接続されてもよい。また、これに加えて、またはこれに代えて、少なくとも1つの電子構成要素は、可撓性回路基板上に適切な抵抗構造体、例えば抵抗ブリッジなどをプリントすることによって、可撓性回路基板に組み込まれてもよい。また、これに加えて、またはこれに代えて、電子部品は可撓性回路基板上に、例えば、ポリマーインクなどのプリント可能導電性インクまたは半導体インクを使用して、例えば1つまたは複数のトランジスタをプリントすることによって、プリントされてもよい。
また、本明細書で使用する「保護層」という用語は、可撓性回路基板、具体的には可撓性基板に取り付けられるかまたは組み込まれた少なくとも1つの電子構成要素、および/または、可撓性基板上の少なくとも1つの導電路の上面を、完全にまたは部分的に被覆する材料の1つまたは複数の層の組合せを全般的に指す。少なくとも1つの保護層は、一般に、少なくとも1つの可撓性回路基板を、水分、環境の影響または機械的衝撃のうちの1つまたは複数から少なくとも部分的に保護することができる。したがって、一例として、少なくとも1つの保護層は、1つまたは複数の電子構成要素が可撓性回路基板から剥がれるのを防ぐことができ、および/または、1つまたは複数の電子構成要素および/または1つまたは複数の導電路をかき傷などの機械的損傷から保護することができる。また、電子パッチを入浴、シャワーまたはスポーツ活動時にも装着することができるように、水分が電子パッチの信頼性に与える影響を低減することができる。少なくとも1つの可撓性保護層は、一例として、少なくとも1つのフォイルを含むことができる。これに加えて、またはこれに代えて、1つまたは複数の保護層は、液相から、例えばスプレーコーティング、吐出、プリントなどによるコーティング技術によって塗布し、その後、例えば1つまたは複数の乾燥または硬化工程を行ってもよい。したがって、一例として、1つまたは複数のシリコン材料を塗布してもよく、および/または、1つまたはエポキシ材料を塗布してもよい。
また、本明細書で使用する「上面」という用語は、可撓性電子パッチの、ユーザの皮膚から遠い方の面を全般的に指す。同様に、したがって「下面」という用語は、可撓性電子パッチの、例えばユーザの皮膚に直接または間接的に載置されることによってユーザの皮膚に面する面を全般的に指す。
また、本明細書以下で使用される、「第1の」、「第2の」、「第3の」および「第4の」、ならびにその他の数詞は、一般に、番号付けも序列付けもなく、単に呼称として使用されている。その他の層要素も存在し得る。
また、本明細書で使用する「接着層」という用語は、ある量の接着剤を全般的に指し得る。接着剤量は、例えば、少なくとも1つの面に塗布された層として完全にまたは部分的に実現されてよく、または自立した膜として完全にまたは部分的に実現されてもよい。「層」という用語は、本質的に平らな形状を有し得る任意の量の材料を指し得る。ただし、これに代えて、「層」は、材料の1つまたは複数のドットも含み得る。したがって、本明細書で使用する「接着層」という用語は、横方向の広がりとは無関係に、ある量の接着剤を全般的に指し得る。一例として、接着層は、本質的に平らに形成された接着剤の1つまたは複数の量を含むことができ、または、これに加えてあるいはこれに代えて、接着剤の1つまたは複数のドットを含み得る。
少なくとも1つの第1の接着層は、一例として、可撓性電子パッチの下面に間接的にまたは直接、塗布されてよい。一例として、少なくとも1つの第1の接着層は、接着剤として、皮膚の方に向いた基板の下面上に直接塗布されてもよい。ただし、これに加えて、またはこれに代えて、少なくとも1つの第1の接着層は、プラスタまたは接着細片などの別個の要素上に設けられ、基板と皮膚との間に接着剤側が皮膚の方に向くように配置されて少なくとも1つの第1の接着層を形成してもよい。
センサシステムは、ユーザの皮膚に可撓性電子パッチを付けるための、以下で単にアプリケータとも呼ぶ、少なくとも1つのアプリケータユニットを含む。本明細書で使用する「アプリケータユニット」という用語は、電子パッチを皮膚に付けることができる装置を全般的に指し得る。アプリケータユニットは、一例として、取っ手と、ユーザの皮膚に移し替えるときに可撓性電子パッチを保持するように構成された要素とを単に含むものであってもよい。可撓性電子パッチを保持するように構成された要素は、一例として、例えば、以下でさらに詳細に概説するように、少なくとも1つの第2の接着層の接着力によって、単に、移し替え時に可撓性電子パッチがその上に位置することができる表面とすることができるか、または含むことができる。第1の接着層が皮膚に接着した後は、可撓性電子パッチをアプリケータから外すことができる。さらに、移し替え時に可撓性電子パッチを保持するための1つまたは複数の保持要素も存在してもよい。ただし、これに加え、任意により、少なくとも1つのアプリケータユニットは、以下でさらに詳細に概説するような他の機能も含むことができる。したがって、一例として、少なくとも1つのアプリケータは、少なくとも1つの検体センサを体内組織に挿入するための少なくとも1つの挿入装置、例えば少なくとも1つの挿入針を有する装入装置を含んでもよい。
センサシステムは、可撓性電子パッチをユーザの皮膚に付ける前に可撓性電子パッチをアプリケータユニットに接着するための、少なくとも1つの第2の接着層をさらに含む。少なくとも1つの第2の接着層は、少なくとも1つの可撓性電子パッチの一部であってもよく、またはアプリケータユニットの一部であってもよく、あるいはその両方であってもよく、または別個の接着層として設けられてもよい。一例として、第2の接着層は、可撓性電子パッチがアプリケータユニットにまだ取り付けられている状態で、すなわち、可撓性電子パッチが皮膚に付けられる前および付けられた間に、可撓性電子パッチとアプリケータユニットとの間に実装されてもよい。第2の接着層は、可撓性電子パッチの上面に、および/または、アプリケータユニットの下面に付けられる接着層とすることができる。第2の接着層は、一例として、少なくとも1つのプラスタなどによって設けられてもよい。
アプリケータユニットから皮膚への可撓性電子パッチの移し替えを実現するために、可撓性電子パッチがアプリケータユニットによって皮膚に押し付けられ、アプリケータユニットが取り外されると、可撓性電子パッチがアプリケータから離れて皮膚に接着するように、第2の接着層の接着力は第1の接着層の接着力より弱い。接着力は、例えば単純なばね秤を使用して、可撓性電子パッチを皮膚から引き離すのに必要な引っ張り力と、可撓性電子パッチをアプリケータユニットから引き離すのに必要な引っ張り力とを加えて測定することによって簡単に測定することができる。可撓性電子パッチとアプリケータユニットとの間の第2の接着層の接着力が可撓性電子パッチと皮膚との間の第1の接着層の接着力より小さい上記の設定は、いくつかの手段によって調整可能である。したがって、一例として、接着剤の選定が接着力に影響を与える場合がある。したがって、第2の接着層には、第2の接着層の接着剤がより小さい接着力を与える、第1の接着層で使用されているものとは異なる接着剤を使用してもよい。第2に、接着層の厚さおよび/または接着層で使用される接着剤の量を調整することができる。一例として、第2の接着層には、第1の接着層の厚さと比較してより薄い厚さを有するきわめて薄い接着層を使用してもよい。また、分子レベルで異なる物理的および/または化学的結合力をもたらす他の種類の接着力も使用することができる。また、これに加えて、またはこれに代えて、異なる接着力をもたらすために、接着力の接触面積、および/または接着層の大きさ、および/または接着層に含まれる接着剤の量を調整することもできる。したがって、一例として、第1の接着層の接着力よりも小さい第2の接着層の接着力をもたらすために、第1の接着層の大きさと比較して第2の接着層の大きさを小さくしてもよい。したがって、一例として、第2の接着層は1つまたは複数の接着ドットを含んでもよく、第1の接着層は1つまたは複数の接着パッチを含んでもよい。
したがって、上記で概説したように、第1の接着層もしくは第2の接着層、または、以下に記載される場合がある第3の接着層および第4の接着層などのその他の接着層または接着要素または接着剤の接着力は、接着層の大きさによって左右されるか、または制御され得る。したがって、一例として、第2の接着剤の接着力が第1の接着層の接着力よりも小さくなり得るように、またはその実現に寄与するために、第2の接着層は第1の接着層よりも小さい大きさを有してよい。具体的には、接着層の大きさは、接着層が1つまたはいくつかの接着ドットを含むかまたは接着ドットとして実装されることができるように、1つまたはいくつかの接着ドットに縮小することができる。ただし、接着ドットの数または接着層の大きさは、接着層の接着力に対応しない場合もある。したがって、一例として、第1の接着層は第2の接着層よりも少ない数の接着ドットとして実装されてもよく、それにもかかわらず第1の接着層の接着力が第2の接着層の接着力を上回ってもよい。本明細書で使用する「ドット」という用語は、好ましくは10mmを超えない、より好ましくは2mmを超えない、最も好ましくは0.25mmを超えない、小さい大きさの任意の形状の領域、例えば円形の領域を全般的に指し得る。
上記で概説したように、可撓性電子パッチは、少なくとも1つの可撓性保護層を含む。前述のように、可撓性保護層を設けるための様々な可能な手段がある。したがって、可撓性保護層は、プラスタまたは接着細片のうちの一方または両方を含み得る。
可撓性電子パッチは、具体的には、2つ以上の層の間に挟まれた可撓性回路基板を備えたサンドイッチ構成を有することができる。したがって、具体的には、センサシステムは、少なくとも1つの可撓性下部層をさらに含んでもよい。可撓性回路基板は、具体的には、可撓性下部層と可撓性保護層との間に位置してもよい。第1の接着層をその上に有することができる上記の下面は、具体的には、可撓性下部層の上に位置することができる。第1の接着層は、可撓性下部層を皮膚に接着するために、可撓性下部層の下面に位置することができる。可撓性下部層は、具体的にはプラスタまたは接着細片のうちの一方または両方を含み得る。
前述のように、第2の接着層には様々な可能な手段がある。したがって、第2の接着層は、可撓性電子パッチの方に向いたアプリケータの下側表面、または可撓性電子パッチの上側表面とのうちの少なくとも一方の上に位置することができる。これに加えて、またはこれに代えて、少なくとも1つの追加の接着要素を可撓性電子パッチとアプリケータユニットとの間に設けてもよい。
可撓性回路基板は、具体的には、少なくとも1つの可撓性プリント回路基板とすることができるか、または含むことができる。したがって、一例として、可撓性回路基板は、可撓性基板上に1つまたは複数の導電性インクをプリントし、それによって導電パターンを形成することによって作製することができる。
可撓性回路基板は、具体的には、10μmないし250μm、好ましくは50μmないし100μmの厚さを有してよい。可撓性基板は、具体的には可撓性フォイルを含み得る。
可撓性回路基板は、具体的には、少なくとも1つのプリント電子構成要素を含むことができ、少なくとも1つのプリント電子構成要素は、少なくとも1つのプリント導電リードと、少なくとも1つのプリント抵抗器と、少なくとも1つのプリントアンテナと、少なくとも1つのプリントキャパシタと、少なくとも1つのプリントプロセッサとからなるグループから選択される。可撓性回路基板は、検体センサの少なくとも1つの電気接点を取り付けるための少なくとも1つの接触パッドをさらに含むことができる。センサシステムは、検体センサの電気接点が可撓性回路基板の接触パッドに取り付けられると検体センサと接触パッドとを被覆するための、少なくとも1つの保護フォイルをさらに含むことができる。少なくとも1つの保護フォイルは、一例として、例えば可撓性電子パッチが皮膚に付けられるとき、および/または、検体センサが体内組織に挿入されるときに、アプリケータユニットによって付けられてもよい。したがって、アプリケータユニットは、一例として、検体センサを皮膚に挿入し、検体センサの少なくとも1つの電気接点を可撓性回路基板の少なくとも1つの接触パッドに取り付け、その後、可撓性回路基板の接触パッドが検体センサの少なくとも1つの電気接点と電気的に接触する領域において検体センサと接触パッドの上に少なくとも1つの保護フォイルを付けるように構成することができる。一例として、少なくとも1つの保護フォイルは、接着剤を備えた、または接着剤なしの、少なくとも1つのプラスチックフォイルを含んでもよい。
可撓性回路基板または検体センサのうちの一方または両方は、検体センサの少なくとも1つの電気接点が可撓性回路基板の接触パッドに取り付けられる少なくとも1つの接触領域を囲む少なくとも1つの封止リングを含むことができる。封止リングは、一例として、検体センサの少なくとも1つの電気接点を囲む封止リングを有する検体センサによって設けられてもよい。封止リングは、例えば、少なくとも1つの電気接点および/または少なくとも1つの接触パッドを水分から保護することができる。封止リングは、例えば、エポキシまたはシリコーンのうちの少なくとも一方を含み得る。封止リングは、保護特性を備えるほかに、検体センサを可撓性回路基板に接着するための接着剤としても機能することができる。
少なくとも1つの検体センサは、一例として、少なくとも1つの作用電極と少なくとも1つの他の電極とが配置された少なくとも1つの可撓性検体センサシャフトを含むことができる。可撓性検体センサシャフトは、皮膚を貫通して体内組織に挿入可能とすることができる。検体センサは、少なくとも1つの接触部をさらに含むことができ、接触部はその上に配置された少なくとも1つの電気接点を有する。少なくとも1つの電気接点は、少なくとも1つの作用電極と少なくとも1つの他の電極とに電気的に接続されることができる。
接触パッドは、具体的には、コネクタ、プリントカーボンピル、または導電性ゴムのうちの少なくとも1つを含むことができる。少なくとも1つの矩形、円形、丸い形状、楕円形または多角形の導電性パッチなどのプリント導電性パッチを単に設けるなど、接触パッドを設けるためのその他の手段も可能である。
上記で概説したように、アプリケータは1つまたは複数の機能を有することができる。主な機能として、アプリケータまたはアプリケータユニットは、可撓性電子パッチをユーザの皮膚に移し替えるために機能してもよい。したがって、アプリケータユニットは、可撓性電子パッチをユーザの皮膚に押し付けるための把持部または取っ手のうちの少なくとも一方を単に含むかまたは設けてもよい。ただし、これに加えて、アプリケータユニットは、検体センサを体内組織に挿入するように構成されてもよい。したがって、アプリケータユニットは、少なくとも検体センサを体内組織に挿入するための1つの挿入針を含むことができる。少なくとも1つの挿入針は、一例として、先端部と、挿入中に検体センサを受け入れるための管腔とを有する少なくとも1つのカニューレ、例えばスロット付きカニューレを含むことができる。アプリケータユニットは、挿入針を体内組織内に打ち込むための少なくとも1つの駆動機構をさらに含むことができる。一例として、少なくとも1つの駆動機構は、挿入針を体内組織内に打ち込むための少なくとも1つのばねを含むことができる。また、駆動機構は、挿入時に挿入針をそれに沿ってまたはそれによって移動させることができる少なくとも1つのスライダおよび/または少なくとも1つの摺動システム、具体的には線形摺動システムを含むことができる。
検体センサは、使用時、有線または無線で可撓性電子パッチに電気的に接続されることができる。前者の場合、いくつかのシナリオが存在する。したがって、検体センサは挿入前、挿入中、または挿入後に可撓性電子パッチに永続的に接続されてもよい。しかし、それに代えて、検体センサは、挿入中または挿入後に可撓性電子パッチに接続されてもよい。したがって、以下でさらに詳細に概説するように、アプリケータユニットは、挿入直前、挿入中、または挿入後に検体センサを可撓性電子パッチに電気的に接続するように構成されてもよい。センサシステムは、具体的には、検体センサの体内組織への挿入前に、
− 検体センサが可撓性回路基板に電気的に接続される第1の構成、または、
− 挿入前には検体センサが可撓性回路基板から電気的に切断され、駆動機構が挿入中に検体センサの少なくとも1つの電気接点を可撓性回路基板の少なくとも1つの接触パッドに電気的に接触させるように構成される第2の構成からなるグループから選択される方式で構成することができる。
第2の構成が与えられた場合、具体的には、検体センサが体内組織に挿入される前に、検体センサは少なくとも1つの第3の接着層によってアプリケータに直接または間接的に取り付けることができる。少なくとも1つの第3の接着層は、アプリケータまたは検体センサの一方または両方、または保護フォイルなどの検体センサに接続された要素上に位置することができる。検体センサは、挿入時に検体センサを可撓性回路基板に取り付けるための少なくとも1つの第4の接着層を含むことができる。少なくとも1つの第4の接着層は、検体センサまたは可撓性回路基板のうちの一方または両方に位置することができる。検体センサが可撓性回路基板に取り付けられ、アプリケータが取り外されると、第4の接着層によって検体センサが可撓性回路基板に取り付けられたままとなるように、第4の接着層は第3の接着層よりも大きい接着力を有してもよい。したがって、第3の接着層および第4の接着層も、前述の第1の接着層および第2の接着層と同様に、検体センサをアプリケータから可撓性回路基板に移し替えるための移し替え連鎖をもたらすことができる。接着力を測定するには、前述の測定方法を参照することができる。また、第3および第4の接着層に適切な接着強度をもたせるためには、第1および第2の接着層の文脈で前述した可能な手段も参照することができる。
具体的には、上記の第2の構成が与えられた場合、すなわち、挿入時に検体センサがアプリケータユニットから可撓性電子パッチに移し替えられる場合、センサシステムは、挿入後に検体センサの少なくとも1つの電気接点を可撓性回路基板の接触パッドに押し付けるための少なくとも1つの押圧要素をさらに含むことができる。少なくとも1つの押圧要素は、可撓性回路基板、検体センサ、または、上記の保護フォイルなどの第3の要素のうちの少なくとも1つの一部であってもよい。
可撓性電子パッチ、具体的には少なくとも1つの可撓性回路基板は、アプリケータの挿入針が可撓性電子パッチを貫通して体内組織中に突出することができるように、少なくとも1つの開口部をさらに有することができる。一例として、開口部は、可撓性電子パッチを完全に上面から下面まで貫通して延びる貫通孔とすることができる。しかし、これに代えて、開口部は可撓性電子パッチの一部のみに設けられてもよい。したがって、一例として、開口部は、可撓性基板または可撓性下部層の一方または両方に設けてもよいのに対し、可撓性保護層には対応する開口部が設けられなくてもよい。開口部は、可撓性電子パッチの中心部に配置されてもよく、または中心部から外れて配置されてもよい。したがって、検体センサは、中心部でまたは中心から外れて可撓性電子パッチから突出することができる。
前述のように、少なくとも1つの電子構成要素には、様々な可能な手段が存在し、それらを組み合わせてもよい。したがって、一例として、少なくとも1つの受動電子構成要素および/または少なくとも1つの能動電子構成要素を設けることができる。少なくとも1つの電子構成要素は、具体的には、特定用途向け集積回路と、ポテンショスタットと、電圧測定デバイスと、電流測定デバイスと、電圧源と、電流源と、測定データを少なくとも1つのデータ読み取り機に送信するためのデータ送信機とからなるグループから選択された少なくとも1つの構成要素を含むことができる。少なくとも1つの電子構成要素は、少なくとも1つの導電性接着剤によって可撓性回路基板に接着することができる。しかし、これに加えて、またはこれに代えて、前述のように、はんだ付け、ボンディングまたは溶接技術を使用してもよい。
可撓性電子パッチは、少なくとも1つのエネルギー蓄積装置、具体的には、バッテリまたは蓄電池のうちの少なくとも1つをさらに含むことができる。少なくとも1つのエネルギー蓄積装置は、硬質の電子要素、具体的にはコイン電池、または完全可撓性バッテリのうちの少なくとも1つを含むことができる。後者は、一例として、少なくとも1つのフォイル型バッテリを可撓性電子パッチに、例えば基板に隣接して、または基板上に、または基板の下に組み込み、および/または、取り付けることによって設けることができる。したがって、少なくとも1つのエネルギー蓄積装置は、完全可撓性バッテリを含み得る。完全可撓性バッテリは、可撓性回路基板の上方または下方に配置することができる。
可撓性電子パッチは、具体的には、少なくとも1つの他の装置、例えば少なくとも1つのデータ読み取り機との無線通信および/または有線通信のために構成することができる。通信は、一例として、近距離通信標準規格(NFC)を介して、またはBluetooth(登録商標)を介して、またはその他の種類の無線通信を介して行うことができる。無線通信のため、および/または、他の装置からエネルギーを無線で受け取るために、可撓性電子パッチは、具体的には少なくとも1つのアンテナを含むことができる。したがって、少なくとも1つの可撓性電子パッチは、情報の送信または受信の一方あるいは両方のために少なくとも1つのアンテナを含むことができる。アンテナは、一例として、平らなプリント導電パターンとすることができるか含むことができ、例えば、可撓性電子パッチの、基板および/または、例えば可撓性保護層、および/または、可撓性下部層、および/または、基板の上方または下方の少なくとも1つの追加の層などの別の構成要素にプリントすることができる。
少なくとも1つの任意によるアンテナおよび少なくとも1つの任意によるエネルギー蓄積装置は、一般的なエネルギー蓄積装置が電磁波に対する遮へい効果を与えることを考慮に入れて配置する必要がある。したがって、一例として、少なくとも1つのアンテナは、電磁波の両方向への放出が可能なようにエネルギー蓄積装置に隣接して位置してもよい。あるいは、サンドイッチ方式では、少なくとも1つのアンテナは、エネルギー蓄積装置の上方に配置された少なくとも1つの第1のアンテナと、エネルギー蓄積装置の下方に配置された少なくとも1つのアンテナとを含むことができる。これに加えて、またはこれに代えて、前述のように、少なくとも1つのアンテナは、少なくとも1つのエネルギー蓄積装置に完全にまたは部分的に隣接して位置してもよい。
本発明の他の態様では、本発明によるセンサシステムで使用するための可撓性電子パッチの製造方法が開示される。この方法に関連する可撓性電子パッチの可能な実施形態については、上記の説明または以下の詳細な説明を参照することができる。この方法は以下のステップを含む。方法ステップは、記載されている順序で行うことができる。ただし、異なる順序も可能である。また、方法ステップのうちの2つ以上のステップが同時に実行されてもよく、時間的に重なりあって実行されてもよい。方法ステップのうちの1つ、2つ、3つ以上または方法ステップのすべてが一度にまたは繰り返し実行されてもよい。
この方法は、
a)可撓性基板と可撓性基板上の複数の導電路とを有する少なくとも1つの可撓性回路基板を設けるステップと、
b)少なくとも1つの検体センサを使用して少なくとも1つの検体測定を行うための少なくとも1つの電子構成要素を設けるステップと、
c)電子構成要素を可撓性回路基板に取り付けるかまたは電子構成要素を可撓性回路基板に組み込むかあるいはその両方によって、可撓性回路基板に電子構成要素を組み付けるステップと、
d)少なくとも1つの可撓性保護層を設けるステップと、
e)可撓性回路基板の上面を少なくとも部分的に保護層で被覆するステップと、
f)可撓性電子パッチをユーザの皮膚に接着するように構成された少なくとも1つの第1の接着層を可撓性電子パッチの下面上に設けるステップとを含む。
可撓性基板上に複数の導電路を設けるために、具体的には、フレキソ印刷またはオフセット印刷などの少なくとも1つのプリント技術を使用することができる。1つまたは複数の導電性材料、例えば導電性インクを使用することができる。ただし、標準ガルバニック技術および/またはエッチング技術など他の技術も使用可能である。
少なくとも1つの電子構成要素を設けるためと、その電子構成要素を可撓性回路基板に組み付けるために、電子装置製造で知られている組み付け技術を使用することができる。一例として、具体的には導電性インクまたは接着剤を使用して、フリップチップ技術を使用することができる。また、ピック・アンド・プレース技術などの大量生産技術を使用することができる。
少なくとも1つの可撓性保護層を設けるために、前述のように、組み合わせることも可能な様々な可能な手段が存在する。したがって、一例として、少なくとも1つの保護層は、液体の形態で塗布し、その後、少なくとも1つの乾燥または硬化工程を行ってもよい。これに加えて、またはこれに代えて、少なくとも1つの保護層は、可撓性回路基板上に配置可能な少なくとも1つの保護フォイルまたはプラスタの形態で付けることもできる。
同様に、可撓性電子パッチの下面の少なくとも1つの第1の接着層の性質に応じて、様々な可能な手段が存在する。したがって、一例として、少なくとも1つの接着剤によるスプレーコーティングまたは液体コーティングを行うことができる。これに加えて、またはこれに代えて、可撓性電子パッチの下面、具体的には基板の下面に、少なくとも1つの接着プラスタを付着させてもよい。
少なくとも1つの第2の接着層も可撓性電子パッチの一部である場合、この方法は、少なくとも1つの第2の接着層を可撓性電子パッチの上面に付けることをさらに含むことができる。この場合も、少なくとも1つの第2の接着層を付けることは、液体形態での塗布、または別個の要素、例えば接着フォイルとして付けることを含み得る。
本発明のさらに他の態様では、本発明によるセンサシステムを製造する方法が開示される。センサシステムの可能な詳細については、上記の説明または以下の詳細な説明を参照することができる。この方法は以下のステップを含む。方法ステップは、記載されている順序で行うことができる。ただし、異なる順序も可能である。また、方法ステップのうちの2つ以上のステップが同時に実行されてもよく、時間的に重なりあって実行されてもよい。方法ステップのうちの1つ、2つ、3つ以上または方法ステップのすべてが一度にまたは繰り返し実行されてもよい。
この方法は、
i.上記で開示したように、または以下で詳述するように、本発明による方法を使用して少なくとも1つの可撓性電子パッチを製造するステップと、
ii.可撓性電子パッチをユーザの皮膚に付けるための少なくとも1つのアプリケータユニットを設けるステップと、
iii.少なくとも1つの第2の接着層を設けるステップと、
iv.第2の接着層を使用して可撓性電子パッチをアプリケータユニットに接着するステップと、を含む。
前述のように、少なくとも1つの第2の接着層は、アプリケータユニットまたは可撓性電子パッチのうちの一方または両方の上に設けることができ、または、例えば別個の接着フォイルとして設けることによって、別個の要素として設けてもよい。可撓性電子パッチをアプリケータユニットに接着するために、アプリケータユニットは、可撓性電子パッチを付けることができる少なくとも1つの平らなまたは曲線状の底面を含むことができる。ただし、他の手段も可能である。
本発明によるセンサシステムおよび製造方法は、知られている装置および方法に優る多くの利点を備える。したがって、前述のように、連続監視システム、具体的にはブドウ糖監視用、および医療用輸液ポンプでは、かさばるバッテリを備えた能動電子回路を有する可撓性回路基板が使用される。これらの回路基板は、典型的には、硬質材料で形成された典型的には複数の構成要素からなる外装内に配置される。典型的には、硬質のパッチは可撓性プラスタを使用して取り付けられる。硬質のパッチと可撓性プラスタの組合せによって、装着の快適さと使用期間とが一般には制限される。それに対して、本発明によると、可撓性基板が使用され得るので、薄いフォイルを使用して実現可能な、同一または類似の機能を有するパッチを作製することができる。可撓性基板は、一例として、屈曲可能とすることができ、さらに弾性または伸展可能とすることができる。可撓性バッテリを使用することにより、および/または、プリント技術を使用することにより、前述のようなバッテリまたはエネルギー蓄積装置も実現可能である。したがって、可撓性電子パッチが各状況において身体に適応するように可撓性電子パッチの機構を実現することができ、これにより装着の快適さが大幅に向上する。また、可撓性電子パッチは、これまでは硬質パッチにより使用することができなかった人体の場所にも装着することができる。また、具体的には、硬質パッチが機械的張力により柔軟性のある皮膚から剥がれるという問題が大幅に低減可能なため、使用期間を大幅に長くすることができる。
可撓性基板は、導電配線をその上に有する超薄型の可撓性フォイルとして実現することができる。可撓性基板は、弾性または伸展可能な材料でも形成することができる。伸展は、空間におけるいずれの次元および/または方向にも起こり得る。20%またはそれ以上伸展可能な可撓性または弾性のフォイルが利用可能である。フォイルは、折られた状態または皺の寄った状態であってもその機能を維持することができる。また、必要であれば、可撓性基板は水および水分を透過させることができる材料からも形成することができる。これによって、皮膚からの水分の蒸発も可能であり、それによって装着の快適性を向上させることができる。また、必要であれば、所望の機械的および/または化学的特性を得るために、可撓性基板、具体的には超薄型フォイルを部分的に硬くしてもよく、または多層構成として組み合わせてもよい。
少なくとも1つの電子構成要素および/または導電路は、様々な技術を使用して実現可能である。したがって、電子デバイスを可撓性基板に直接付着させることによって、可撓性基板を使用することによって能動電子デバイスを直接実現することができる。また、能動電子デバイスを可撓性基板および/または可撓性の伸展可能フォイルに直接プリントすることもできる。この文脈では、最近のプリント可能電子部品の分野における技術開発を適用することができる。
前述のように可撓性基板上に導電路を設けるために、銀ベースの印刷可能インクなどのプリント可能インクと、インクジェットプリントまたはリアル・ツー・リアル製造技術などの市販のプリントシステムを使用することができ、産業環境において適用可能である。可撓性基板上の導電配線用および導電路用のインクはきわめて薄く塗布することができ、したがってそれらの電気的機能を失わずに、基板の伸展および/または可撓性基板の屈曲または折り畳みも維持することができる。具体的には、屈曲または折り畳み時に、電気の途絶および/または抵抗の変化が起こり得ない。
少なくとも1つの電子構成要素は、一例として、従来の組み付け技術によって付けることができる。一例として、例えばSMD組み付けに一般的に使用されるようなピック・アンド・プレース技術を使用することができる。受動および/または能動電子構成要素を、接着剤を使用して搭載することができ、電気接続は可撓性の導電性接着剤を使用して行うことができる。ASICおよび/またはデータ記憶デバイスなどの大きめの要素は、例えばデバイスの縁部に接着剤からなる外周縁を配置することによってさらに確実に固定することができる。
伸展可能な可撓性の超薄型フォイルの使用により、人間の皮膚の特性に類似しているかまたは人間の皮膚の特性を超える弾性および/または弾性モジュールを提供することができる。伸展可能な超薄型フォイルは、導電路の担体としても使用可能であり、および/または、可撓性プラスタに完全にまたは部分的に実装することができる。したがって、可撓性基板と、可撓性電子パッチを接着するためのプラスタとを別々の構成要素として実現してもよく、および/または、完全にまたは部分的に互いに一体化してもよい。
前述のように、水蒸気に対する透過性を有する透過性基板を使用することにより、可撓性電子パッチの使用期間を従来の硬質プラスタおよびパッチと比較して長くすることができる。また、硬質外装を有する従来の硬質パッチと比較して、大幅に高さを低くした可撓性電子パッチを使用した人間の皮膚上の機構を実現することもできる。可撓性電池パッチの高さを低くすることによって、ユーザが可撓性電子パッチを誤って剥がしてしまうリスクを大幅に減らすことができる。また、平らな可撓性電子パッチを使用することにより、具体的には例えば睡眠中、着席中、またはきつい衣服の着用中にユーザがパッチの上に載っているときの装着の快適さが向上する。皮膚への装着期間を、厚い硬質のパッチと比較して長くすることができる。
可撓性回路基板の導電路上に、電子デバイスおよび回路を付けることができる。電子デバイスは、一例として、可撓性基板の部分的に硬くした領域および/または非可撓性の領域に搭載することができる。したがって、一般に、可撓性基板は1つまたは複数の領域で可撓性特性を示すことができるが、任意により、1つまたは複数の非可撓性領域、例えば硬い要素を付けることによって人為的に硬くした領域も有することができる。可撓性基板の残りの部分、例えば基板の少なくとも40%、より好ましくは可撓性基板の少なくとも50%または少なくとも70%が、可撓性特性を示してもよい。しかし、可撓性電子パッチの硬い領域は、従来のパッチと比較して大幅に縮小することができる。前述のように、可撓性電子パッチとセンサおよび/または別の装置、例えば読み取り装置との間の通信は、具体的には無線で行うことができる。可撓性基板上に、および/または、可撓性電子パッチの別の部分上に、1つまたは複数のアンテナを平らな導電性要素として付けることができる。一例として、少なくとも1つの可撓性電子パッチは、少なくとも1つのRFIDアンテナおよび/または少なくとも1つのNFCアンテナを含むことができる。
少なくとも1つの保護層により、および/または、少なくとも1つの可撓性下部層により、環境からの隔離を行うことができる。多層フォイル構成は、一般に、きわめて小型かつ薄く実現することができる。前述のように、少なくとも1つの保護層は、1つまたは複数のフォイルによって実現されてよく、あるいはこれに加えて、またはこれに代えて、対応するコーティング、例えばパリレンコーティングによって実現されてもよい。
検体センサ用の従来のパッチと比較して高められた柔軟性は、前述のように、他の用途の可能性も開く。したがって、具体的には、可撓性電子パッチを人体に付ける場所が多様になり得る。一例として、可撓性電子パッチは、上腕または人間の腹部の下側と比較して、一般には人間の皮膚のより大きな伸展を受ける人体の新たな場所に装着することも可能である。可撓性電子パッチをきわめて平らに製造することができるために、可撓性電子パッチは、典型的には着席時または睡眠時に椅子またはマットレスと接触する人体の領域にも付けることができる。人体から剥がれ落ちるリスクのため、および/または、かさばる硬質のパッチによって加えられる圧力の不快さのために、隆起したパッチであれば一般に不都合な人体の他の場所にも付けることができる。
例えば可撓性基板に使用可能な超薄型フォイルは、少なくとも1つの接着剤で直接または間接的に被覆することができる。したがって、例えば第1の接着層および/または第2の接着層を基板に直接付けることによって、可撓性基板自体を接着可撓性基板としても使用することができる。これにより、追加の接着プラスタを省くことができる。したがって、導電路と少なくとも1つの電子構成要素とを付けた可撓性回路基板を、人体に直接接着することができる。また、可撓性電子パッチの全体的な機構をきわめて小さく、薄くすることができるため、可撓性電子パッチの下面、例えば可撓性基板の下面の第1の接着層の接着力をあまり強力ではなくすることができる。可撓性電子パッチをかなり平らに薄く設計することにより、可撓性電子パッチのてこ作用を硬質の電子パッチと比較して低減することができる。したがって、可撓性電子パッチを皮膚上に維持するために第1の接着層に要求される接着力が一般により小さい。また、可撓性フォイルを使用することによって、硬質の電子パッチにおける状況と比較して、発生する剪断力がより弱い。
本発明の知見を要約すると、以下の実施形態が好ましい。
実施形態1:センサシステムであって、
− ユーザの体内組織への少なくとも部分的な実装のために構成された少なくとも1つの検体センサと、
− 少なくとも1つの可撓性電子パッチであって、
・可撓性基板と上記可撓性基板上の複数の導電路とを有する少なくとも1つの可撓性回路基板と、
・上記検体センサを使用して少なくとも1つの検体測定を行うための電子構成要素であって、上記可撓性回路基板に取り付けられるか、または組み込まれるか、あるいはその両方である電子構成要素と、
・上記可撓性回路基板の上面を少なくとも部分的に被覆する少なくとも1つの可撓性保護層と、
・上記可撓性電子パッチをユーザの皮膚に接着するように構成された、上記可撓性電子パッチの下面上の少なくとも1つの第1の接着層とを含む可撓性電子パッチと、
− 上記可撓性電子パッチをユーザの皮膚に付けるための少なくとも1つのアプリケータと、
− 上記可撓性電子パッチをユーザの皮膚に付ける前に上記アプリケータに上記可撓性電子パッチを接着するための少なくとも1つの第2の接着層とを含むセンサシステム。
実施形態2:上記可撓性電子パッチが上記アプリケータユニットによって皮膚に押し付けられ、上記アプリケータユニットが取り外されると、上記可撓性電子パッチがアプリケータユニットから分離されて皮膚に接着するように、上記第2の接着層の接着力が上記第1の接着層の接着力よりも小さい、上記の実施形態によるセンサシステム。
実施形態3:上記可撓性保護層はプラスタまたは接着細片のうちの一方または両方を含む、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態4:少なくとも1つの可撓性下部層をさらに含み、上記可撓性回路基板は上記可撓性下部層と上記可撓性保護層との間に位置する、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態5:上記下面は上記可撓性下部層上に位置し、上記第1の接着層は上記可撓性下部層を皮膚に接着するために上記可撓性下部層の下面上に位置する、上記の実施形態によるセンサシステム。
実施形態6:上記可撓性下部層はプラスタまたは接着細片のうちの一方または両方を含む、上記2つの実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態7:上記第2の接着層は、上記可撓性電子パッチの方に向いた上記アプリケータユニットの下側表面または上記可撓性電子パッチの上側表面の少なくとも一方の上に位置する、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態8:上記可撓性回路基板は可撓性プリント回路基板である、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態9:上記可撓性回路基板は10μmないし250μm、好ましくは50μmないし100μmの厚さを有する、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態10:上記可撓性基板は可撓性フォイルを含む、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態11:上記可撓性回路基板は少なくとも1つのプリント電子構成要素を含み、上記少なくとも1つのプリント電子構成要素は、少なくとも1つのプリント導電リード、少なくとも1つのプリント抵抗器、少なくとも1つのプリントアンテナ、少なくとも1つのプリントキャパシタ、少なくとも1つのプリントプロセッサからなるグループから選択される、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態12:上記可撓性回路基板は、上記検体センサの少なくとも1つの電気接点の取り付けのための少なくとも1つの接触パッドを含む、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態13:上記検体センサの上記電気接点が上記可撓性回路基板の上記接触パッドに取り付けられると上記検体センサと上記接触パッドとを被覆するための少なくとも1つの保護フォイルをさらに含む、上記実施形態によるセンサシステム。
実施形態14:上記可撓性回路基板または上記検体センサの一方または両方が、上記検体センサの上記少なくとも1つの電気接点が上記可撓性回路基板の上記接触パッドに取り付けられる少なくとも1つの接触領域を囲む少なくとも1つの封止リングを含む、上記2つの実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態15:上記少なくとも1つの検体センサは、少なくとも1つの作用電極と少なくとも1つの他の電極とが上に配置された少なくとも1つの可撓性検体センサシャフトを含み、上記可撓性検体センサシャフトは、体内組織に挿入可能であり、上記検体センサは少なくとも1つの接触部を含み、上記接触部はその上に配置された少なくとも1つの電気接点を有し、上記少なくとも1つの電気接点は上記少なくとも1つの作用電極と上記少なくとも1つの他の電極とに電気的に接続された、上記3つの実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態16:上記接触パッドは、コネクタ、プリントカーボンピル、または導電性ゴムのうちの少なくとも1つを含む、上記4つの実施形態のうちのいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態17:上記アプリケータユニットは、上記可撓性電子パッチをユーザの皮膚に押し付けるための把持部または取っ手のうちの少なくとも一方を含む、上記実施形態のうちのいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態18:上記アプリケータユニットは、上記検体センサを体内組織に挿入するための少なくとも1つの挿入針を含む、上記実施形態のうちのいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態19:上記アプリケータユニットは、上記挿入針を体内組織中に打ち込むための少なくとも1つの駆動機構をさらに含む、上記実施形態によるセンサシステム。
実施形態20:上記センサシステムは、上記検体センサの体内組織への挿入の前に、
− 上記検体センサが上記可撓性回路基板に電気的に接続される第1の構成、または、
− 上記検体センサが挿入前には上記可撓性回路基板から電気的に切断され、上記駆動機構が、挿入時に上記検体センサの少なくとも1つの電気接点を上記可撓性回路基板の少なくとも1つの接触パッドに電気的に接触させるように構成される第2の構成からなるグループから選択された方式で構成される、上記2つの実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態21:上記第2の構成が与えられることを条件として、上記検体センサの体内組織への挿入の前に、少なくとも1つの第3の接着層によって上記検体センサが上記アプリケータユニットに取り付けられる、上記実施形態によるセンサシステム。
実施形態22:上記検体センサは、挿入時に上記検体センサを上記可撓性回路基板に取り付けるための少なくとも1つの第4の接着層を含み、上記第4の接着層は、上記検体センサが上記可撓性回路基板に取り付けられ、上記アプリケータユニットが取り外されると、上記検体センサが上記可撓性回路基板に取り付けられたままとなるように、上記第3の接着層よりも大きい接着力を有する、上記実施形態によるセンサシステム。
実施形態23:上記第2の構成が与えられることを条件として、挿入後に上記検体センサの上記少なくとも1つの電気接点を上記可撓性回路基板の上記接触パッドに押し付けるための少なくとも1つの押圧要素をさらに含む、上記3つの実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態24:上記可撓性電極パッチ、具体的には上記少なくとも1つの可撓性回路基板は、上記アプリケータユニットの挿入針が上記可撓性電子パッチを貫通して体内組織中に突出することができるように、少なくとも1つの開口部を有する、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態25:上記少なくとも1つの電子構成要素は、特定用途向け集積回路と、ポテンショスタットと、電圧測定デバイスと、電流測定デバイスと、電圧源と、電流源と、少なくとも1つのデータ読み取り機に測定データを送信するためのデータ送信機とからなるグループから選択された少なくとも1つの構成要素を含む、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態26:上記少なくとも1つの電子構成要素は、少なくとも1つの導電性接着剤によって上記可撓性回路基板に接着される、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態27:上記可撓性電子パッチは、少なくとも1つのエネルギー蓄積装置、具体的にはバッテリまたは蓄電池のうちの少なくとも一方をさらに含む、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態28:上記少なくとも1つのエネルギー蓄積装置は、硬質電子要素、具体的にはコイン電池、または完全可撓性バッテリのうちの少なくとも1つを含む、上記実施形態によるセンサシステム。
実施形態29:上記少なくとも1つのエネルギー蓄積装置は、完全可撓性バッテリを含み、上記完全可撓性バッテリは上記可撓性回路基板の上方または下方に配置されている、上記実施形態によるセンサシステム。
実施形態30:上記少なくとも1つの可撓性電子パッチは、情報の送信または受信のうちの一方または両方のための少なくとも1つのアンテナを含む、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態31:上記少なくとも1つのアンテナは、エネルギー蓄積装置の上方に位置する少なくとも1つの第1のアンテナと、上記エネルギー蓄積装置の下方に位置する少なくとも1つの第2のアンテナとを含む、上記実施形態によるセンサシステム。
実施形態32:上記少なくとも1つのアンテナは、上記少なくとも1つのエネルギー蓄積装置に隣接して位置する、上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステム。
実施形態33:上記実施形態のいずれか1つの実施形態によるセンサシステムで使用するための可撓性電子パッチを製造する方法であって、
a)可撓性基板と上記可撓性基板上の複数の導電路とを有する少なくとも1つの可撓性回路基板を設けるステップと、
b)少なくとも1つの検体センサを使用して少なくとも1つの検体測定を行うための少なくとも1つの電子構成要素を設けるステップと、
c)上記電子構成要素を上記可撓性回路基板に取り付けるか、または上記電子構成要素を上記可撓性回路基板に組み込むか、あるいはその両方によって、上記電子構成要素を上記回路基板に組み付けるステップと、
d)少なくとも1つの可撓性保護層を設けるステップと、
e)上記可撓性回路基板の上面を上記保護層によって少なくとも部分的に被覆するステップと、
f)上記可撓性電子パッチをユーザの皮膚に接着するように構成された少なくとも1つの第1の接着層を上記可撓性電子パッチの下面に設けるステップとを含む方法。
実施形態34:センサシステムについて言及している上記実施形態のうちのいずれか1つの実施形態によるセンサシステムを製造する方法であって、
i.上記実施形態による方法を使用して少なくとも1つの可撓性電子パッチを製造することと、
ii.上記可撓性電子パッチをユーザの皮膚に付けるための少なくとも1つのアプリケータユニットを設けることと、
iii.少なくとも1つの第2の接着層を設けることと、
iv.上記第2の接着層を使用して上記可撓性電子パッチを上記アプリケータユニットに接着することとを含む方法。
以下の好ましい実施形態の説明では、本発明のその他の任意による特徴および実施形態を、好ましくは従属請求項に関連してより詳細に説明する。以下の説明において、任意によるそれぞれの特徴は、当業者にはわかるように、単独でまたは任意の可能な組合せで実現することができる。本発明の範囲は、これらの好ましい実施形態によって制限されない。これらの実施形態は図面に概略的に示されている。これらの図面では、同一の参照番号は同一の要素または機能的に同等の要素を指す。
可撓性下部層を含む、本発明によるセンサシステムの一実施形態を示す部分図である。 図2Aは検体センサと可撓性電子パッチの一実施形態を示す上面図である。図2Bは検体センサと可撓性電子パッチの一実施形態を示す断面図である。 図3Aは検体センサと可撓性電子パッチの一実施形態を示す上面図である。図3Bは検体センサと可撓性電子パッチの一実施形態を示す断面図である。 図4Aは、アプリケータユニットに特に注目した、センサシステムの他の実施形態の異なる視点から見た図である。図4Bは、アプリケータユニットに特に注目した、センサシステムの他の実施形態の異なる視点から見た図である。 図5Aは、アプリケータユニットに特に注目した、センサシステムの他の実施形態の異なる視点から見た図である。図5Bは、アプリケータユニットに特に注目した、センサシステムの他の実施形態の異なる視点から見た図である。 検体システムの接着層に特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す断面図である。 検体システムの接着層に特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す断面図である。 検体センサが可撓性回路基板に電気的に接続された、センサシステムの他の実施形態の断面を示す部分図である。 滅菌アセンブリと挿入機構とに特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す断面図である。 図10Aは、滅菌アセンブリと挿入機構とに特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す断面図である。図10Bは、滅菌アセンブリと挿入機構とに特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す断面図である。図10Cは、滅菌アセンブリと挿入機構とに特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す断面図である。 滅菌アセンブリと挿入機構とに特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す断面図である。 封止リングに特に注目した、検体センサと可撓性電子パッチの他の実施形態を示す上面図である。 押圧要素による検体センサの少なくとも1つの電気接点と可撓性回路基板の少なくとも1つの接触パッドとの間の接続の確立および/または維持に特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す断面図である。 図14Aは、押圧要素による検体センサの少なくとも1つの電気接点と可撓性回路基板の少なくとも1つの接触パッドとの間の接続の確立および/または維持に特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す部分図である。図14Bは、押圧要素による検体センサの少なくとも1つの電気接点と可撓性回路基板の少なくとも1つの接触パッドとの間の接続の確立および/または維持に特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す部分図である。 図15Aは、押圧要素による検体センサの少なくとも1つの電気接点と可撓性回路基板の少なくとも1つの接触パッドとの間の接続の確立および/または維持に特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す部分図である。図15Bは、押圧要素による検体センサの少なくとも1つの電気接点と可撓性回路基板の少なくとも1つの接触パッドとの間の接続の確立および/または維持に特に注目した、センサシステムの他の実施形態を示す部分図である。
図1に、本発明によるセンサシステム110を部分図で示す。センサシステム110は、ユーザの体内組織への少なくとも部分的な実装のために構成された少なくとも1つの検体センサ112を含む。センサシステム110は、少なくとも1つの可撓性電子パッチ114をさらに含む。可撓性電子パッチ114は、可撓性基板118と可撓性基板118上の複数の導電路120とを有する少なくとも1つの可撓性回路基板116を含む。可撓性電子パッチ114は、検体センサ112を使用して少なくとも1つの検体測定を行うための少なくとも1つの電子構成要素122をさらに含む。電子構成要素122は、可撓性回路基板116に取り付けられているか、または組み込まれているか、あるいはその両方である。可撓性電子パッチ114は、少なくとも1つの可撓性保護層124をさらに含む。保護層124は、可撓性回路基板116の上面126を少なくとも部分的に被覆する。可撓性電子パッチ114は、可撓性電子パッチ114をユーザの皮膚132に接着するように構成された、可撓性電子パッチ114の下面130上の少なくとも1つの第1の接着層128をさらに含む。センサシステム110は、少なくとも1つの可撓性下部層138をさらに含み得る。可撓性回路基板116は、図1に示すように、可撓性下部層138と可撓性保護層124との間に位置することができる。このような実施形態では、図1に示すように、可撓性電子パッチ114の下面130は可撓性下部層138上に位置することができ、第1の接着層128は、可撓性下部層138をユーザの皮膚に接着するために可撓性下部層138の下面130に位置することができる。具体的には、可撓性下部層138は、プラスタ190または接着細片のいずれか一方または両方を含み得る。センサシステム110は、可撓性電子パッチ114をユーザの皮膚132に付けるための少なくとも1つのアプリケータユニット134(図1に示すセンサシステム110の部分図には図示せず)をさらに含む。センサシステム110は、可撓性電子パッチ114をユーザの皮膚132に付ける前に可撓性電子パッチ114をアプリケータユニット134に接着するための少なくとも1つの第2の接着層136をさらに含む。
センサシステム110は、ユーザの体内組織に少なくとも部分的に実装するように構成された1つの検体センサ112を含む。検体センサ112は、図1の点線で示すように、可撓性回路基板116の接触パッド142に取り付けられるように構成された少なくとも1つの電気接点140を含むことができる。センサシステム110は、図1に示すように、検体センサ112の電気接点140が可撓性回路基板116の接触パッド142に取り付けられると検体センサ112と接触パッド142とを被覆するための、少なくとも1つの保護フォイル144をさらに含むことができる。保護フォイル144は、接着剤145を含むことができる。検体センサ112は、図1に示すように、その上に少なくとも1つの作用電極147と少なくとも1つの他の電極149(図1には図示せず)とが配置された少なくとも1つの可撓性検体センサシャフト146を含むことができ、可撓性検体センサシャフト146は体内組織に挿入可能である。検体センサ112は、少なくとも1つの接触部148をさらに含むことができ、接触部148は図1に示すようにその上に配置された少なくとも1つの電気接点140を有する。少なくとも1つの電気接点140は、少なくとも1つの作用電極と少なくとも1つの他の電極とに電気的に接続されることができる。接触パッド142は、コネクタ、プリントカーボンピル、または導電性ゴムのうちの少なくとも1つを含むことができる。少なくとも1つの検体センサ112は、ユーザの体内組織内に少なくとも部分的に実装されるように構成される。したがって、可撓性電子パッチ114、具体的には少なくとも1つの可撓性回路基板116は、少なくとも1つの開口部150を有することができる。図1に示すように、具体的には、ユーザの体内組織内への検体センサ112の少なくとも部分的な実装を容易にするために、可撓性保護層124と可撓性下部層138も少なくとも1つの開口部150を有することができる。開口部150は、具体的には、例えば図7ないし図11および図13に示す挿入針152が、可撓性電子パッチ114を貫通して体内組織内に突出することができるようにし得る。
センサシステム110、具体的には可撓性電子パッチ114は、少なくとも1つの可撓性回路基板116を含む。具体的には、可撓性回路基板116は可撓性プリント回路基板116とすることができる。また、可撓性回路基板116は、10μmないし250μm、好ましくは50μmないし100μmの厚さを有してよい。また、可撓性回路基板116は、図1に示すように、少なくとも1つのプリント導電リードと、少なくとも1つのプリント抵抗器と、少なくとも1つのプリントアンテナと、少なくとも1つのプリントキャパシタと、少なくとも1つのプリントプロセッサとからなるグループから選択された少なくとも1つのプリント電子構成要素154を含むことができる。可撓性回路基板116は、可撓性基板118をさらに含む。具体的には、可撓性基板118は、図1に示すように、可撓性フォイル158を含むことができる。可撓性電子パッチ114は、少なくとも1つの電子構成要素122を含む。少なくとも1つの電子構成要素122は、図1に示すように、特定用途向け集積回路159と、ポテンショスタットと、電圧測定デバイスと、電流測定デバイスと、電圧源と、電流源と、少なくとも1つのデータ読み取り機に測定データを送信するためのデータ送信機とからなるグループから選択された少なくとも1つの構成要素を含むことができる。少なくとも1つの電子構成要素122は、少なくとも1つの導電性接着剤によって可撓性回路基板に接着されてよい。
可撓性電子パッチ114は、具体的には、少なくとも1つのエネルギー蓄積装置(図示せず)、具体的にはバッテリまたは蓄電池のうちの少なくとも1つを含むことができる。少なくとも1つのエネルギー蓄積装置は、少なくとも1つの硬質電子要素、具体的にはコイン電池、または完全可撓性バッテリのうちの少なくとも1つを含むことができる。完全可撓性バッテリは、可撓性回路基板116の上方または下方に配置することができる。具体的には、完全可撓性バッテリは可撓性下部層138の一部とすることができる。少なくとも1つの可撓性電子パッチ114は、情報の送信または受信あるいはその両方のための少なくとも1つのアンテナ(図示せず)をさらに含むことができる。具体的には、アンテナは、エネルギー蓄積装置の上方に位置する少なくとも1つの第1のアンテナと、エネルギー蓄積装置の下方に位置する少なくとも1つの第2のアンテナとを含むことができる。具体的には、少なくとも1つのアンテナは、少なくとも1つのエネルギー蓄積装置に隣接して位置してもよい。
図2Aないし図3Bに、検体センサ112および対応する開口部150の多様な位置決めを示す、検体センサ110と可撓性電子パッチ114の2つの実施形態の上面図(図2Aおよび図3A)と断面図(図2Bおよび図3B)を示す。検体センサ112および対応する開口部150は、図1に示すように可撓性電子パッチ114内の中央部に位置することができる。しかし、図2Aおよび図2Bに示すように、検体センサ112および対応する開口部150は、可撓性電子パッチ114内の中心外れ位置160に位置してもよく、または図3Aおよび図3Bに示すように、検体センサ112および対応する開口部150は、可撓性電子パッチ114内の末端位置162に位置してもよい。
センサシステム110は、可撓性電子パッチ114をユーザの皮膚132に付けるための少なくとも1つのアプリケータユニット134を含む。図4Aおよび図4Bに、センサシステム110、具体的には可撓性電子パッチ114をユーザの皮膚132に付けるプロセスを示す。センサシステム110、具体的には可撓性電子パッチ114は、可撓性電子パッチ114をユーザの皮膚132に接着するための少なくとも1つの第1の接着層128を可撓性電子パッチ114の下面130に含む。センサシステム110は、可撓性電子パッチ114をユーザの皮膚132に付ける前に可撓性電子パッチ114をアプリケータユニット134に接着するための、少なくとも1つの第2の接着層136をさらに含む。図4Bに示すように、アプリケータユニット134によって可撓性電子パッチ114が皮膚132に押し付けられ、アプリケータユニット134が取り外されると、可撓性電子パッチ114がアプリケータユニット134から分離して皮膚132に接着するように、第2の接着層136の接着力は、第1の接着層128の接着力よりも小さくてよい。上記のプロセスを実現するために、図4Bに示すように、第2の接着層136は、アプリケータユニット134および可撓性電子パッチ114、具体的には可撓性保護層124の、一方または両方の一部とすることができる。具体的には、第2の接着層136は、可撓性電子パッチ114の上側表面164および/またはアプリケータユニット134の下側表面166のうちの少なくとも一方に位置することができる。具体的には、可撓性保護層124は、プラスタ190または接着細片あるいはその両方を含むことができる。あるいは、第2の接着層136は、別個の接着層として設けられてもよい。
アプリケータユニット134は、具体的には、例えば図5Aおよび図5B、および図10Aないし図10Cに示すように、センサシステム110の扱い、具体的にはユーザの皮膚132に可撓性電子パッチ114を付けるのを容易にするために、把持部168または取っ手のうちの少なくとも一方を含むかまたは少なくとも一方として実装することができる。可撓性電子パッチ114は、可撓性電子パッチ114の下面130に少なくとも1つの第1の接着層128を含む。第1の接着層128を露出させ、可撓性電子パッチ114をユーザの皮膚132に接着するために、図5Aに示すように保護シート170を取り外す必要があってもよい。具体的には、ユーザの皮膚132への可撓性電子パッチ114の安全な移し替えと付着とを確実にするために、図5Aに示すように、アプリケータユニット134の下側表面166が、可撓性電子パッチ114の上側表面164を越えてもよい。
アプリケータユニット134は、さらに、例えば図4Aないし図5Bに示すように、アプリケータユニット134に組み込むことができる少なくとも1つの作動ボタン172によってトリガ可能な少なくとも1つの駆動機構によって、検体センサ112を体内組織に挿入するように構成することができる。したがって、駆動機構をアプリケータユニット134の一部とすることができる。
図6に、センサシステム110の第1の接着層128と第2の接着層136とに特に注目した、センサシステム110の他の実施形態の断面図を示す。アプリケータユニット134から皮膚132への可撓性電子パッチ114の移し替えを可能にするために、第2の接着層136の接着力は、第1の接着層128の接着よりも小さくてよい。第1の接着層128の接着力と第2の接着層136の接着力とは、接着剤の選定、接着層の厚さ、使用する接着剤の量、および接着層の大きさなどであるがこれらには限定されない、いくつかの方法で調整可能である。具体的には、接着層の大きさは、第1の接着層128の場合は図6に示すような接着ドット174に、第2の接着層136の場合は図6に示すようないくつかの接着ドット174に縮小可能である。
図7に、検体センサ112が挿入の前には可撓性回路基板116から電気的に切断されてよく、駆動機構が挿入中に検体センサ112の少なくとも1つの電気接点140を可撓性回路基板116の少なくとも1つの接触パッド142に電気的に接触させるように構成された、センサシステム110の他の実施形態の断面図を示す。前述のように、駆動機構はアプリケータユニット134の一部とすることができる。駆動機構は、例えば図7に示すようにばね176を含むことができる。アプリケータユニット134は、図7に示すように、検体センサ112を体内組織に挿入するための挿入針178をさらに含むことができる。具体的には、挿入針178は、先端部182と、検体センサ112を受け入れるための管腔184とを有する、少なくとも1つのカニューレ180、具体的にはスロット付きカニューレを含むことができる。検体センサ112の体内組織への挿入の前に、図7に示すように少なくとも1つの第3の接着層186によって検体センサ112をアプリケータユニット134および/または保護フォイル144に取り付けることができる。しかし、これに加えて、またはこれに代えて、検体センサ112は、体内組織への挿入の前に、少なくとも1つの第3の接着層186(図示せず)によってアプリケータユニット134に取り付けることもできる。したがって、第3の接着層186は、アプリケータユニット134と、検体センサ112と、保護フォイル144とのうちの1つまたはいくつかの上に位置することができる。第1の接着層128および第2の接着層136に関して説明したように、第3の接着層186は1つまたはいくつかの接着ドット174として実装されてもよい。検体センサ112は、挿入時に検体センサ112を可撓性回路基板116に取り付けるための少なくとも第4の接着層188をさらに含むことができる。第4の接着層188は、具体的には1つまたはいくつかの接着ドット174を含むことができる。第4の接着層188は、検体センサ112と可撓性回路基板116の一方または両方に位置することができる。検体センサ112が可撓性回路基板116に取り付けられ、アプリケータユニット134が取り外されると、検体センサ112が可撓性回路基板116に取り付けられたままになるように、第4の接着層188は第1の接着層186より大きい接着力を有してよい。したがって、駆動機構がトリガされると、図7の矢印で示すようにばね176が挿入針178と検体センサ112とを体内組織に向かって押すことができ、それによって検体センサ112を体内組織に挿入し、検体センサ112を可撓性回路基板116上に移し替える。挿入プロセス中、検体センサ112は可撓性回路基板116に電気的に接続されることができる。具体的には、検体センサ112の挿入のプロセス中に検体センサ112の電気接点140が可撓性回路基板116の接触パッド142に取り付けられることができる。
挿入のプロセスが開始される前に、第4の接着層188および/または保護フォイル144の接着剤145を少なくとも部分的に露出させるために、図7に示すように検体センサ112および/または保護フォイル144を少なくとも部分的に被覆可能なライナ189を取り外す必要があってもよい。検体システム112が可撓性電子パッチ114に移し替えられると、導電性接着剤191によって、検体センサ112の少なくとも1つの電気接点140の可撓性回路基板116の少なくとも1つの接触パッド142への電気的接触が実現されるかまたは容易にされ得る。具体的には、第4の接着層188が導電性接着剤191であるか、または導電性接着剤191を含むことができる。また、検体センサ112の少なくとも1つの電気接点140が可撓性回路基板116の接触パッド142に取り付けられ得る接触領域193が、例えば電気接点140および/または接触パッド142を水分から保護するために封止されてもよい。封止は、センサシステム110の接着層、接着剤、および接着要素のうちの少なくとも1つによって実現することができる。したがって、一例として、保護フォイル144の接着剤145および第4の接着層188が、例えば接触領域193を囲む周縁接着領域を形成することによって、接触領域193の封止に寄与することができる。
図7に示すセンサシステム110の実施形態では、可撓性保護層124がプラスタとして実装される。したがって、この特定の実施形態では、可撓性保護層124は少なくとも1つの接着部192を有する。
検体センサ112は、図7に示すように、挿入の前には可撓性回路基板116から電気的に切断されていてよい。しかし、センサシステム110は、検体センサが、挿入前も挿入中も挿入後も可撓性回路基板に永続的に電気的に接続されていることができるように構成されてもよい。したがって、図8に示すように、検体センサ112は、可撓性回路基板116に有線式194に電気的に接続されてもよい。挿入は、90°未満の挿入角度α、例えば図8に示すように約45°の挿入角度で行うことができる。しかし、挿入は例えば図9に示すように約90°の角度αで行われてもよい。
図9に、以下の構成要素、すなわち、検体センサ112、可撓性検体センサシャフト146、挿入針178、カニューレ180を少なくとも部分的に含む滅菌アセンブリ196を備えたセンサシステム110の他の実施形態を示す。図9に示す実施形態は、第1の部分198と第2の部分とを有するアプリケータユニット134を含むことができる。また、アプリケータユニット134は、検体センサ112を体内組織に挿入するためにアプリケータユニット134に組み込まれた駆動機構を含まなくてもよい。その代わりに、アプリケータユニット134は少なくとも部分的にユーザによって取り外されてもよい。具体的には、図9の矢印で示すように、滅菌アセンブリ196全体または滅菌アセンブリの一部の体内組織への手動挿入のために、アプリケータユニット134の第1の部分198がユーザによって取り外され、それによって滅菌アセンブリ196を少なくとも部分的に露出させてもよい。その後、アプリケータユニット134の第2の部分200も取り外すことができ、挿入針178およびカニューレ180などであるがこれらには限定されない滅菌アセンブリ196の特定の部分が引き出され、廃棄されてもよい。
図10Aないし図10Cに、センサシステム110を付けるプロセス、具体的には、検体センサ112をユーザの体内組織内に少なくとも部分的に実装するプロセスを3段階で示す。図10Aに示す第1のステップでは、アプリケータユニット134の第1の部分198を図10Aの矢印で示すように取り外すことができる。滅菌アセンブリ196はアプリケータユニット134の第2の部分200内に残っていてよい。図10Bに示す第2のステップでは、滅菌アセンブリ196を駆動機構によって少なくとも部分的に体内組織に挿入することができる。駆動機構は、アプリケータユニット134、具体的にはアプリケータユニット134の第2の部分200に組み込まれてよい。駆動機構は、作動ボタン172によって作動させることができる。図10Cに示す第3のステップでは、アプリケータユニット134の第2の部分200を取り外すことができ、それによって、挿入針178とカニューレ180などであるがこれらには限定されない滅菌アセンブリ196の特定の部分を引き出すことができる一方、検体センサ112は少なくとも部分的に体内組織に埋め込まれたままとすることができる。アプリケータユニット134の引き抜かれた第2の部分200は、滅菌アセンブリ196の引き抜かれた部分を受け入れることができ、それによって安全な針廃棄に役立てることができる。
図11に、センサシステム110の他の実施形態を示す。この特定の実施形態では、滅菌アセンブリ196が滅菌キャップ202内に少なくとも部分的に受け入れられることができる。滅菌キャップ202は、検体センサ112が体内組織内に少なくとも部分的に実装される前に取り外して、検体センサ112、可撓性検体センサシャフト146、挿入針178、およびカニューレ180などであるがこれらには限定されない滅菌アセンブリ196の特定の部分を少なくとも部分的に露出させることができる。センサシステム110のこの実施形態に示すような検体センサ112は、手動で挿入することができる。
図12に、検体センサ112の少なくとも1つの電気接点140を可撓性回路基板116の接触パッド142に取り付けることができる少なくとも1つの接触領域193を囲む封止リング204に特に注目した、検体センサ112および可撓性電子パッチ114の他の実施形態の上面図を示す。したがって、図7に示すような接着層、接着剤および接着要素などであるがこれらには限定されない異なる手段によって接触領域193の封止を実現することができる。これに加えて、またはこれに代えて、図12に示すように、封止リング204が接触領域193の封止に寄与することができる。
上記で説明し、例えば図7および図13に示すように、検体センサ112は挿入の前に可撓性回路基板116から電気的に切断されていてもよい。このような実施形態では、センサシステム110は、検体センサ112が可撓性電子パッチ114に移し替えられた後、検体センサ112の電気接点140を可撓性回路基板116の接触パッド142に押し付けるための押圧要素206をさらに含むことができる。これに加えて、またはこれに代えて、押圧要素206は、封止リング204、または、例えば接触領域193を囲む周縁接着領域を形成することによって接触領域193を封止するのに寄与することができる接着層のうちの1つまたはいくつかの層を押圧することができる。したがって、押圧要素206は、検体センサ112と可撓性回路基板116との間の電気接続を確立または維持するのに寄与することができ、および/または、押圧要素206は接触領域193を封止するのに寄与することができる。押圧要素206は、図13に示すように増厚部208として実装されてもよい。
押圧要素206は、具体的には、親水コロイドなどであるがこれには限定されない、酸素と接触すると膨脹し得る接着剤を含んでもよい接着押圧要素210とすることができる。したがって、検体センサ112の体内組織への挿入時または挿入後に接着押圧要素210が膨脹し始めて検体センサ112の体内組織への挿入後の限定された時間だけ膨脹し続けることができるように、ライナ189の除去によって接着押圧要素210を酸素に曝すことができる。この膨脹プロセスにより、図14Bに図示し、矢印で示すように、接着押圧要素210が可撓性回路基板116の電気接触パッド142を確実に押圧することができるようにすることができる。これに加えて、またはこれに代えて、接着押圧要素210は、図14Aに図示し、矢印で示すように、電気接点140と検体センサ112の接触部とを押圧してもよい。接着押圧要素210は、具体的には、図14Aに示すように検体センサ112に取り付けることができる。これに加えて、またはこれに代えて、接着押圧要素210は、アプリケータユニット134または保護フォイル144に取り付けられてもよい。また、接着押圧要素210は、例えば図14Bに示すように第1の接着層128によって可撓性電子パッチ114に取り付け可能なセンサシステム110の他の層212に取り付けられてもよい。これに加えて、またはこれに代えて、接着押圧要素210は、可撓性電子パッチ114、具体的には可撓性電子パッチの下面130に取り付けられてもよい。図14Aおよび図14Bに示す実施形態の具体的利点は、接着押圧要素がセンサシステム110の特に薄型の設計を可能にすることである。
図15Aおよび図15Bに、押圧要素206の変形を含むセンサシステム110の2つの他の実施形態を部分図で示す。図15Aの場合、押圧要素206が、図15Aに示すように接触パッド142に圧力を加えて検体センサ112の電気接点140と可撓性回路基板116の接触パッド142との間に電気接続を確立または維持するように、接触領域193の方に押し倒されるかまたは折り重ねられることができる、二重曲げ金属板214として実装される。図15Bに示す他の実施形態では、押圧要素206は、形状記憶合金板216として実装可能である。この場合も、形状記憶合金板216は、接触パッド142に圧力を加えて検体センサ112の電気接点140と可撓性電子基板116の接触パッド142との間に電気接続を確立または維持するように、接触領域193の上に押し倒されるかまたは折り重ねられることができる。具体的には、形状記憶合金板216は、高温状態で図15Bに示すように圧力ばねの形状を有することができ、冷却時にこの形状を維持することができる。具体的には、形状記憶合金板は、具体的にはユーザの体温によって、または適切な電圧パルスまたは適切な電流パルスによって発生された熱によって、活性化可能な熱活性化形状記憶を有してもよい。押圧要素206、具体的には二重曲げ金属板または形状記憶合金板は、図15Aおよび図15Bに示すように押圧要素接着剤218によって可撓性電子パッチ114に取り付け可能である。
110 センサシステム
112 検体センサ
114 可撓性電子パッチ
116 可撓性回路基板
118 可撓性基板
120 導電路
122 電子構成要素
124 可撓性保護層
126 可撓性回路基板の上面
128 第1の接着層
130 可撓性電子パッチの下面
132 皮膚
134 アプリケータユニット
136 第2の接着層
138 可撓性下部層
140 電気接点
142 接触パッド
144 保護フォイル
145 保護フォイルの接着剤
146 可撓性検体センサシャフト
147 作用電極
148 接触部
149 他の電極
150 開口部
152 挿入針
154 プリント電子構成要素
156 プリント導電リード
158 可撓性フォイル
159 特定用途向け集積回路
160 中心外れ位置
162 末端位置
164 可撓性電子パッチの上側表面
166 アプリケータユニットの下側表面
168 把持部
170 保護シート
172 作動ボタン
174 接着ドット
176 ばね
178 挿入針
180 カニューレ
182 先端部
184 管腔
186 第3の接着層
188 第4の接着層
189 ライナ
190 プラスタ
191 導電性接着剤
192 プラスタの接着部
193 接触領域
194 有線電気接続
196 滅菌アセンブリ
198 アプリケータユニットの第1の部分
200 アプリケータユニットの第2の部分
202 滅菌キャップ
204 封止リング
206 押圧要素
208 増厚部
210 接着押圧要素
212 他の層
214 二重曲げ金属板
216 形状記憶合金板
218 押圧要素接着剤

Claims (15)

  1. センサシステム(110)であって、
    ユーザの体内組織への少なくとも部分的な実装のために構成された少なくとも1つの検体センサ(112)と、
    少なくとも1つの可撓性電子パッチ(114)であって、
    可撓性基板(118)と前記可撓性基板(118)上の複数の導電路(120)とを有する少なくとも1つの可撓性回路基板(116)と、
    前記検体センサ(112)を使用して少なくとも1つの検体測定を行うための少なくとも1つの電子構成要素(122)であって、前記可撓性回路基板(116)に取り付けられるかまたは組み込まれるかあるいはその両方である少なくとも1つの電子構成要素(122)と、
    前記可撓性回路基板(116)の上面(126)を少なくとも部分的に被覆する少なくとも1つの可撓性保護層(124)と、
    前記可撓性電子パッチ(114)を前記ユーザの皮膚(132)に接着するように構成された、前記電子パッチ(114)の下面(130)上の少なくとも1つの第1の接着層(128)とを含む、前記少なくとも1つの可撓性電子パッチ(114)と、
    前記可撓性電子パッチ(114)を前記ユーザの前記皮膚(132)に付けるための少なくとも1つのアプリケータユニット(134)と、
    前記可撓性電子パッチ(114)を前記ユーザの前記皮膚(132)に付ける前に前記可撓性電子パッチ(114)を前記アプリケータユニット(134)に接着するための少なくとも1つの第2の接着層(136)とを含むセンサシステム(110)。
  2. 前記可撓性電子パッチ(114)がアプリケータユニット(134)によって前記皮膚(132)に押し付けられ、前記アプリケータユニット(134)が取り外されると、前記可撓性電子パッチ(114)が前記アプリケータユニット(134)から分離し、前記皮膚(132)に接着するように、前記第2の接着層(136)の接着力が前記第1の接着層(128)の接着力より小さい、請求項1に記載のセンサシステム(110)。
  3. 少なくとも1つの可撓性下部層(138)をさらに含み、
    前記可撓性回路基板(116)が前記可撓性下部層(138)と前記可撓性保護層(124)との間に位置する、請求項1または2に記載のセンサシステム(110)
  4. 前記下面(130)が前記可撓性下部層(138)上に位置し、前記第1の接着層(128)が前記可撓性下部層(138)を前記皮膚に接着するために前記可撓性下部層(138)の前記下面(130)上に位置する、請求項3に記載のセンサシステム(110)。
  5. 前記可撓性回路基板(116)は、10μmないし250μm、好ましくは50μmないし100μmの厚さを有する、請求項1から4のいずれか一項に記載のセンサシステム(110)。
  6. 前記可撓性回路基板(116)は、前記検体センサ(112)の少なくとも1つの電気接点(140)の取り付けのための少なくとも1つの接触パッド(142)を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のセンサシステム(110)。
  7. 前記検体センサ(112)の前記電気接点(140)が前記可撓性回路基板(116)の前記接触パッド(142)に取り付けられるときに、前記検体センサ(112)と前記接触パッド(142)とを被覆するための、少なくとも1つの保護フォイル(144)をさらに含む、請求項6に記載のセンサシステム(110)。
  8. 前記可撓性回路基板(116)または前記検体センサ(112)のうちの一方または両方が、前記検体センサ(112)の前記少なくとも1つの電気接点(140)が前記可撓性回路基板(116)の前記接触パッド(142)に取り付けられる少なくとも1つの領域(193)を囲む、少なくとも1つの封止リング(204)を含む、請求項6または7に記載のセンサシステム(110)。
  9. 前記アプリケータユニット(134)は、前記可撓性電子パッチ(114)を前記ユーザの前記皮膚(132)に押し付けるための把持部(168)または取っ手のうちの少なくとも一方を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載のセンサシステム(110)。
  10. 前記アプリケータユニット(134)は、前記検体センサ(112)を前記体内組織に挿入するための少なくとも1つの挿入針(152)を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載のセンサシステム(110)。
  11. 前記センサシステム(110)は、前記検体センサ(112)の前記体内組織への挿入の前に、
    前記検体センサ(112)が前記可撓性回路基板(116)に電気的に接続される第1の構成、または、
    挿入の前には前記検体センサ(112)が前記可撓性回路基板(116)から電気的に切断されており、前記駆動機構が挿入中に前記検体センサ(112)の少なくとも1つの電気接点(140)を前記可撓性回路基板(116)の少なくとも1つの接触パッド(142)に電気的に接触させるように構成される第2の構成、とからなるグループから選択された方式で構成される、請求項10に記載のセンサシステム(110)。
  12. 前記第2の構成が与えられることを条件として、前記検体センサ(112)の前記体内組織への挿入の前に、少なくとも1つの第3の接着層(186)によって前記検体センサ(112)が前記アプリケータユニット(134)に取り付けられ、前記検体センサ(112)は、挿入時に前記検体センサ(112)を前記可撓性回路基板(116)に取り付けるための少なくとも1つの第4の接着層(188)を含み、前記第4の接着層(188)は、前記検体センサ(112)が前記可撓性回路基板(116)に取り付けられ、前記アプリケータユニット(134)が取り外されると、前記検体センサ(112)が前記可撓性回路基板(116)に取り付けられたままとなるように、前記第3の接着層(186)よりも大きい接着力を有する、請求項11に記載のセンサシステム(110)。
  13. 前記少なくとも1つの可撓性電子パッチ(114)は、情報の送信または受信あるいはその両方のための少なくとも1つのアンテナを含む、請求項1から12のいずれか一項に記載のセンサシステム(110)。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載のセンサシステム(110)において使用するための可撓性電子パッチ(114)を製造する方法であって、
    a)可撓性基板(118)と前記可撓性基板(118)上の複数の導電路(120)とを有する少なくとも1つの可撓性回路基板(114)を設けるステップと、
    b)少なくとも1つの検体センサ(112)を使用して少なくとも1つの検体測定を行うための少なくとも1つの電子構成要素(122)を設けるステップと、
    c)前記電子構成要素(122)を前記可撓性回路基板(116)に取り付けること、または前記電子構成要素(122)を前記可撓性回路基板(116)に組み込むことのうちの一方または両方によって、前記電子構成要素(122)を前記可撓性回路基板(116)に組み付けるステップと、
    d)少なくとも1つの可撓性保護層(124)を設けるステップと、
    e)前記可撓性回路基板(116)の上面(126)を前記保護層(124)で少なくとも部分的に被覆するステップと、
    f)前記可撓性電子パッチ(114)を前記ユーザの前記皮膚(132)に接着するように構成された少なくとも1つの第1の接着層(128)を前記可撓性電子パッチ(114)の下面(130)に設けるステップとを含む方法。
  15. センサシステム(110)に言及する請求項1から14のいずれか一項に記載のセンサシステム(110)を製造する方法であって、
    i.請求項14に記載の方法を使用して少なくとも1つの可撓性電子パッチ(114)を製造するステップと、
    ii.前記可撓性電子パッチ(114)をユーザの皮膚(132)に付けるための少なくとも1つのアプリケータユニット(134)を設けるステップと、
    iii.少なくとも1つの第2の接着層(136)を設けるステップと、
    iv.前記第2の接着層(136)を使用して前記可撓性電子パッチ(114)を前記アプリケータユニット(134)に接着するステップとを含む方法。
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