TWI653968B - 血糖偵測裝置 - Google Patents

Abstract

一種血糖偵測裝置，包含載體、導流致動器、微針貼片、感測器以及控制晶片，其中載體具有入流通道、儲液通道、壓力腔室及儲液室，壓力腔室連通入流通道及儲液通道，儲液通道連通至儲液室；導流致動器封閉該壓力腔室；微針貼片與該入流通道連通，具有複數個空心微針；感測器設於儲液室中；控制晶片設於載體上。複數個空心微針微創插入人體皮膚上，控制晶片控制導流致動器致動，使複數個空心微針吸入組織液，再輸送至儲液室，由感測器監測該組織液之血糖含量監測數值，最後將監測數值傳送至控制晶片，使控制晶片運算出監測資訊。

Description

血糖偵測裝置

本案係關於一種血糖偵測裝置，尤指一種應用於人體血糖偵測之血糖偵測裝置。

血糖的自我檢測為糖尿病患者於管理血糖中占有非常重要的地位，但是目前用來測量血糖的血糖機都不便於攜帶，因此患者於外出時便難以檢測血糖含量，並且在測量血糖的過程中，有時會有扎針但未出血或是血量太少的情況，因此需要再次扎針或是用力擠出血液，如此可能造成患者心理害怕的層面，實有必要予以改進。

針對上述缺失，本案開發一種安全、便於攜帶、無痛的智能型血糖偵測裝置，提供患者在日常生活中可隨時、輕易的測量血糖含量，並解決上述傳統測量血糖之問題。

為了解決傳統血糖測量方式會造成患者疼痛與不便隨身攜帶的問題，本案提供一種血糖偵測裝置，包含：一載體，具有一導液通道、一壓力腔室及一儲液室，該導液通道包括一入流通道及一儲液通道相互隔開設置於該載體上，而該壓力腔室連通該入流通道及該儲液通道，並且該儲液通道連通至該儲液室；一導流致動器，架構於該載體上，封閉該壓力腔室；一微針貼片，貼附於該載體上與該入流通道連通，並 具有複數個空心微針，供微創插入人體皮膚汲取一組織液；一感測器，系統封裝於該載體上而置位於該儲液室中，以監測該組織液中血糖含量之一監測數值；以及一控制晶片，以系統封裝於該載體上，以控制該導流致動器之致動及接收該感測器之該監測數值；藉此，該微針貼片以該複數個空心微針微創插入人體皮膚上，該控制晶片控制該導流致動器致動，於該壓力腔室形成一壓力差，使該複數個空心微針吸入該組織液，並汲取至該入流通道，再輸送至該儲液室，由該感測器監測該組織液之血糖含量之該監測數值，最後將該監測數值傳送至該控制晶片，使該控制晶片運算出一監測資訊，並提供使用者知悉。

3‧‧‧載體

31‧‧‧導液通道

311‧‧‧入流通道

312‧‧‧儲液通道

32‧‧‧壓力腔室

33a、33b‧‧‧凸部結構

4‧‧‧儲液室

5‧‧‧導流致動器

51‧‧‧致動元件

52‧‧‧承載件

6‧‧‧閥片

61‧‧‧閥孔

62‧‧‧中央部

63‧‧‧連接部

7‧‧‧微針貼片

71‧‧‧空心微針

8‧‧‧感測器

9‧‧‧控制晶片

10‧‧‧傳輸模組

100‧‧‧血糖偵測裝置

200‧‧‧外部裝置

第1圖為本案之血糖偵測裝置之結構示意圖。

第2圖為本案之血糖偵測裝置之使用示意圖。

第3圖為本案之血糖偵測裝置之閥片結構示意圖。

第4A圖、第4B圖為第1圖所示之血糖偵測裝置之作動流程示意圖。

第5圖為本案之血糖偵測裝置之相關元件電性連結關係方塊示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

本案為一種血糖偵測裝置，請參閱第1圖，血糖偵測裝置100包含一載體3、一儲液室4、一導流致動器5、微針貼片7、一感測器8以及 一控制晶片9。其中，載體3具有一導液通道31及一壓力腔室32，導液通道31更包含了一入流通道311及一儲液通道312，兩者相互隔開地設置於載體3上，並透過壓力腔室32連通入流通道311與儲液通道312，且儲液通道312連通至儲液室4，儲液室4可由載體3凹設形成或是嵌設於載體3內，用以儲存液體；而導流致動器5架構於載體3上並封蓋壓力腔室32，當導流致動器5作動後，產生一汲取力，用來抽取液體；以及微針貼片7貼附於載體3上，與入流通道311相連通，並具有複數個空心微針71，複數個空心微針71透過無創或微創插入人體皮膚；再者，感測器8及控制晶片9採微機電製程(MEMS)整合於載體3上，感測器8透過系統封裝於載體3上，並位於儲液室4內部，控制晶片9同樣以系統封裝設置於載體3上，用以控制導流致動器5及接收、分析感測器8所監測的數據。

請同時參閱第1圖及第2圖所示，於本實施例中，當微針貼片7的複數個空心微針71刺入人體後，以及控制晶片9驅動導流制動器5垂直振動時，可透過導流致動器5擴張、壓縮壓力腔室32的體積，改變內部壓力來產生汲取力，如此入流通道311產生吸力，透過空心微針71吸入人體的組織液，流經壓力腔室32及儲液通道312進入儲液室4內部，此時，感測器8便會檢測組織液中的成份，並解析出其中的血糖含量數值，最後再將血糖含量之監測數值傳送至控制晶片9，以產生運算出監測資訊而提供使用者瞭解獲得檢測資訊。其中，上述之組織液為人體皮下的組織液。

上述之微針貼片7的複數個空心微針71為能刺穿皮膚之微米級尺寸針孔，其材料可為但不限為高分子聚合物、金屬或矽，較佳者為具高生物相容性之二氧化矽，空心微針71的孔徑大小為可供人體皮下的組織液通過，較佳者，空心微針71之內徑介於10微米(μm)至550微米(μm)， 空心微針71之長度為介於400微米(μm)至900微米(μm)，可插入人體之皮下組織而刺入深度不觸及人體神經，因此完全不會造成疼痛。複數個空心微針71設置於微針貼片7上採陣列方式排列，每一個空心微針71相鄰之間離需大於200微米，不至有相互影響導流之干擾，如此陣列方式設置之複數個空心微針71，不致因其中一針空心微針71堵塞而影響注入流體之功用，還有其他空心微針71能繼續保持注入流體之功用。

請繼續參閱第1圖及第3圖所示，血糖偵測裝置100可於入流通道311及儲液通道312分別設置一閥片6，閥片6上形成有複數個閥孔61，且載體3在入流通道311與儲液通道312分別設置有一凸部結構33a、33b，其中設置於入口流道311的凸部結構33a及儲液通道312的凸部結構33b凸出方向相反，於本實施例中，位於入口通道311的凸部結構33a為向上凸出，於儲液通道312的凸部結構33b為向下凸出，而閥片6在對應壓力腔室32部份區域開設有複數個閥孔61，且設有一中央部62由複數個連接部63來連接，而複數個閥孔61設置於複數個連接部63間隔之間，使連接部63提供中央部62彈性支撐，如此一來，上述之兩凸出結構33a、33b緊抵於閥片6並且分別封閉其閥孔61，並且產生一預力抵頂作用。藉由上述設置，在導流致動器5未作動時，在入流通道311及儲液通道312上的閥片6之中央部62可分別封閉隔絕入流通道311及儲液通道312，因此可防止組織液在入流通道311與儲液通道312產生逆流。

上述之導流致動器5更包含有一致動元件51及一承載件52，承載件52封蓋密封壓力腔室32，並於其表面貼附致動元件51，利用致動元件51產生形變，驅動承載件52上下振動，改變壓力腔室32的體積，使壓力腔室32內部的壓力發生變化進而產生汲取力來輸送組織液。於本 實施例中，致動元件51可為一壓電元件，但不以此為限。

請參閱第4A圖及第4B圖，導流致動器5接收到控制晶片9所發送之驅動訊號後，導流致動器5的致動元件51開始因壓電效應產生形變，連動與其緊貼之承載件52上下彎曲振動。首先参閱第4A圖所示，承載件52受致動元件51連動而向上位移時，壓力腔室32的容積增加，產生了負壓進而帶動入流通道311的閥片6向上位移，使其中央部62(如第3圖所示)脫離凸部結構33a，此時，入流通道311及壓力腔室32連通，由於壓力腔室32為負壓的關係，將汲取入流通道311下的微針貼片7內的組織液，令組織液通過入流通道311，經由閥孔61(如第3圖所示)進入壓力腔室32內；再参閱第4B圖所示，控制晶片9持續輸出驅動訊號至導流致動器5，致動元件51連動承載件52向下位移，此時壓力腔室32的容積受壓縮，產生了一推力推動於儲液通道312內的閥片6向下移動，並使其中央部62(如第3圖所示)脫離凸部結構33b，位於壓力腔室32內的組織液將經由閥孔61(如第3圖所示)被推送至儲液通道312內，最後進入儲液室4。

請參閱第1圖及第5圖所示，為本案之血糖偵測裝置之元件連結關係之方塊示意圖，於本實施例中，血糖偵測裝置可更包含一傳輸模組10，控制晶片9架構於載體3上，並與導流致動器5、感測器8、傳輸模組10電性連接，感測器8監測人體皮下組織的組織液中血糖含量，以產生相應之一監測數值，並傳送至控制晶片9，控制晶片9接收感測器8的監測數值後，控制晶片9解析該監測數值以產生一監測資訊，再將該監測資訊傳遞至傳輸模組10，利用傳輸模組10將血糖含量之監測資訊傳送到一外部裝置200，而外部裝置200可以為一雲端系統、一可攜式裝置、一電腦系統、顯示裝置、一胰島素注入裝置等其中之一。其中，控制晶片9可更包含一石墨烯電池(圖未示)，以提供電源。

此外，上述傳輸模組10可透過有線傳輸或無線傳輸至外部裝置200，有線傳輸方式如下，例如：USB、mini-USB、micro-USB等其中之一的有線傳輸模組，或是無線傳輸方式如下，例如：Wi-Fi模組、藍芽模組、無線射頻辨識模組、一近場通訊模組等其中之一的無線傳輸模組。

綜上所述，本案提供一種血糖偵測裝置，當微針貼片刺入人體的皮下組織後，透過導流致動器的作動產生壓力梯度，使微針貼片內的多個空心微針產生汲取力來吸取皮下組織的組織液，再通過導流致動器進入儲液室內，由位於儲液室內的感測器檢測組織液內的血糖含量之監測數值，控制晶片解析監測數值以產生監測資訊，並將監測資訊經由控制晶片傳遞至傳輸模組，來提供給使用者知悉，並透過石墨烯電池的設置，使本發明能夠無需插電便可能夠輕易、簡單、隨時隨地的測量血糖，減少使用者測量血糖的困擾，此外，本發明利用微針貼片使用無創或微創來取得皮下組織的組織液來檢測血糖，可降低使用者負擔、避免傷口的產生與降低感染風險。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

Claims (14)

1. 一種血糖偵測裝置，包含：一載體，具有一導液通道、一壓力腔室及一儲液室，該導液通道包括一入流通道及一儲液通道相互隔開設置於該載體上，而該壓力腔室連通該入流通道及該儲液通道，並且該儲液通道連通至該儲液室；一導流致動器，架構於該載體上，封閉該壓力腔室，一微針貼片，貼附於該載體上與該入流通道連通，並具有複數個空心微針，供微創插入人體皮膚汲取一組織液；一感測器，系統封裝於該載體上而置位於該儲液室中，以監測該組織液中血糖含量之一監測數值；以及一控制晶片，以系統封裝於該載體上，以控制該導流致動器之致動及接收該感測器之該監測數值；藉此，該微針貼片以該複數個空心微針微創插入人體皮膚上，該控制晶片控制該導流致動器致動，於該壓力腔室形成一壓力差，使該複數個空心微針吸入該組織液，並汲取至該入流通道，再輸送至該儲液室，由該感測器監測該組織液之血糖含量之該監測數值，最後將該監測數值傳送至該控制晶片，使該控制晶片運算出一監測資訊，並提供使用者知悉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該組織液為一人體皮下的組織液。
3. 如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該導流致動器包含一承載件及一致動元件，該承載件封蓋該壓力腔室，且在一表面上貼附該致動元件，而該致動元件連接電源產生形變而連動該承載件產生形變共振，以壓縮該壓力腔室體積形成一汲取力，以使該組織液輸送至該儲液室。
4. 如申請專利範圍第3項所述之血糖偵測裝置，其中該致動元件為一壓電元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，進一步在該入流通道及該儲液通道中設置一閥片，該閥片封閉隔絕該入流通道及該儲液通道，以控制該入流通道及該儲液通道之開關狀態。
6. 如申請專利範圍第5項所述之血糖偵測裝置，其中該載體在該入流通道及該儲液通道處具有凸部結構，以頂觸該閥片產生一預力作用，藉以防止該組織液逆流。
7. 如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該控制晶片包含有一石墨烯電池，以提供電源。
8. 如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該控制晶片包括有一傳輸模組，將該監測資訊傳送至一外部裝置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之血糖偵測裝置，其中該傳輸模組為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一有線傳輸模組。
10. 如申請專利範圍第8項所述之血糖偵測裝置，其中該傳輸模組係為一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組及一近場通訊模組之至少其中之一無線傳輸模組。
11. 如申請專利範圍第8項所述之血糖偵測裝置，其中該外部裝置係為一雲端系統、一可攜式裝置、一電腦系統、一顯示裝置、一胰島素注入裝置等至少其中之一。
12. 如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該微針貼片之複數個空心微針中每一者具有內徑介於10微米至550微米，長度介於400微米至900微米。
13. 如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該複數個空心微針以陣列方式排列，且該複數個空心微針中每一者相鄰之間距大於200微米。
14. 如申請專利範圍第1項所述之血糖偵測裝置，其中該數個空心微針以二氧化矽材料製成。