CN109846494B - 用于植入式分析物传感器的固定件和传感器系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于植入式分析物传感器的固定件，用于具有双面微电极的传感器，所述固定件包括支撑部，容纳部，导电通路和贯穿孔；容纳部由容纳部顶部、容纳部侧壁、容纳部底部和容纳部内壁构成，支撑部连接在容纳部底部形成容纳部底部平台；贯穿孔位于支撑部上，一端开口于容纳部底部平台；导电通路位于容纳部上；所述导电通路包括至少两个端部。本发明还提供包括固定件的植入式分析物传感系统。本发明的有益效果为：该固定件使双面微电极传感器制备难度相对降低，可有效降低成本。另外该固定件结构简单，制作工艺低，传感器的更换简单方便。

Description

用于植入式分析物传感器的固定件和传感器系统

技术领域

本发明涉及用于植入式分析物传感器的固定件和包括该固定件的植入式分析物传感器系统，属于电分析化学检测技术领域。

背景技术

对于以往的分析物检测技术，以患有糖尿病的患者为例，他们需要定期检测血液中的葡萄糖含量，则要通过穿刺针刺破皮肤，采集血液后利用比色法、电化学分析法或光学检测法进行检测。这些方法不仅繁琐而且也增加了病人的负担。因此，为了解决上面的问题，以及出于对体内分析物浓度变化进行连续检测的需要，许多用于连续分析物检测的装置被开发出来。

在现有技术中，一般采用电化学分析的方法。为此，用于检测分析物的传感器至少配有工作电极、对电极和参比电极。这些电极一般处于同一侧，或者分布在相反的两侧。如公开号为CN102665549B、CN104887242A、CN103750819B的专利公开了将电极分布在传感器同一侧的方法，这种分布方式需要在有限的面积里分布多种电极，无疑增加了工艺难度以及技术要求。而如公开号为CN102469964B、US9795326B2的专利公开了将电极分布在传感器两侧的方法，采用这种方法可以降低传感器制作的工艺难度，但是固定该传感器的固定件需要在不同的侧面上设置电触点，因此增加了固定件的复杂程度或者安装传感器的难度。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种用于植入式分析物传感器的固定件，特别适用于具有双面微电极的传感器，本发明的基本思路是在面向微电极(反面电极)的一侧设置第一端部，该第一端部与反面电极的接口电性连接。与此同时，第二端部与第一端部电性连接，并且该第二端部与传感器电流数据发生装置对应的接口相连，使得传感器电流数据发生装置可以连接具有双面结构的传感器微电极，从而进行分析物测试。

本发明的目的在于提供一种用于植入式分析物传感器的固定件，用于具有双面微电极的传感器，所述固定件包括支撑部，容纳部，导电通路和贯穿孔；容纳部由容纳部顶部、容纳部侧壁、容纳部底部和容纳部内壁构成，支撑部连接在容纳部底部形成容纳部底部平台；贯穿孔位于支撑部上，一端开口于容纳部底部平台；导电通路位于容纳部上；所述导电通路包括至少两个端部。

一些优选的实施方式中，所述导电通路包括第一端部和第二端部，第二端部与第一端部电性连接。

一些优选的实施方式中，导电通路贯穿容纳部。

一些优选的实施方式中，导电通路位于容纳部外表面。

一些优选的实施方式中，导电通路一部分贯穿容纳部，另一部分位于容纳部外表面。

一些优选的实施方式中，容纳部具有容纳导电通路的导电孔道。

一些优选的实施方式中，第一端部位于容纳部内壁，第二端部位于容纳部顶部或侧壁。

一些优选的实施方式中，导电通路还包括位于容纳部上的第三端部；第三端部与第二端部和第一端部电性连接。

一些优选的实施方式中，所述容纳部上设有一个至三个凹槽；凹槽位于容纳部内壁或底部。

一些优选的实施方式中，所述固定件还包位于容纳部上的导电片；所述导电片与导电通路的端部电性连接。

一些优选的实施方式中，还包括密封圈，密封圈环绕于支撑部侧壁。

一些优选的实施方式中，还包括连接部，连接部连接在支撑部上。

另一方面，本发明还提供一种植入式分析物传感器系统，包括检测单元、信号传输装置、数据处理单元；

检测单元和信号传输装置被固定在一外壳内，并且在该外壳内还设有一电源，用于为外壳内的电子元件供电；

检测单元包括植入式分析物传感器、本发明的用于固定植入式分析物传感器的固定件和传感器电流数据发生装置。

具体的，固定件包括支撑部，容纳部，导电通路和贯穿孔；容纳部由容纳部顶部、容纳部侧壁、容纳部底部和容纳部内壁构成，支撑部连接在容纳部底部形成容纳部底部平台；贯穿孔位于支撑部上，一端开口于容纳部底部平台；导电通路位于容纳部上；所述导电通路包括至少两个端部。

一些优选的实施方式中，固定件通过连接在支撑部上的连接部固定在外壳底座上。

一些优选的实施方式中，所述导电通路包括第一端部和第二端部，第二端部与第一端部电性连接。

一些优选的实施方式中，导电通路贯穿容纳部。

一些优选的实施方式中，导电通路位于容纳部外表面。

一些优选的实施方式中，导电通路一部分贯穿容纳部，另一部分位于容纳部外表面。

一些优选的实施方式中，容纳部具有容纳导电通路的导电孔道。

一些优选的实施方式中，第一端部位于容纳部内壁，第二端部位于容纳部顶部或侧壁。

一些优选的实施方式中，导电通路还包括位于容纳部上的第三端部；第三端部与第二端部和第一端部电性连接。

一些优选的实施方式中，所述容纳部上设有一个至三个凹槽；凹槽位于容纳部内壁或底部。

一些优选的实施方式中，所述固定件还包位于容纳部上的导电片；所述导电片与导电通路的端部电性连接。

本发明的有益效果为：该固定件使双面微电极传感器制备难度相对降低，可有效降低成本。另外该固定件结构简单，制作工艺低，传感器的更换简单方便。并且，具有该固定件的植入式分析物传感器系统检测效率提高。

附图说明

图1为传感器正反两面的结构示意图；

图2-1，图2-1和图2-3为不同结构的固定件的俯视示意图；

图3-1为固定件正面示意图：其中，图3-1a为导电孔道示意图，图3-1b为导电通路示意图，图3-1c为导电片示意图；

图3-2为固定件背面示意图：其中，图3-2a为导电孔道示意图，图3-2b为导电通路示意图，图3-2c为导电片示意图；

图3-3(图3-3a和3-3b)为固定件上插入传感器后的示意图；

图3-4(图3-4a和3-4b)固定件中导电通路贯穿容纳部的布局示意图；

图4-1(图4-1a和4-1b)导电通路在容纳部外表面的示意图；

图4-2(图4-2a、4-2b和4-2c)导电通路在容纳部外表面的另一示意图；

图4-3(图4-3a和4-3b)固定件上插入传感器后的另一示意图；

图4-4(图4-4a、4-4b和4-4c)导电通路在容纳部外表面的另一示意图；

图5导电通路部分贯穿容纳部，部分位于容纳部表面的俯视示意图；

图6为植入式分析物传感系统示意图。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明。这些实施例不是用来限制本发明范围，而是提供对本发明的进一步理解。

一种植入式分析物传感器系统(能够用于持续监测人体血液中的分析物浓度，包括但不限于葡萄糖、钠离子和钾离子)，如图6所示，包括检测单元、信号传输装置、数据处理单元；

检测单元和信号传输装置被固定在一外壳内，该外壳起到保护内部电子元件的作用，并且在该外壳内还设有一电源(未在附图中示出)，用于为外壳内的电子元件供电。

检测单元包括植入式分析物传感器20、用于固定植入式分析物传感器的固定件10和传感器电流数据发生装置，本发明中的传感器20指具有双面微电极的传感器。

通常，如图1所示，双面微电极的传感器20包括正面22和反面23，在正面和反面的上端部分别具有电极接口21(位于接口区)，在正面22下端部设有工作电极25和对电极24，在反面23下端部设有参比电极26。其中，工作电极25、对电极24和参比电极26等植入到人体内的检测电极概括为电极区。电极区和接口区在图中，均用方框进行标示。

如图2-图5所示，本发明的用于植入式分析物传感器的固定件10包括支撑部2，容纳部1，导电通路3和贯穿孔4。其中，容纳部1由容纳部顶部14、容纳部侧壁12、容纳部底部和容纳部内壁13构成，支撑部2连接在容纳部1底部并形成容纳部底部平台11；贯穿孔4位于支撑部2上，一端开口于容纳部底部平台11；导电通路3位于容纳部1上；所述导电通路3包括至少两个端部。

固定件10固定在外壳的底座30上，底座30上有一孔洞，与贯穿孔4对应，供植入式分析物传感器20的电极区通过。其中，工作电极25、对电极24和参比电极26等植入到人体内的检测电极概括为电极区。

植入式分析物传感器20的电极区通过贯穿孔4植入到人体皮肤下，植入式分析物传感器20反面的接口通过导电通路3与传感器电流数据发生装置电性连接(导电通路与传感器电流数据发生装置之间也可以增加其它现有的导电材料，进行电性连接)，植入式分析物传感器20正面的接口则用现有的导电材料进行电性连接，导电材料包括但不限于石墨、导电胶带和铜导线。

信号传输装置与传感器电流数据发生装置之间进行数据交换，两者可通过数据线进行数据交换，也可通过无线信号(如蓝牙、WiFi、射频信号等现有的无线数据交换方式)进行数据交换。为实现现有技术中任一数据传输方式，信号传输装置需采用现有技术中对应的元件。

数据处理单元与信号传输装置之间进行数据交换，两者可通过数据线进行数据交换，也可通过无线信号。

传感器电流数据发生装置通过电信号控制植入式分析物传感器检测皮下分析物，以及接收植入式分析物传感器产生的数据，接收到的数据通过信号传输装置传送到数据处理单元进行处理和显示。例如市面上的微型处理芯片可以实现该功能。

数据处理单元可以是智能终端(智能手机、电脑、平板等)，也可以是包含了显示屏、数据处理芯片的一个组件，其中数据处理芯片安装在外壳内，显示屏安装在外壳上。

上述的植入式分析物传感器系统中，除固定件10外，其它的部件以及连接方式并无创造性的技术特征。

本发明提供了一种用于植入式分析物传感器的固定件，用于具有双面微电极的传感器(参考图1)。

如图2-1～图2-3，图3-1～图3-4，图4-1～图4-4，贯穿孔4的横截面可以是三角形、圆形或半圆形等，用于供传感器20植入部分(包含电极区)通过，植入部分通过贯穿孔4后插入到人体皮下，数量为1个。贯穿孔4与容纳部1两个侧壁等距，如图2-1～图2-2；也可以偏向一边，如图2-3。由于传感器20有可能不足以刺穿皮肤，为此需要与本领域中常用的穿刺针想结合，使传感器20的检测电极能够顺利植入到皮下。

如图3-1～图3-4，图4-1～图4-4和图5所示，导电通路3用于与传感器20的反面电极的接口21，参考图1，进行电性连接，该导电通路3至少具有两个端部，如图4-2b，除了第一端部31外还有第二端部32和第三端部33。导电通路3数量至少为一个，也可以为两个及以上，其数量与传感器20的反面电极接口数量相关。如在反面增加一温度感应电极时，导电通路的数量需增加一个。当导电通路的数量大于一个时，导电通路3可以沿同一布局方式排布，也可以采用多种方式进行排布。导电通路3的材料可以是导电金属、导电聚合物或者其它具有导电作用的材料(例如石墨)，其形状可以选择性地为线状、柱状、片状等。本发明以具有两个端部的导电通路为例，具体的为第一端部31和第二端部32。其中，第一端部31位于固定件10的一侧，并且介于反面电极的接口与固定件10之间，第二端部32位于固定件10的另外一侧，并与传感器电流数据发生装置对应的接口相连。

反面电极指面向固定件的电极，例如图1中位于下表面的参比电极26；当然如果工作电极25和对电极24面向固定件10，反面电极也可以指这两个电极24和25。本发明的技术方案描述都以参比电极26作为反面电极为例。另，对电极24、工作电极25和参比电极26为电化学分析领域的常用技术，无其它创造性的技术特征。

参考图2-1～2-3，图3-1，图3-4，图4-1，图4-4，容纳部1由容纳部侧壁12、容纳部顶部14、容纳部底部和容纳部内壁13构成，并与支撑部一起形成容纳部底部平台11，用于容纳传感器20的上端部电极21。一些实施例中，容纳部1内设有凹槽5时，凹槽5用于卡合并固定传感器20的上端部。如图3-3和图4-3。

支撑部2，用于支撑容纳部1，并且贯穿孔4也穿过支撑部2。

本发明中，固定件10还可以包括连接部(未在图中表示)，连接部用于将固定件10固定在分析物检测装置的底座30上，固定的方式可以是拆卸式(卡扣、旋接、插拔)或不可拆卸式(使用胶黏剂进行粘接、与底座30一体成型)。其中，卡扣的固定方式为最佳。使用时，可直接将传感器20插入固定件10的相应位置处或者将其拔出。采用这种方式可以快速更换传感器20，不仅减少了更换时间，也简化了更换步骤。

分析物检测装置指包含了检测单元、信号传输装置和电源的装置，该装置通过粘结、捆绑等方式固定在皮肤上。

本发明中，固定件还可以包括密封圈8，如图3-1中的O型橡胶圈，也可以用疏水薄膜，或其它具有密封作用的现有材料代替，密封圈数量至少为1个，设置在支撑部2的周围，如图3-1～图3-4,图4-1～图4-4所示。密封圈8用于防水，具体地，为防止人体的固定部位触碰水时(如洗澡、游泳等)，水渗入到监测装置内部，从而影响内部的电子元件。

凹槽5数量为1～3个，位于容纳部侧壁12，或容纳部底部平台11，或是其两者的组合。部分凹糟5的设置分布可参考图2-1～图2-3。凹槽5用于定位传感器20的接口区27并限制接口区27移动，位于侧壁的凹槽5还具有引导接口区27插入的作用。其中，如图2-1～2-3，凹槽5的宽度x大于接口区27的边缘厚度，差值的范围为大于0mm，小于或等于0.5mm，进一步可以是0.05～0.2mm，优选为0.1mm，防止差值过小导致插入困难，也为了防止差值过大导致限制接口区的效果降低；类似地，容纳内壁的宽度y大于接口区的长度，差值的范围为大于0mm，小于或等于0.5mm，进一步可以是0.05～0.2mm，优选为0.1mm，防止差值过小导致插入困难，也为了防止差值过大导致限制接口区的效果降低。上述的容纳内壁宽度y，其数值范围为2～5mm。

如图3-1-c，图3-2c，图3-3b，图4-1b，图4-2c，图4-3b，图4-4a，导电片6使用的材料可以是导电金属、导电聚合物或者其它具有导电作用的材料(例如石墨)。导电片6数量可以1个，也可以为多个。导电片与导电通道的一个端部或多个端部电性连接。当需要增加连接强度时，可以用导电的粘接材料(导电胶、导电胶带)将导电片6与第一端部31和/或第二端部32电性连接：与第一端部31连接时，可以使得第一端部31与反面电极的接口21导电连接得更好；与第二端部32连接时，也可以使第二端部32与传感器电流数据发生装置的导电性更加稳定出色。

本发明中，导电通道3可以贯穿固定件的容纳部1，使导电通道3的两个端口分别位于容纳部1的内壁13和侧壁12/顶部14，也就是一个端口位于容纳腔的内壁13，另一个端口位于侧壁12或顶部14。此时，固定件设有导电孔道7，如图2-1～图2-3，图3-1～图3-2，该导电孔道7(图3-1a和图3-2a)用于供导电通路3通过，从而使导电通路3的第一端部31指向固定件10的容纳部内壁13，如图3-1b，而导电通路3的第二端部32位于容纳部1的其它面上，如图3-2b中的第二端部32位于固定件容纳部1的背面侧壁12，但这并不意味着第二端部32必须位于该面，也可以是除此之外的侧面，例如图3-4。

在一个实施例中，第一端部31指向容纳部内壁13，并且其能够与传感器20的反面电极的接口21电性连接，如图3-1b所示。

在一个实施例中，第一端部31与传感器20的反面电极之间设有导电片6，反面电极的接口21与导电片6电性连接，第一端部31与导电片6之间电性连接，导电片6位于容纳部内壁13表面，如图3-1c所示。

在一个实施例中，第二端部32位于固定件10的背面侧壁12，使其能够与传感器电流数据发生装置的接口电性连接，如图3-2b所示。

在一个实施例中，固定件10的背面侧壁12设有导电片6，第二端部32与导电片6电性连接，同时导电片6也能够与传感器电流数据发生装置的接口电性连接，并且增强电信号的连接强度，如图3-2c所示。

在一个实施例中，导电孔道7为曲线或折线，导电通路3的第一端部31指向容纳部内壁13，而第二端部32指向固定件的侧壁12或顶部14上，如图3-4a和图3-4b。

在一个优选的实施例中，第一端部31与传感器20的反面电极21之间设有导电片6，固定件的背面也设有一导电片6，第二端部32与导电片6电性连接，传感器20插入固定件10后的效果如图3-3a和图3-3b所示。

本发明中，导电通道3可以位于固定件的容纳部1的外表面，并且，导电通道3的两个端口分别位于容纳部1的内壁13和侧壁12/顶部14，也就是一个端口位于容纳腔的内壁13，另一个端口位于侧壁12或顶部14。此时，容纳部1不设导电孔道7，导电通路3沿容纳部1的表面分布，从而使导电通路3的第一端部31位于容纳部内壁13(如图4-1、图4-4、图4-3a所示)，第二端部32位于固定件的顶部14(图4-2a所示)、侧面的侧壁12(图4-4a，图4-4c所示)或背面的侧壁12(图4-2b，图4-2c，图4-3b，图4-4b所示)。为了增加导电通路3在固定件10表面的粘附强度，可以在导电通路3与固定件10表面之间设置一层粘附层或者用胶黏剂进行粘接，除此之外，也可以用镶嵌的方式进行固定。

本发明中，导电通道3可以一部分贯穿容纳部1，另一部分位于固定件的容纳部1的外表面，并且，导电通道3的两个端口分别位于容纳部1的内壁和侧壁/顶部。例如图5所示，导电通路3可以将一部分(黑色虚线部分)贯穿通过固定件，另一部分(黑色实线部分)沿容纳部1表面延伸至容纳部1背面的侧壁12，也可以是顶部14或侧面的侧壁12，反之也可以。

Claims (14)

1.一种用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，所述固定件包括支撑部，容纳部，导电通路和贯穿孔；容纳部由容纳部顶部、容纳部侧壁、容纳部底部和容纳部内壁构成，支撑部连接在容纳部底部形成容纳部底部平台；贯穿孔位于支撑部上，一端开口于容纳部底部平台；导电通路位于容纳部上；所述导电通路包括至少两个端部，其中一个端部与双面微电极分析物传感器的其中一个电极接口连接，另一个端部与传感器电流数据发生装置对应的接口连接，双面微电极分析物的另一个电极接口与传感器电流数据发生装置电连接。

2.根据权利要求1所述的用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，所述导电通路包括第一端部和第二端部，第二端部与第一端部电性连接。

3.根据权利要求2所述的用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，导电通路贯穿容纳部。

4.根据权利要求2所述的用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，导电通路位于容纳部外表面。

5.根据权利要求2所述的用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，导电通路一部分贯穿容纳部，另一部分位于容纳部外表面。

6.根据权利要求3或5所述的用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，容纳部具有容纳导电通路的导电孔道。

7.根据权利要求3-5之一所述的用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，第一端部位于容纳部内壁，第二端部位于容纳部顶部或侧壁。

8.根据权利要求2所述的用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，导电通路还包括位于容纳部上的第三端部；第三端部与第二端部和第一端部电性连接。

9.根据权利要求1所述的用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，所述容纳部上设有一个至三个凹槽；凹槽位于容纳部内壁或底部。

10.根据权利要求1所述的用于植入式分析物传感器的固定件，其特征在于，所述固定件还包括 位于容纳部上的导电片；所述导电片与导电通路的端部电性连接。

11.一种植入式分析物传感器系统，其特征在于，包括检测单元、信号传输装置、数据处理单元；

检测单元和信号传输装置被固定在一外壳内，并且在该外壳内还设有一电源，用于为外壳内的电子元件供电；

检测单元包括植入式分析物传感器、权利要求1-10之一所述的用于固定植入式分析物传感器的固定件和传感器电流数据发生装置。

12.根据权利要求11所述的植入式分析物传感器系统，其特征在于，固定件通过连接在支撑部上的连接部固定在外壳底座上。

13.根据权利要求11所述的植入式分析物传感器系统，其特征在于，双面微电极分析物传感器包括正面和反面，在正面和 反面的上端部分分别具有电极接口，正面和反面的下端部设有电极。

14.根据权利要求11所述的植入式分析物传感器系统，其特征在于，在正面下端部设有工作电极和对电极，在反面下端部设有参比电极。

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