一种单电极植入式血糖传感器[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110881984 A(43)申请公布日 2020.03.17

(21)申请号 201911144327.5(22)申请日 2019.11.20

(71)申请人 浙江大学

地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘

路866号(72)发明人 梁波　叶学松　任航旭　(74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公

司 33200

代理人 傅朝栋　张法高(51)Int.Cl.

A61B 5/1486(2006.01)A61B 5/1473(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图3页

()发明名称

一种单电极植入式血糖传感器(57)摘要

本发明公开了一种单电极植入式血糖传感器，它包含一基底，基底下平面固定有针形正电极与扁平形的负电极。扁平形负电极下端贴近皮肤处修饰有导电凝胶，针形正电极与扁平形负电极上端皆连接有导电片。在导电片上端固定有一块印刷电路板，正负电极的电信号通过导电片与印刷电路板的触点连接。本发明的针形正电极刺入并停留在人体皮肤的浅表层，负电极则固定于体表，以此来持续探测体液中血糖反应电流并转化成血糖浓度参数输出，实现对血糖的连续测量，并具有创口小，操作简单，工艺简化的特点。

CN 110881984 ACN 110881984 A

权　利　要　求　书

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1.一种单电极植入式血糖传感器，其特征在于，设有一基座(1)和印刷电路板(5)，在基座(1)的底面固定有一条针形正电极(2)和一片扁平形负电极(3)，且针形正电极(2)尖端与基座(1)底面间的距离大于扁平负电极(3)底面与基座(1)底面间的距离；所述针形正电极(2)和扁平形负电极(3)的固定端各自通过不同的导电片(4)连接印刷电路板(5)上对应的信号触点，构成用于血糖检测的双电极体系。

2.如权利要求1所述的单电极植入式血糖传感器，其特征在于，所述针形正电极(2)为多层复合结构，位于中心的针芯(2.1)为金属材质，针芯(2.1)外面依次包裹有催化金属层(2.2)、生物传感层(2.3)和生物相容高分子渗透膜层(2.4)。

3.如权利要求2所述的单电极植入式血糖传感器，其特征在于，所述的催化金属层(2.2)为铂层。

4.如权利要求2所述的单电极植入式血糖传感器，其特征在于，所述的生物传感层(2.3)为葡萄糖氧化酶层。

5.如权利要求2所述的单电极植入式血糖传感器，其特征在于，所述的生物相容高分子渗透膜层(2.4)为聚氨酯层。

6.如权利要求1所述的单电极植入式血糖传感器，其特征在于，所述的扁平形负电极(3)内部结构为金属材质，其表面复合有银/氯化银层。

7.如权利要求1所述的单电极植入式血糖传感器，其特征在于，所述的扁平形负电极(3)用于贴合人体皮肤的底面上覆盖有传导层；所述的传导层优选为导电凝胶。

8.如权利要求1所述的单电极植入式血糖传感器，其特征在于，所述的基座(1)底面还固定有一片对电极，对电极也通过导电片(4)连接印刷电路板(5)上对应的信号触点，构成三电极体系。

9.如权利要求1所述的单电极植入式血糖传感器，其特征在于，所述的基座(1)上装配有一个电绝缘的顶盖(6)，所述印刷电路板(5)内置并封装于两者构成的内腔中。

10.如权利要求1所述的单电极植入式血糖传感器，其特征在于，所述的印刷电路板(5)包含恒电位电路、蓝牙天线、金属触点、微处理器和锂电池。

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CN 110881984 A

说　明　书

一种单电极植入式血糖传感器

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技术领域

[0001]本发明涉及的是一种医疗监测仪器技术领域的装置，更具体地说，涉及一种单电极植入式血糖传感器。

背景技术

[0002]血糖的监测对糖尿病患者来说非常重要，血糖值有助于评估糖尿病患者糖代谢紊乱的情况。通过对血糖的实时连续动态监测可以有效进行糖尿病管理，适时的注射胰岛素或者补充葡萄糖使血糖维持在一个正常的值。[0003]目前有采血后体外监测的方法，但糖尿病患者体内的葡萄糖浓度的变化受到多种因素的影响，其瞬时浓度在环境温度、情绪变化、体力活动等各种因素影响下是不可预见的。使用这种方法来对血糖水平进行控制时，必须每天多次采血，这对患者的精神与肉体带来沉重的负担。

[0004]现有的便携式动态血糖传感器含有2到3个电极，在使用过程中需要将全部电极的前端侵入人体皮下，并停留在人体皮肤浅表层，因此至少产生2到3个创口，这不仅加大了操作的繁琐程度，且较多的创口会对患者本身产生一定的心理压力。[0005]目前为了减少创口，可以将两个电极集成于一个侵入端，但这需要较为复杂的工艺手段。

发明内容

[0006]本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种单电极植入式血糖传感器。该传感器的工作电极刺入并停留在人体皮肤的浅表层，而参比电极则贴合固定于人体皮肤的表面，对血糖进行连续监测，并且只会产生一个创口。

[0007]本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下所述：[0008]一种单电极植入式血糖传感器，该传感器设有一基座和印刷电路板，在基座的底面固定有一条针形正电极和一片扁平形负电极，且针形正电极尖端与基座底面间的距离大于扁平负电极底面与基座底面间的距离；所述针形正电极和扁平形负电极的固定端各自通过不同的导电片连接印刷电路板上对应的信号触点，构成用于血糖检测的双电极体系。[0009]作为优选，所述针形正电极为多层复合结构，位于中心的针芯为金属材质，针芯外面依次包裹有催化金属层、生物传感层和生物相容高分子渗透膜层。[0010]进一步的，所述的催化金属层为铂层。[0011]进一步的，所述的生物传感层为葡萄糖氧化酶层。[0012]进一步的，所述的生物相容高分子渗透膜层为聚氨酯层。[0013]作为优选，所述的扁平形负电极内部结构为金属材质，其表面复合有银/氯化银层。

[0014]作为优选，所述的基座底面还固定有一片对电极，对电极也通过导电片连接印刷电路板上对应的信号触点，构成三电极体系。

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说　明　书

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作为优选，所述的扁平形负电极用于贴合人体皮肤的底面上覆盖有传导层。若传

感器上还有对电极，对电极用于贴合人体皮肤的底面上也需要覆盖有传导层。进一步的，所述的传导层为导电凝胶。[0016]作为优选，所述的基座上装配有一个电绝缘的顶盖，所述印刷电路板内置并封装于两者构成的内腔中。[0017]作为优选，所述的印刷电路板包含恒电位电路、蓝牙天线、金属触点、微处理器和锂电池。

[0018]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：只需要一根针形正电极植入皮下，以此持续探测体液中血糖反应电流并转化成血糖浓度参数连续输出。整个过程仅需一个创口，可大大减轻植入时的疼痛感，增加用户的体验。附图说明

[0019]图1是本发明的整体结构示意图；[0020]图2是本发明的爆炸图；

[0021]图3是本发明的针形正电极示意图。[0022]图中附图标记为：基座1、针形正电极2、扁平形负电极3、导电片4、印刷电路板5、顶盖6、针芯2.1、催化金属层2.2、生物传感层2.3、生物相容高分子渗透膜层2.4。具体实施方式

[0023]下面结合附图对本发明的实例作详细说明，本实例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实例。

[0024]如图1和2所示，在本发明的一较佳实施例中提供了一种单电极植入式血糖传感器，在该传感器中设有一基座1和印刷电路板5。基座1是整个传感器的安装骨架，在基座1的底面固定有一条针形正电极2和一片扁平形负电极3。针形正电极2与基座1的底面垂直安装，其尖端朝下设置，而扁平形负电极3平贴在基座1的底部。在使用时，针形正电极2的尖端植入皮肤的表层，而扁平形负电极3则紧贴皮肤表面，因此针形正电极2尖端与基座1底面间的距离需要大于扁平负电极3底面与基座1底面间的距离，使得针形正电极2尖端相对于扁平负电极3底面更为突出。针形正电极2的固定端通过一导电片4连接印刷电路板5上一个供信号输入的金属触点，而扁平形负电极3的固定端通过另一导电片4连接印刷电路板5上另一个供信号输入的金属触点，由此构成血糖检测的双电极体系。两个电极通过电化学反应产生能够反应血糖浓度的电信号，并传递至印刷电路板5中。基座1上装配有一个塑料材质的电绝缘顶盖6，而印刷电路板5内置并封装于两者构成的内腔中。[0025]在本发明中，针形正电极2和扁平形负电极3的作用是获取体液中的血糖浓度电信号，而印刷电路板5的作用于接收电极所采集的血糖浓度电信号，并对信号进行相应的处理。印刷电路板1-2的具体形式以及电路结构，可以所需功能进行设计，也可以采用现有的市售产品，并非本发明的关键。一般而言，印刷电路板5上需要设置恒电位电路、蓝牙天线、金属触点、微处理器及外围电路和锂电池。电极所采集的电信号需要通过金属触点传输至印刷电路板5的微处理器中，然后通过蓝牙天线无线传输至相应的上位机中。

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说　明　书

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在双电极体系中，针形正电极2作为工作电极，其形式可以采用任意现有技术中的

血糖电极实现。但在本实施例中，提供了如图3所示的一种多层复合结构的针形正电极2。其中，位于中心的针芯2.1为金属材质，此处材质为不锈钢。针芯2.1外面依次包裹有催化金属层2.2、生物传感层2.3和生物相容高分子渗透膜层2.4。在本实施例中，催化金属层2.2为铂层，生物传感层2.3为葡萄糖氧化酶层，生物相容高分子渗透膜层2.4为聚氨酯Pu层。三层结构层层嵌套镀于或涂覆于针芯2.1的外围，体液中的血糖可以通过Pu层渗入，在铂层表面的葡萄糖氧化酶层中发声氧化还原反应，进而产生氧化还原电位，电信号通过针芯2.1向外传递。

[0027]同样的，扁平形负电极3作为参比电极，其形式可以采用任意现有技术中的银/氯化银电极实现。但在本实施例中，其内部结构为扁平的金属块，其表面复合有银/氯化银层，以此来降低成本。另外，扁平形负电极3用于贴合人体皮肤的底面上覆盖有传导层，此处传导层优选为有黏性的导电凝胶。导电凝胶具有较好的黏性，在使用过程中可以与皮肤接触传递信号，同时对单电极植入式血糖传感器进行固定。[0028]在使用时，该单电极植入式血糖传感器的针形正电极2的尖端刺入人体皮肤的浅表层，停留在组织液层，并与体液发生电化学反应，扁平形负电极3通过导电凝胶固定在人体皮肤表面，由此只会产生一个创口。该传感器对血糖进行连续监测，数据以反应电流的形式经导电片通过触点输出至印刷电路板，从而实现对人体动态血糖的监测。[0029]当然，如有必要，还可以在基座1底面固定一片对电极，对电极也通过导电片4连接印刷电路板5上对应的信号触点，由此构成三电极体系，以提高血糖监测的稳定性。[0030]另外，本发明中的各电极可以以可拆卸的形式安装或者贴附在基座1底面，当完成一次监测过程时可以对其进行拆卸替换，并对基座1和印刷电路板5进行复用，降低使用成本。因此，本发明具有创口小，操作简单，工艺简化的特点。[0031]以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

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说　明　书　附　图

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图1

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图2

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图3

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