连续经皮微针监测系统

摘要

本发明公开一种连续经皮微针监测系统，此监测系统包含:基板、微针单元、信号处理单元及电源单元。微针单元至少包含排列于基板上作为工作电极的第一微针组和作为参考电极的第二微针组，每一微针组至少包含一微针，第一微针组包含至少一薄片，每一薄片上至少设置一穿孔，穿孔边缘设置有一突刺，其中一薄片上的穿孔供其余的薄片上相对位置的穿孔边缘的突刺穿过，且该些突刺互相分离。本发明的微针具有足够的机械强度，当微针组的微针穿刺皮肤进行感测时，微针能保持完好。

说明书

技术领域

本发明涉及经皮传感器，特别有关于一种量测皮下的目标分子浓度以获知 人体生理信号的经皮微针传感器。

背景技术

皮下组织是人类组织液流动分布的主要地方，组织液中富含有胺基酸、糖、 脂肪酸、辅酶、激素、神经递质、盐及细胞产生的废物等，是细胞与血液交流 的主要管道，因此通过组织液中各成份的浓度，是用以判断生理状况的方法之 一

。

服用或施打药物时，药物会在组织液中长时间且缓慢的释放，在药物开发 及使用的临床实验过程中，往往需不断地监控药物于组织液中浓度的变化，也 因此取样组织液以进行检测或分析，在医疗程序中是随处可见的。

现今市面所见的生理检测器材，或医护人员采样组织液的方法，多半采扎 针并穿破角质层，来抽取组织液以进行分析检测，然而此种破坏皮肤表层的取 样方法，除了容易使患者感觉疼痛，进而萌生排斥感外，皮肤表层的大量微生 物，也容易在皮肤表层遭破坏的情况下，进入人体进而感染。为了改善扎针并 穿破角质层取样的缺点，有提出经皮传感器，其利用阵列形式的微针进行皮肤 穿刺，低侵入性的穿刺能够有效减轻使用者的疼痛感，又同时达到取样组织液 的目的。

经皮传感器的微针制作常见有利用微影及蚀刻等半导体工艺，例如美国专 利US7,344,499B1的说明书第12栏第2段揭示一种硅微针的工艺。首先，提 供其上覆盖有图案化的第一光刻胶层的一硅晶圆。接着，利用等向性蚀刻方式 进行蚀刻，形成一穿孔。接着，于晶圆表面涂布一铬层，之后涂布图案化的一 第二光刻胶层，以至于覆盖在穿孔上，及形成一圆形屏蔽供后续蚀刻。接着， 进行蚀刻以形成微针的外锥壁。然而，由于含硅半导体材料的脆性，当微针穿 刺皮肤进行感测时，微针容易断裂。

另外，有提出使用激光微加工的方式，对树脂形成的突刺钻孔，以制作中 空微针。首先，使用例如聚酰亚胺树脂或聚醚醚酮树脂进行挤出成型，形成其 上具有多个突刺的薄片，接着使用激光对突刺钻孔，即可得到中空微针。然而， 由于微针尺寸极细小，挤出成型时突刺可能产生毛边，而且不论是偏轴穿孔或 中心穿孔，使用激光形成统一的孔径并非容易。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续经皮微针监测系统，使其微针组的微针穿 刺皮肤进行感测时，微针能保持完好。

为了达成上述的目的，本发明提供一种连续经皮微针监测系统，此监测系 统包含:基板、微针单元、信号处理单元及电源单元。微针单元至少包含排列于 基板上作为工作电极的第一微针组，以及作为参考电极的第二微针组，每一微 针组至少包含一微针，第一微针组包含至少一薄片，每一薄片上至少设置一穿 孔，穿孔边缘设置有一突刺，其中一薄片上的穿孔供其余的薄片上相对位置的 穿孔边缘的突刺穿过，且该些突刺互相分离。信号处理单元设置于该基板上并 与该第一微针组和该第二微针组电性连接。电源单元供应工作电源予该监测系 统。

其中，该第一微针组由一第一薄片和一第二薄片叠置而成，该第一薄片上 至少设置一第一穿孔，该第一穿孔边缘设置有一第一突刺，及该第二薄片上至 少设置一第二穿孔，该第二穿孔边缘设置有一第二突刺，该第二突刺穿过该第 一薄片上相对位置的该第一穿孔与该第一突刺相对。

其中，该第一微针组由一第一薄片、一第二薄片和一第三薄片叠置而成， 该第一薄片上至少设置一第一穿孔，该第一穿孔边缘设置有一第一突刺，该第 二薄片上至少设置一第二穿孔，该第二穿孔边缘设置有一第二突刺，及该第三 薄片上至少设置一第三穿孔，该第三穿孔边缘设置有一第三突刺，该第二突刺 和该第三突刺穿过该第一薄片上的该第一穿孔与该第一突刺呈三角锥形。

其中，该第一微针组由一第一薄片、一第二薄片、一第三薄片和一第四薄 片叠置而成，该第一薄片上至少设置一第一穿孔，该第一穿孔边缘设置有一第 一突刺，该第二薄片上至少设置一第二穿孔，该第二穿孔边缘设置有一第二突 刺，该第三薄片上至少设置一第三穿孔，该第三穿孔边缘设置有一第三突刺及 该第四薄片上至少设置一第四穿孔，该第四穿孔边缘设置有一第四突刺，该第 二突刺、该第三突刺和该第四突刺穿过该第一薄片上的该第一穿孔与该第一突 刺呈四角锥形。

其中，该第一微针组的每一突刺包含一尖端部及一基底，其中一薄片上的 穿孔经其余的薄片上相对位置的穿孔边缘的突刺穿过后形成的该微针的所述尖 端部的顶部不在同一高度。

其中，该第一微针组的每一突刺包含一尖端部及一基底，其中一薄片上的 穿孔经其余的薄片上相对位置的穿孔边缘的突刺穿过后形成的该微针的所述尖 端部的顶部具有同一高度。

其中，该第一微针组和该第二微针组的微针借由冲压或蚀刻工艺形成。

其中，所述突刺的内表面上涂有感测高分子。

其中，所述突刺的外表面上涂有抗皮肤过敏的药物。

其中，更包含一试纸片，安置于该第一微针组与该基板之间，该试纸片包 含一导电层及位于该导电层上的多个测试区域，所述测试区域上涂布感测高分 子，且与该第一微针组上的该穿孔对齐。

其中，更包含一保护层形成于感测高分子或抗皮肤过敏的药物上。

其中，所述突刺的材料选自不锈钢、镍、镍合金、钛、钛合金、纳米碳管 或硅材料，且于表面沉积具有生物兼容性的金属。

其中，所述突刺的材料为树脂，且于表面沉积具有生物兼容性的金属。

其中，更包含一第三微针组作为反电极。

本发明还提供一种间质液的感测装置，其微针组的微针借由冲压或蚀刻工 艺形成，具有足够的机械强度，当微针组的微针穿刺皮肤进行感测时，微针能 保持完好。而且，本发明的工作电极微针组的结构有利于将感测高分子涂布在 微针尖端部的内表面，于工作电极微针组的微针穿刺皮肤进行感测时，可减少 感测高分子的剥落。

本发明的间质液的感测装置，包含基板及微针单元。微针单元至少包含排 列于基板上的第一微针组和第二微针组，其中第一微针组作为工作电极，第一 微针组的该些微针以阵列形式排列于该基板上，第二微针组作为参考电极，第 二微针组至少包含一微针，第一微针组包含至少一薄片，每一薄片上至少设置 一穿孔，穿孔边缘设置有一突刺，其中一薄片上的穿孔供其余的薄片上相对位 置的穿孔边缘的突刺穿过，且该些突刺互相分离。

相较于现有技术，本发明所提供的连续经皮微针监测系统，其微针组的微 针借由冲压或蚀刻工艺形成，具有足够的机械强度，当微针组的微针穿刺皮肤 进行感测时，微针能保持完好。另外，本发明的工作电极微针组的结构有利于 将感测高分子涂布在微针尖端部的内表面，于工作电极微针组的微针穿刺皮肤 进行感测时，可减少感测高分子的剥落。而且，本发明的微针单元的工艺简单， 有利于大量生产。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。

附图说明

图1为本发明的一实施例连续经皮微针监测系统的爆炸分解图﹔

图2为与图1不同观看方向的本发明的一实施例连续经皮微针监测系统的 爆炸分解图；

图3为本发明的一实施例微针单元的示意图﹔

图4为本发明的一实施例工作电极微针组的结构局部上视图；

图5为本发明的另一实施例工作电极微针组的结构局部上视图；

图6为本发明的又一实施例工作电极微针组的结构局部上视图；

图7为本发明的又另一实施例工作电极微针组的结构局部上视图；

图8为本发明的一实施例连续经皮微针监测系统的组合外观示意图；

图9为本发明的一实施例连续经皮微针监测系统的组合剖面示意图；

图10为图9的局部剖面示意图，其中感测高分子涂布在微针的突刺上；

图11为图9的局部剖面示意图，其中感测高分子涂布在试纸片上；

图12为本发明的一实施例连续经皮微针监测系统的组合局部剖面示意图， 其中导柄经部分弯折直接与电路板上的接点电性连接，而不使用导电柱。

其中，附图标记：

10基板           102孔穴

104插槽          20微针单元

21、23、25导电柱 22第一微针组

222第一薄片      2221尖端部

2222第一穿孔     2223基底

2224第一突刺     224第二薄片

2242第二穿孔     2244第二突刺

2246倒钩         2248导柄

226第三薄片      2262第三穿孔

2264第三突刺     228第四薄片

2282第四穿孔     2284第四突刺

24第二微针组     242第一薄片

2422第一穿孔     2424第一突刺

2426倒钩         2428导柄

26第三微针组     262第一薄片

2622第一穿孔     2624第一突刺

2626倒钩         2628导柄

30可挠性垫片     32开口

40电路板         41信号处理单元

42、44、46电接点 43电源单元

50外盖           92导电层

94测试区域       96树脂片

98黏着层

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅 提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

请参照图1和图2，图1和图2为分别由不同方向观看本发明的一实施例 连续经皮微针监测系统的爆炸分解图。本发明的连续经皮微针监测系统包含: 基板10、微针单元20、可挠性垫片30、信号处理单元41、电源单元43及外盖 50，其中信号处理单元41和电源单元43设置于电路板40上。

根据本发明的一实施例，微针单元20包含排列于基板10上作为工作电极 的第一微针组22、作为参考电极的第二微针组24，以及作为反电极的第三微针 组26。第一微针组22的该些微针可以例如是阵列形式排列于基板10上。可挠 性垫片30上具有一开口32供微针单元20通过，且微针单元20以导电柱21、 23、25与电路板40上的电接点42、44、46电性连接。由于本发明具有可挠性 垫片30，操作时可与使用者的肌肉轮廓共型，紧密接触。

信号处理单元41与微针单元20电性连接以接收微针感测的目标分子浓度， 经运算判定后，将信息转换成一感测信号，也是一种能够反映使用者当下的生 理状态的信号。电源单元43供应工作电力至本发明的连续经皮微针监测系统。

请参照图3，图3为本发明的一实施例微针单元的示意图。第一微针组22 由第一薄片222和第二薄片224叠置而成，第一薄片222上至少设置一第一穿 孔2222，该第一穿孔2222边缘设置有一第一突刺2224，及第二薄片224上至 少设置一第二穿孔2242，第二穿孔边缘设置有一第二突刺2244，第二突刺2244 穿过第一薄片222上相对位置的第一穿孔2222与第一突刺2224相对。此外， 第一微针组22的第二薄片224边缘上可设置倒钩2246与基板10上的孔穴102 卡合。在一实施例，第一微针组22的第二薄片224边缘上可设置导柄2248插 入基板10上的插槽104，借由电路与导电柱21电性连接。

同理，第二微针组24也具有第一薄片242，第一薄片242上至少设置一第 一穿孔2422，第一穿孔边缘设置有一第一突刺2424。此外，第二微针组24的 第一薄片242边缘上可设置倒钩2426与基板10上的孔穴102卡合。在一实施 例，第二微针组24的第一薄片242边缘上可设置导柄2428插入基板10上的插 槽104，借由电路与导电柱23电性连接。

同理，第三微针组26也具有第一薄片262，第一薄片262上至少设置一第 一穿孔2622，第一穿孔2622边缘设置有一第一突刺2624。此外，第三微针组 26的第一薄片262边缘上可设置倒钩2626与基板10上的孔穴102卡合。在一 实施例，第三微针组26的第一薄片262边缘上可设置导柄2628插入基板10 上的插槽104，借由电路与导电柱25电性连接。

本发明的一实施例，第一微针组22、第二微针组24和第三微针组26的微 针借由冲压或蚀刻工艺形成。该些突刺的材料选自不锈钢、镍、镍合金、钛、 钛合金、纳米碳管或硅材料，且于表面沉积具有生物兼容性的金属。该些突刺 的材料也可以是树脂例如是聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯 共聚物、铁氟龙（聚四氟乙烯）或聚酯类，并于表面沉积具有生物兼容性的金 属。该些突刺的高度为300-600微米、基底宽度为150-450微米。该些突刺的 尖端部的间隔为500-3000微米。

请参考图4至图7。图4为本发明的一实施例工作电极微针组的结构局部 上视图。第一微针组22由第一薄片222和第二薄片224叠置而成，第一薄片 222上至少设置一第一穿孔2222，第一穿孔2222边缘设置有一第一突刺2224， 及第二薄片224上至少设置一第二穿孔2242，第二穿孔边缘设置有一第二突刺 2244，第二突刺2244穿过第一薄片222上相对位置的第一穿孔2222与第一突 刺2224相对。

图5为本发明的另一实施例工作电极微针组的结构局部上视图。第一微针 组22由第一薄片222、第二薄片224和第三薄片226叠置而成，第一薄片222 上至少设置第一穿孔2222，第一穿孔2222边缘设置有一第一突刺2224，第二 薄片224上至少设置一第二穿孔2242，第二穿孔2242边缘设置有一第二突刺 2244，及第三薄片226上至少设置一第三穿孔2262，第三穿孔2262边缘设置 有一第三突刺2264，第二突刺2244和第三突刺2264穿过第一薄片222上的第 一穿孔2222与第一突刺2224呈正三角锥形。

图6为本发明的又一实施例工作电极微针组的结构局部上视图。第一微针 组22由第一薄片222、第二薄片224、第三薄片226叠置而成，其中第一薄片 222上至少设置一第一穿孔2222，第一穿孔2222边缘设置有一第一突刺2224； 第二薄片224上至少设置一第二穿孔2242，第二穿孔2242边缘设置有一第二 突刺2244；及第三薄片226上至少设置一第三穿孔2262，第三穿孔2262边缘 设置有一第三突刺2264，将第二突刺2244和第三突刺2264穿过第一薄片222 上的第一穿孔2222与第一突刺2224相邻排列，呈等腰直角三角锥形。

图7为本发明的又另一实施例工作电极微针组的结构局部上视图。第一微 针组22由第一薄片222、第二薄片224、第三薄片226和第四薄片228叠置而 成，第一薄片222上至少设置一第一穿孔2222，第一穿孔2222边缘设置有一 第一突刺2224，第二薄片224上至少设置一第二穿孔2242，第二穿孔2242边 缘设置有一第二突刺2244，第三薄片226上至少设置一第三穿孔2262，第三穿 孔2262边缘设置有一第三突刺2264及第四薄片228上至少设置一第四穿孔 2282，第四穿孔2282边缘设置有一第四突刺2284，第二突刺2244、第三突刺 2264和第四突刺2284穿过第一薄片222上的第一穿孔2222与第一突刺2224 呈四角锥形。

图4至图7所示的四个实施例中，第一微针组22的每一突刺2224包含一 尖端部2221及一基底2223，其中一薄片上的穿孔经其余的薄片上相对位置的 穿孔边缘的突刺穿过后形成的该微针的该些尖端部的顶部不在同一高度。或者， 可以依照该些薄片重叠的次序，预先设计其突刺的高度，使其中一薄片上的穿 孔经其余的薄片上相对位置的穿孔边缘的突刺穿过后形成的该微针的该些尖端 部的顶部具有同一高度。

接着，请参考图8和图9。图8为本发明的一实施例连续经皮微针监测系 统的组合外观示意图。图9为本发明的一实施例连续经皮微针监测系统的组合 剖面示意图。本实施例中的第一微针组22由第一薄片222和第二薄片224叠置 而成，可例如施加一冲压力于第一薄片222和第二薄片224的四周以结合两者。 第二微针组24只具有第一薄片242。第三微针组26也只具有第一薄片262。由 于本发明具有可挠性垫片30，操作时可与使用者的肌肉轮廓共型，紧密接触。

接着，请参考图10，图10为图9的局部剖面示意图，其中感测高分子涂 布在微针的突刺上。具体而言，感测高分子涂布在突刺的内表面上，突刺的外 表面上涂布有抗皮肤过敏的药物。本实施例中，感测高分子例如是抗体、适体、 重组单体(ScFv)、醣类、葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase）或羟基丁酸脱氢酶 （HBHD）。一个表面涂有感测高分子的微针的连续经皮微针监测系统，可用 以检测皮肤表层中的目标分子浓度，且此浓度可作为判定生理状态的指标之一。

图11为图9的局部剖面示意图，其中感测高分子涂布在试纸片上。本实施 例与图10所示实施例的差异在于，本实施例的第一微针组22作为萃取间质液 的工具，突刺上并不涂布感测高分子，感测高分子涂布在位于第一微针组22 下方的试纸片的表面上。本实施例中，试纸片安置于第一微针组22与基板10 之间，试纸片包含一导电层92及位于导电层92上的多个测试区域94，该些测 试区域94上涂布感测高分子，且与第一微针组22上的穿孔2222对齐。本实施 例使用树脂片96于其上定义出该些测试区域94。此外，第一微针组22借由一 黏着层98与试纸片接合。为了避免感测高分子或抗皮肤过敏的药物受到环境污 染，可于感测高分子或抗皮肤过敏的药物的表面上形成一保护层，保护层例如 是环氧树脂-聚胺酯甲酸基树脂（Epoxy-PU）膜。

接着，请参考图12，图12为本发明的一实施例连续经皮微针监测系统的 组合局部剖面示意图。本实施例中，导柄2248经部分弯折直接与电路板40上 的接点42电性连接，而不使用导电柱。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这 些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。