TWI666034B - 經皮微針陣列貼布 - Google Patents
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Abstract
一種經皮微針陣列貼布，包括：下蓋；上蓋；基板，設於該上蓋內部；以及第一探針及第二探針，設於該下蓋及該上蓋之間且電性連接該基板，其中，該第一探針及該第二探針之間為斷路；其中，當該下蓋組合該上蓋形成該經皮微針陣列貼布時，該第一探針及該第二探針之間形成通路。
Description
本發明涉及一種經皮微針陣列貼布，尤指一種拋棄式經皮微針陣列貼布。
人體之組織液主要流動於皮下組織。由於組織液含有豐富的胺基酸、脂肪酸、糖、鹽、激素、輔酶以及細胞所產生之廢物等，因此透過分析組織液中各成份濃度的方式，可有效判斷人體生理狀況。
又例如在服用或施打藥物時，藥物亦會在組織液中長時間且緩慢的釋放，而有濃度的變化，故分析組織液中藥物濃度，亦可有效監控藥物之效力。
現有之生理檢測器材多以扎針穿破角質層來抽取組織液之方式來進行分析檢測，例如經皮感測器等等，此經皮感測器之低侵入性穿刺可有效減輕使用者之痛感，且同時可採集組織液。
然而，現有之生理檢測器材並非可長時間使用，例如經皮感測器多只能單次檢測，如須重新檢測時必須更換一個新的經皮感測器，而檢測到的資料皆會直接傳出至讀取器或是手機，經皮感測器本身並不會保存資料。又，現有 之生理檢測器材在連續檢測一段時間時，並無法中途中斷檢測，存有浪費系統電力之缺陷，且頻繁更換經皮感測器亦有浪費資源之問題。
本發明之主要目的在於提供一種經皮微針陣列貼布，包括：下蓋；上蓋；基板，設於該上蓋內部；以及第一探針及第二探針，設於該下蓋及該上蓋之間且電性連接該基板，其中，該第一探針及該第二探針之間為斷路；其中，當該下蓋組合該上蓋形成該經皮微針陣列貼布時，該第一探針及該第二探針之間形成通路。
藉由本發明之經皮微針陣列貼布之下蓋及上蓋分離及拆卸式之設計，可分別將微針組集合設於下蓋、訊號處理單元及電源單元設於上蓋，在下蓋及上蓋組合後使二探針之間形成通路，而可使訊號處理單元啟動，進而令微針組集合獲得適當的電壓使皮下組織液中的待測物可以與微針組集合上的酵素進行電化學反應，而反應之電訊號可由訊號處理單元進行讀取與截取。使用者可輕易更換包含微針組集合之下蓋部份，而不必替換包含有訊號處理單元及電源單元之上蓋部份，以因應長時間監測，並可在中途中斷檢測，且可避免因替換上蓋部份中的訊號處理單元而導致資料流失之情形，亦可依據使用需求調整使用時間而具備節省系統電力之功效。
1‧‧‧經皮微針陣列貼布
11‧‧‧下蓋
111‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
113‧‧‧金屬片
12‧‧‧上蓋
121‧‧‧內表面
122‧‧‧訊號處理單元
123‧‧‧電源單元
13‧‧‧探針
14‧‧‧基板
141‧‧‧介電層
142‧‧‧線路層
143‧‧‧絕緣層
144‧‧‧開口
15‧‧‧電流路徑
16‧‧‧微針組集合
17‧‧‧皮膚
18‧‧‧電接點
19‧‧‧導電柱
20‧‧‧可撓性墊片
21‧‧‧開口
31‧‧‧第一微針組
311‧‧‧第一薄片
3111‧‧‧第一穿孔
3112‧‧‧第一突刺
312‧‧‧第二薄片
3121‧‧‧第二穿孔
3122‧‧‧第二突刺
3123‧‧‧倒鉤
3124‧‧‧導柄
313‧‧‧第三薄片
3131‧‧‧第三穿孔
3132‧‧‧第三突刺
314‧‧‧第四薄片
3141‧‧‧第四穿孔
3142‧‧‧第四突刺
32‧‧‧第二微針組
321‧‧‧薄片
3211‧‧‧穿孔
3212‧‧‧突刺
3213‧‧‧倒鉤
3214‧‧‧導柄
33‧‧‧第三微針組
331‧‧‧薄片
3311‧‧‧穿孔
3312‧‧‧突刺
3313‧‧‧倒鉤
3314‧‧‧導柄
第1圖係為本發明之經皮微針陣列貼布之組合示意 圖；第2圖係為本發明之經皮微針陣列貼布之剖面示意圖；第3圖係為第1圖中X-X線段中基板之剖面示意圖；第4圖係為本發明之經皮微針陣列貼布之另一實施例之組合示意前視圖；第5圖係為本發明之經皮微針陣列貼布之另一實施例之組合示意後視圖；第6圖係為本發明之經皮微針陣列貼布中微針組集合之一實施例之示意圖；第7圖係為本發明之經皮微針陣列貼布中微針組集合之另一實施例之示意圖；第8圖係為本發明之經皮微針陣列貼布之另一實施例之剖面示意圖；以及第9圖係為第8圖中基板之剖面示意圖。
以下藉由特定之具體實施例加以說明本發明之實施方式，而熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點和功效，亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。
請參閱第1、2及3圖，本發明之經皮微針陣列貼布1包括下蓋11及上蓋12。下蓋11具有第一表面111及相對於第一表面111之第二表面112，且第一表面111設有一金屬片113。上蓋12內部設有基板14，基板14具有外露 於上蓋12之內表面121之二探針13，其中，二探針13彼此之間呈現斷路狀態。
於一實施例中，二探針13可不同時設在基板14上，而是設於下蓋11及上蓋12之間且電性連接該基板14，例如一探針13可設於基板14上，且另一探針13可設於金屬片113上，本發明並不以此為限。
於一實施例中，如第3圖所示，基板14包括介電層141，以及形成於介電層141上之線路層142。介電層141具有貫通其二表面之開口144，使得二探針13能設於該開口144中。換言之，二探針13係貫通介電層141而設於其中，此時，貫通介電層141之二探針13之外露於介電層141之一表面之一端與線路層142電性連接，而貫通介電層141之二探針13之外露於介電層141之另一表面之另一端則外露於上蓋12之內表面121。基板14更包括絕緣層143，絕緣層143係設於線路層142上，且設於未設有線路層142之介電層141上。
本發明之經皮微針陣列貼布1更包括微針組集合16，係設於下蓋11之第二表面112上。微針組集合16可讓使用者貼覆於皮膚17上。
上蓋12內部還設有訊號處理單元122及電源單元123。訊號處理單元122透過線路層142而與二探針13電性連接，電源單元123則用以供應工作電源予訊號處理單元122。
當下蓋11組合上蓋12形成經皮微針陣列貼布1時， 下蓋11之金屬片113接觸外露於上蓋12之內表面121之二探針13時，二探針13之間形成通路，即形成電流路徑15，而啟動訊號處理單元122。此時，微針組集合16之電訊號能有效透過導電柱19而與訊號處理單元122之電接點18電性連接，而獲得合適的電化學反應電壓，以與組織液中待測物進行反應後產生電流/電壓訊號，該電流/電壓訊號會傳遞到訊號處理單元122，訊號處理單元122即可據此產生感測訊號以進行截取與分析體內待測物濃度。此感測訊號可儲存在上蓋12內的儲存單元(未圖示)中。
於一實施例中，二探針13亦可不藉由金屬片113來形成通路，例如二探針13可在受下蓋11擠壓時，二探針13彼此靠近而相接成通路。
在使用本發明之經皮微針陣列貼布1時，使用者可將設有微針組集合16之下蓋11先貼覆於皮膚17上，接著將上蓋12組合至下蓋11，通過金屬片113導通二探針13，進而啟動訊號處理單元122，以量測皮下組織之組織液中各成份濃度。由於下蓋11及上蓋12之間為可拆卸式，在需要替換微針組集合16時，使用者可先卸除上蓋12，替換包含微針組集合16之下蓋11，即將一新的包含微針組集合16之下蓋11重新貼覆於皮膚17上，此時即可將同一上蓋12再組合至新的下蓋11上，故使用者不須替換包含有訊號處理單元122之上蓋12。所述的可拆卸式，可如第1圖所示，下蓋11與上蓋12可透過環形凹槽及對應之環形凸槽之結構來輕易組合在一起，並可透過卡榫來進行固 定，而此類結構亦可反向讓使用者輕易分離下蓋11與上蓋12，本發明並不以此為限。換言之，由於本發明之微針組集合16與上蓋12內的電路可分開，而具有可拋棄式特性及省電特性，使用者可僅單純更換微針組集合16後即可方便使用，不須將整個電路都拋棄。本發明可因應長時間監測，且使用不同下蓋11時所偵測到生理訊號可同時儲存在同一上蓋12中，可有效避免資料流失之情形。此外，由於不需要替換上蓋12，亦具有節省資源之功效。
請參閱第4及5圖，本發明之經皮微針陣列貼布1所包括的微針組集合16，係透過導電柱19而與基板14上訊號處理單元122之電接點18電性連接，在本實施例中，訊號處理單元122及電源單元123可設於基板14之同一表面上，而電接點18則可設於基板14之另一表面上。在微針組集合16與基板14之間，更可設置一可撓性墊片20。可撓性墊片20具有一開口21以供微針組集合16之導電柱19通過。由於本發明之經皮微針陣列貼布1包含有可撓性墊片20，操作時可與使用者之肌肉輪廓共形而緊密接觸。
在本實施例中，微針組集合16更包括第一微針組31、第二微針組32及第三微針組33，其中，第一微針組31係作為工作電極，第二微針組32係作為參考電極，而第三微針組33係作為反電極。請進一步參閱第6圖，以更詳細了解微針組集合16的詳細結構。
於本實施例中，第一微針組31可由第一薄片311、第二薄片312及第三薄片313所疊置而成。第一薄片311上設置有至少一第一穿孔3111以及位於第一穿孔3111之邊緣的至少一第一突刺3112。第二薄片312上設置有至少一第二穿孔3121及位於第二穿孔3121之邊緣的至少一第二突刺3122。第三薄片313上設置有至少一第三穿孔3131及位於第三穿孔3131之邊緣之至少一第三突刺3132。其中，第三薄片313設於第一薄片311及第二薄片312之間，而第一薄片311、第二薄片312及第三薄片313疊置在一起時，以第二薄片312之第二突刺3122穿過第三薄片313上相對位置之第三穿孔3131及第一薄片311上相對位置之第一穿孔3111、第三薄片313之第三突刺3132穿過第一薄片311上相對位置之第一穿孔3111之方式疊置而成，使得第一突刺3112、第二突刺3122及第三突刺3132在疊置後呈三角錐形。
此外，第二薄片312的邊緣上可設置倒鉤3123而與一電路板上的孔穴卡合。在一實施例中，第二薄片312的邊緣上可設置導柄3124而插在該電路板上且與導電柱19電性連接。
同理，第二微針組32具有薄片321，薄片321上設置有至少一穿孔3211，穿孔3211之邊緣設置有突刺3212，而薄片321的邊緣上可設置倒鉤3213而與該電路板上的孔穴卡合，且薄片321的邊緣上可設置導柄3214而插在該電路板上且與導電柱19電性連接。
同理，第三微針組33具有薄片331，薄片331上設置有至少一穿孔3311，穿孔3311之邊緣設置有突刺3312，而薄片331的邊緣上可設置倒鉤3313而與該電路板上的孔穴卡合，且薄片331的邊緣上可設置導柄3314而插在該電路板上且與導電柱19電性連接。
在一實施例中，第一穿孔3111、第二穿孔3121及第三穿孔3131之各自數量係彼此對應且為複數個，且複數個第一穿孔3111、第二穿孔3121及第三穿孔3131可形成陣列形式，如第6圖中所示，穿孔數量為12個且形成3x4的陣列形式，但本發明並不限制穿孔數量及所形成之陣列形式。另第一突刺3112、第二突刺3122及第三突刺3132之數量係分別對應於第一穿孔3111、第二穿孔3121及第三穿孔3131。
於一實施例中，第一微針組31、第二微針組32及第三微針組33之每一突刺可通過沖壓或蝕刻製程而形成，而這些突刺之材料可選自不鏽鋼、鎳、鎳合金、鈦、鈦合金、奈米碳管、矽材料或樹脂，且其表面沉積具有生物兼容性之金屬，例如金、鈀等。樹脂可例如為聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、鐵弗龍(聚四氟乙烯)或聚酯類。突刺高度可為300-600微米、基底寬度可為150-450微米、該些突刺之尖端部彼此之間的間隔可為500-3000微米。
圖7為本發明中微針組集合16之另一實施例，本實施例中所描述的技術內容部份相同於前述實施例中，於此不再贅述。於本實施例中，第一微針組31可由第一薄片311、第二薄片312、第三薄片313及第四薄片314所疊置 而成。第一薄片311上設置有至少一第一穿孔3111以及位於第一穿孔3111之邊緣的至少一第一突刺3112。第二薄片312上設置有至少一第二穿孔3121及位於第二穿孔3121之邊緣的至少一第二突刺3122。第三薄片313上設置有至少一第三穿孔3131及位於第三穿孔3131之邊緣之至少一第三突刺3132。第四薄片314上設置有至少一第四穿孔3141及位於第四穿孔3141之邊緣之至少一第四突刺3142。其中，第三薄片313及第四薄片314設於第一薄片311及第二薄片312之間，而第一薄片311、第二薄片312、第三薄片313及第四薄片314疊置在一起時，以第二薄片312之第二突刺3122穿過第四薄片314上相對位置之第四穿孔3141、第三薄片313上相對位置之第三穿孔3131及第一薄片311上相對位置之第一穿孔3111、第四薄片314之第四突刺3142穿過第三薄片313上相對位置之第三穿孔3131及第一薄片311上相對位置之第一穿孔3111、第三薄片313之第三突刺3132穿過第一薄片311上相對位置之第一穿孔3111之方式疊置而成，使得第一突刺3112、第二突刺3122、第三突刺3132及第四突刺3142在疊置後呈四角錐形。
在一實施例中，第一穿孔3111、第二穿孔3121、第三穿孔3131及第四穿孔3141之各自數量係彼此對應且為複數個，且複數個第一穿孔3111、第二穿孔3121、第三穿孔3131及第四穿孔3141可形成陣列形式，如第7圖中所示，穿孔數量為12個且形成3x4的陣列形式，但本發明並不限 制穿孔數量及所形成之陣列形式。另第一突刺3112、第二突刺3122、第三突刺3132及第四突刺3142之數量係分別對應於第一穿孔3111、第二穿孔3121、第三穿孔3131及第四穿孔3141。
本發明中微針組集合16之再一實施例，第一微針組31可僅由第一薄片311及第二薄片312所疊置而成，本發明並不限制第一微針組31中薄片數量。在本實施例中第一薄片311及第二薄片312的詳細技術內容相同於前述實施例，於此不再贅述。
上述實施例中，第一微針組31之每一突刺3112、3122、3132、3142可包括一尖端部及一基部，其中一薄片上的穿孔經其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過後，各該尖端部不在同一高度。可依照薄片疊置的次序預先設計其突刺的高度，使得其中一薄片上的穿孔經其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過後，各該尖端部在同一高度。
本發明之經皮微針陣列貼布中微針組集合16之每一突刺表面可依照目標分子進行改質，其中，目標分子可以是生物分子，例如血糖、皮質醇、脂肪酸等。目標分子亦可以是藥物分子，如抗生素。因此，微針組集合16之第一微針組31之每一突刺之內表面上可塗有感測高分子，感測高分子可例如為抗體、適體、重組單體、醣類、葡萄糖氧化酶或羥基丁酸脫氧酶。而每一突刺之外表面上塗有抗皮膚過敏的藥物。例如，量測血糖時，可通過固定葡萄糖氧 化酶於每一突刺之內表面上。而一般抗體或適體的連接方式是對作為工作電極之第一微針組31的每一突刺之金表層，施加自組裝單層(self-assemble monolayer，SAM)之後接合抗體或適體，接著再施加阻隔分子，填補未接上抗體或適體的自組裝單層，以確保其專一性，如要增加靈敏度，可進一步於金表層中混合奈米碳管。
請參閱第8及9圖，其為本發明之經皮微針陣列貼布之另一實施例。與上述實施例相較，僅探針13之設置位置不同，其餘技術內容均相同，於此不再贅述。以下僅陳述不同之處。
在本實施例中，二探針13係設於金屬片113上，而非設於基板14上。設於上蓋12內部之基板14則包括有介電層141及形成於介電層141上的線路層142，其中，線路層142呈現斷路狀態。
於一實施例中，二探針13可不同時設於金屬片113上，而是同時設於線路層142上，或是一探針13設於線路層142上而另一探針13設於金屬片113。當二探針13同時設於線路層142上時，可受下蓋11擠壓而彼此靠近相接成通路，故不需要金屬片113，但本發明並不以此為限。
當下蓋11組合上蓋12形成經皮微針陣列貼布1時，二探針13接觸線路層142，此時線路層142將會通過二探針13與金屬片113而呈現通路，即形成電流路徑15，以啟動訊號處理單元122。
上述實施形態僅為例示性說明本發明之技術原理、特 點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在不違背本發明之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本發明所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。而本發明之權利保護範圍，應如下述之申請專利範圍所列。
Claims (13)
- 一種經皮微針陣列貼布，包括：下蓋；上蓋；基板，設於該上蓋內部，包括：介電層；線路層，形成於該介電層上；及絕緣層，設於該線路層及未設有線路層之該介電層上；以及第一探針及第二探針，設於該下蓋及該上蓋之間且電性連接該基板，其中，該第一探針及該第二探針之間為斷路，且其中，該第一探針及該第二探針係貫通該介電層，該第一探針及該第二探針之一端與該線路層電性連接，且該第一探針及該第二探針之另一端外露於該上蓋之內表面；其中，當該下蓋組合該上蓋形成該經皮微針陣列貼布時，該第一探針及該第二探針之間形成通路。
- 如申請專利範圍第1項所述之經皮微針陣列貼布，其中，該下蓋具有第一表面及相對於該第一表面之第二表面，該下蓋之該第一表面設有一金屬片，當該下蓋組合該上蓋形成該經皮微針陣列貼布時，該下蓋之該金屬片接觸該第一探針及該第二探針，使該第一探針及該第二探針之間形成通路，且其中，該下蓋與該上蓋之間的組合為可拆卸式。
- 如申請專利範圍第2項所述之經皮微針陣列貼布，其中，該第一探針及該第二探針係同時設於該基板上且外露於該上蓋之表面，或該第一探針及該第二探針之其中一者係設於該基板上且外露於該上蓋之表面，且該第一探針及該第二探針之另一者係設於該下蓋之該金屬片上。
- 如申請專利範圍第1項所述之經皮微針陣列貼布，其中，當該下蓋組合該上蓋形成該經皮微針陣列貼布時，該第一探針及該第二探針受該下蓋擠壓而彼此靠近相接成通路。
- 如申請專利範圍第1項所述之經皮微針陣列貼布，更包括微針組集合、訊號處理單元及電源單元，該微針組集合設於該下蓋上並電性連接該基板，該訊號處理單元設於該上蓋內部，用以在該第一探針及該第二探針之間或該線路層形成通路時，啟動該訊號處理單元以產生感測訊號，該電源單元設於該上蓋內部，用以供應工作電源予該訊號處理單元。
- 如申請專利範圍第5項所述之經皮微針陣列貼布，其中，該微針組集合更包括第一微針組、第二微針組及第三微針組，且其中，該第一微針組係作為工作電極，該第二微針組係作為參考電極，該第三微針組係作為反電極。
- 如申請專利範圍第6項所述之經皮微針陣列貼布，其中，該第一微針組由至少二薄片所疊置而成，各該至少二薄片上分別設置有至少一穿孔及位於該穿孔之邊緣之至少一突刺，且其中，該至少二薄片之一者之突刺穿過該至少二薄片之另一者上相對位置之該穿孔而與該至少二薄片之另一者之突刺相對，且其中，各該至少二薄片之突刺之各自數量係彼此對應且為複數個，且其中，各該至少二薄片之穿孔係形成為陣列形式。
- 如申請專利範圍第7項所述之經皮微針陣列貼布，其中，該至少二薄片包括第一薄片、第二薄片及第三薄片，該第一薄片上設置有至少一第一穿孔及位於該第一穿孔之邊緣之至少一第一突刺，該第二薄片上設置有至少一第二穿孔及位於該第二穿孔之邊緣之至少一第二突刺，以及該第三薄片上設置有至少一第三穿孔及位於該第三穿孔之邊緣之至少一第三突刺，且其中，該第二突刺及該第三突刺穿過該第一薄片上相對位置之該第一穿孔而與該第一突刺呈三角錐形，且其中，該第一穿孔、該第二穿孔及該第三穿孔之各自數量係彼此對應且為複數個，且其中，複數個之該第一穿孔、該第二穿孔或該第三穿孔係形成為陣列形式。
- 如申請專利範圍第7項所述之經皮微針陣列貼布，其中，該至少二薄片包括第一薄片、第二薄片、第三薄片及第四薄片，該第一薄片上設置有至少一第一穿孔及位於該第一穿孔之邊緣之至少一第一突刺，該第二薄片上設置有至少一第二穿孔及位於該第二穿孔之邊緣之至少一第二突刺，該第三薄片上設置有至少一第三穿孔及位於該第三穿孔之邊緣之至少一第三突刺，以及該第四薄片上設置有至少一第四穿孔及位於該第四穿孔之邊緣之至少一第四突刺，且其中，該第二突刺、該第三突刺及該第四突刺穿過該第一薄片上相對位置之該第一穿孔而與該第一突刺呈四角錐形，且其中，該第一穿孔、該第二穿孔、該第三穿孔及該第四穿孔之各自數量係彼此對應且為複數個，且其中，複數個之該第一穿孔、該第二穿孔、該第三穿孔或該第四穿孔係形成為陣列形式。
- 如申請專利範圍第7項所述之經皮微針陣列貼布，其中，該第一微針組之每一突刺包括一尖端部及一基部，其中一薄片上的穿孔經其餘的薄片上相對位置的穿孔邊緣的突刺穿過後，各該尖端部不在同一高度或在同一高度。
- 一種經皮微針陣列貼布，包括：下蓋，具有第一表面及相對於該第一表面之第二表面；上蓋；金屬片，設於該下蓋之該第一表面；基板，設於該上蓋內部，包括一介電層以及形成於該介電層上之線路層，其中，該線路層為斷路；以及第一探針及第二探針，設於該下蓋及該上蓋之間，其中，該第一探針及該第二探針之間為斷路；其中，當該下蓋組合該上蓋形成該經皮微針陣列貼布時，該下蓋之該金屬片接觸該第一探針及該第二探針且該第一探針及該第二探針接觸該線路層，使該線路層形成通路。
- 如申請專利範圍第11項所述之經皮微針陣列貼布，其中，該第一探針及該第二探針係同時設於該基板之該線路層上，或同時設於該下蓋之該金屬片上，或一者設於該基板之該線路層上而另一者設於該下蓋之該金屬片上。
- 一種經皮微針陣列貼布，包括：下蓋；上蓋；基板，設於該上蓋內部，包括一介電層以及形成於該介電層上之線路層，其中，該線路層為斷路；以及第一探針及第二探針，設於該下蓋及該上蓋之間，其中，該第一探針及該第二探針之間為斷路；其中，當該下蓋組合該上蓋形成該經皮微針陣列貼布時，該第一探針及該第二探針受該下蓋擠壓而彼此靠近相接成通路，並使該線路層形成通路。
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