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CN111343919A - 生物传感器 - Google Patents

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CN111343919A
CN111343919A CN201780096793.3A CN201780096793A CN111343919A CN 111343919 A CN111343919 A CN 111343919A CN 201780096793 A CN201780096793 A CN 201780096793A CN 111343919 A CN111343919 A CN 111343919A
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blood
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Abstract

本发明涉及一种生物传感器，其中，包括：血细胞分离膜，从血液分离血细胞，使血浆成分通过；微流体通道，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分流动；下基板，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分沿着所述微流体通道流；以及填充物，连接所述血细胞分离膜和所述下基板之间，在所述填充物布置电极，所述填充物将所述血细胞分离膜往上推预定距离，根据本发明使由于表面张力难以通过血细胞分离膜的血浆可容易通过。

Description

生物传感器
技术领域
本发明涉及一种生物传感器，更详细而言，涉及一种使由于表面张力难以通过血细胞分离膜的血浆容易通过的生物传感器。
背景技术
图1是现有的生物传感器的结构图。
参照图1，现有的生物传感器，包括：血细胞分离膜100、微流体通道110、下基板120以及间隔物130。图1(a)是从上方看生物传感器的图，图1(b)是将A-A`作为截面时的图。
血液中包含的血细胞被血细胞分离膜100过滤，当血浆成分通过血细胞分离膜100时，通过的血浆成分通过微流体通道110流动。
一般的血细胞分离膜100由比血细胞更小尺寸的孔而形成，当血细胞分离膜100吸收血细胞和血浆时，存在血浆因表面张力而难以通过血细胞分离膜100的问题。
在这种情况下，以往使用了从外部施加压力或接合其他的膜通过毛细管现象将血浆成分移动至其他区域的方法。因此，需要更有效地降低表面张力，以使血浆容易通过血细胞分离膜。
发明内容
技术问题
因此，本发明所要解决的问题是提供一种生物传感器，所述生物传感器能够使由于表面张力而难以通过血细胞分离膜的血浆容易通过。
因此，本发明所要解决的另一问题是提供一种血糖测量装置，所述装置将经过亲水处理的填充物位于血细胞分离膜和下基板之间，并且在填充物布置电极，从而，通过布置在填充物的电极立即测量通过血细胞分离膜的血浆。
解决问题的手段
为了达成所述课题，提供一种生物传感器，其中，包括：血细胞分离膜，从血液分离血细胞，使血浆成分通过；微流体通道，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分流动；下基板，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分沿着所述微流体通道流；以及填充物，连接所述血细胞分离膜和所述下基板之间，在所述填充物布置电极，所述填充物将所述血细胞分离膜往上推预定距离。
根据本发明的一实施例，在所述填充物布置电极，所述填充物与所述血细胞分离膜接触的部分可由绝缘体形成。
在所述填充物的侧面部，优选形成电极，
在所述填充物的内部具备空间，使得通过所述血细胞分离膜的血浆成分沿着所述空间流动。
根据本发明的其他实施例，可以对所述填充物施加压电或超声波振动来降低表面张力。此时，优选地，所述填充物具有多孔性结构，所述填充物表面为亲水性。
为了达成所述课题，提供一种生物传感器，其中，包括：血细胞分离膜，从血液分离血细胞，使血浆成分通过；下基板，用于保管通过所述血细胞分离膜的血浆成分；以及多个填充物，连接所述血细胞分离膜和所述下基板之间，所述多个填充物以预定间隔位于在所述血细胞分离膜和所述下基板之间形成的空间的边缘，在所述多个填充物中的至少一个以上布置电极。
此时，优选地，所述多个填充物之间的空间充满水凝胶。
为了达成所述其他课题，提供一种血糖测量装置，其中，包括：血细胞分离膜，从血液分离血细胞，使血浆成分通过；微流体通道，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分流动；下基板，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分沿着所述微流体通道流；填充物，连接所述血细胞分离膜和所述下基板之间，将所述血细胞分离膜往上推预定距离；电极，布置于所述填充物；壳体，在内部形成有容纳空间，在一侧形成有能插入所述电极的插入口；2个以上的接触销，布置于所述壳体的内部空间，与所述电极相接触；以及信号处理部，测量并分析通过所述电极传送的电流量来将血糖变换为数值的值。
根据本发明的一实施例，其中，还可以包括血浆饱和与否判断部，其利用所述血糖测量装置至少测量血糖3次以上，所测量的血糖值的变化在预定范围内时，判断血浆聚积在电极和电极之间而被饱和。
发明效果
根据本发明，可以使由于表面张力而难以通过血细胞分离膜的血浆容易地通过。另外，根据本发明，通过将经过亲水处理的填充物位于血细胞分离膜和下基板之间，并且在填充物布置电极，从而，通过布置在填充物的电极可以立即测量通过血细胞分离膜的血浆。
附图说明
图1是现有的生物传感器的结构图。
图2是根据本发明的优选一实施例的生物传感器的结构图。
图3是根据本发明的其他优选实施例的生物传感器的结构图。
图4示出图2及3(a)中所示的填充物的各种结构。
图5是比较根据本发明的一实施例的包括填充物的生物传感器和不包括填充物的生物传感器的血浆排出时间的图。
最佳实施方式
为了实现上述课题，本发明提供一种生物传感器，其特征在于，包括：血细胞分离膜，从血液分离血细胞，使血浆成分通过；微流体通道，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分流动；下基板，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分沿着所述微流体通道流；以及填充物，连接所述血细胞分离膜和所述下基板之间，在所述填充物布置电极，所述填充物将所述血细胞分离膜往上推预定距离。
具体实施方式
下面，为了更加具体说明本发明，参照附图更加详细说明根据本发明的优选实施例。但是，本发明并不局限于此处说明的实施例，而可以具体化为其他的形态。图中，提及一个层在其他层或基板“上”时，可以是直接形成于其他层或基板上或者中间可以介设第三层。
被记载为器件或层在其他器件或层的“上面(on)”、“上(on)”时均包括其他器件或层的直上或中间介设有其他的层或其他器件的情况。相反地，被记载为器件“直接…在上”或“直上”是指中间不具备其他器件或层的情况。如图所示，空间相对术语“下面(below)”、“之下(beneath)”、“下部(lower)”、“之上(above)”、“上部(upper)”等是为了容易说明一个器件或构成要素与其他的器件或构成要素之间的相关关系而使用的。应理解空间相对术语为除了图中所示方向之外，还包括使用时或动作时器件的互不相同的方向的术语。例如，反转图中所示器件时，被记载为其他器件的“下面(below)或之下(beneath)”的器件可以在其他器件“…之上(above)”。因此，示例术语“下面”可均包括下面和上面的方向。器件也可以朝其他的方向取向，此时，可根据取向解释相对术语。
对本发明可以实施多样的变更，并可以具有各种实施例，在图中例示特定实施例并详细说明。但是，应理解这些并不是限定特定本发明的实施形态，而包含本发明的思想及技术范围内所包含的所有变更、同等物乃至代替物。
图2是根据本发明的优选一实施例的生物传感器的结构图。
参照图2，根据本实施例的生物传感器，包括血细胞分离膜200、微流体通道210、下基板220、间隔物230及填充物240。图2(a)是从上方看生物传感器的图，图2(b)是将A-A`作为截面时的图。
血细胞分离膜200是血液中大小不同的组成成分朝重力方向行进的同时分离血细胞和血浆。血细胞被捕获在构成血细胞分离膜200的孔中而被分离，并且，血浆成分通过血细胞分离膜200。血细胞分离膜的材料可以为聚砜(polysulfone)。在本说明书中，血浆成分是指包括血浆(plasma)和血清(serum)。
在接受待检查的血液之前，可以将血浆引物供应至血细胞分离膜200的下表面以降低表面张力。血浆引物优选使用由与血浆相似的钠、镁、钾数值组成的溶液。
微流体通道210是供通过血细胞分离膜200的血浆成分流动的通道。血浆成分的流动速度可根据微流体通道210的长度、宽度和体积中的一个以上而不同。
下基板220使通过血细胞分离膜200的血浆成分沿着微流体通道210流动。下基板220优选为亲水性。
间隔物230位于下基板220和血细胞分离膜200之间，用于隔离下基板220和血细胞分离膜200。
填充物240连接血细胞分离膜200和下基板220之间。此时，填充物240优选将血细胞分离膜200往上推预定距离d。
在填充物240布置有电极的情况下，若血浆成分聚积在血细胞分离膜200和下基板220之间，则血浆成分容易与电极接触，从而，可容易分析血浆成分。
一方面，填充物240和血细胞分离膜200相接触的面可以由绝缘体形成，填充物240可为多孔结构。
并且，在填充物240的内部具备空间，使得通过血细胞分离膜200的血浆成分沿着所述空间流动。
为了降低表面张力，在填充物240的表面可以进行亲水性处理，并对填充物240可以施加填充物的固有频率的压电振动或超声波振动。
并且，填充物240本身可以由亲水性材料而成，或者填充物表面可以为亲水性。作为一实施例，构成填充物240的亲水性材料可以为水凝胶(hydrogel)。
图3是根据本发明的优选另一实施例的生物传感器的结构图。
图3(a)示出填充物240以预定间隔位于在血细胞分离膜200和下基板220之间形成的空间的边缘的情况。图2(a)中在血细胞分离膜200的中央具有一个填充物，图3(a)所示的填充物240以预定间隔位于形成在血细胞分离膜200和下基板220之间的空间的边缘，因此，通过血细胞分离膜200的血浆成分由于表面张力而不能通过填充物和填充物之间。其结果具有血浆成分聚积在填充物内的效果。
此时，优选地，可在位于血细胞分离膜200的周围的多个填充物布置电极，来可以分析聚积在填充物的内侧的血浆成分。
作为在多个血浆布置电极的一实施例，可以在多个填充物的侧面部形成电极。
并且，优选地，在血细胞分离膜200和下基板220之间的空间填充水凝胶。因此，在所述多个填充物之间也充满水凝胶。
图3(b)示出填充物240的一面与血细胞分离膜200的周围和下基板220相接触的同时，内部为空的圆筒形结构。此时，在所述圆筒形结构的内侧面优选布置电极。
图3(c)示出填充物240的一面与血细胞分离膜200的周围和下基板220相接触的同时，内部为空的四角柱结构。此时，在所述四角柱结构的内侧面优选布置电极。
还可以具备吐出口，用于排出填充于图3(b)和图3(c)所示的所述圆筒形结构或所述四角柱结构的填充物内的血浆成分。
图4示出图2及图3(a)所示的填充物的各种结构。
图4(a)示出填充物240为圆筒形柱的情况下的各种实施例。
参照图4(a)，有通过血细胞分离膜200的血浆成分沿着圆筒形柱的填充物的外壁流下的情况。此外，在填充物的内部有圆筒空间、上端比下端窄的圆锥形柱形空间或上端比下端宽的倒圆锥形柱形空间时，血浆成分因重力不仅沿着填充物的外壁流下，还沿着内壁流下。
图4(b)示出填充物240的上端比下端窄的圆锥形柱时的各种实施例。
参照图4(b)，有通过血细胞分离膜200的血浆成分沿着上端比下端窄的圆锥形柱的填充物的外壁流下的情况。此外，在填充物的内部有圆筒空间、或上端比下端窄的圆锥形柱形空间时，血浆成分因重力不仅沿着填充物的外壁流下，还可以沿着内壁流下。
图4(c)示出填充物240的上端比下端宽的倒圆锥形柱时的各种实施例。
参照图4(c)，有通过血细胞分离膜200的血浆成分沿着上端比下端宽的倒圆锥形柱的填充物的外壁流下的情况。此外，在填充物的内部有圆筒空间、或上端比下端宽的倒圆锥形柱形空间时，血浆成分因重力不仅沿着填充物的外壁流下，还可以沿着内壁流下。
若对根据本发明的优选一实施例的生物传感器中包括的电极供应血浆并施加电源，则在所述电极产生一定量的电流。此时，由于所产生的电流量与血液中的葡萄糖浓度成相比例，因此，可以通过计算所述电流量的平均值或中间值来测量血液中的葡萄糖浓度。
图5是比较根据本发明的一实施例的包括填充物的生物传感器和不包括填充物的生物传感器的血浆排出时间的图表。
由于从全血血浆通过血细胞分离膜的速度的变化随尚未通过的全血的量而变化，因此，所述速度不会线性变化。对此将使用如图5所示的蜡烛状图表来进行说明。
图5的y轴表示当注入40uL(微升)的全血时，排出4uL的血浆所需的时间。
盒子顶部的横杆表示99％的血浆排出的时间、盒子上端表示75％的血浆排出的时间、盒子下端表示25％的血浆排出的时间、盒子下部的横杆表示1％的血浆排出的时间、盒子内的横杆表示平均时间。
根据图5，将包括填充物时的血浆排出速度与不包括填充物时的血浆排出速度相比较时，包括填充物的情况下，99％的血浆排出的时间为约100s，不包括填充物的情况下，99％的血浆排出的时间为约300s，由此可知时间减少了1/3。
根据本发明的实施例的生物传感器不仅可以应用于血糖测量装置，还可以应用于如乳糖或胆固醇等其他微量样品的测量装置。
根据本发明的实施例的血糖测量装置，包括：血细胞分离膜，从血液分离血细胞，使血浆成分通过；微流体通道，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分流动；下基板，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分沿着所述微流体通道流；以及填充物，连接所述血细胞分离膜和所述下基板之间，将所述血细胞分离膜往上推预定距离；电极，布置于所述填充物；壳体，在内部形成有容纳空间，在一侧形成有能插入所述电极的插入口；2个以上的接触销，布置于所述壳体的内部空间，与所述电极相接触；以及信号处理部，测量并分析通过所述电极传送的电流量来将血糖变换为数值的值。
可进一步包括血浆饱和与否判断部，其利用所述血糖测量装置至少测量血糖3次以上，所测量的血糖值的变化在预定范围内时，判断血浆聚积在电极和电极之间而被饱和。
如上所述，本发明中通过具体构成要素等特定事项和限定的实施例及附图进行了说明，但是，这些只是用来帮助理解本发明，本发明并不局限于所述实施例，本发明所属领域的技术人员可通过所述记载进行多样的修改及变形。
因此，本发明的思想不得局限限定在所述的实施例，权利要求以及与权利要求均等或等价变形的所有实施例均属于本发明的思想范围内。

Claims (11)

1.一种生物传感器，其特征在于，包括：
血细胞分离膜，从血液分离血细胞，使血浆成分通过；
微流体通道，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分流动；
下基板，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分沿着所述微流体通道流；以及
填充物，连接所述血细胞分离膜和所述下基板之间，
在所述填充物布置电极，所述填充物将所述血细胞分离膜往上推预定距离。
2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，在所述填充物的侧面部形成有电极。
3.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述填充物与所述血细胞分离膜接触的部分由绝缘体形成。
4.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，在所述填充物的内部具备空间，使得通过所述血细胞分离膜的血浆成分沿着所述空间流动。
5.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，对所述填充物施加压电或超声波振动来降低表面张力。
6.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述填充物表面为亲水性。
7.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，所述填充物具有多孔性结构。
8.一种生物传感器，其特征在于，包括：
血细胞分离膜，从血液分离血细胞，使血浆成分通过；
下基板，用于保管通过所述血细胞分离膜的血浆成分；以及
多个填充物，连接所述血细胞分离膜和所述下基板之间，
所述多个填充物以预定间隔位于在所述血细胞分离膜和所述下基板之间形成的空间的边缘，在所述多个填充物中的至少一个以上布置电极。
9.根据权利要求8所述的生物传感器，其特征在于，所述多个填充物之间的空间充满水凝胶。
10.一种血糖测量装置，其特征在于，包括：
血细胞分离膜，从血液分离血细胞，使血浆成分通过；
微流体通道，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分流动；
下基板，供通过所述血细胞分离膜的血浆成分沿着所述微流体通道流；
填充物，连接所述血细胞分离膜和所述下基板之间，将所述血细胞分离膜往上推预定距离；
电极，布置于所述填充物；
壳体，在内部形成有容纳空间，在一侧形成有能插入所述电极的插入口；
2个以上的接触销，布置于所述壳体的内部空间，与所述电极相接触；以及
信号处理部，测量并分析通过所述电极传送的电流量来将血糖变换为数值的值。
11.根据权利要求10所述的血糖测量装置，其特征在于，还包括血浆饱和与否判断部，其利用所述血糖测量装置至少测量血糖3次以上，所测量的血糖值的变化在预定范围内时，判断血浆聚积在电极和电极之间而被饱和。
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