旋转式传感器芯片阵列盘及使用其的智能可穿戴手表

摘要

本发明提供了一种旋转式传感器芯片阵列盘及使用其的智能可穿戴手表，通过全新的结构设计，可实现生化指标长期稳定的监测，避免频繁更换，影响使用的便捷性。

权利要求

1.一种实时检测人体生化指标的旋转式传感芯片阵列盘，其特征在于：包括基板、中控转轴、旋转盘、生物传感分析芯片单体、信号探测芯片、支撑板和微量进样口，所述中控转轴和旋转盘固定在基板上；

所述中控转轴穿过所述旋转盘的中心孔，为旋转盘的旋转提供动力，通过中控转轴上的机械齿轮控制旋转盘的旋转速度，旋转速度通过与智能手表的时间关联来调控，实现旋转盘上的生物传感分析芯片单体的定时换位替换；

在信号探测芯片上设置有微量进样口，微量进样口在手表佩戴时贴于皮肤表面用于采集体液；

所述生物传感分析芯片单体由对电极和识别受体修饰的工作电极构成，修饰生物识别受体的工作电极在接触到汗液中的对应识别生化分子时，会发生生物特异性识别，与生物识别受体共修饰在电极表面的换能层可在发生生物特异性识别后将生物信号转化为电信号或光信号，供集成的信号探测芯片收集；

所述信号探测芯片用于探测生物传感分析芯片单体的信号结果，并将信号进行数字输出，再通过算法软件转换为可穿戴设备上的读数。

2.如权利要求1所述实时检测人体生化指标的旋转式传感芯片阵列盘，其特征在于：所述支撑板固定在旋转盘上方，穿过中控转轴，所述信号探测芯片固定在支撑板上。

3.如权利要求1或2所述实时检测人体生化指标的旋转式传感芯片阵列盘，其特征在于：所述信号探测芯片数量为1‑2个。

4.如权利要求1或2所述实时检测人体生化指标的旋转式传感芯片阵列盘，其特征在于：所述生物传感分析芯片单体均匀分布在旋转盘上。

5.如权利要求1或2所述实时检测人体生化指标的旋转式传感芯片阵列盘，其特征在于：所述旋转盘分布2‑24个生物传感分析芯片单体。

6.一种智能可穿戴运动手环，其特征在于：包括权利要求1至5任一项所述实时检测人体生化指标的旋转式传感芯片阵列盘。

7.一种智能可穿戴运动手表，其特征在于：包括权利要求1至5任一项所述实时检测人体生化指标的所述旋转式传感芯片阵列盘。

说明书

旋转式传感器芯片阵列盘及使用其的智能可穿戴手表

技术领域

[0001] 本发明涉及生物传感技术领域，具体涉及一种旋转式传感芯片阵列盘及使用其的智能可穿戴手表。

背景技术

[0002] 随着经济社会的进步，我国国民对主动健康的需求不断增长。人们对健康的需求已不仅仅是疾病诊治，在希望“好看病、看好病”的同时，更希望“不得病、少得病”，更加关注
疾病的预防、健康状态的良好。

[0003] 目前围绕主动健康领域的研究高度活跃，创新技术与产品不断涌现，其中基于对身体生化，生理指标实时监测的可穿戴生物传感器的研究也成为了国内外前沿科技研究的
热点，其可以检测体液中的葡萄糖、乳酸、尿酸、氨基酸、脂肪酸和各种离子(如钠、钾、钙、
氯)等多种健康状态辨识指标，建立与人体健康相关指标的联系。

[0004] 可穿戴医疗健康设备是将可穿戴技术应用于体征检测、运动数据统计及健康状况改善的设备统称，具备监测生理指标、记录数据、动态观察等三大作用，其关键核心技术之
一是生物传感器的构建，与传统的运动可穿戴设备仅能检测血压、脉搏等生理指标不同，采
用生物传感器的可穿戴医疗健康设备更聚焦于反应人体深度健康的生化指标。

[0005] 然而，由于生物传感器中的生物识别物难以长期稳定存在，并且生物识别物的使用存在使用后失活的难题，难以重复使用，因此，难以实现对生化指标的长期稳定检测，这
大大限制了其在可穿戴设备或POCT设备中的产业化使用，因此开发一款可以长期稳定进行
生化指标监测的可穿戴设备或POCT设备是当前亟待解决的问题。

[0006] 技术方案

[0007] 发明所要解决的技术问题是提供一种旋转式传感芯片阵列盘及使用其的智能可穿戴手表，通过全新的结构设计，可实现生化指标长期稳定的监测，避免频繁更换，影响使
用的便捷性。

[0008] 基于此，本发明提供一种旋转式传感芯片阵列盘，其包括基板、中控转轴，旋转盘，传感分析芯片单体，信号探测芯片、支撑板和微量进样口，所述中控转轴和旋转盘固定在基
板上。

[0009] 其中，所述中控转轴穿过所述旋转盘的中心孔，为旋转盘的旋转提供动力，通过中控转轴上的机械齿轮控制旋转盘的旋转速度，旋转速度通过与智能手表的时间关联来调
控，实现旋转盘上的生物传感分析芯片阵列盘单个芯片的定时换位替换。

[0010] 其中，所述支撑板固定在旋转盘上方，穿过中控转轴，所述信号探测芯片固定在支撑板上。

[0011] 其中，所述信号探测芯片数量为1‑2个。

[0012] 其中，在信号探测芯片上设置有微量进样口，微量进样口在手表佩戴时贴于皮肤表面用于采集体液。

[0013] 其中，所述生物传感分析芯片单体阵列盘均匀分布在旋转盘上。

[0014] 其中，所述旋转盘分布2‑24个生物传感分析芯片。

[0015] 其中，所述生物传感分析芯片单体由对电极和识别受体修饰的工作电极构成。

[0016] 本发明还提供一种智能可穿戴运动手环或者运动手表，其包括上述旋转式传感芯片阵列盘。

[0017] 有益的效果

[0018] 本发明提供的旋转式传感芯片阵列盘及使用其的智能可穿戴手表，通过全新的结构设计，可实现生化指标长期稳定的监测，避免频繁更换，影响使用的便捷性，解决长期以
来智能可穿戴设备无法实时检测生化指标的难题。

附图说明

[0019] 图1本发明提供的运动手表整体结构图；

[0020] 图2本发明提供的旋转式传感芯片阵列盘结构示意图。

具体实施方式

[0021] 本发明提供一种旋转式传感芯片阵列盘，其包括基板、中控转轴，旋转盘，传感分析芯片单体，信号探测芯片、支撑板和微量进样口，所述中控转轴和旋转盘固定在基板上。

[0022] 所述中控转轴穿过所述旋转盘的中心孔，为旋转盘的旋转提供动力，通过中控转轴上的机械齿轮控制旋转盘的旋转速度，旋转速度通过与智能手表的时间关联来调控，实
现旋转盘上的生物传感分析芯片阵列盘单个芯片的定时换位替换。

[0023] 所述支撑板固定在旋转盘上方，穿过中控转轴，所述信号探测芯片固定在支撑板上，数量为1‑2个，优选为2个，用于实现探测传感分析芯片单体的信号结果，并将芯片上生
物识别信号转换为电信号，通过电流或电位检测模块，进一步实现可穿戴设备上的读数。

[0024] 在信号探测芯片上设置有微量进样口，微量进样口在手表佩戴时贴于皮肤表面用于采集体液。

[0025] 所述生物传感分析芯片单体阵列盘均匀分布在旋转盘上，根据具体的使用需要可以分布2‑24个生物传感分析芯片。

[0026] 所述生物传感分析芯片单体由对电极和识别受体修饰的工作电极构成，修饰生物识别受体的工作电极在接触到汗液中的对应识别生化分子时，会发生生物特异性识别(例
如酶与底物的催化反应，或者抗原与抗体的特异性结合)，与生物识别受体共修饰在电极表
面的换能层可在发生生物特异性识别后将生物信号转化为电信号(电流，电阻，电位变化)
或光信号(荧光探针的发光变化)，供集成的信号探测芯片收集。

[0027] 信号探测芯片用于探测传感分析芯片单体的信号结果，并将信号进行数字输出，再通过算法软件转换为可穿戴设备上的读数。

[0028] 该芯片阵列盘作为可穿戴手表或可穿戴手环的配件使用。

[0029] 所述体液可以为汗液、唾液、血液等，优选为汗液。

[0030] 所述识别受体，例如葡萄糖氧化酶，乳酸氧化酶，尿酸氧化酶，氨基酸氧化酶，脂肪酸脱羧酶等，用于识别人体液内的葡萄糖、乳酸、尿酸、氨基酸、脂肪酸和各种离子(如钠、
钾、钙、氯)指标。

[0031] 所述电极界面层采用碳基纳米材料，可以为石墨烯纳米片、石墨纳米片、氧化石墨烯纳米片、氧化石墨纳米片、大面积石墨烯片材、碳纳米管(CNT)及其组合。工作电极材料可
以是金，碳材料电极，或上述碳纳米复合材料图案化形成，对电极的材料为铂金或银或碳浆
电极。

[0032] 本发明还提供一种智能可穿戴运动手环或者运动手表，其包括上述旋转式传感芯片阵列盘。

[0033] 所述运动手环或者运动手表还包括表壳、保护面板、后盖、电池、主板、电子屏、表壳与后盖通过螺丝固定连接，旋转式传感芯片阵列盘倒扣在后盖上，在后盖底部留出与芯
片阵列盘上的微量采样孔对应的空隙，用于收集体液，电池位于芯片阵列盘的上方，用于给
运动手环或者运动手表供电，主板位于电池上方，电子屏位于表壳内，旋转式传感芯片阵列
盘导线连接到主板上，主板导线连接到电子屏，实现将旋转式传感芯片阵列盘获取的电信
号显示在电子屏上。

[0034] 本发明提供的生物传感芯片是通过即插即用接口插入手表的，可随时插拔替换。

[0035] 以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

[0036] 如图1所示，本发明提供一种用于实时检测人体生化指标的旋转式传感芯片阵列盘，其包括基板1、中控转轴2，旋转盘3，传感分析芯片单体4，信号探测芯片5、支撑板6和微
量进样口7，所述中控转轴2和旋转盘3固定在基板1上。

[0037] 所述中控转轴2穿过所述旋转盘的中心孔，为旋转盘的旋转提供动力，通过中控转轴2上的机械齿轮8控制旋转盘的旋转速度，旋转速度通过与智能手表的时间关联来调控，
实现旋转盘上的生物传感分析芯片阵列盘单个芯片的定时换位替换。所述支撑板6固定在
旋转盘3上方，穿过中控转轴2，所述信号探测芯片5固定在支撑板6上，数量为为2个。在信号
探测芯片6上设置有微量进样口7，微量进样口在手表佩戴时贴于皮肤表面用于采集体液。
所述体液可以为汗液、唾液、血液等，优选为汗液所述生物传感分析芯片单体4阵列盘均匀
分布在旋转盘3上，根据具体的使用需要可以分布2‑12个生物传感分析芯片。

[0038] 所述生物传感分析芯片单体由对电极和识别受体修饰的工作电极构成，修饰生物识别受体的工作电极在接触到汗液中的对应识别生化分子时，会发生生物特异性识别(例
如酶与底物的催化反应，或者抗原与抗体的特异性结合)，与生物识别受体共修饰在电极表
面的换能层可在发生生物特异性识别后将生物信号转化为电信号(电流，电阻，电位变化)
或光信号(荧光探针的发光变化)，供集成的信号探测芯片收集。

[0039] 信号探测芯片用于探测传感分析芯片单体的信号结果，并将信号进行数字输出，再通过算法软件转换为可穿戴设备上的读数。

[0040] 如图2所示，本发明提供的可用于实时检测人体生化指标的智能可穿戴手表，其包括表壳9、后盖10、电池11、主板12、电子屏13、上述的旋转式传感芯片阵列盘14和保护面板
15，表壳9与后盖10通过螺丝固定连接，旋转式传感芯片阵列盘14倒扣在后盖10上，在后盖
10底部留出与芯片阵列盘14上的微量采样孔对应的空隙，用于收集体液，电池11位于芯片
阵列盘14的上方，用于给运动手表供电，主板12位于电池11上方，电子屏13位于表壳9内，旋
转式传感芯片阵列盘14导线连接到主板12上，主板12导线连接到电子屏13，实现将旋转式
传感芯片阵列盘获取的电信号显示在电子屏上。

[0041] 所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情
况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

[0042] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等
效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所
作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。