采用堞形通孔的传感器插入件的制作方法

本申请大体上涉及可穿戴生物传感器，且更明确地说涉及采用堞形通孔的传感器插入件。

背景技术：

现有的可穿戴生物传感器，例如持续血糖监测仪，将分析物传感器作为完整的模块组件集成到可穿戴装置中，使得可通过单个动作同时将所述装置应用于人体并且将传感器线部署到人体中。因此，在制造或组装装置期间，必须在部署传感器线之前将其电连接以及机械组装到装置上。

附图说明

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图说明了一个或多个特定实例，并且与对实例的描述一起用来解释特定实例的原理和实施方案。

图1和2示出采用了在印刷电路板(“pcb”)中形成的堞形通孔的示例传感器插入件；

图3a到3b示出采用了在pcb中形成的堞形通孔的示例传感器插入件；

图4示出采用了在pcb中形成的堞形通孔的示例传感器插入件；

图5a到5c示出包含了采用在pcb中形成的堞形通孔的传感器插入件的示例可穿戴生物传感器装置；以及

图6示出制造采用了在pcb中形成的堞形通孔的传感器插入件的示例方法。

具体实施方式

本文在采用堞形通孔的传感器插入件的背景下描述实例。本领域普通技术人员将认识到，以下描述仅是说明性的，并非旨在以任何方式进行限制。现在将详细参考附图中所说明的实例的实施方案。在整个附图和以下描述中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的项。

为了清楚起见，并未示出和描述本文所述实例的所有常规特征。当然，应理解，在开发任何此类实际的实施方案时，必须做出许多特定于实施方案的决定，以便实现开发人员的特定目标，例如遵从与应用和业务相关的约束条件，并且这些特定目标会因实施方案的不同而不同，并且也会因开发人员的不同而不同。

一些可穿戴生物传感器采用插入到穿戴者的皮肤中的一个或多个侵入性传感器线。传感器线通常包含至少两个离散的电极，并且具有一定量的化学物质，例如葡萄糖氧化酶(“gox”)，其沉积在插入到穿戴者的皮肤中的传感器线的末端上。接着，所述化学品与穿戴者的组织液中存在的分析物发生反应，从而生成可以被生物传感器的电子装置感测到的电流。然而，因为所生成的电流量可能非常小，例如大约几十纳安(nanoamp)，并且因为这些化学物质可能对热敏感，所以生物传感器的设计和制造可能很困难。例如，必须将生物传感器设计为防止泄漏电流，而泄漏电流可能会干扰通过化学物质与分析物之间的反应生成的电流。另外，包含例如焊接的高温步骤的制造过程会在化学物质被加热的情况下破坏所述化学物质。

为了解决这些问题和应对其它挑战，示例可穿戴生物传感器可采用具有例如微控制器或无线收发器、电池等电子装置的主pcb。另外，示例装置采用二次pcb装配来以机械方式固定传感器线(一般称为“插入件”)，同时还为传感器线上存在的不同电极提供电触点。接着，可以例如通过焊接将插入件以电气方式且以物理方式耦合到主pcb。为了帮助减少焊接过程中传递到插入件的热量，示例插入件采用了堞形通孔，以提供主pcb与插入件之间的电连接，并且提供与传感器线本身相对地热隔离的焊接位置。

在此实例中，插入件具有围绕插入件覆盖区的周边形成的通孔。接着，从较大的pcb片上切下插入件，使得通孔被切开，从而露出通孔的内部。通孔暴露出来的内部可与主pcb上的对应电触点对准并焊接在一起。因为焊接点位于通孔内并且基本上位于pcb的与插入件pcb上的电子装置不同的另一侧，所以从焊接过程传递到包含传感器线的插入件电子装置的热大大减少。另外，使用通孔能够形成一个或多个保护环以包围插入件，并且在插入件上形成的不同电触点之间提供电隔离，所述电触点例如在传感器线内形成的不同电极的电触点。

给出这一说明性实例以向读者介绍本文所讨论的总的主题，而本公开不限于这一实例。以下各节描述了各种附加的非限制性实例，以及关于采用了在pcb中形成的堞形通孔的传感器插入件的系统和方法的实例。

现在参考图1，图1示出采用了堞形通孔的示例传感器插入件100。在此实例中，传感器插入件包含平面衬底，在此实例中为pcb。可采用任何合适的pcb材料，包含fr4、聚酰亚胺等。在pcb的上表面上形成两个电触点112、114。每个电触点112、114的尺寸和形状设定成使得传感器线120能够例如通过夹具、黏着剂或任何其它合适的物理耦合技术以电气方式且以物理方式耦合到所述电触点上。在此实例中，传感器线由同轴形成的两个电极形成，并且在使用之前，传感器化学品(例如葡萄糖氧化酶)可沉积在传感器线的远端上，即，传感器线的要插入到穿戴者的皮肤中的那端。传感器线的近端暴露每个电极，以使每个电极能够以电气方式且以物理方式耦合到电触点112、114中不同的一个电触点。在此实例中，工作电极(“we”)耦合到电触点114，而对电极(“ce”)耦合到电触点112。另外，每个电触点112、114电耦合到形成于pcb材料的周边边缘上的堞形通孔。一旦插入件100以物理方式且电耦合到主pcb，堞形通孔118就会提供电触点112、114与放置在主pcb上的传感器电子装置之间的电连接。虽然在此实例中，插入件100具有两个电触点112、114，但是一些实例可采用多个传感器线，这基于所采用的传感器线的类型可能需要额外电触点。此外，在一些实例中，传感器线可包含多于两个的电极。例如，多个电极可在连续的平面层中彼此堆叠地形成。每层可耦合到形成于平面衬底上的不同电触点。此外，不同的电极可施用有不同的传感器化学品。合适的传感器化学品包含用于感测乙酰胆碱、淀粉酶、胆红素、胆固醇、绒膜促性腺激素、肌酸激酶(例如ck-mb)、肌酸、dna、果糖胺、葡萄糖、谷氨酰胺、生长激素、激素、酮、乳酸、过氧化物、前列腺特异性抗原、凝血酶原、rna、促甲状腺激素或肌钙蛋白的化学品。

在此实例中，平面衬底110(或插入件衬底)还限定两个电触点之间的开口124。开口提供两个电触点112、114之间的物理分离，由此在它们之间提供一些电隔离。另外，开口使得能够形成不与传感器线120相交或接触的保护迹线116a-b。在一些实例中，开口可形成为具有与形成于主pcb上的一个或多个特征对应的形状，以实现对准。然而，应理解，并非在所有实例中都需要这样的开口，并且可基于设计考虑将其省略。

除了电触点112、114之外，在插入件pcb上还形成了两个保护迹线116a-b。每个保护迹线116a-b包围插入件pcb的一部分，以提供两个电触点112、114之间的电隔离。在此实例中，每个保护环包含形成于插入件pcb110的上表面上的部分，所述部分电耦合两个对应堞形通孔。每个保护环116a-b还包含形成于插入件pcb110的下表面上的部分，所述部分也耦合到相同的对应堞形通孔，以提供包围插入件pcb的一部分的材料闭环。与开口组合起来，两个保护环116a-b将两个电触点112、114彼此以电气方式隔离。在一些实例中，保护环116a-b中的一个或两个都可耦合到接地层，以帮助耗散泄漏电流。

在此实例中，插入件100还包含耦合到两个电触点112、114的传感器线120。在此实例中，传感器线120具有同轴布置的两种线材，其中一种用作工作电极，而另一种用作参考电极或对电极。为了使传感器线的两个不同的同轴部分能够耦合到不同的电触点，内部线材延伸超过外部线材的末端，但外部线材末端的一部分被聚氨酯绝缘件122覆盖。在此实例中，内部线材以物理方式且以电气方式耦合到一个电触点114，而外部线材以物理方式且以电气方式耦合到另一电触点112。

在此实例中，传感器线材为(1)铂或镀铂线，为内部线材，以及(2)银/氯化银(ag/agcl)材料，为外部线材。将传感器线120的一端和一部分ag/agcl材料插入患者的皮肤中，而传感器线120的另一端附接到电触点。ag/agcl材料耦合到第一电触点112，而铂材料耦合到第二电触点114。

现在参考图2，图2展示了采用堞形通孔的另一示例传感器插入件200。在此实例中，插入件200由平面衬底形成，所述衬底是pcb210。类似于图1所示的实例，插入件200具有在其上形成的两个电触点230a-b。传感器线250以物理方式且以电气方式耦合到电触点230a-b。确切地说，传感器线具有两个同轴电极252a-b，其以物理方式且以电气方式耦合到相应的电触点230a-b。每个电触点230a-b通过形成于pcb210上的电迹线电耦合到对应堞形通孔220b、220c。堞形通孔可随后以物理方式且以电气方式耦合到另一pcb上的电触点，以允许将来自传感器线250的电信号传送到另一pcb。

插入件200还包含形成于pcb210上的保护迹线240。保护迹线240在两个堞形通孔220a、220d之间且在两个电触点230a-b之间横穿pcb210，由此使所述两个电触点彼此以电气方式隔离。在此实例中，在pcb的上表面(如图2所示)上以及在与上表面相对的下表面上均形成保护迹线240，其中在堞形通孔220a、220d之间形成另一电迹线。然而，在一些实例中，保护迹线240可仅在与电触点230a-b相同的表面上形成。在此实例中，与图1所示实例不同，pcb并未限定中心开口。因此，保护迹线240必须在不接触传感器线250的情况下在传感器线250下方延伸，如果接触则可能扰乱由传感器线250提供给电触点230a-b的电信号。

现在参考图3a到3b，图4a示出采用了在pcb中形成的堞形通孔的示例传感器插入件300。在此实例中，插入件300具有限定中心开口322的pcb310平面衬底。另外，pcb310的周边上形成四个堞形通孔，而中心开口322的周边上形成两个堞形通孔。

两个电触点312、314形成于pcb的上表面上，并且各自电耦合到在中心开口322的周边上形成的对应堞形通孔。电触点312、314布置成以物理方式且以电气方式耦合到传感器线220。

除了电触点312、314之外，在pcb310上还形成了两个“环绕式”保护迹线316a-b。每个保护迹线316a-b包围pcb310的一部分，以提供两个电触点312、314之间的电隔离。在此实例中，每个保护迹线316a-b包含形成于pcb310的上表面上的部分，所述部分以电气方式方式耦合两个对应堞形通孔。每个保护迹线316a-b还包含形成于pcb310的下表面上的部分，所述部分也耦合到相同的对应堞形通孔，以提供包围pcb310的一部分的材料闭环。与开口组合，两个保护迹线316a-b将两个电触点312、314彼此以电气方式隔离。在一些实例中，保护迹线316a-b中的一个或两个可耦合到接地层，以帮助耗散泄漏电流。

图3b示出了pcb310的下表面。图4b中所示的视图还展示了环绕式保护迹线316a-b，所述环绕式保护迹线316a-b通过保护迹线316c电耦合，所述保护迹线316c将形成于开口的周边中的两个堞形通孔耦合。在一些实例中，不包含保护迹线316c，因此两个环绕式保护迹线316a-b在pcb310上彼此以电气方式隔离，但在一些实例中，它们可耦合到公共接地层，例如在生物传感器的主pcb上形成的公共接地层。

现在参考图4，图4示出采用了在pcb中形成的堞形通孔的示例传感器插入件400。这样的示例传感器插入件400可集成在可穿戴生物传感器中，例如连续血糖监测仪(“cgm”)。示例cgm可包含含有各种电子部件的主pcb，所述电子部件包含处理器、离散电子部件和无线收发器。电池可安装在cgm的主pcb上并且与其电耦合，以向cgm的电子部件供电。

示例传感器插入件400可以物理方式且以电气方式耦合到主pcb，以使得来自cgm的传感器线的信号能够以物理方式且以电气方式耦合到传感器插入件400，从而提供给主pcb上的电子部件，例如处理器。

在此实例中，传感器插入件400包含形成于插入件400的一侧上的两个电触点412、414，所述电接触点412、414通过在插入件400的周边中限定的开口422以物理方式分离。每个电触点412、414电耦合到堞形通孔。另外，保护迹线416在pcb410的与两个电触点412、414相同的表面上形成，并提供两个电触点412、414之间的电隔离。

除了电触点和保护迹线416之外，插入件400还包含附加的电气特征。在此实例中，设计为天线430的电跟踪器形成于pcb410上，并且电耦合到堞形通孔，以实现以电气方式且以物理方式耦合到cgm的主pcb。在一些实例中，还可在pcb上提供其它电气特征，包含以物理方式且以电气方式耦合一个或多个附加传感器线的附加电触点。

在一些实例中，插入件400可与主pcb分开形成，并且在将插入件400以物理方式且以电气方式耦合到cgm的主pcb之前，可将传感器线以物理方式且以电气方式耦合到插入件400；然而，如将对于图6所论述，也可采用其它次序。

现在参考图5a到5c，图5a示出包含了采用堞形通孔的传感器插入件520的示例可穿戴生物传感器装置500。在此实例中，可穿戴生物传感器装置500包含上面放置传感器插入件520和传感器控制器540的主pcb510。此示例装置500包含图3所示的示例传感器插入件；然而，可采用任何采用了堞形通孔的合适的传感器插入件。

在此实例中，主pcb510还限定了表面特征512，例如与传感器插入件520中限定的开口接合的引脚。图5b展示了主pcb510，其具有在其上限定的表面特征512。表面特征512提供对准特征，以使得传感器插入件520与主pcb510以及形成于主pcb510上的一个或多个电触点能够对准。图5c展示了主pcb510的俯视图，其具有形成为并放置成与传感器插入件520接合的表面特征512。另外，主pcb510具有四个电触点514a-d，其形成为与传感器插入件的堞形通孔522a-d接合。

现在参考图6，图6示出用于制造采用了在pcb中形成的堞形通孔的传感器插入件的示例方法600。将相对于图1中所示的示例传感器插入件100来描述示例方法600；然而，可采用根据本公开的示例方法来制造根据本公开的任何合适的示例传感器插入件。

在框610处，提供合适的平面衬底110。在此实例中，平面衬底110是由fr4或聚酰亚胺等合适的材料所形成的pcb。在此实例中，平面衬底110的尺寸比所设计的传感器插入件100大。因此，在随后的步骤中，可将平面衬底110切割到传感器插入件100的设计尺寸大小。

在框620处，在平面衬底110中，例如在对应于传感器插入件100的设计周边的位置，形成一个或多个通孔118。这样的通孔118可形成为具有大致圆形(或其它)的横截面，其中通孔的周边的一部分延伸到传感器插入件100的设计周边之外。在一些实例中，也可在传感器插入件100的内部中形成一个或多个通孔118。可围绕将在传感器插入件100中限定的开口的设计周边形成这种通孔118。例如，再次参考图1，当在pcb110中形成中心开口时，在pcb110中形成两个通孔并且将其切割以形成堞形通孔。根据不同的实例，可形成任何合适数量的通孔。在此实例中，在传感器插入件的设计周边上形成四个通孔，而在传感器插入件100的中心开口的设计周边上形成两个附加的通孔。

在框630处，沿着传感器插入件100的设计周边切割平面衬底110，包含切割通孔以形成堞形通孔118。在此实例中，进一步切割平面衬底110以形成中心开口124和在中心开口124的周边中的堞形通孔。

在框640处，在传感器插入件100的设计周边内在pcb110上形成两个电触点112、114。在此实例中，电触点112、114形成为使得传感器线120能够以物理方式且以电气方式耦合，并且形成在设计中心开口124的相对侧上。在此实例中，两个电触点112、114都形成于pcb110的相同表面上；然而，在一些实例中，它们可形成于pcb100的相对侧上。例如，如果传感器线的每个电极形成为离散的线，则它们可耦合到pcb110的相对侧。并且虽然在此实例中，形成了两个电触点，但是在一些实例中，可形成多于两个的电触点。例如，如果要将多个传感器线附连到传感器插入件，则可为每个传感器线或每个传感器电极形成一对电触点。

除了在框640处形成电触点之外，还形成起于每个电触点112、114的电迹线，以将相应的电触点112、114电耦合到对应堞形通孔。在一些实例中，当插入件随后被焊接到主pcb上时，电迹线可蜿蜒以延伸其长度，从而减少从堞形通孔到电触点的热传送。

在框650处，在pcb110上形成一个或多个保护迹线116a-b。在此实例中，形成了电迹线以将堞形通孔彼此耦合，从而以电气方式隔离电触点。例如，参考图3a，电迹线形成于在中心开口322的周边中形成的堞形通孔与在pcb310的周边中形成的对应堞形通孔之间。在pcb310的上表面和下表面上均形成这样的迹线，以产生包围pcb210的保护迹线。另外，在此实例中，保护迹线316c形成于在中心开口322的周边中形成的堞形通孔之间，以耦合两个环绕式保护迹线316a-b；然而，保护迹线316c是任选的，并且在一些实例中可省略。

在框660处，将传感器线120耦合到电触点112、114。如上所论述，传感器线120可为具有两种不同线材的同轴传感器线120，其中内部线材在传感器线120的一端延伸超过外部线材。暴露出来的内部线材的一部分可以物理方式且以电气方式例如通过焊接或使用夹具或其它电耦合方式耦合到电触点114中的一个。外部线材的一部分可使用任何合适的电耦合方式耦合到另一电触点112。

在框670处，例如葡萄糖氧化酶等合适的传感器化学品沉积在传感器线120的远离传感器插入件100的末端上。

在框680处，将传感器插入件100耦合到生物传感器的主pcb。在此实例中，使用在传感器插入件的周边中形成的堞形通孔中的每一个堞形通孔将传感器插入件100焊接到主pcb。在一些实例中，可改为或另外焊接在中心开口的周边中形成的堞形通孔。

虽然以特定顺序描述了以上方法600的步骤，但是应理解，根据不同的实例可采用不同的顺序。例如，可在框650之后执行框630，或者可在框640或框630之前执行框650。

前文对一些实例的描述仅出于说明和描述的目的给出，而并非旨在为穷尽性的或者用来将本公开限制于所公开的精确形式。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本公开的许多修改和调适对于本领域技术人员将是显而易见的。

本文对实例或实施方案的参考意指结合实例所描述的特定特征、结构、操作或其它特性可包含在本公开的至少一个实施方案中。本公开不限于按此描述的特定实例或实施方案。短语“在一个实例中”、“在实例中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”或其变体在说明书中各种位置的出现不一定指代同一实例或实施方案。在本说明书中关于一个实例或实施方案所描述的任何特定特征、结构、操作或其它特性可与相对任何其它实例或实施方案所描述的其它特征、结构、操作或其它特性相组合。

本文使用的词“或”旨在涵盖包含性和排他性“或”条件。换句话说，a或b或c按照适合于特定用途包含以下任何或所有替代性组合：仅a；仅b；仅c；仅a和b；仅a和c；仅b和c；以及a和b和c。