FR3132835A1

FR3132835A1 - Capteur à microaiguilles comprenant une base, au moins un module élémentaire de support de microaiguille

Info

Publication number: FR3132835A1
Application number: FR2201461A
Authority: FR
Inventors: Luc Pierart; Yulin Huang
Original assignee: PKvitality SAS
Current assignee: Wizp AS
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2023-08-25
Anticipated expiration: 2042-02-18
Also published as: FR3132835B1

Abstract

L’invention concerne un capteur à microaiguilles comprenant une base (10), au moins un module élémentaire (11) de support de microaiguille(s) (6), le module élémentaire (11) comprenant un support (110), le support (110) comprenant une première surface (12) et une deuxième surface (13) opposée à la première surface (12), la première surface (12) étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille (6) faisant saillie depuis la première surface (12) du support (110), le module élémentaire (11) est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale (111, 112) comprend un renfoncement (115, 116) recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire (11) étant inférieure ou égale à 5 mm2 et le support (110) comprend une partie plane définie sur la première surface (12) dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm2. Figure pour l’abrégé : FIGURE 3

Description

Capteur à microaiguilles comprenant une base, au moins un module élémentaire de support de microaiguille

L’invention concerne les dispositifs prêt-à-porter ou « wearables » utilisés dans des systèmes de surveillance corporelle, par exemple pour le relevé et le suivi de paramètres biochimiques du corps humain, de tels dispositifs comprenant un capteur à micro-aiguilles.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Certaines pathologies comme le diabète nécessitent une surveillance quotidienne de paramètres biochimiques du corps humain, en particulier des concentrations en certains composés (la glycémie dans l’exemple du glucose).

Pour cela, il est courant de piquer un point de la peau de sorte à faire perler une goutte de sang, et d’analyser cette goutte soit de façon réactive (par exemple avec une bandelette), soit de façon électronique (par exemple par au moins un capteur analytique), de façon à estimer le ou les paramètres cibles.

On connait aujourd’hui des systèmes évolués bien moins invasifs qui se contentent d’analyser le liquide interstitiel, c’est-à-dire le fluide qui remplit l'espace entre les capillaires sanguins et les cellules. Il a en effet une composition ionique proche de celle du plasma sanguin.

Ces systèmes évolués permettent ainsi de surveiller les paramètres biochimiques souhaités de façon transcutanée, sans nécessité de percer régulièrement la peau et de prélever.

En particulier, il a été proposé un dispositif porté au poignet appelé GlucoWatch, mettant en œuvre un phénomène appelé iontophorèse (ou ionophorèse) dans lequel un champ électrique permet « d’attirer » le liquide interstitiel à travers la peau jusqu’à un capteur sur la paroi du dispositif. Ce concept a cependant été abandonné rapidement car 6% seulement des patients supportaient la douleur d’extraction électrique. De surcroît les résultats des mesures étaient peu fiables.

Il a été proposé alternativement des sondes transcutanées prenant la forme d’un patch autocollant plaquant un « capteur-microaiguille » juste sous la peau, de sorte à mettre le capteur en communication fluidique permanente avec le liquide interstitiel, pour une surveillance continue.

De nombreux systèmes proposés comprennent plusieurs micro-microaiguilles disposés sur un support, des ensembles différents de micro-aiguilles définissant des électrodes pour la mesure d’un analyte dans le liquide interstitiel.

Pour obtenir une bonne mesure de l’analyte, ces systèmes nécessitent d’avoir un grand nombre de micro-aiguilles. En effet, plus le nombre de micro-aiguilles pour une électrode est grand plus le signal détecté est fort.

En particulier, comme illustré sur la , un réseau R de micro-aiguilles (représentées par des points) définit une électrode de travail WE et une électrode de référence REF et parfois une contre-électrode CE. Chaque micro-aiguille constitue une partie d’une électrode (WE, REF ou CE). Les microaiguilles sont de petites tailles et nécessitent d’être en grand nombre pour obtenir une bonne qualité de mesure.

Or, le grand nombre de micro-aiguilles pose toutefois plusieurs problèmes. Plus le nombre est important, plus les irritations de la peau sont importantes. Également, plus le nombre est important plus il est difficile pour les micro-aiguilles de pénétrer la peau (effet fakir). Enfin, plus le nombre est important, plus la surface occupée par les micro-aiguilles est importante ce qui rend difficile l'utilisation de ces micro-aiguilles dans un dispositif portable.

Il existe donc un besoin de pouvoir proposer un capteur à microaiguilles dont la répartition des aiguilles est plus compacte et le nombre de microaiguilles moindre sans que cela soit au détriment de la mesure.

L’invention répond à ces besoins.

A cet effet, l’invention propose un capteur à microaiguilles comprenant une base, au moins un module élémentaire de support de microaiguille(s), le module élémentaire comprenant un support, le support comprenant une première surface et une deuxième surface opposée à la première surface, la première surface étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille faisant saillie depuis la première surface du support, le module élémentaire est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale comprend un renfoncement recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire étant inférieure ou égale à 5 mm²et le support comprend une partie plane définie sur la première surface dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm².

L’invention, selon le premier aspect, est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :

- la microaiguille est distante des extrémités du module élémentaire d’une distance supérieure ou égal à 100 microns ;

- le module élémentaire comprend au moins deux pions faisant saillie depuis la deuxième surface du support, les pions étant insérés dans des orifices formés dans la base de manière à limiter une rotation du module élémentaire par rapport à la base dans une direction parallèle à la base et une rotation dans une direction perpendiculaire à la base ;

- la partie plane présente de préférence une longueur inférieure ou égale à 1,1 mm, une largeur inférieure à 0,6 mm et une hauteur inférieure ou égale à 0,5 mm, ces dimensions correspondant à celles d’un composant monté en surface du type CMS 0402 ;

- le support comprend deux renfoncements chacun disposés sur deux faces différentes, les renfoncements étant recouverts d’un dépôt conducteur ;

- dans lequel la première surface et la deuxième surface du support sont recouvertes d’un dépôt conducteur ;

- dans lequel au moins une extrémité du support est une zone d’épaisseur non constante qui s’amincit dans une direction longitudinale du module élémentaire ;

- le module élémentaire est monté fixe sur la base, de préférence au moyen d’une colle conductrice ;

- le capteur comprend au moins deux modules élémentaires, les micro-aiguilles d’un module élémentaire étant affectées à un réseau d’électrodes pour la mesure d’au moins une concentration donnée d’un analyte donné, le réseau comprenant une électrode de travail, une électrode de référence et éventuellement une contre-électrode, les modules élémentaires étant agencées sur la base de sorte que la distance entre un sommet de chaque microaiguille de l’électrode de travail avec un sommet d’au moins une microaiguille de l’électrode de référence est inférieure ou égale à 2,5 mm et de préférence à 1,5 mm, chaque réseau comprenant un nombre de modules répartis sur 1,5 cm²;

- le réseau comprend également au moins une contre électrode constituée d’au moins une micro-aiguille, la distance entre un sommet de chaque microaiguille de l’électrode de travail avec un sommet d’au moins une microaiguille de la contre électrode étant inférieure ou égale 2,5 mm et de préférence à 1,5mm ;

L’invention concerne, selon un deuxième aspect, un procédé de fabrication d’un capteur à microaiguilles, comprenant une étape de montage d’un module élémentaire de support de microaiguille(s) sur la base, le module élémentaire comprenant un support, le support comprenant une première surface et une deuxième surface opposée à la première surface, la première surface étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille saillie depuis la première surface du support, le module élémentaire est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale comprend un renfoncement recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire étant inférieure ou égale à 5 mm²et le support comprend une partie plane définie sur la première surface dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm².

L’invention, selon le deuxième aspect, est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :

- un substrat comprend une matrice de modules élémentaires, les renfoncements de deux modules élémentaires côté à côté définissant un passage, le procédé comprenant une étape consistant à déposer une couche conductrice sur le substrat de manière à recouvrir les premières et deuxièmes surfaces des modules élémentaires incluant le passage ;

- le procédé selon le deuxième aspect de l’invention comprend une étape de découpage de chaque module élémentaire de la matrice pour désolidariser le module élémentaire de la matrice, un dépôt conducteur étant présent au niveau d’au moins une face du module à l’issue du découpage.

Ainsi avec le capteur de l’invention, on peut répartir les microaiguilles d’une manière optimale pour permettre d’obtenir une mesure précise.

Le capteur de l’invention permet en effet de rapprocher les microaiguilles d’électrodes différentes pour augmenter le signal mesuré par les électrodes. Dès lors, le nombre de micro-aiguilles total peut être réduit ainsi que la surface totale occupée par un réseau de microaiguilles.

Une telle réduction de surface est particulièrement avantageuse dans le cas d’un capteur à micro-aiguilles positionné sur la peau car les irritations dues aux micro-aiguilles sont réduites. En outre, comme le nombre de micro-aiguilles est réduit, les micro-aiguilles pénètrent plus facilement la peau. Le positionnement du capteur est donc facilité et est plus confortable à l’usage notamment lorsque le dispositif est porté au poignet sensiblement au même endroit par l’utilisateur.

PRESENTATION DES FIGURES

D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

- la illustre un agencement de microaiguilles de type connu ;

- la illustre un dispositif de mesure d’un analyte selon l’invention ;

- les figures 3, 4 et 5 illustrent un module élémentaire d’un capteur selon l’invention selon plusieurs points de vue ;

- les figures 6 et 7 illustrent deux agencements de microaiguilles d’un capteur selon l’invention ;

- les figures 8a et 8b illustrent des mouvements possibles d’un module élémentaire d’un capteur selon l’invention ;

- la illustre des étapes d’un procédé de fabrication d’un capteur selon l’invention ;

- la illustre un substrat comprenant plusieurs modules élémentaires utilisé dans un procédé de fabrication d’un capteur selon l’invention.

Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE

Dispositif

La illustre un dispositif 1 pour mesurer un analyte contenu dans un fluide corporel d’un individu, de préférence du glucose contenu dans le fluide interstitiel d’un individu. Un tel dispositif 1 est notamment constitué d’un capteur électrochimique 2 comprenant une base 10, au moins une électrode de travail 3, au moins une électrode de référence 4 et de préférence au moins une contre électrode 5 qui permet de stabiliser la réaction chimique se produisant au niveau de l’électrode de travail lorsque les électrodes sont alimentées.

Les électrodes (c’est-à-dire l’électrode de travail 3, l’électrode de référence 4 et éventuellement une contre électrode 5) sont configurées pour être implantées dans le derme d’un utilisateur par une ou plusieurs micro-aiguilles 6 de manière à être en contact avec le fluide interstitiel de l’individu.

Chaque électrode est constituée d’une ou plusieurs micro-aiguille(s) 6 disposées sur la base 10. Le capteur permet de mesurer une ou plusieurs concentrations différentes d’un même analyte ou d’analytes différents. Ainsi, une électrode peut être la somme de plusieurs micro-aiguilles 6. A noter que les micro-aiguilles affectées à une électrode de travail pour la mesure d’une concentration ne peuvent être affectées à une électrode de travail pour la mesure d’une autre concentration. Également des micro-aiguilles pour l’électrode de référence ne peuvent être affectées à la contre électrode ou à l’électrode de travail. On comprend donc que les micro-aiguilles sont de manière unique affectées à un type d’électrode donné (travail, référence ou contre électrode)

Les micro-aiguilles sont disposées en réseau comprenant plusieurs micro-aiguilles sur une surface comprise entre 1 et 2 cm², de préférence 1,5 cm². Pour chaque concentration, une électrode de travail dédiée reliée à une électrode de référence (et éventuellement une contre-électrode) sont prévues.

On note que dans le cas d’un dispositif à deux électrodes, l’électrode de référence joue le rôle de contre-électrode, éventuellement en alternance.

Le dispositif 1 comprend également une unité de commande 7. L’unité de commande 7 est reliée électriquement aux électrodes. L’unité de commande 7 comprend un processeur, une mémoire, un module d’acquisition électrique et un module de commande électrique notamment pour piloter le capteur électrochimique 2. L’unité de commande 7 est en outre configurée pour alimenter l’électrode de travail 3 du capteur 2 de sorte à ce qu’elle forme un circuit avec l’électrode de référence 4 et éventuellement la contre électrode 5.

Chaque micro-aiguille 6 pour l’électrode de travail 3 est recouverte d’un matériau apte à réagir avec l’analyte qu’on cherche à détecter et dont on cherche à mesurer la quantité. Il peut s’agir du glucose oxydase (GOx) ou tout autre type d’enzyme ou de réactif apte à réagir avec le glucose. Un médiateur redox peut éventuellement être utilisé.

Le dispositif 1 comprend un bracelet 8 ou une lanière lui permettant de s’attacher à un membre et un boitier 9. Le boitier 9 comprend un écran d’affichage (non représenté) et l’unité de commande 7 est disposée dans le boitier 9.

Module élémentaire – support de micro-aiguilles

La illustre un module élémentaire 11 supportant deux micro-aiguilles 6, la illustre ce module élémentaire de côté et la illustre ce module vu de dessus.

En effet, un réseau de microaiguilles est avantageusement constitué de modules élémentaires, chaque supportant une ou deux microaiguilles 6. L’utilisation de modules élémentaires permet de positionner les microaiguilles de manière plus compacte que dans l’art antérieur. Les microaiguilles 6 d’un module élémentaire 11 sont affectées à un seul type d’électrode. En relation avec ce module, on définit un axe vertical Z parallèle aux microaiguilles 6 un axe longitudinal A perpendiculaire à l’axe vertical Z, un axe transversal B perpendiculaire à l’axe longitudinal A.

Le module élémentaire 11 comprend un support 110, le support 110 comprenant une première surface 12 opposée à une deuxième surface 13. Les micro-aiguilles 6 font saillie depuis la première surface 12 du module élémentaire 11 et comprennent chacune un fut de base 61 et un sommet 62 en pointe. Les microaiguilles 6 sont solidaires de la première surface 12. En effet, les microaiguilles 6 sont fabriquées en même temps que leur support, le module est ainsi monobloc.

De préférence, et comme visible sur les figures 3 et 4, le fut 61 d’une micro-aiguille 6 s’amincit de préférence vers le sommet en pointe 62. Une partie ou surface active 63 est définie au niveau du sommet 62 de la micro-aiguille 6. C’est cette partie ou surface active 63 qui est recouverte du matériau apte à réagir avec l’analyte qu’on cherche à détecter pour ce qui concerne les microaiguilles affectées à l’électrode de travail pour cet analyte. A titre préférentiel, les microaiguilles 6 sont formées à base de polycarbonate ou de silicium. Le sommet en pointe 62 s'étend de préférence exclusivement à une distance comprise entre 350 µm et 1100 µm de la base du fût de base 61 de la microaiguille 6, c'est-à-dire depuis la base 10, et préférentiellement entre 600 µm et 1000 µm.

Comme indiqué, un réseau comprend au moins une électrode de travail WE et au moins une électrode de référence REF, chaque électrode WE, REF est constituée d’au moins une microaiguille 6. Pour obtenir chaque électrode, les micro-aiguilles affectées à un type d'électrode sont reliées électriquement entre elles.

Comme visible sur la , afin de limiter le nombre de micro-aiguilles 6 pour un réseau R1, la distance d1 entre un sommet de chaque microaiguille 6 de l’électrode de travail WE avec un sommet d’au moins une microaiguille de l’électrode de référence REF est inférieure ou égale 2,5 mm et de préférence à 1,5 mm, le réseau comprenant un nombre donné de microaiguilles réparties sur une surface donnée comprise entre 1 et 2 cm², de préférence 1,5 cm². Avec une telle distance d1, on peut donc limiter le nombre de microaiguilles 6.

De cette manière, la sensibilité de la mesure est accrue puisque la distance électrique entre l’électrode de travail et l’électrode de référence est réduite. Ainsi, avec une telle répartition on évite que des micro-aiguilles de l’électrode de travail soient trop éloignées des micro-aiguilles de l’électrode de référence comme cela peut être le cas lorsque des blocs de micro-aiguilles sont définis comme présenté en introduction. En effet, plus la microaiguille pour l’électrode de travail a une petite surface active plus la distance avec la microaiguille pour l’électrode de référence doit être réduite. De cette manière il est possible d’obtenir sur une petite surface d’un réseau avec moins d’aiguilles (en nombre inférieur à vingt) une bonne mesure et permet de résoudre l’ensemble des problèmes présentés en introduction (irritations, portabilité etc.).

De manière complémentaire, comme illustré sur la ,dans le cas de trois électrodes pour la mesure, en plus de l’électrode de travail et de l’électrode de référence, le réseau R1’ comprend une contre électrode CE. Dans ce cas, la distance d2 entre un sommet de chaque microaiguille 6 de l’électrode de travail WE avec un sommet d’au moins une microaiguille de la contre électrode CE est inférieure ou égale 2,5 mm et de préférence à 1,5mm.

Comme déjà mentionné, de manière avantageuse, un réseau permet de mesurer la concentration de plusieurs analytes ou d’analytes différents.

Pour chaque réseau, on désigne une à une chaque micro-aiguille en fonction de sa fonction finale : électrode de travail, électrode de référence, contre électrode.

Pour positionner les microaiguilles 6 avec les distances d1, d2 mentionnées on utilise des modules élémentaires 11 qui sont montés fixe sur la base 10 au moyen par exemple d’une colle conductrice.

En particulier, un module élémentaire est un composant de petite taille du type monté en surface (CMS ou en anglais SMD pour Surface Mounted Device). De préférence, la surface occupée par le module élémentaire est inférieure ou égale 5 mm². Le module élémentaire est de forme parallélépipèdique et comprend une première face 111 parallèle à une deuxième face 112, une troisième face 112 parallèle à une quatrième face 113, la troisième face 112 et la quatrième face 113 sont perpendiculaires aux premières et deuxième faces 111, 112.

L’utilisation d’un composant de petite taille nécessite de prévoir pour le montage du composant sur la base 10 au moyen d’une machine automatique d’insertion de composants (en anglais, « pick and place ») une zone plane libre 116 permettant de saisir le composant. Une telle zone 116 présente une surface ou égale à 1 mm²qui correspond à la surface d’un CMS de type 0402 selon la nomenclature connue de l’homme du métier. Cette zone plane libre 116 présente une longueur de 1,016 mm, une largeur de 0,508 mm.

De préférence, un module élémentaire 11 comprend deux microaiguilles 6 de part et d’autre de la zone 116. Les microaiguilles 6 sont distantes des extrémités du module élémentaire d’une distance supérieure ou égale à 100 microns, voire 250 microns. Cette distance éloigne les microaiguilles 6 des bords du module 11 pour éviter d’endommager le module 11 au cours du découpage du module 11 au niveau de la microaiguille 6.

Le module élémentaire 11 est inséré dans la base 10 qui est connectée électriquement au boitier 9. Le boitier 9 permet de traiter les informations mesurées par les microaiguilles 6. Ainsi, les microaiguilles 6 mesurent des signaux électriques qui doivent être acheminé vers le boitier 9. Dès lors il faut une liaison électrique depuis les microaiguilles 6 vers la base 10 connectée électriquement au boitier 9. Pour permettre l’obtention d’une connexion électrique entre les microaiguilles 6 et la base 10, il faut un dépôt conducteur qui relie chaque microaiguille 6 à la deuxième surface 13 en contact avec la base 10. Pour des raisons pratiques, le support 110 du module élémentaire 11 comprend au moins un renfoncement 115, 116 formé sur une face latérale 111, 112 du support 110 du module élémentaire 11 (sur les première et deuxième faces latérales 114, 115). Un tel renfoncement 115, 116 est recouvert d’un dépôt conducteur. En outre, la première surface 12 et la deuxième surface du support 110 du module élémentaire 11 sont recouvertes d’un dépôt conducteur.

Sur les première et deuxième faces latérales de part et d’autre du renfoncement 115, 116 il n’y pas de dépôt conducteur. Comme on le verra par la suite, cela fait suite au découpage des modules élémentaires 11 au cours de la fabrication.

Ainsi, compte tenu du renfoncement recouvert d’un dépôt conducteur et des surfaces du support 110 du module élémentaires 11 recouvertes aussi d’un dépôt conducteur les signaux électriques sont acheminés depuis les microaiguilles 6 vers la surface du support 110 en contact avec la base 10.

Comme illustré sur la , deux renfoncements 115, 116 sont prévus l’un en face de l’autre. Le support 110 du module élémentaire 11 comprend alors deux faces latérales 111, 112 (les première et deuxième faces 111, 112) qui comprennent chacune un renfoncement et deux autres faces latérales 113, 114 droites qui ne comprennent pas de renfoncement (les troisième et quatrième face 113, 114). Cela permet de sécuriser la connexion électrique.

Le ou les renfoncement(s) 115, 116 assure(nt) la continuité électrique depuis les microaiguilles 6 vers la base 10 et donc vers le boitier 9, le support 110 du module élémentaire 11 étant recouvert d’un dépôt conducteur électrique.

Pour faciliter encore la fabrication, le support 110 du module élémentaire 11 présente au moins une extrémité 17 d’épaisseur non constante qui s’amincit dans une direction longitudinale. En particulier, dans la longueur en partant des microaiguilles, après une certaine marge autour de chaque microaiguille, le module élémentaire s’amincit. Comme on va l’expliciter, une épaisseur réduite facilite les opérations de découpage et le dépôt conducteur. En particulier, le module élémentaire 11 s’amincit dans des zones 17 situés vers les faces latérales 113, 114 droites (celles sans renfoncement).

Les modules élémentaires 11 étant de petites tailles, les microaiguilles 6 modifient le centre d’inertie du module élémentaire ce qui peut conduire à un déséquilibre du module élémentaire 11. En particulier, le module élémentaire peut être amené à se translater (selon la direction D1) autour de l’axe vertical Z et perpendiculaire à la première surface 12 comme visible sur la mais aussi à basculer autour de cet axe comme visible sur la (selon la direction D2). Sur ces figures 8a et 8b les doubles flèches montrent les directions D1, D2 des mouvements possibles. Ceci peut engendrer des problèmes de connexion électrique et donc nuire à la qualité de la mesure. On rappelle à ce titre, que le capteur est destiné à être porté au poignet et donc bouge de manière inévitable.

Pour éviter ces mouvements, le module élémentaire 11 comprend au moins deux pions 14 faisant saillie depuis la deuxième surface 13 du module élémentaire 11, les pions 14 étant insérés dans des orifices 15 formés dans la base 10 de manière à limiter une rotation du module élémentaire 11 par rapport à la base 10 dans une direction parallèle à la base (10) et une rotation dans une direction perpendiculaire à la base 10. Avantageusement, les orifices 15 sont borgnes. En outre, comme visible sur la , les pions sont disposés sur la deuxième surface 13 sur une zone entre les microaiguilles 6. Les pions 15 s’étendent notamment sur une longueur, comprise entre 0,3 mm et 1,5 mm. Les pions 15 doivent de manière plus générale avoir une longueur suffisante pour éviter les mouvements discutés ci-dessus.

Les pions forment un ensemble monobloc avec le support 110 et les microaiguilles 6.

En effet, le fait d’avoir besoin de compacter / rapprocher les distances des microaiguilles impose d’avoir un composant de petite taille et engendre que le centre d’inertie du composant est modifié et un déséquilibre provoqué par les microaiguilles peut faire bouger le composant ce qui n’est pas souhaitable.

En effet, les microaiguilles sont fixes sur un module élémentaire de petite taille ce qui peut dégrader la connexion électrique car il n’y a plus de surface plane entre la base et le composant qui sont séparés par de la colle au milieu ce qui peut induire une fragilité de la connexion électrique.

En outre, compte tenu que les micro-aiguilles affectées à une même électrode ne sont pas sur le même support il faut aussi s’assurer qu’elles ne bougent pas pour assurer une continuité de connexion électrique avec la base 10 en cas de mouvement du capteur.

Procédé de fabrication

Pour obtenir un capteur à microaiguilles tel que décrit, en relation avec la , un procédé de fabrication d’un tel capteur comprend notamment l’obtention des modules élémentaires 11 (étape FAB) puis le montage MON d’un module élémentaire sur la base 10 au moyen d’une machine automatique d’insertion de composants qui attrape chaque module élémentaire 11 par la zone libre 116.

La fabrication (étape FAB) d’un module élémentaire 11 comprend d’abord la fourniture d’un substrat S (étape FOU) tel qu’illustré sur la et qui comprend une matrice de module élémentaires 11 présentant les caractéristiques ci-dessus décrites. En particulier, chaque module élémentaire comprend deux renfoncements 114, 115 qui permettent de définir des passages 16 et qui séparent chaque module élémentaire 11 de la matrice.

En effet, pour obtenir le dépôt conducteur sur chacune des surfaces du module élémentaires et sur les côtés, on procède au dépôt d’une couche conductrice (par exemple métallique) sur le substrat S (étape DEP) de manière à recouvrir toutes les première et deuxième surface des modules élémentaires 11 en passant par les passages 16 définis par deux modules élémentaires 11 côte à côte. Avantageusement il s’agit de tremper le substrat dans un dépôt conducteur mais d’autres techniques sont possibles.

On prévoit les renfoncements sur les côtés, car compte tenu du montage (étape MON), un passage au centre du module élémentaire n’aurait pas permis d’utiliser une machine automatique d’insertion de composants car il n’y aurait pas eu assez de place pour à fois prévoir la zone libre et le passage 16, les microaiguilles étant séparées d’une petite distance.

Le fait d’avoir besoin de compacter / rapprocher les distances des microaiguilles impose d’avoir un composant de petite taille implique qu’un passage central n’est pas envisageable pour permettre d’obtenir le dépôt conducteur.

En outre, comme décrit le fait de prévoir des extrémités qui s’amincissent cela permet de faciliter la circulation du dépôt conducteur sur la matrice.

Si les modules élémentaires sont destinés à être utilisés pour des électrodes de travail, alors la partie active (étape ACT) est formée en fonction de la concentration à mesurer.

Une fois le dépôt conducteur obtenu, chaque module élémentaire est découpé (étape DEC). Compte tenu des renfoncements, le dépôt conducteur reste sur les renfoncements pour permettre la connexion de la première surface 12 à la deuxième surface 13. En outre, l’épaisseur réduite aux extrémités facilite cette opération de découpage ce qui permet d’éviter d’abimer les modules élémentaires qui sont de petite taille.

Comme déjà indiqué, le montage (étape MON) est alors ensuite effectué.

Claims

Capteur à microaiguilles comprenant une base (10), au moins un module élémentaire (11) de support de microaiguille(s) (6), le module élémentaire (11) comprenant un support (110), le support (110) comprenant une première surface (12) et une deuxième surface (13) opposée à la première surface (12), la première surface (12) étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille (6) faisant saillie depuis la première surface (12) du support (110), le module élémentaire (11) est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale (111, 112) comprend un renfoncement (115, 116) recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire (11) étant inférieure ou égale à 5 mm²et le support (110) comprend une partie plane (116) définie sur la première surface (12) dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm².
Capteur selon la revendication 1, dans lequel la microaiguille (6) est distante des extrémités (111, 112, 113, 114) du module élémentaire (11) d’une distance supérieure ou égal à 100 microns.
Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le module élémentaire (11) comprend au moins deux pions (14) faisant saillie depuis la deuxième surface (13) du support (110), les pions (14) étant insérés dans des orifices (15) formés dans la base (10) de manière à limiter une rotation du module élémentaire (11) par rapport à la base (10) dans une direction (D1) parallèle à la base (10) et une rotation dans une direction (D2) perpendiculaire à la base (10).
Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la partie plane (116) présente de préférence une longueur inférieure ou égale à 1,1 mm, une largeur inférieure à 0,6 mm et une hauteur inférieure ou égale à 0,5 mm, ces dimensions correspondant à celles d’un composant monté en surface du type CMS 0402.
Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (110) comprend deux renfoncements (115, 116) chacun disposés sur deux faces différentes, les renfoncements (115, 116) étant recouverts d’un dépôt conducteur.
Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la première surface (12) et la deuxième surface (13) du support (110) sont recouvertes d’un dépôt conducteur.
Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une extrémité du support (110) est une zone d’épaisseur non constante qui s’amincit dans une direction longitudinale du module élémentaire.
Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module élémentaire (11) est monté fixe sur la base (10), de préférence au moyen d’une colle conductrice.
Capteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins deux modules élémentaires (11), les micro-aiguilles d’un module élémentaire étant affectées à un réseau d’électrodes pour la mesure d’au moins une concentration donnée d’un analyte donné, le réseau comprenant une électrode de travail, une électrode de référence et éventuellement une contre-électrode, les modules élémentaires étant agencées sur la base (10) de sorte que la distance (d1) entre un sommet de chaque microaiguille (6) de l’électrode de travail (WE) avec un sommet d’au moins une microaiguille de l’électrode de référence (REF) est inférieure ou égale à 2,5 mm et de préférence à 1,5 mm, chaque réseau comprenant un nombre de modules répartis sur 1,5 cm².
Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le réseau (R1) comprend également au moins une contre électrode (CE) constituée d’au moins une micro-aiguille (6), la distance (d2) entre un sommet de chaque microaiguille (6) de l’électrode de travail (WE) avec un sommet d’au moins une microaiguille de la contre électrode (CE) étant inférieure ou égale 2,5 mm et de préférence à 1,5mm.
Procédé de fabrication d’un capteur à microaiguilles selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de montage (MON) d’un module élémentaire (11) de support de microaiguille(s) (6) sur la base (10), le module élémentaire (11) comprenant un support (110), le support (110) comprenant une première surface (12) et une deuxième surface (13) opposée à la première surface (12), la première surface (12) étant destiné à disposées contre la peau d’un utilisateur, au moins une microaiguille (6) faisant saillie depuis la première surface (12) du support (110), le module élémentaire (11) est un composant monté en surface de forme polygonale dont au moins une face latérale (111, 112) comprend un renfoncement (115, 116) recouvert d’un dépôt conducteur, la surface occupée par le module élémentaire (11) étant inférieure ou égale à 5 mm²et le support (110) comprend une partie plane (116) définie sur la première surface (12) dont la surface est inférieure ou égale à 1 mm².
Procédé selon la revendication 11, un substrat (S) comprend une matrice de modules élémentaires (11), les renfoncements de deux modules élémentaires côté à côté définissant un passage (16), le procédé comprenant une étape consistant à déposer une couche conductrice (DEP) sur le substrat (S) de manière à recouvrir les premières et deuxièmes surfaces des modules élémentaires (11) incluant le passage (16).
Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 12, comprenant une étape de découpage (DEC) de chaque module élémentaire (11) de la matrice pour désolidariser le module élémentaire (11) de la matrice, un dépôt conducteur étant présent au niveau d’au moins une face du module à l’issue du découpage.