CN103575773A - 生物检测试片及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物检测试片及其系统，该生物检测试片包含一基板、一电极结构、一第一、第二绝缘片、一过滤膜以及一排气孔。前述电极结构形成于前述基板上，具有一工作电极与一辅助电极。前述第一绝缘片在对应前述工作电极与前述述辅助电极的位置形成有一反应区，并形成有一气体管路连接前述反应区。前述第二绝缘片形成有一进样通道，其中前述第一绝缘片设置于前述电极结构以及前述第二绝缘片之间。前述过滤膜设置于前述反应区之上，其中样本从前述进样通道进入前述生物检测试片，并通过前述过滤膜。

Description

生物检测试片及其系统

技术领域

本发明涉及一种生物检测试片及其系统，且特别是关于一种可快速过滤全血样本的生物检测试片以及生物检测系统。

背景技术

现有生物感测技术通过反应试剂与目标生物分子作用后产生信号，进而分析信号结果以得知目标物对应的浓度、体积、重量、比例…等。以往一般需定期追踪检测患者皆需到医院或检验所抽静脉血以测定，但对于只检测单一项目(如血糖、尿酸、总胆固醇…等)的患者来說，是相当不方便且费时的，发展的手持式检测仪和检测试片是相当重要且实用的。大型检测中心的主要检测方法，都是先将静脉全血已离心方式分离血球后，只使用分离后的血清部分来检测，而在居家照护使用的手持式检测仪的应用上，检测试片使用过一次即丢弃，非常适合非专业人员使用，主要都是以指尖全血样品，直接进样于试片内，经过反应试剂的作用，再依撷取信号的不同分为电化学式感测和光学式感测。

对于全血的感测过程中，除了一般存在血清中干扰物外，最常影响数据值的还有血液中血球的含量，或是血球崩解的干扰物释出。举例来說，针对总胆固醇的感测，为检测全血检体中的总胆固醇，除游离胆固醇外，也须把全血中的脂蛋白崩解掉，而利用特定化学试剂将其崩解的同时，也会一并把血球崩解而对信号造成干扰，为避免此情况发生，最常見的是在检体进入试片主反应区前，先令其通过多层过滤膜以进行血球分离，而多层过滤膜设计常利用重力为驱动力，将检体往下依序通过孔隙度由大到小的多层过滤膜，分离血球后的血清部分，再抵达含有反应试剂的反应区进行一连串化学反应。

由于此种传统方法所利用的过滤驱动力为重力，所以此过程伴随的是数分钟的过滤时间，且需要的两层以上的过滤膜，本发明为仅使用一层小孔隙度的过滤膜，并搭配系统内压力降的方式，达到利用压力差当驱动力，使检体被强迫快速通过单一过滤膜来完成血球与血浆分离的步骤，此过程不仅可大大缩减过滤时间为数秒，也可减少检体吸附在过滤膜内所造成的检体需求体积大的情形。

综合上述，现有电化学或光学检测试片，在检测全血时，必须使用多层过滤膜去除干扰物并留下待测物(例如血浆)。然而，在现有技术当中，仅利用重力为驱动力使检体通过过滤膜，因此所需时间可能会长达数分钟或更久，在需要进行大量检测的情况下，检测效率难以提高。

发明内容

本发明提供一种生物检测试片，用以检测一生物样本，该生物检测试片包含：一基板、一电极结构、一第一绝缘片、一第二绝缘片以及一过滤膜。前述电极结构形成于该基板上，前述电极结构具有一工作电极以及一辅助电极。前述第一绝缘片在对应前述工作电极以及前述辅助电极的位置形成有一反应区，并形成有一气体管路连接前述反应区。前述第二绝缘片形成有一进样通道，其中前述第一绝缘片设置于该电极结构以及前述第二绝缘片之间。前述过滤膜设置于前述反应区之上，其中前述生物样本从前述进样通道进入前述生物检测试片并通过前述过滤膜而达到前述反应区。

于一实施例中，前述生物检测试片还包括一排气孔，贯穿前述第一绝缘片与前述第二绝缘片，并连接前述气体管路，前述反应区内的气体经由前述排气孔排出前述生物检测试片。

于一实施例中，前述生物检测试片还包括一排气孔，贯穿前述基板并连接前述气体管路，前述反应区内的气体经由前述排气孔排出前述生物检测试片。

于一实施例中，前述基板连接一外接检测仪，前述排气孔朝向前述检测仪延伸，且前述反应区内的气体经由前述排气孔排出前述生物检测试片。

于一实施例中，前述反应区具有一L型截面，且前述工作电极与前述辅助电极分别设置于前述基板以及前述第二绝缘片。

于一实施例中，前述反应区具有一L型截面，且前述工作电极与前述辅助电极分别设置于前述第二绝缘片以及前述基板。

于一实施例中，前述生物检测试片被用于电化学检测。

于一实施例中，前述生物检测试片被用于光学检测，且前述基板对应于前述反应区的区域具有一透光材质。

本发明还提供一种生物检测试系统，包含一生物检测试片以及一检测仪。前述生物检测试片包含：一基板、一电极结构、一第一绝缘片、一第二绝缘片、一过滤膜以及一排气孔。前述电极结构形成于该基板上，前述电极结构具有一工作电极以及一辅助电极。前述第一绝缘片在对应前述工作电极以及前述辅助电极的位置形成有一反应区，并形成有一气体管路连接前述反应区。前述第二绝缘片形成有一进样通道，其中前述第一绝缘片设置于该电极结构以及前述第二绝缘片之间。前述过滤膜设置于前述反应区之上，其中前述生物样本从前述进样通道进入前述生物检测试片并通过前述过滤膜而达到前述反应区。前述排气孔，连接前述气体管路。前述检测仪具有一减压源，当前述生物检测试片插入前述检测仪时，前述生物检测试片的排气孔连接前述检测仪的减压源，以将前述反应区内的气体排出前述生物检测试片。

于一实施例中，前述减压源包括一腔体以及一活塞式元件，前述活塞式元件可于前述腔体内沿一轴向运动。

于一实施例中，前述减压源包括一蠕动帮浦。

于一实施例中，前述减压源包括一真空包。

于一实施例中，前述减压源包括一圆滚柱以及一软管，前述圆滚柱可沿前述软管移动并挤压前述软管。

于一实施例中，前述生物检测试片还包括一凸型软板覆盖前述排气孔。前述检测仪还包括一调整元件，用以挤压或松开前述凸型软板。

于一实施例中，前述检测仪还包括一凸型软板，该排气孔被该凸型软板所覆盖，且该检测仪还包括一控制元件，用以控制前述调整元件。

本发明还提供一种生物检测试系统，包含一生物检测试片以及一检测仪。前述生物检测试片包含：一基板、一电极结构、一第一绝缘片、一第二绝缘片、一过滤膜以及一排气孔。前述电极结构形成于该基板上，前述电极结构具有一工作电极以及一辅助电极。前述第一绝缘片在对应前述工作电极以及前述辅助电极的位置形成有一反应区，并形成有一气体管路连接前述反应区。前述第二绝缘片形成有一进样通道，其中前述第一绝缘片设置于该电极结构以及前述第二绝缘片之间。前述过滤膜设置于前述反应区之上，其中前述生物样本从前述进样通道进入前述生物检测试片并通过前述过滤膜而达到前述反应区。前述排气孔，连接前述气体管路。前述检测仪具有一减压源以及一V型簧片，前述V型簧片具有两个开孔，当前述生物检测试片插入前述检测仪时，前述V型簧片受前述生物检测试片压缩折合，使前述两开孔连接前述生物检测试片的排气孔与前述检测仪的减压源。

附图说明

图1表示本发明一实施例的生物检测试片的爆炸图；

图2表示本发明一实施例的生物检测试片插入检测仪的示意图；

图3a表示本发明另一实施例的生物检测试片插入检测仪的示意图；

图3b表示图3a的生物检测试片中上盖的电极结构的示意图；

图3c表示图3a的生物检测试片中基板的电极结构的示意图；

图4a表示本发明另一实施例的生物检测试片示意图；

图4b表示本发明另一实施例的生物检测试片示意图；

图4c表示本发明另一实施例的生物检测试片示意图；

图4d表示本发明另一实施例的生物检测试片中反应区内电极结构的示意图；

图5a表示本发明另一实施例的生物检测试片插入检测仪的前的示意图；

图5b表示图5a中的生物检测试片插入检测仪的示意图；

图6a表示本发明一实施例的检测仪内的减压源示意图；

图6b表示本发明另一实施例的检测仪内的减压源示意图；

图6c表示本发明另一实施例的检测仪内的减压源示意图；

图6d表示本发明另一实施例的检测仪内的减压源示意图；

图6e表示本发明另一实施例的检测仪内的减压源示意图；以及

图6f表示本发明另一实施例的生物检测仪内的减压源示意图。

其中，附图标记说明如下：

切线方向：A-A

电性连接端：E

基板：101

第一绝缘片：102

第二绝缘片：104

第三绝缘片：105

过滤膜：103

上盖片：106

凸型软板：107

调整元件：108

工作电极：201

辅助电极：202

侦测电极：203

气体管路：301

排气孔：302

连通孔：302a、302b、302c、302d

开孔：302e

气孔：303

透明视窗：304

反应区：305a

进样通道：305b

进样口：305c

V型簧片：307

检测仪：400、400’、400a~400f

针脚：401

控制元件：402

腔体：500

活塞元件：501

蠕动帮浦：502

风扇：503

滴管：504

抽换式小真空包：505

可移动式圆滚柱：506

软管：507

具体实施方式

首先请一并参阅图1、图2，本发明一实施例的生物检测试片可为电化学检测试片，主要包含有基板101、第一绝缘片102、第二绝缘片104、第三绝缘片105、过滤膜103、上盖片106以及凸型软板107。基板101具有一电性连接端E，可与一外接检测仪400相连接(如图2所示)。一电极结构形成于基板101上，该电极结构至少包括有一工作电极201以及一辅助电极202。当然，该电极结构尚可依据需求而设置其他电极，此应为技术领域相关人员可轻易思及，此不赘述。第一绝缘片102上形成有一长矩形的反应区305a、一连通孔302a以及连接连通孔302a与反应区305a的一气体管路301。其中，反应区305a内设有检测用的化学反应试剂。

在本实施例中，第一绝缘片102、第二绝缘片104、第三绝缘片105以及上盖片106分别形成有连通孔302a、302b、302c以及302d，在试片组合后可形成一完整的排气孔302。凸型软板107则于组合后被设置于前述排气孔302的上方。如图1所示，第三绝缘片105的一侧形成有一进样口305c，且可与第二绝缘片104上的一进样通道305b的一部分相连通。上盖片106形成有一气孔303，在组合后与进样通道305b的另一部分相连通。过滤膜103设置于反应区305a的上，使得从进样口305c进入的样本（在此实施例可为生物样本或类似的检测样本，但本发明并不特别设限样本种类）可经由过滤膜103过滤后才进入反应区305a。此外，上盖片106另设置有一透明视窗304，可用来观察样本是否进入试片之中。

基板101的材料可为聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚对苯二甲酸以二醇酯、二氧化硅或是氧化铝。电极结构可由网版印刷方式在基板101上印出所需要的图案，其材料可选择碳电极、石墨电极、金属材质等，或前述各种材料的组合。

请继续参阅图2，如图所示的生物检测试片为前述图1当中沿切线方向A-A的剖面图，当生物检测试片插入检测仪400后，检测仪400的针脚401接触生物检测试片的基板101上的电性连接端E，进而与电极结构电性连接，且检测仪400内的调整元件108会使生物检测试片的凸型软版107处于被按压的状态而可变形。值得说明的是，此按压操作可以手动或自动方式控制调整元件108而进行。当生物检测试片被妥善插置于检测仪400，使用者可从进样口305c导入样本，例如为一全血溶液，此样本的全血溶液可通过毛细现象及重力等被带入至生物检测试片内部，通过并依序充满进样口305c和进样通道305b。其后，生物检测试片内部的空气则可从上盖片106的气孔303处被排出。完成进样后，因凸型软板107覆盖排气孔302未与气体管路301连通的另一端，且过滤膜103覆盖反应区305a未与气体管路301连通的另一端，故反应区305a、气体管路301以及排气孔302所形成的内部通道可成为与外界完全隔离且封闭的状态。

接着，使用者可松开凸型软板107上的调整元件108，使凸形软板107朝生物检测试片外侧凸出，此时反应区305a、气体管路301以及排气孔302所形成的内部通道因此体积上升，使该内部通道整体压力下降而至小于外界压力（如大气压力）。此时，外界气压推动原本存在于进样通道305b、进样口305c的全血溶液向下方通过过滤膜103，配合过滤膜103通孔设计，使全血溶液中的血球被阻挡在过滤膜103，而全血溶液中的血浆部份则可通过过滤膜103而抵达反应区305a。其后，血浆可与反应区305a内配置的化学反应试剂进行反应。而后，由工作电极201以及辅助电极202通过电化学检测的方式得到电流信号，以完成样本浓度的侦测。需特别说明的是，在此实施例中，过滤膜103为了阻挡血球，孔径可为0.1~3μm，且气体管路301的宽度约为125μm至1mm。

前述松开调整元件108的方式可为手动，或可通过侦测信号及电路控制的方式而自动控制。接着，请参照图3a至图3c，本发明另一实施例的检侧仪400还包括一控制元件402，该控制元件402可为电磁阀或是继电器或类似功能的元件。该生物检测试片的上盖片106则包含有一侦测电极组203(如图3a、图3b所示)，当样本进入并充满进样通道305b与进样口305c时，侦测电极组203因为被样本所覆盖，故可产生对应的电子信号，此时控制元件402会被触发并松开调整元件108，间接使凸型软板107朝生物检测试片外侧凸出。

请继续参阅图3c，如图所示，前述反应区305a涵盖工作电极201与辅助电极202，在反应区305a内的化学反应试剂包含电子传递物(mediator)、能与待测物起反应的酵素、缓冲溶液、增稠剂以及酵素稳定剂等，并经烘烤后固定于反应区305a内的对应基板101位置上。需特别说明的是，基板101上对应于反应区305a的区域也可为透光的材质，以方便光学式检测，也即，利用光学方式对反应区305a进行检测。

然而，本发明提供的另一实施例也可以不使用凸型软板107，而是直接在检测仪400内设置一减压源，并经由生物检测试片的排气孔302对反应区305a进行抽气或减压等动作而进样；请一并参照图4a至图4c，本发明的生物感测检测试片也可不使用凸型软板107，而是经由排气孔302、气体管路301等直接对反应区305a进行抽气。此外，也可不需设置第三绝缘片105以及上盖片106，而将样本直接由进样空间305b导入试片内。如图4a中箭头所示，检测仪400（可参阅前述图2或图3配置，图4因版面配置而省略绘示，特此说明。）内的减压源可从排气孔302上方进行抽气。或者，如图4b所示，于另一实施例中的排气孔302也可经过基板101下方，并使检测仪400内的减压源从基板101下方进行抽气。此外，如图4c所示，于另一实施例中的排气孔302朝向电性连接端E，检测仪400内的减压源可经由排气孔302朝基板101的电性连接端E方向进行抽气。

接着请参照图4d，本发明另一实施例的反应区305a具有L型结构（例如从图1所示A-A方向剖面观察），工作电极201与辅助电极202面对面地分别设置在基板101以及第二绝缘片104的表面。惟前述该工作电极201与辅助电极202的位置也可互换配置，也即，工作电极201与辅助电极202面对面地分别设置在第二绝缘片104以及基板101的表面。

接着请一并参照图5a与图5b，在本发明另一实施例中，检测仪400’具有V型簧片307，簧片307上具有开孔302e，当试片插入检侧仪400’后(如第5b图所示)，V型簧片307被压缩折合，此时试片上的排气孔302与V型簧片307的两开孔302e、302e相互对准，并可连接至检测仪400’内的减压源，如此一来减压源便可经由两开孔302e、302e与排气孔302对试片内部抽气并减压(如图5b上的箭头所示)。

接着请一并参阅图6a至图6f。首先如图6a所示，本发明一实施例中的检测仪400a内具有一腔体500，腔体500上方开口与试片的排气孔302相连接，此外，检测仪400a内更具有一活塞元件501，当该活塞元件501于腔体500内沿一轴向朝下方移动时，可于试片的反应区305a内形成负压。再如第6b图所示，于另一实施例中，检测仪400b内的减压源也可使用一蠕动帮浦502，将气体不断地往外抽送以产生负压。再如图6c所示，于另一实施例中检测仪400c中的减压源也可利用一风扇503将气体抽出。再如图6d所示，于另一实施例中检测仪400d中的减压源也可利用气、液体混合的方式造成内部压力下降，其中减压源可包括一滴管504，对特定气体(例如NH3)滴入水，使腔体500内气体压力下降。再如图6e所示，于另一实施例中，也可于检测仪400d内设置抽换式小真空包505，通过破开真空包505，造成腔体500内部空间压力减小，以带动样本通过过试片内的滤膜103。再如图6f所示，检测仪400f内的减压源也可使用可移动式圆滚柱506与软管507的设计，通过手动方式将圆滚柱506移动并挤压软管507，使得软管507内部的压力降低，以达到将反应区305a内部气体抽走的目的。

综上所述，本发明通过抽取反应区内的气体，使得在进样通道、进样口的全血溶液被气体压力差导引穿越过滤膜而进样。相较于现有仅使用重力进行过滤的检测试片，可达到快速过滤的效果。

虽然本揭露以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种生物检测试片，用以检测一生物样本，该生物检测试片包含：

一基板；

一电极结构，形成于该基板上，该电极结构具有一工作电极以及一辅助电极；

一第一绝缘片，在对应该工作电极以及该辅助电极的位置形成有一反应区，并形成有一气体管路连接该反应区；

一第二绝缘片，形成有一进样通道，其中该第一绝缘片设置于该电极结构以及该第二绝缘片之间；以及

一过滤膜，设置于该反应区之上，其中该生物样本从该进样通道进入该生物检测试片并通过该过滤膜而达到该反应区。

2.如权利要求1所述的生物检测试片，还包括一排气孔，贯穿该第一绝缘片与该第二绝缘片，并连接该气体管路，该反应区内的气体经由该排气孔排出该生物检测试片。

3.如权利要求1所述的生物检测试片，还包括一排气孔，贯穿该基板并连接该气体管路，该反应区内的气体经由该排气孔排出该生物检测试片。

4.如权利要求3所述的生物检测试片，其中该基板连接一外接检测仪，该排气孔朝向该检测仪延伸，该反应区内的气体经由该排气孔排出该生物检测试片。

5.如权利要求1所述的生物检测试片，其中该反应区具有一L型截面，且该工作电极与该辅助电极分别设置于该基板以及该第二绝缘片。

6.如权利要求1所述的生物检测试片，其中该反应区具有一L型截面，且该工作电极与该辅助电极分别设置于该第二绝缘片以及该基板。

7.如权利要求1所述的生物检测试片，被用于电化学检测。

8.如权利要求1所述的生物检测试片，被用于光学检测，且该基板对应于该反应区的区域具有一透光材质。

9.一种生物检测试系统，包含：一生物检测试片，用以检测一生物样本；一排气孔及一检测仪；

该生物检测试片包括：一基板、一电极结构、一第一绝缘片、一第二绝缘片、一过滤膜；

该电极结构，形成于该基板上，该电极结构具有一工作电极以及一辅助电极；

该第一绝缘片，在对应该工作电极以及该辅助电极的位置形成有一反应区，并形成有一气体管路连接该反应区；

该第二绝缘片，形成有一进样通道，其中该第一绝缘片设置于该电极结构以及该第二绝缘片之间；

该过滤膜，设置于该反应区之上，其中该生物样本从该进样通道进入该生物检测试片并通过该过滤膜而达到该反应区；

该排气孔，连接该气体管路；

该检测仪，具有一减压源，当该生物检测试片插入该检测仪时，该生物检测试片的排气孔连接该检测仪的减压源，以将该反应区内的气体排出该生物检测试片。

10.如权利要求9所述的生物检测试系统，其中该减压源包括一腔体及一活塞式元件，该活塞式元件可于该腔体内沿一轴向运动。

11.如权利要求9所述的生物检测试系统，其中该减压源包括一蠕动帮浦。

12.如权利要求9所述的生物检测试系统，其中该减压源包括一真空包。

13.如权利要求9所述的生物检测试系统，其中该减压源包括一圆滚柱以及一软管，该圆滚柱可沿该软管移动并挤压该软管。

14.如权利要求9所述的生物检测试系统，其中

该生物检测试片还包括一凸型软板覆盖该排气孔；以及

该检测仪还包括一调整元件，用以挤压或松开该凸型软板。

15.如权利要求14所述的生物检测试系统，其中该检测仪还包括一控制元件，用以控制该调整元件。

16.一种生物检测试系统，包含：一生物检测试片，用以检测一生物样本；一排气孔及一检测仪；

该生物检测试片包括：一基板、一电极结构、一第一绝缘片、一第二绝缘片、一过滤膜；

该电极结构，形成于该基板上，该电极结构具有一工作电极以及一辅助电极；

该第一绝缘片，在对应该工作电极以及该辅助电极的位置形成有一反应区，并形成有一气体管路连接该反应区；

该第二绝缘片，形成有一进样通道，其中该第一绝缘片设置于该电极结构以及该第二绝缘片之间；

该过滤膜，设置于该反应区之上，其中该生物样本从该进样通道进入该生物检测试片并通过该过滤膜而达到该反应区；

该排气孔，连接该气体管路；

该检测仪，具有一减压源以及一V型簧片，其中该V型簧片具有两个开孔，当该生物检测试片插入该检测仪时，该V型簧片受该生物检测试片压缩折合，使该两开孔连接该生物检测试片的排气孔与该该检测仪的减压源。

Images