CN107422019A - 电化学测试片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学测试片。所述电化学测试片包含绝缘基板、长形反应区、第一电极、第一衬垫、第一电极轨道、第二衬垫、第二电极轨道、第二电极、第三衬垫及第三电极轨道。所述长形反应区形成在所述基板的第一端。所述第一电极和所述第二电极位于所述长形反应区内。所述第一电极轨道连接所述第一电极及所述第一衬垫形成第一导电路径。所述第二电极轨道连接所述第一电极及所述第二衬垫形成第二导电路径。所述第三电极轨道连接所述第二电极及所述第三衬垫形成第三导电路径。所述第一电极轨道的至少一边接触的所述长形反应区的一边不同于所述第二电极轨道的两边接触的所述长形反应区的一边。因此，所述电化学测试片可稳定电压准确地执行侦测。

Description

电化学测试片
原申请案的申请日为2013年12月18日，申请号为201310700383.9，以及发明名称为“侦测样本中待测物浓度和扩散因子的方法及测试片”。
技术领域
本发明涉及一种电化学测试片，尤其涉及一种提供稳定电压的电化学测试片。
背景技术
电化学生物传感器已被广泛使用于测试样本中决定不同分析物(例如在生物体液内的葡萄糖、尿酸和胆固醇)的浓度。例如，在生物样本测试中，测试片可被插入至一血糖仪，以及滴入一体液样本至测试片且体液样本被导引至一样本腔以决定在生物样本内分析物的浓度。
近年来，糖尿病患的人数逐渐增长，所以对于糖尿病患的日常生活而言血糖浓度监测是非常重要的。每天例行测试血糖3-4次以及控制固定的血糖浓度可降低严重损害的风险，例如视力丧失和肾功能衰竭。因此，对于糖尿病患的日常生活而言准确的血糖测量是很有必要的。
然而，生物传感器的测试结果却会包含许多分析误差。当测试样本是全血时，分析误差的来源可能来自于全血的物理特征(例如干扰物)、环境因子(例如温度)以及操作状况(例如未填满)，其中全血的物理特性包含干扰物，例如血容比(红血球相对于全血的容积比例)、抗坏血酸(ascorbic acid)、尿酸、胆固醇等。
例如，一个典型的人的正常血容比范围约介于35％至55％。然而，在一些特殊情况中，血容比范围可介于10％至70％，导致在血糖测量中出现大的误差。在高血容比中，红血球可阻碍酵素和电子传递介质的反应，甚至降低电子传递介质扩散至工作电极的扩散速率，导致产生低血糖读值。相反地，低血容比可产生高血糖读值。
现有技术公开许多方法来减小血容比效应的分析误差。例如，美国专利(U.S.5951836)公开利用硅胶颗粒滤除红血球的试剂配方。美国专利(U.S.5628890)公开通过结合网格层的宽广间隔分散血液样本以降低血容比效应。美国专利(U.S.8388821)公开一种为了血容比相关测量而公开多个在工作电极上的微电极的方法。美国专利(U.S.2011/0139634)公开通过利用两电极组(分别施加直流信号与交流信号)测量血容比校正后的分析物浓度。然而现有技术所公开的方法有许多缺点，例如高制造成本、复杂的制程以及需要大的测试样本量。
此外，在血糖测量的过程中，温度是另一分析误差源。因为酵素反应是一温度相依的反应，所以在血糖测量的过程中的温度变化将影响血糖测量的准确性。
综上所述，对于使用者而言，现有技术所公开的方法都不是一个好的选择。
发明内容
本发明公开了一种电化学测试片。所述电化学测试片包含一绝缘基板、一长形反应区、一第一电极、一第一衬垫、一第一电极轨道、一第二衬垫、一第二电极轨道、一第二电极、一第三衬垫及一第三电极轨道。所述长形反应区形成在所述绝缘基板的第一端。所述第一电极位于所述长形反应区内。所述第一衬垫用于电连接一量测装置。所述第一电极轨道位于所述长形反应区外，具有一第一轨道宽度，用于连接所述第一电极及所述第一衬垫形成一第一导电路径。所述第二衬垫用于电连接所述量测装置。所述第二电极轨道位于所述长形反应区外，具有一第二轨道宽度，用于连接所述第一电极及所述第二衬垫形成一第二导电路径。所述第二电极位于所述长形反应区内。所述第三衬垫用于电连接所述量测装置。所述第三电极轨道位于所述长形反应区外，具有一第三轨道宽度，用于连接所述第二电极及所述第三衬垫形成一第三导电路径。所述第一电极轨道的至少一边所接触的所述长形反应区的一边不同于所述第二电极轨道的两边所接触的所述长形反应区的一边。
本发明公开一种电化学测试片。所述电化学测试片是利用一工作电极在一第一时段根据一测量电路所提供的一电信号，产生用于估计一样本内待测物初始浓度的一第一电流，利用所述工作电极在一第二时段根据所述电信号，使所述样本内的介质产生反应，以及利用所述工作电极在一第三时段根据所述电信号，产生用于计算所述介质在所述样本中的扩散因子的一第二电流。当所述扩散因子产生之后，所述测量电路即可根据所述扩散因子，校正所述样本内待测物的初始浓度以产生所述待测物的新浓度。因此，相较于现有技术，本发明可准确地校正所述样本内的待测物的初始浓度且准确地侦测所述样本中介质扩散因子。
附图说明
图1是本发明的第一实施例说明测试片的爆炸示意图。
图2是说明测试片的横切面的示意图。
图3是说明三电极测试片、反应区和测量电路的示意图。
图4是本发明的第二实施例说明三电极测试片、反应区和测量电路的示意图。
图5是本发明的第三实施例说明三电极测试片、反应区和测量电路的示意图。
图6是本发明的第四实施例说明三电极测试片、反应区和测量电路的示意图。
图7是本发明的第五实施例说明三电极测试片、反应区和测量电路的示意图。
图8是说明三电极测试片的结构示意图
图9是本发明的第六实施例说明一种三电极测试片的示意图。
图10是说明工作电极和参考电极之间的压差在第一时段、第二时段和第三时段的示意图。
图11至图14是说明当反应区放入样本时，反应区内介质与中间产物的浓度分布随工作电极和参考电极之间的压差变化的示意图。
图15至图17是说明介质的扩散因子在不同的干扰物下与工作电极所产生的电流的关系示意图。
图18至图24是本发明的不同实施例说明工作电极和参考电极之间的压差在第一时段、第二时段和第三时段的示意图。
图25是说明在图10的工作电极和参考电极之间的压差的情况下，工作电极所产生对应不同样本的电流的示意图。
图26是说明在经由本发明校正前血容比和偏差之间的关系示意图。
图27是说明在经由本发明校正后血容比和偏差之间的关系示意图。
图28是本发明的第七实施例说明一种测试片侦测样本中待测物浓度的方法的流程图。
图29是本发明的第八实施例说明一种利用测试片侦测样本中介质扩散因子的方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100 测试片
110、601 基板
120 电极层
121、WE 工作电极
122、CE 辅助电极
123、RE 参考电极
124、125、126、WP、RP、CP、WP1、WP2 衬垫
127、128、129 电极轨道
130 绝缘层
131 凹槽
140 试剂层
150 隔板
151 T型通道
160 第一覆盖层
170 第二覆盖层
201 侧向通气孔
300、600、1100 三电极测试片
302、602 反应区
304、604、704、804、904 测量电路
IW、IW1、IW2、IW3、IW4、IWP 电流
OP1、OP2 运算放大器
RW 等效电阻
T1 第一时段
T2 第二时段
T3 第三时段
VG 地电压
VCE 浮动电压
VWE 实际电压
VRE、VRP、VWP、V2 电压
V1 参考电压
2800-2818、2900-2912 步骤
具体实施方式
本发明将通过下列实施例说明，其中在本发明领域具有熟知技艺者应当明了下列实施例仅用于说明本发明而不会限制本发明的范围。
请参照图1，图1是本发明的第一实施例说明一测试片100的爆炸示意图。如图1所示，测试片100可包含一基板110，一电极层120，一绝缘层130，一试剂层140，一隔板150，一第一覆盖层160，和一第二覆盖层170，其中基板110是可由塑料材质(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalates,PET)、乙烯基聚合物(vinyl polymers)、聚酰亚胺(polyimides)或聚酯(polyesters))所构成。
基板110支撑一电极层120，其中电极层120具有一工作电极121、一辅助电极122和一参考电极123，且工作电极121、辅助电极122和参考电极123形成在电极层120的第一端。工作电极121、辅助电极122和参考电极123可通过雷射刻在电极层120上或通过丝网印刷(screen printing)印刷在基板110上。电极层120的第二端可提供多个衬垫124、125、126，其中多个衬垫124、125、126是用于电性连接一测量电路。一电极轨道127提供从工作电极121至衬垫124的一连续导电路径。同理，一电极轨道128提供从辅助电极122至衬垫125的一连续导电路径，以及电极轨道129提供从参考电极123至衬垫126的一连续导电路径。电极层120可由现有技术所公开的导电材质(例如金、铂、银、碳或碳/银复合材料)所构成。
一绝缘层130可用于保护上述电极轨道以及界定一反应区的有效面积。一凹槽131位于绝缘层130的前半部用于暴露工作电极121、辅助电极122和参考电极123的部分，其中工作电极121、辅助电极122和参考电极123的被暴露的部分结合试剂层140以形成反应区。绝缘层130可由油墨或光聚合物所组成，可通过丝网印刷在电极层120上。
试剂层140可位于绝缘层凹槽131所暴露的工作电极121、辅助电极122和参考电极123的部分之上。本发明领域所属技术人员可了解可基于特定分析物选择试剂层140内的试剂的成份。在本发明的一实施例中，试剂层140是用于测量人体血液样本的葡萄糖。一试剂可包含但不限于一酵素、一电子传递介质、稳定剂和黏合剂，其中酵素是葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶。电子传递介质是一电子受体，且可在酵素和工作电极121之间传递电子。一般而言，电子传递介质是二茂铁(ferrocene)、铁氰化钾(potassium ferricyanide)或其他二茂铁的衍生物。在本发明的一实施例中，在试剂层140的反应区中，人体血液样本的葡萄糖和酵素反应、电子通过电子传递介质传递至工作电极121以及产生一电性反应。
隔板150覆盖在基板110之上可用于界定样本接收腔(sample-receivingchamber)的高度。在本发明的一实施例中，隔板150有一T型通道151位于隔板150的前半区。
第一覆盖层160可贴附在隔板150的部分形成样本接收腔的上表面。第一覆盖层160的底层包含一亲水性涂料(未绘示于图1)。当人体血液样本进入样本接收腔时，亲水性涂料可帮助毛细作用于及增加人体血液样本的移动速度。如图1所示，测试片100的最后一层是第二覆盖层170。第二覆盖层170包含一透明窗口，其中透明窗口可允许一用户目视确认人体血液样本是否进入样本接收腔。如图2所示，第一覆盖层160、第二覆盖层170和隔板150形成一侧向通气孔201，其中当人体血液样本进入样本接收腔时，侧向通气孔201允许空气从样本接收腔内部逃离。
在一般生化测量中，测量电路是施加一电信号于测试片的工作电极，然后测量电路读取工作电极上的电流以供后续测量之用。请参照图3，图3是说明一三电极测试片300、一反应区302和一测量电路304的示意图，其中测量电路304分别通过衬垫WP、RP、CP和反应区302的工作电极WE、参考电极RE和辅助电极CE连接，且OP1、OP2为运算放大器。如图3所示，当耦接于测量电路304的三电极测试片300的反应区302放入一样本时，测量电路304会施加一固定电压(例如一地电压VG)于运算放大器OP2以读取工作电极WE上的电流IW。因为工作电极WE与衬垫WP之间的传导路径具有一等效电阻RW，所以工作电极WE上的实际电压VWE是由式(1)所决定：
另外，工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR(等于施加于工作电极WE的电信号)是由式(2)所决定：
其中VRE为参考电极RE上的电压、VRP为衬垫RP上的电压以及V1为输入至运算放大器OP1的参考电压。由式(2)可知，工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR会受电流IW影响。因为工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR会受电流IW影响，所以测量电路304虽然可以提供参考电极RE稳定的电压，但无法提供工作电极WE稳定的电压以供后续准确的测量之用。因此，现有技术所公开的具有三电极的测试片(如图3所示的三电极测试片300)并无法满足使用者的需求。
请参照图4，图4是本发明的第二实施例说明一三电极测试片600、一反应区602和一测量电路604的示意图，其中测量电路604通过衬垫WP1、WP2和反应区602的工作电极WE连接、衬垫RP和反应区602的参考电极RE连接以及衬垫CP和反应区602的辅助电极CE连接，测量电路604中的OP1、OP2为运算放大器，且反应区602涂布一酵素。如图4所示，当耦接于测量电路604的三电极测试片600的反应区602放入一样本时，测量电路604会施加一电压V2于运算放大器OP2以读取工作电极WE上的电流IW，其中样本至少要覆盖工作电极WE。因为工作电极WE与衬垫WP2之间的传导路径具有一等效电阻RW，所以工作电极WE上的实际电压VWE是由式(3)所决定：
其中VWP为衬垫WP2上的电压以及IWP为流经衬垫WP2的电流。另外，在图4中，工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR(等于施加于工作电极WE的电信号)是由式(4)所决定：
其中VRE为参考电极RE上的电压、VRP为衬垫RP上的电压以及V1为输入至运算放大器OP1的参考电压。由式(4)可知，工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR(等于施加于工作电极WE的电信号)不受电流IW影响。因为工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR(等于施加于工作电极WE的电信号)不受电流IW影响，所以测量电路604除了提供参考电极RE稳定的电压外，还可提供工作电极WE稳定的电压以供后续准确的测量之用。因此，本发明所公开的具有4衬垫的三电极的测试片(如图4所示的三电极测试片600)可满足使用者的需求。
请参照图5，图5是本发明的第三实施例说明一三电极测试片600、一反应区602和一测量电路704的示意图，其中测量电路704通过衬垫WP1、WP2和反应区602的工作电极WE连接、衬垫RP和反应区602的参考电极RE连接以及衬垫CP和反应区602的辅助电极CE连接，且测量电路704中的OP1、OP2为运算放大器。如图5所示，测量电路704和图4的测量电路604的差别在于测量电路704施加于运算放大器OP2的电压V2是一可变电压以及测量电路704施加于运算放大器OP1的电压V1是一固定电压。另外，图5的三电极测试片600、反应区602和测量电路704的其余操作原理皆和图4的三电极测试片600、反应区602和测量电路604的操作原理相同，在此不再赘述。
请参照图6，图6是本发明的第四实施例说明一三电极测试片600、一反应区602和一测量电路804的示意图，其中测量电路804通过衬垫WP1、WP2和反应区602的工作电极WE连接、衬垫RP和反应区602的参考电极RE连接以及衬垫CP和反应区602的辅助电极CE连接，且测量电路804中的OP1、OP2为运算放大器。如图5所示，测量电路804和图4的测量电路604的差别在于测量电路804施加于运算放大器OP2的电压V2是一固定电压以及测量电路804施加于运算放大器OP1的电压V1是一可变电压。另外，图6的三电极测试片600、反应区602和测量电路804的其余操作原理皆和图4的三电极测试片600、反应区602和测量电路604的操作原理相同，在此不再赘述。
请参照图7，图7是本发明的第五实施例说明一三电极测试片600、一反应区602和一测量电路904的示意图，其中测量电路904通过衬垫WP1、WP2和反应区602的工作电极WE连接、衬垫RP和反应区602的参考电极RE连接以及衬垫CP和反应区602的辅助电极CE连接，且测量电路904中OP1、OP2为运算放大器。如图5所示，测量电路904和图4的测量电路604的差别在于测量电路904施加于运算放大器OP2的电压V2是一可变电压以及测量电路904施加于运算放大器OP1的电压V1是一可变电压。另外，图7的三电极测试片600、反应区602和测量电路904的其余操作原理皆和图4的三电极测试片600、反应区602和测量电路604的操作原理相同，在此不再赘述。
请参照图8，图8是说明三电极测试片600的结构示意图。如图8所示，三电极测试片600包含一基板601、反应区602、工作电极WE、参考电极RE及辅助电极CE，其中工作电极WE连接衬垫WP1、WP2、参考电极RE连接衬垫RP以及辅助电极CE连接衬垫CP。另外，基板601是一绝缘材料(例如聚对苯二甲酸(polyethylene terephthalate,PET)或是相似的绝缘材料)。如图8所示，工作电极WE、参考电极RE及辅助电极CE是形成于基板601之上且在基板601的第一端形成反应区602，其中工作电极WE、参考电极RE及辅助电极CE是导电材质，包含但不限于金、白金、银或石墨。另外，衬垫WP1、WP2、RP、CP是形成在基板601的第二端，其中基板601的第二端是相对于基板601的第一端。如图8所示，衬垫WP1、WP2是形成于基板601的左边(其中衬垫WP1、WP2的位置可互换)、衬垫RP、CP是形成于基板601的右边以及衬垫RP是位于衬垫WP2与衬垫CP之间。另外，在本发明的另一实施例中，衬垫WP1、WP2是形成于基板601的右边、衬垫RP及衬垫CP是形成于基板601的左边以及衬垫CP是位于衬垫WP2与衬垫RP之间。另外，在反应区602中，参考电极RE是位于辅助电极CE与工作电极WE之间。
另外，请参照图9，图9是本发明的第六实施例说明一种三电极测试片1100的示意图。如图9所示，三电极测试片1100和图8的三电极测试片600的差别在于耦接于工作电极WE的衬垫WP1和衬垫WP2是分别形成于基板601的左边和右边，耦接于参考电极RE的衬垫RP与耦接于辅助电极CE的衬垫CP是形成于基板601的中间，且衬垫RP是位于衬垫WP1与衬垫CP之间。另外，三电极测试片1100的操作原理皆和三电极测试片600相同，在此不再赘述。
另外，如图4所示，当通过衬垫WP1、WP2、RP、CP耦接于测量电路604的三电极测试片600的反应区602被放入样本(例如血液)时，测量电路604会施加电压V2于运算放大器OP2以及施加参考电压V1于运算放大器OP1以读取工作电极WE上的电流IW。因为如式(4)所示，当三电极测试片600的反应区602被放入样本时，因为工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR(等于施加于工作电极WE的电信号)不受电流IW影响，所以测量电路604可以提供稳定的反应电压VWR并通过衬垫WP1准确读取工作电极WE所产生的电流IW以供后续计算之用。另外，测量电路704、测量电路804和测量电路904的操作原理皆和测量电路604相同，在此不再赘述。
请参照图10至图14，图10是说明工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR(等于施加于工作电极WE的电信号)在一第一时段T1、一第二时段T2和一第三时段T3的示意图，以及图11至图14是说明当反应区602放入样本(例如血液)时，反应区602内一介质与中间产物的浓度分布随工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR变化的示意图，其中介质可预先涂布于反应区602或当样本放入反应区602时，加入反应区602内。例如，介质若为铁氰化钾(potassium ferricyanide)，在第二时段T2中施加于工作电极WE上的负极性信号可使未与待测物(例如血糖)反应的铁氰化钾还原成亚铁氰化钾(potassium ferrocyanide)，其中亚铁氰化钾即为本发明的中间产物，且亚铁氰化钾的浓度并不受待测物血糖的影响。如图10和图11所示，当反应区602放入样本(包含待测物(例如血糖))时，样本内的介质可直接或间接从待测物夺取电子成为一还原态介质，其中介质的浓度远大于待测物的浓度(例如介质的浓度等于2-4倍待测物的浓度)。因此，如图10和图12所示，在第一时段T1中，施加于工作电极WE的电信号是一正极性信号，所以还原态介质通过一扩散作用传递电子给工作电极WE，也就是说在第一时段T1中，工作电极WE通过还原态介质产生电流IW(第一电流)，其中在第一时段T1中的电流IW(第一电流)可用于计算待测物的初始浓度。例如，若样本为血液，待测物为血糖，反应区602中介质可为铁氰化钾(potassium ferricyanide)，铁氰化钾可间接与血糖反应(通过酵素)产生还原态的亚铁氰化钾(potassiumferrocyanide)。在第一时段T1中，施加于工作电极上的正极性信号，可使亚铁氰化钾扩散至工作电极，产生电流IW(第一电流)，电流IW(第一电流)可用于计算血糖的初始浓度。但本发明并不受限于样本内的介质直接或间接从待测物夺取电子成为还原态介质，也就是说样本内的介质也可直接或间接传递电子给待测物成为一氧化态介质。
如图10和图13所示，因为介质的浓度远大于待测物的浓度，所以在第二时段T2中，当施加于工作电极WE的电信号是一负极性信号时，大量未与待测物反应的介质在工作电极WE的表面上产生还原反应，导致在工作电极WE的表面上累积产生高浓度的还原态介质(也就是说中间产物)，其中在工作电极WE的表面上所累积的还原态介质的浓度并不受待测物(例如血糖)浓度影响。但在本发明的另一实施例中，在第二时段T2中的施加于工作电极WE的电信号是一正极性信号，导致大量未与待测物反应的介质在工作电极WE的表面上产生氧化反应，也就是说在工作电极WE的表面上产生高浓度的氧化态介质。另外，本发明并不受限于在第二时段T2中的施加于工作电极WE的电信号是一电压信号，也就是说在第二时段T2中，施加于工作电极WE的电信号也可是一电流信号。
介质在样本中的扩散行为与样本的扩散因子有关，扩散因子为一包含但不限于与温度、干扰物浓度、样本黏度相关的函数。当介质在样本中的扩散因子较低时，在第二时段T2中所产生的还原态介质较不易扩散(如图14所示)；反之，当介质在样本中的扩散因子较高时，在时段T2中所产生的还原态介质会较易扩散。因此，在图10的第三时段T3中，当施加于工作电极WE的电信号是一正极性信号时，工作电极WE在具有较低扩散因子介质的样本中可产生到较大的电流IW(第二电流)(因为较多还原态介质聚积在工作电极WE的表面，所以工作电极WE可接收较多的电子，导致工作电极WE可产生较大的电流IW)，以及工作电极WE在具有较高扩散因子介质的样本中可产生到较小的电流IW(第二电流)(因为较少还原态介质聚积在工作电极WE的表面，所以工作电极WE可接收较少的电子，导致工作电极WE可产生较小的电流IW)。另外，本发明的另一实施例中，在第三时段T3中的施加于工作电极WE的电信号是一负极性信号，与第二时段T2中的正极性电信号，极性相反。
另外，在第一时段T1、第二时段T2和第三时段T3中，辅助电极CE是用于接收运算放大器OP1所提供一浮动电压VCE，以满足工作电极WE在第一时段T1、第二时段T2和第三时段T3所产生的电流IW。因此，辅助电极CE的表面上可涂布一反应物质(或辅助电极CE可直接对施加于工作电极WE的电信号反应)以避免在第一时段T1、第二时段T2和第三时段T3中辅助电极CE的电压升高太大，其中辅助电极CE的表面上所涂布的反应物质可以是样本内介质的原始氧化还原状态的相反状态。
另外，如图4至图7所示，参考电极RE耦接于运算放大器OP1的负输入端(也就是说没有电流流过参考电极RE)，且参考电极RE是介于工作电极WE和辅助电极CE之间，所以参考电极RE可避免辅助电极CE表面上涂布的反应物质或产物扩散至工作电极WE，也就是说参考电极RE可避免辅助电极CE影响到在第一时段T1、第二时段T2和第三时段T3中工作电极WE所产生的电流IW。
请参照图15至图17，图15至图17是说明介质的扩散因子在不同的干扰物下与工作电极WE所产生的电流IW(第二电流)的关系示意图。如图15所示，样本中的血容比HCT较高(介质具有较低的扩散因子)时，工作电极WE所产生的电流IW较大。例如，工作电极WE于样本中的血容比HCT为70％时所产生的电流IW大于工作电极WE于样本中的血容比HCT为40％时所产生的电流IW。如图16所示，样本的温度较低(介质具有较低的扩散因子)时，工作电极WE所产生的电流IW较大。例如，工作电极WE于样本的温度为20℃时所产生的电流IW大于工作电极WE于样本的温度为30℃时所产生的电流IW。如图17所示，样本的油脂(三酸甘油脂)浓度较高(介质具有较低的扩散因子)时，工作电极WE所产生的电流IW较大。例如，工作电极WE于样本的油脂浓度为750mg/dL时所产生的电流IW大于工作电极WE于样本的油脂浓度为500mg/dL时所产生的电流IW。如此，在图10的第三时段T3中，测量电路604便可根据上述原理，通过工作电极WE所产生的电流IW(第二电流)计算中间产物于样本中的扩散因子，其中第二电流是中间产物在第三时段T3的扩散电流。
因为工作电极WE的表面上还原态介质的浓度并不受待测物(例如血糖)浓度的影响，所以当介质在样本中的扩散因子产生之后，测量电路604便可根据介质在样本中的扩散因子，校正样本内的待测物的浓度的误差以产生待测物的新浓度，其中造成待测物的浓度的误差的因子可为有关于样本的温度、黏度、血球容积比、油脂(三酸甘油脂)及离子强度的一组合。
另外，当施加于工作电极WE的电信号为电压时，在第一时段T1的电信号的范围和在第三时段T3的电信号的范围约介于50至1000mV，最佳约介于200至500mV。在第二时段T2的电信号的范围约介于-50至-1000mV，最佳约介于-100至-500mV。且第二时段T2的范围约介于0.5秒至10秒，最佳约介于1秒至8秒。另外，在本发明的另一实施例中，在第二时段T2的电信号可是一预定电流。
请参照图18至图24，图18至图24是本发明的不同实施例说明工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR(等于施加于工作电极WE的电信号)在一第一时段T1、一第二时段T2和一第三时段T3的示意图，其中在图18至图24中，工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR(等于施加于工作电极WE的电信号)在第一时段T1、第二时段T2和第三时段T3的操作原理皆和图10中工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR在第一时段T1、第二时段T2和第三时段T3的操作原理相同，在此不再赘述。另外，如图18、图19、图20、图21、图22、图23与图24所示，在第二时段T2中，工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR可为0(无极性)与负极性信号，也就是说施加于工作电压WE的电性号为0与负极性信号。
请参照图25，图25是说明在图10的工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR的情况下，工作电极WE所产生对应不同样本的电流IW1、IW2、IW3、IW4的示意图。因为其他造成待测物的浓度的误差的因子(例如样本的温度、黏度、油脂及离子强度)的原理皆和血容比相同，在此不再赘述。如图11和图12所示，当反应区602放入样本(包含血糖)时，样本内的介质是直接或间接从待测物夺取电子成为还原态介质，所以工作电极WE可通过还原态介质产生电流IW，其中在时段T1中的电流IW(第一电流)可用于表示估计待测物的浓度。另外，在工作电极WE的表面上尚未累积产生高浓度的还原态介质前，工作电极WE可于样本的血容比较低时产生较大的电流IW。因此，如图25所示，在时段T1中，对应样本1的电流IW1>对应样本2的电流IW2>对应样本3的电流IW3>对应样本4的电流IW4，其中样本1具有血糖浓度(200mg/dL)以及血容比HCT(10％)，样本2具有血糖浓度(200mg/dL)以及血容比HCT(70％)，样本3具有血糖浓度(100mg/dL)以及血容比HCT(10％)，以及样本4具有血糖浓度(100mg/dL)以及血容比HCT(70％)。如图13所示，在时段T2中，施加于工作电极WE的电信号是一负极性信号，导致大量未与待测物反应的介质在工作电极WE的表面上产生还原反应，也就是说在工作电极WE的表面上累积产生高浓度的还原态介质(中间产物)。值得注意的是在工作电极WE的表面上所累积的还原态介质的浓度并不受待测物(例如血糖)浓度影响，所以当介质在样本中的扩散因子较高时，工作电极WE所产生的电流IW(第二电流)较低，以及当介质在样本中的扩散因子较低时，工作电极WE所产生的电流IW(第二电流)较高。因此，如图25所示，在时段T3中，对应样本1的第二电流IW1和对应样本3的第二电流IW3差异不大(因为样本1和样本3具有相同的血容比HCT(10％))以及对应样本2的第二电流IW2和对应样本4的第二电流IW4差异不大(因为样本1和样本3具有相同的血容比HCT(70％))，且对应样本1的第二电流IW1和对应样本3的第二电流IW3是小于对应样本2的第二电流IW2和对应样本4的第二电流IW4。如此，在图25的时段T3中，测量电路604便可根据上述原理，通过工作电极WE所产生的第二电流IW1、IW2、IW3、IW4分别计算介质在样本1、2、3、4中的扩散因子。当介质在样本1、2、3、4中的扩散因子产生之后，测量电路604便可根据介质在样本1、2、3、4中的扩散因子，分别校正样本1、2、3、4内的待测物的浓度的误差以产生样本1、2、3、4中待测物的新浓度。
另外，本发明并不受限于介质在图11至图14中的氧化还原状态，也就是说在本发明的另一实施例中，一新介质具有图11至图14中的相反氧化还原状态，且施加于工作电极WE的电信号与图10为反向的新电信号。
另外，本发明所公开的三电极测试片600、1100也可与测量电路604整合成为一生物测量系统，其中生物测量系统的操作原理可参照三电极测试片600、1100与测量电路604，所以在此不再赘述。
请参照图26，图26是说明在经由本发明校正前血容比和偏差之间的关系示意图。如图26所示，利用具有血容比41％的分析物浓度作为一标准，其中偏差是每一血容比的测试分析物浓度和标准之间的差异，且样本内的葡萄糖浓度是100和350mg/dl。如图26所示，当样本内的血容比偏移标准时，大的偏差即会存在。请参照图27，图27是说明在经由本发明校正后血容比和偏差之间的关系示意图。如图27所示，通过使用上述本发明所公开的方法和装置可大幅减少在整个血容比范围内的偏差，将偏差值控制在正负10％之内。
请参照图4、第10-14图和图28，图28是本发明的第七实施例说明一种测试片侦测样本中待测物浓度的方法的流程图。图28的方法是利用图4的三电极测试片600说明，详细步骤如下：
步骤2800：开始；
步骤2802：将一样本放入反应区602；
步骤2804：测量电路604施加一电信号于工作电极WE；
步骤2806：测量电路604在一第一时段T1通过工作电极WE测量一第一电流；
步骤2808：介质在一第二时段T2根据电信号，产生一中间产物；
步骤2810：测量电路604在一第三时段T3通过工作电极WE测量一第二电流；
步骤2812：测量电路604根据第一电流，计算待测物的初始浓度；
步骤2814：测量电路604根据第二电流，计算中间产物于样本中的扩散因子；
步骤2816：测量电路604根据扩散因子，校正待测物的初始浓度以产生待测物的新浓度；
步骤2818：结束。
在步骤2802中，样本包含一待测物(例如血糖)。在步骤2804中，施加于工作电极WE的电信号是等于工作电极WE和参考电极RE之间的压差VWR。如图4、图10和图11所示，当反应区602放入时，样本内的介质可直接或间接从待测物夺取电子成为一还原态介质，其中介质的浓度远大于待测物的浓度(例如介质的浓度等于2-4倍待测物的浓度)。因此，在步骤2806中，如图10和图12所示，在第一时段T1中，施加于工作电极WE的电信号是一正极性信号，所以还原态介质通过一扩散作用传递电子给工作电极WE，也就是说在第一时段T1中，工作电极WE通过还原态介质产生第一电流。但本发明并不受限于样本内的介质直接或间接从待测物夺取电子成为一还原态介质，也就是说样本内的介质也可直接或间接传递电子给待测物成为一氧化态介质。
在步骤2808中，如图10和图13所示，因为介质的浓度远大于待测物的浓度，所以在第二时段T2中，当施加于工作电极WE的电信号是一负极性信号时，大量未与待测物反应的介质在工作电极WE的表面上产生还原反应，导致在工作电极WE的表面上累积产生高浓度的还原态介质(也就是说中间产物)，其中在工作电极WE的表面上所累积的还原态介质的浓度并不受待测物(例如血糖)浓度影响。但在本发明的另一实施例中，在第二时段T2中的施加于工作电极WE的电信号是一正极性信号，导致大量未与待测物反应的介质在工作电极WE的表面上产生氧化反应，也就是说在工作电极WE的表面上产生高浓度的氧化态介质。另外，本发明并不受限于在第二时段T2中的施加于工作电极WE的电信号是一电压信号，也就是说在第二时段T2中，施加于工作电极WE的电信号也可是一电流信号。
在步骤2810中，介质在样本中的扩散行为与样本的扩散因子有关，扩散因子为一包含但不限于与温度、干扰物浓度、样本黏度相关的函数。当介质在样本中的扩散因子较低时，在第二时段T2中所产生的还原态介质较不易扩散(如图14所示)；反之，当介质在样本中的扩散因子较高时，在第二时段T2中所产生的还原态介质会较易扩散。因此，在图10的第三时段T3中，当施加于工作电极WE的电信号是一正极性信号时，工作电极WE在具有较低扩散因子介质的样本中可产生到较大的第二电流(因为较多还原态介质聚积在工作电极WE的表面，所以工作电极WE可接收较多的电子，导致工作电极WE可产生较大的第二电流)，以及工作电极WE在具有较高扩散因子介质的样本中可产生到较小的第二电流(因为较少还原态介质聚积在工作电极WE的表面，所以工作电极WE可接收较少的电子，导致工作电极WE可产生较小的第二电流)。另外，本发明的另一实施例中，在第三时段T3中的施加于工作电极WE的电信号是一负极性信号，与第二时段T2中的正极性电信号，极性相反。
在步骤2812中，在第一时段T1中的第一电流可用于计算待测物的初始浓度。另外，在步骤2814中，因为介质在样本中的扩散行为与样本的扩散因子有关，所以测量电路604可根据第二电流，计算中间产物于样本中的扩散因子。最后，在步骤2816中，在中间产物于样本中的扩散因子产生后，测量电路604根据扩散因子，校正待测物的初始浓度以产生待测物的新浓度。
另外，在第一时段T1、第二时段T2和第三时段T3中，辅助电极CE是用于接收运算放大器OP1所提供一浮动电压VCE，以满足工作电极WE在第一时段T1、第二时段T2和第三时段T3所产生的电流IW。因此，辅助电极CE的表面上可涂布一反应物质(或辅助电极CE可直接对施加于工作电极WE的电信号反应)以避免在第一时段T1、第二时段T2和第三时段T3中辅助电极CE的电压升高太大，其中辅助电极CE的表面上所涂布的反应物质可以是样本内介质的原始氧化还原状态的相反状态。
请参照图4、图10和图29，图29是本发明的第八实施例说明一种利用测试片侦测样本中介质扩散因子的方法的流程图。图29的方法是利用图4的三电极测试片600说明，详细步骤如下：
步骤2900：开始；
步骤2902：将一样本放入反应区602；
步骤2904：测量电路604施加一电信号于工作电极WE；
步骤2906：介质在一第一时段根据电信号，产生一中间产物；
步骤2908：测量电路604在一第二时段通过工作电极WE测量一第一电流，其中电信号在第二时段的第二极性与在第一时段的第一极性相反；
步骤2910：测量电路604根据第一电流，计算中间产物于样本中的扩散因子；
步骤2912：结束。
图29的实施例与图28的实施例的差别在于在步骤2906中，介质于第一时段(对应于图10的第二时段T2)根据电信号，产生中间产物；在步骤2908中，测量电路604于第二时段(对应于图10的第三时段T3)通过工作电极WE测量第一电流(对应于图28实施例的第二电流)；在步骤2910中，测量电路604根据第一电流(对应于图28实施例的第二电流)，计算中间产物于样本中的扩散因子。因此，只要是利用在第二时段的第二极性与在第一时段的第一极性相反的电信号侦测样本中介质扩散因子即落入本发明的范畴。
综上所述，本发明所公开的测试片侦测样本中待测物浓度的方法及三电极的测试片是利用工作电极在第一时段根据测量电路所提供的电信号，产生用于估计样本内待测物初始浓度的第一电流，利用工作电极在第二时段根据测量电路所提供的电信号，使样本内的介质产生反应，以及利用工作电极在第三时段根据测量电路所提供的电信号，产生用于计算介质在样本中的扩散因子的第二电流。当介质在样本中的扩散因子产生之后，测量电路即可根据介质在样本中的扩散因子，校正样本内待测物的初始浓度以产生待测物的新浓度。因此，相较于现有技术，本发明可准确地校正样本内的待测物的初始浓度。另外，本发明另公开的一种利用测试片侦测样本中介质扩散因子的方法是利用在第一时段的第一极性与在第二时段的第二极性相反的电信号侦测样本中介质扩散因子。因此，相较于现有技术，本发明可快速、简单且准确地侦测样本中介质扩散因子。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种电化学测试片，包含：
一绝缘基板；
一长形反应区，形成在所述绝缘基板的第一端；
一第一电极，位于所述长形反应区内；
一第一衬垫，用于电连接一量测装置；
一第一电极轨道，位于所述长形反应区外，具有一第一轨道宽度，用于连接所述第一电极及所述第一衬垫形成一第一导电路径；
一第二衬垫，用于电连接所述量测装置；
一第二电极轨道，位于所述长形反应区外，具有一第二轨道宽度，用于连接所述第一电极及所述第二衬垫形成一第二导电路径；
一第二电极，位于所述长形反应区内；
一第三衬垫，电连接所述量测装置；及
一第三电极轨道，位于所述长形反应区外，具有一第三轨道宽度，用于连接所述第二电极及所述第三衬垫形成一第三导电路径；
其特征在于还包含：
所述第一电极轨道的至少一边所接触的所述长形反应区的一边不同于所述第二电极轨道的两边所接触的所述长形反应区的一边。
2.如权利要求1所述的电化学测试片，其特征在于：所述第一电极轨道的至少一边所接触的所述长形反应区的一边相对于所述第二电极轨道至少一边所接触的所述长形反应区的一边。
3.如权利要求2所述的电化学测试片，其特征在于：所述第一电极轨道的至少一边所接触的所述长形反应区的一边为所述长形反应区的长边。
4.如权利要求2所述的电化学测试片，其特征在于：所述第一电极轨道两边所接触的所述长形反应区的一边相对于所述第二电极轨道所接触的所述长形反应区的至少一边。
5.如权利要求4所述的电化学测试片，其特征在于：所述第一电极轨道两边所接触的所述长形反应区的一边相对于所述第二电极轨道所接触的所述长形反应区的一边。
6.如权利要求2所述的电化学测试片，其特征在于：所述第一电极轨道及所述第二电极轨道所接触的所述长形反应区的两边的截面宽度等于所述第一电极的窄边的宽度。
7.如权利要求1所述的电化学测试片，其特征在于：更具有一第四衬垫及一第四电极轨道，其中所述第四电极轨道用于连接所述第二电极及所述第四衬垫形成一第四导电路径。
8.如权利要求1所述的电化学测试片，其特征在于：所述第一导电路径为一电流路径，以及所述第二导电路径为一电压路径。
9.如权利要求8所述的电化学测试片，其特征在于：所述量测装置依据所述第一导电路径的电流，量测有关于一样本在所述长形反应区反应时的电化学反应。
10.如权利要求8所述的电化学测试片，其特征在于：所述电压路径有一定电压，且所述电流路径不影响所述定电压。
11.如权利要求10所述的电化学测试片，其特征在于：所述电压路径无电流通过。
12.如权利要求1所述的电化学测试片，其特征在于：更包含位于所述长形反应区内的一第三电极，所述长形反应区外的一第五衬垫及一第五电极轨道，其中所述第五电极轨道用于连接所述第三电极及所述第五衬垫形成一第五导电路径，且于一样本在所述长形反应区反应时提供一参考电压。
13.如权利要求1所述的电化学测试片，其特征在于：所述第一衬垫、所述第二衬垫与所述第三衬垫形成在所述绝缘基板的第二端，且所述绝缘基板的第二端是相对于所述绝缘基板的第一端。
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