CN114174831A - 测试条、监测装置和用于制造测试条的方法 - Google Patents
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Abstract
一种测试条(10)包括多孔材料(14)、光电检测器(15)和具有第一和第二侧(12、13)的衬底(11)。多孔材料(14)附接到衬底(11)的第一侧(12)。光电检测器(15)附接到衬底(11)的第二侧(13)。
Description
本公开涉及一种测试条、监测装置和用于制造测试条的方法。
测试条是监测装置的一部分。该部分能够在测试或测量之前被插入，并在测试或测量之后被移除。监测装置通常是便携式的，因此能够用于医疗诊断和环境测试的现场应用。测试条能够用于横向流动测试。测试条利用多孔材料的毛细作用和多孔材料结合标记分子的能力。
诸如水、尿液、血液或其他液体的样品液体被提供给测试条。样品液体利用多孔材料的毛细管效应流动，并进行化学反应。通常，化学反应导致多孔材料的预定活性区域的颜色变化。活性区域可以具有窄线或宽线的形式。在多孔材料的两个活性区域(分别是线)通常有反应。通常，通过视觉检查来监测颜色的变化。这类测试有若干优点，但仍存在例如与灵敏度和多分析物检测有关的一些缺点。找到这些缺点的解决方案可能会给家庭环境带来更多的测试。
本发明的目的是提供允许测量结果的有效读出的测试条、监测装置和用于制造该测试条的方法。
这些目的通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求中描述了进一步的发展和实施例。
在实施例中，测试条包括多孔材料、光电检测器和具有第一侧和第二侧的衬底。多孔材料附接到衬底的第一侧。光电检测器附接到衬底的第二侧。
有利地，在测试条的生产过程中，多孔材料和光电检测器均固定在衬底上。有利地，从光电检测器到多孔材料的距离短，并且光电检测器的位置相对于多孔材料是预定的，这导致检测由多孔材料透射或发射的光的高效率和再现性。
在实施例中，测试条包括布置在衬底第二侧的导线。光电检测器包括电连接到衬底第二侧的导线的接触区域。有利地，具有导线的衬底能够向光电检测器提供电能和信号。与光电检测器的唯一电连接是通过衬底上的导线。
在实施例中，测试条包括各向异性导电膜，该各向异性导电膜将光电检测器机械连接到衬底的第二侧，并将光电检测器的接触区域电连接到衬底的第二侧处的导线。有利地，各向异性导电膜允许光电检测器稳定地固定在具有低厚度的衬底上。有利地，各向异性导电膜实现了一个接触区域与导线之一的导电连接，并使该接触区域与其他导线隔离。有利地，光电检测器的电连接没有接合线。各向异性导电膜用作粘合填充剂。
在实施例中，导线包括电源线、参考电位线和至少一条总线。有利地，能够使用电源线和参考电位线从电源向光电检测器提供电能。数据通过至少一条总线能够从光电检测器传输到监测装置的其他电路。
多孔材料可以包括硝化纤维素。多孔材料可以是吸水的。多孔材料可以被薄膜覆盖。薄膜可以保护多孔材料。薄膜可以是透明的或半透明的。透明也可以称为光学透光。多孔材料可以具有特定比例的孔径、孔隙率和厚度，加上专用的化学处理。
在实施例中，衬底是透明或半透明的。因此，从多孔层发射或透射的光可以通过衬底到达光电检测器。
在替代实施例中，衬底是不透明的，并且包括透明或半透明区域。透明或半透明区域可以实现为衬底的窗口。光电检测器位于该透明或半透明区域处。
在实施例中，多孔材料，特别是包含硝化纤维素的多孔材料，可操作以将液体从多孔材料的输入点转移到多孔材料的活性区域。多孔材料的活性区域提供有化学物质，通常是与液体成分反应的化合物。该成分可以是液体中包含的分析物。光电检测器布置在活性区域附近。
在实施例中，多孔材料包括至少两个活性区域。因此，在至少两个活性区域处可以检测液体的两种成分或两种分析物。
在实施例中，光电检测器包括与至少两个活性区域相邻布置的至少两个像素。像素能够被称为光电检测器元件。像素可以实现为光电二极管。
在替代实施例中，光电检测器被布置在至少两个活性区域之一附近。测试条的附加光电检测器被布置成与至少两个活性区域中的另一个相邻。
在实施例中，光电检测器被实现为光谱传感器，该光谱传感器可操作以检测至少两个不同波长区域中的光，特别是分别检测至少两个不同波长区域中的光。有利地，在一个活性区域可以产生两种颜色；每种颜色能够分别由光谱传感器测量。因此，在一个活性区域可以检测两种成分或两种分析物。光谱传感器可操作以检测多于两个、多于四个或多于八个不同波长区域的光。不同的波长区域可以在可见光范围内，或者在可见光加红外范围内，或者在可见光加近红外范围内。
在实施例中，活动区域可以具有直线、正方形、矩形、点、圆或椭圆的形式。这条线可能窄，也可能宽。
在实施例中，活性区域可以分别具有直线、正方形、矩形、点、圆或椭圆的形式。活性区域可以像矩阵一样排列，例如点或正方形的矩阵。活动区域可以具有不同的颜色或者可以具有相同的颜色。至少两个活动区域可以具有不同的颜色。至少两个活动区域可以具有相同的颜色。
在实施例中，测试条包括用于吸收液体并将液体直接或通过测试条的共轭垫提供给多孔材料的样品垫。共轭垫包括例如设计用于与液体中包含的分析物反应的化学物质(通常是化合物)。
在实施例中，测试条包括用于从多孔材料中吸收过量液体的吸收垫。
在实施例中，样品垫、共轭垫和吸收垫也由多孔膜或多孔层实现，例如由硝化纤维素制成。
在实施例中，监测装置包括测试条、光源和连接到光电检测器和光源的控制电路。多孔材料和衬底位于光源与光电检测器之间。监测装置可以被命名为读取器。
在实施例中，监测装置可操作以使得测试条被插入到设备中并被再次移除。因此，测试条被使用一次，即用于单次测试。监测装置被设计成可多次使用，例如利用不同的测试条检测不同分析物或用测试条检测相同的分析物。
在实施例中，控制电路可操作以检测测试条是否插入，并在测试条插入的情况下提供使能信号。有利地，通过产生使能信号，监测装置能够检测测试条是否正确插入监测装置，和/或能够检测是否插入了正确的测试条。
在实施例中，监测装置可操作以执行横向流测试(缩写为LFT)或横向流免疫色谱测定。
在实施例中，一种用于制造测试条的方法，包括
-提供具有第一侧和第二侧的衬底，
-将光电检测器附接到衬底的第二侧，以及
-将多孔材料附接到衬底的第一侧。
有利地，多孔材料和光电检测器在衬底两侧的附接导致紧凑和稳定的堆叠，允许对由多孔材料提供或透射的光进行高精度测量。
在实施例中，光电检测器通过倒装芯片组件附接到衬底的第二侧。因此，实现光电检测器与衬底的可靠连接。
在实施例中，在光电检测器与衬底的第二侧之间提供各向异性导电膜。有利地，不需要引线框架或接合线来电接触光电检测器。
用于制造测试条的方法可以例如通过根据上述实施例之一的测试条和监测装置来实现。
具有嵌入式光谱传感器的测试条被配置用于光学测定读取装置。测试条被实现为智能测试条。智能测试条带有嵌入式光谱传感器。测试条配置用于横向流测试系统，缩写为LFT系统。LFT系统执行折射和/或吸光度测量。
本公开适用于护理点(简称PoC)的横向流测试领域。测试条与被测液体中存在的某种物质起反应，当分析物与共轭抗体结合时，多孔活性区的颜色(例如通过将共轭抗体沉积在硝化纤维素膜上实现)相应改变。被测液体可称为样品、样品液体或分析物。或者，被检测的物质被称为分析物。待检测的物质可以是化学元素或化合物。
一个应用的示例是家庭怀孕测试。该测试例如能够检测孕妇尿液中的人绒毛膜促性腺激素(HGC)。测试分析利用多孔纸的毛细管作用和将标记蛋白结合到纤维素上的能力。通常使用双线模式。第一行产生是/否(怀孕与否)信号。第二行表示测试是否成功。护理点测试(PoC测试)能够在需要护理的地方对患者进行测试。这允许较快的诊断，从而更快的治疗。
通常，LFT由人眼读取(分析)，因此缺乏准确测量浓度变化的能力。尽管存在许多由读取设备支持的基于实验室的应用，但是横向流测试(也称为横向流免疫色谱测定)是一种用于检测样品(基质)中目标分析物的存在(或不存在)而不需要专门且昂贵的设备的有效的装置。通常，这些测试用于医疗诊断，或者用于家庭测试、护理点测试或实验室使用。
有利地，本公开中描述的测试条旨在改善系统性能，例如通过改进光谱传感器相对于需要分析的膜区域的位置来进一步提高读取精度和更好的定量分析。此外，可以例如通过降低读取器侧的成本来改进LFT-PoC阅读设备。
以下对实施例的附图的描述可以进一步说明和解释测试条、监测装置和用于制造测试条的方法的各方面。具有相同结构和相同效果的装置、区域和层分别以等效的附图标记出现。只要不同附图中的装置、区域和层在功能方面彼此对应，则对于以下附图中的每个不再重复其描述。
图1示出了测试条的示例；
图2A到图2D示出了测试条的细节示例；
图3A和图3B示出了测试条的进一步示例；
图4A至图4C示出了测试条和监测装置的附加示例；以及
图5A至图5D示出了模拟结果。
图1示出了测试条10的示例。测试条10包括具有第一侧12和第二侧13的衬底11、多孔材料14和光电检测器15。在图1中，阐述了测试条10的可能组装布局的草图。多孔材料14附接到衬底11的第一侧12。光电检测器15附接到衬底11的第二侧13。多孔材料14可以直接且永久地连接到衬底11的第一侧12。衬底11是半透明或透明的。衬底11可以实现为印刷电路板，缩写为PCB。衬底11可以由塑料或聚合物制成，聚合物例如聚苯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(缩写为PET)、乙烯基、聚酯、聚酰亚胺、丙烯酰胺、环氧树脂或浸渍有环氧树脂(通常命名为FR-4玻璃环氧树脂)或玻璃的编织玻璃纤维布。
衬底11的厚度可以为20μm至200μm，或者50μm至100μm，或者60μm至90μm。例如，基于PET的衬底11的厚度可以超出这些范围。基于PET的衬底11是透明的，并且非常适合用于导电迹线放置的铜沉积和/或蚀刻。基于PET的衬底11适用于直接倒装芯片附接。
或者，衬底11包括基于PCB的材料。这种基于PCB的衬底11是合适的。可选地，衬底11至少包括对应于光电检测器15的区域或者对应于光电检测器15的一个或多个像素的区域的窗口或通孔(因为通常印刷电路板不是非常透明的)。
相应地，光电检测器15可以直接且永久地连接到衬底11的第二侧13。
多孔材料14是半透明或透明的。多孔材料14具有层、膜、薄膜或片的形式。多孔材料14可以由硝化纤维素制成。多孔材料14可以制成硝酸纤维素膜。多孔材料14可以具有活性区域16。多孔材料14被构造成使得液体能够在多孔材料14中横向流动。流动方向F由箭头指示。液体的流动是利用多孔材料14中的毛细管效应进行的。该液体可以被命名为样品液体。
光电检测器15可以实现为光谱传感器。光电检测器15可以被制造为光谱传感器集成电路。由于光电检测器15的像素和接触区域位于光电检测器15的第一侧17，即光电检测器15的底侧，所以在图1所示的视图中看不到像素和接触区域。光电检测器15具有如图1所示的第二侧18。
测试条10包括布置在衬底11的第二侧13的导线20至24。因此，导线20至24面向光电检测器15的第一侧17。导线20至24也可以称为“迹线”。导线20至24由诸如铜、铝或银的金属制成(例如，制成印刷银油墨)。由铜或铝制成的导线20至24可以被蚀刻。导线20至24可以部分设计成直线，部分设计成曲线。导线20至24可以平行延伸。导线20至24与光电检测器15的接触区域(例如，如图2A和图2B所示)和测试条10末端的导电垫对齐(以与测试条保持架或插座机械对齐，例如，如图4C所示)。导线20至24可以平行于指示液体流动方向F的箭头延伸。导线20至24可以是例如矩形的。例如，第一导线20可以实现为电源线。第二导线21可以实现为参考电位线。第三线路22可以被设计为总线。第四和/或第五导线23、24也可以实现为总线。因此，导线20至24包括至少一条总线22至24。总线22、23可以实现为集成电路间总线，简称为I2C线。
图2A示出了能够插入图1所示测试条10中的光电检测器15的示例。在图2A中，示出了光电检测器15的透视图。光电检测器15包括在光电检测器15的第一侧17上的至少一个像素30。像素30可以称为光电检测器元件。光电检测器15可以包括光电检测器18的第一侧17上的像素30的光电检测器阵列31。光电检测器阵列31可以是n×m像素阵列。在图2A所示的示例中，光电检测器阵列31是4×4阵列。光电检测器阵列31的像素30可以对不同的光区域敏感。像素30可以实现为光电二极管。因此，光电检测器阵列31实现光谱传感器。此外，光电检测器15可以包括附加像素32和另一个像素33，其大于光电检测器阵列31的像素30，并且位于光电检测器阵列31附近。
此外，光电检测器15包括在光电检测器15的第一侧17上的接触区域40至47。接触区域40至47布置在光电检测器15的边界或两个边界处。接触区域40至46与光电检测器阵列31有一段距离。接触区域40至46可以实现为焊盘或芯片凸块。
图2B示出了光电检测器15的另一示例，它是图1和图2A所示光电检测器15的进一步发展。光电检测器阵列31位于光电检测器15的中心或接近中心。第一接触区域40被实现为用于接收电源电压VCC的电源接触区域。第二接触区域41被实现为用于接收参考电势GND的参考电势接触区域。至少一个接触区域42被设计为总线接触区域。例如，第三和第四接触区域42、43被实现为总线接触区域，例如用于内部集成电路总线，缩写为I2C总线。例如，第三和第四接触区域42、43接收信号或提供I2C总线的信号，例如数据信号SDA和时钟信号SCL。第五接触区域44可以被设计用于总线或其他目的，并且接收信号INT。
接触区域40至44并不正好布置在光电检测器15的一个边界处。光电检测器15具有第一至第四边界51至54。第一边界51与第二边界52相对。第一边界51平行于第二边界52。第三边界53与第四边界44相对。第三边界53平行于第四边界54。第一接触区域40可以位于第一边界51处。第二接触区域41可以位于第一边界51附近，但是与第一边界51相距距离D。第一接触区域40距第一边界51的距离小于距离D。
第三接触区域42位于第二边界52附近。第四接触区域43和第五接触区域44邻近第二边界52，并且距第二边界52分别具有距离D2、D1。第三接触区域42距第二边界52的距离小于距离D1和D2。第四接触区域43距第二边界52的距离为D1，第五接触区域44距第二边界52的距离为D2。距离D1可能大于距离D2。有利地，接触区域40至44分布在第一边界51与第二边界52之间。光电检测器15不存在与任何其他接触区域具有相同或近似相同的到第一边界51的距离的接触区域。接触区域40至44距第一边界51的距离不同，因此距第二边界52的距离也不同。接触区域40至44中的至少两个距第三边界53的距离不同，因此距第四边界54的距离也不同。
因此，当还看图1时，光电检测器15的第一侧17可以附接到衬底11的第二侧13，使得第一接触区域40与第一导线20接触，并且与彼此的导线21至24具有距离。因此，第一接触区域40与第一导线20之间仅存在电接触。第一接触区域40与其他导线21至24隔离。相应地，第二接触区域42仅与第二导线21接触。类似地，第三至第五接触区域42至44与它们相应的导线22至24电接触。因此，接触区域40至44中的每一个仅与恰好一条导线机械和电接触，而与其他导线隔离。因此，导线20至24可在导线20至24顶部无隔离层的情况下制造，该隔离层包括用于与各接触区域电接触的接触开口。
有利地，光电检测器15的第一侧17上的接触区域40至44的位置允许容易接触衬底11的第二侧13上的导线20至24。
光电检测器15可以实现为光谱传感器。光电检测器15可以具有针对直接键合(或任何其他键合工艺)的优化的布局。光电检测器15可以具有针对直接倒装芯片连接而优化的布局。
在替代实施例中，导线20至24被隔离层覆盖，该隔离层在用于实现导线20至24与接触区域40至43的电接触的相应位置具有开口。
图2C和图2D示出了作为上图所示测试条的进一步发展的测试条10的横截面的细节。在图2C所示的示例中，第一至第三导线20至22固定在衬底11的第二侧13上。测试条10可以包括未示出的另外的导线。导线20至22的表面高于衬底11的第二侧13的表面。
光电检测器15被实现为集成电路、集成电路芯片或集成电路管芯。在图2C所示的示例中，光电检测器15包括第一至第三接触区域40至42。光电检测器15可以包括另外的接触区域。接触区域40至42被实现为芯片凸块。因此，接触区域40至42的表面高于光电检测器15的表面的其他部分。
此外，测试条10包括布置在衬底11的第二侧13的薄膜55。薄膜55位于导线20至22处。因此，薄膜55位于导线20至22的表面上以及衬底11的第二侧13上未被导线20至22覆盖的那些区域上。薄膜55可以是粘合薄膜。薄膜55被实现为各向异性导电薄膜。薄膜55包括非导电聚合物和导电颗粒56。颗粒可以实现为球体。
在替代实施例(未示出)中，薄膜55布置在光电检测器15的第一侧17处。因此，薄膜55位于接触区域40至42的表面处(即芯片凸块的表面处)以及光电检测器15的第一侧17上未被接触区域40至42覆盖的区域上。
图2C和图2D示出了将光电检测器15固定到衬底11的处理步骤之前和之后的测试条10。在图2C中，示出在光电检测器15附接到衬底11之前的测试条10，而在图2D中，示出在光电检测器15固定到衬底11之后的测试条10。
如图2D所示，在光电检测器15附接到衬底11的过程中，压力P或力被施加到包括光电检测器15和衬底11的叠层。因此，薄膜55被挤压。在附接处理中叠层可以被加热。导电颗粒56可以具有薄的外部绝缘层，该绝缘层被压力P破坏。因此，位于光电检测器15的接触区域50至52与衬底11上的导线20至22之间的导电颗粒56形成接触区域50至52与导线20至22的电接触。在接触区域40至42与相应的导线20至22之间存在至少一个导电颗粒56。在薄膜55中导电颗粒56的密度很小，使得没有一个接触区域通过导电颗粒56与相邻接触区域的横向电连接。因此，接触区域40至42彼此隔离，并且相应地，导线20至22也彼此电隔离。薄膜55填充光电检测器15与衬底11之间的间隙。
光电检测器15，也称为光谱传感器，直接集成在衬底11上。衬底11实现为塑料载体。光电检测器15用倒装芯片组件技术或直接芯片连接技术连接。光电检测器15的集成电路以这样的方式组装，即光电检测器15通过载体材料(PET)14或任何需要分析的活性区域面向硝酸纤维素膜。通过这样做，可以高精度地控制需要分析的区域与光谱传感器(基本上它们都在测试条10上)之间的对准和光学。这将允许在光学测量期间增加灵敏度和信噪比，同时还将简化PoC读取器装置的硬件实现。通过使光电检测器15与测试条10上的活性区域16直接对准，通过硝化纤维素的活性区域16的大多数光子/光将被光电检测器15聚焦或捕获。与此相反，在基于反射测量的传统系统中，光/光子被活性区域散射，并被位于光源同一平面的光电检测器捕获(在这种情况下，如果测试条没有与光源和光电检测器完全对准，那么光电检测器可能会错过散射能量并失去灵敏度)。
光电检测器15通过使用各向异性导电薄膜/胶(ACF)并通过向其施加小的热量(取决于机械加工和使用的ACF)和压力而附接到衬底11。光电检测器15不需要任何封装就可以直接附接在测试条10上。
图3A示出了测试条10的另一示例，该另一示例是上述示例的进一步发展。在图3A中，示出了测试条10的横截面。测试条10配置有多个光谱传感器和多个活性区域。多孔材料14包括活性区域16和附加活性区域60。此外，多孔材料14可以包括另一活性区域61。因此，多孔材料14可以包括第一数量L的活性区域。在图3A所示的示例中，第一数量L是3。第一数量L可以大于1、大于2或大于3。第一数量L的活性区域16、60、61可以是矩形、正方形、圆形或椭圆形。第一数量L的活性区域16、60、61可以例如从多孔材料14的一个边界到达多孔材料14的另一个边界。
相应地，测试条10包括第一数量L的光电检测器15、61、62。测试条10包括光电检测器15和附加的光电检测器62，该附加的光电检测器62附接到衬底11的第二侧13。此外，测试条10可以包括固定到衬底11的第二侧12的另一光电检测器63。
光电检测器15位于活性区域16附近，使得光电检测器15接收来自活性区域16的光。相应地，附加光电检测器62位于附加活性区域60附近。另一光电检测器63位于另一活性区域61附近。
因此，单独的光电检测器15、62、63位于第一数量L个活性区域16、60、61中的每一个附近。附加的和另外的光电检测器62、63被实现为光谱传感器。在图3A所示的横截面中，在多孔材料14中液体的流动F从右侧到左侧。
测试条10包括样品垫80、共轭垫81和吸收垫82。样品垫80、共轭垫81和吸收垫82布置在衬底11的第一侧12处，并包围多孔材料14的侧表面。垫80至82将参照图4A进一步解释。
图3B示出了基于图1、图2C、图2D和图3A所示测试条的示例的测试条10的另一示例以及光源70。光源70发射光。光源70可以实现为光谱源。光源70以宽角度发射光，并到达活性区域16。光源70的光也到达附加的和另外的活性区域60、61。因此，由光源70发射的光到达第一数量L的活性区域16、60、61。光源70可以被制造为宽带光谱源或黑体光谱源，简称为BB光谱源。光源70可以发射例如390nm至1050nm或390nm至750nm之间的光。或者，光源70可以实现为窄带光源(例如具有非常有限的带宽，例如特定的彩色光源或纯近红外光源)。
衬底11是半透明或透明的。此外，多孔材料14是半透明或透明的。来自活性区域16的光到达光电检测器15。活性区域16的光学特性取决于多孔材料14的光学特性、固定在活性区域16的多孔材料14上的化学物质的光学特性以及液体中分析物的浓度。例如，光源70发射宽光谱的光。活性区域16仅透射小光谱的光，例如红光。活性区域16发射或透射的光量取决于液体中分析物的浓度。随着分析物浓度的升高，光的值可能会升高。由光电检测器15检测活性区域16透射的光。
附加光电检测器62和另一光电检测器63能够检测源自附加和另一活性区域60、61的光。第一数量L的活性区域16、60、61可以具有用于与液体的分析物反应的不同的物质。因此，第一数量L的活性区域16、60、61的光学特性是不同的，并且由第一数量L的光电检测器15、62、63检测。
类似于图2A和图2B，第一数量L的光电检测器15、62、63中的每一个可以包括光电检测器阵列31。因此，第一数量L的光电检测器15、62、63中的每一个被配置成检测由第一数量L的活性区域16、60、61在不同光谱范围发射的光。第一数量L的光电检测器15、62、63使用单独的集成电路或芯片或管芯来实现。测试条10由多个光谱传感器和多个活性区域制成。
检测/测量不是实现为反射光线测量，而是折射/透射/吸收测量。光源70将被放置在测试条10的一侧，并且由光电检测器15、62、63在测试条10的衬底11的另一侧进行检测。
在替代实施例(未示出)中，光源70以一个波长发射光，并被活性区域16中的物质吸收，其中活性区域16中的物质以另一个波长发射光。因此，活性区域16利用荧光或磷光发射光。在这种情况下，光源70发射小波段的光。活性区域16发射的光的量取决于与固定在活性区域16的物质反应的分析物的量。例如，光源70被实现为激光器、发光二极管或垂直腔面发射激光器，垂直腔面发射激光器缩写为VCSEL。
在替代实施例(未示出)中，光源70被省略。因此，监测装置没有光源。活性区域16的化学物质与液体中的分析物的反应导致光的发射。因此，活性区域16使用化学发光发射光。
在替代实施例(未示出)中，第一数量L的光电检测器15、62、63在一个管芯或芯片上实现。第一数量L的光电检测器15、62、63可以被实现为像素30或一个管芯或芯片上的光电检测器阵列31。
图4A示出了测试条10的另一个示例，该另一个示例是上述示例的进一步发展。多孔材料14包括活性区域16和附加活性区域60。活性区域16可以实现为测试活性区域，例如测试线。附加活性区域60可以实现为控制活性区域，例如控制线。因此，附加活性区域60处的光学特性的变化指示测试被正确执行，例如已经提供足够量的液体给测试条10。测试结果通过测量活性区域16处的光学特性来检测。衬底11可以被制造为背衬卡，例如塑料粘合剂背衬卡。
此外，测试条10包括样品垫80。样品垫80被配置成接收例如来自用户或液体分配器的液体。样品垫80位于衬底11的第一侧12上。此外，测试条10包括共轭垫81。共轭垫81被实现用于向液体提供物质。共轭垫81位于衬底11的第一侧12上。共轭垫81布置在样品垫80与多孔材料14之间。样品垫80在共轭垫81上交叠。因此，使用交叠实现了液体从样品垫80到共轭垫81的有效转移。共轭垫81的交叠在多孔材料14上。交叠区域实现了液体从共轭垫81到多孔层14的有效转移。样品垫80和共轭垫81位于测试条10的第一端。
测试条10包括位于衬底11的第一侧12上的吸收垫82。吸收垫82布置在测试条10的第二端处。吸收垫82与多孔材料14接触。吸收垫82与多孔材料14交叠。因此，通过交叠液体从多孔材料14转移到吸收垫82。如箭头F所示，液体从样品垫80经由共轭垫81和多孔材料14流到吸收垫82。渗入样品垫80上的液体仅部分到达吸收垫82。光电检测器15、62检测活性区域16、60处的光学特性的变化。
一般来说，测试条10被构建在如下的桩结构中：测试条10包括可以被称为载体的衬底11。衬底11的材料由例如聚苯乙烯、乙烯基或聚酯制成。通常，衬底11是透光的(这意味着透明的)，或者也能够是不透光的。不透光衬底11可以包括在活性区域16处的透明或半透明窗口。该窗口可以通过插入透明或半透明材料或者通过减小衬底11的厚度来实现。衬底11用于保持硝酸纤维素膜14。然后在膜14的一侧或一端，检测共轭物被放置在共轭垫81上，然后放置样品垫80。在膜14的另一侧或另一端，放置吸收垫82。
控制线和测试线16、60这两条线分别表示测试的有效性和测试结果。本公开涉及如何在硝化纤维素整合之前制备载体材料。
图4B示出了测试条10的示例，该示例是上述示例的进一步发展。测试条10包括外壳85。外壳85可以被制成塑料保持架。液体能够通过外壳85的样品端口86插入样品垫80。外壳85具有至少一个测试开口87。因此，由光源70发射的光经由测试开口87可以传输到活性区域16和附加活性区域60。测试开口87具有如下形式，使得由光源70发射的光到达数量L的测试区域16、60。
测试条10包括能够在连接区域89接触的导线20至24。例如，导线20至24能够在衬底11的一端接触。因此，外壳85包括开口90，使得衬底11的一部分位于外壳85的外部。
在替代实施例(未示出)中，壳体85的开口90位于壳体85的底侧。因此，从下面实现导线20至24的接触。因此，样品端口86和测试开口87位于壳体85的上侧，而开口90实现位于壳体85的下侧。
在替代实施例(未示出)中，外壳85包括附加开口。光源70发出的光通过测试开口87能够传输到活性区域16，并通过附加开口传输到附加活性区域60。
图4C示出了包括光源70的监测装置100的示例。如上所述的测试条10能够被插入到监测装置100中，并且能够被再次移除。监测装置100可以被命名为读取器或PoC读取器。监测装置100包括装置外壳101。光源70和测试条10的一部分位于装置外壳101中。在图4C中，监测装置100仅示意性地绘制并作为示例。
监测装置100可以包括具有引脚或弹簧触点的插座103。插座103的引脚或弹簧触点接触导线20至24。监测装置100可以包括引导部件(未显示)，以引导，例如测试条10进入插座103。装置外壳101可以包括提供遮光板的部件，该遮光板遮蔽来自监测装置100外部的光，以防止其穿透到装置外壳101的内部。
此外，监测装置100包括控制电路102，控制电路102连接到光源70，并且经由插座102和导线20至24连接到至少一个光电检测器15、62、63。控制电路102配置为检测测试条10是否插入，并在测试条10插入的情况下提供使能信号。另外，监测装置100可以包括连接到控制电路102的接口104，用于将监测装置100获得的信息提供给外部装置。监测装置100还可以包括用于显示由控制电路102获得的信息的显示器105。例如，显示器105可以显示向用户指示样品液体可以被施加到测试条10的使能信号。此外，显示器105显示测试结果。监测装置100可以包括电源106，例如电池。此外，监测装置100可以包括用户界面107，例如用于启动测量过程的按钮。
监测装置100没有用于检测测试条插入监测装置100中的复杂机械开关。测试条10将具有对应于衬底11上的各种信号线和电源线的电连接(终端)。监测装置100上的电子装置将能够通过检测I2C线上的光谱传感器15来检测测试条10的插入，并因此以准备运行测量的方式启用监测装置100。
可选地，保护系统能够在I2C线上实施，以避免插入伪造条。测试条10可以以仅允许电子读取的方式被遮蔽。这能够通过完全覆盖光电检测器15、62、63所在的区域或者两侧只留下允许入射光到达膜14的小狭缝来实现。
测试条10可以被配置成执行电抗测量。为了实现正确的测量，测试条10可以配备有合格的光谱仪光电检测器集成电路。测试条10可以被命名为测试条。
图5A和图5B示出了监测装置100的两种不同的示意性配置，图5C示出了模拟的结果，图5D示出了已经用于模拟的光电检测器15的示例。
在图5A中，示出了反射配置。由光源70发射的光照射到测试条10上的活性区域16。活性区域16反射或发射的光由光电检测器15检测。光源70和光电检测器15大致在同一平面内；活性区域16在平面上方。挡光板110保护光电检测器15免受光源70产生的光的影响。光源70可以是发光二极管，例如发射白光或宽带白光。光路的示例如图5A所示。
在图5B中，示出了如图3B、图4B或图4C所示的配置。光源70发出的光通过测试条10上的活性区域16到达光电检测器15。光源70可以是发光二极管，例如发射白光或宽带白光。光路的示例如图5B所示。
在图5C中，列出了图5A和图5B所示配置的仿真结果。如图5D所示，光电检测器15具有带有16个像素30的光电检测器阵列31。光电检测器阵列31包括F1至F8表示的八对像素30。一对像素30对可见光中的相同波长区域敏感。附加像素32检测环境光的闪烁。另一像素33在近红外范围(简称NIR范围)敏感。图5C中的表格示出了以瓦特为单位的八对F1至F8和NIR敏感的另一像素33的总功率的模拟结果。如表中所示，在图5A的配置中，四对像素F2至F5和NIR敏感的另一像素33实现了较好的结果，并且在图5B的配置中，四对像素F1、F6至F8也实现了较好的结果。差别很小。因此，两种配置都获得了相当的模拟结果。对于这两种配置，在一侧的光源70和光电检测器15与另一侧的活性区域16之间的麦汁箱距离(wort casedistance)大约为5mm。
如上所述，图1至图5D所示的实施例代表了改进的测试条、监测装置和用于制造测试条的方法的示例性实施例，因此它们不构成根据改进的测试条、监测装置和方法的所有实施例的完整列表。例如，实际的测试条和制造方法可以在装置、层、形状、尺寸和材料方面与所示的实施例不同。
附图标记列表
10 试验条
11 衬底
12 第一侧
13 第二侧
14 多孔材料
15 光电检测器
16 活性区域
17 第一侧
18 第二侧
20至24 导线
30 像素
31 光电检测器阵列
32、33 另一像素
40至46 接触区域
51至54 边界
55 各向异性导电膜
56 导电颗粒
60、61 活性区域
62、63 光电检测器
70 光源
80 样品垫
81 共轭垫
82 吸收垫
83 输入点
85 外壳
86 样品端口
87 测试开口
89 连接区域
90 开口
100 监测装置
101 装置外壳
102 控制电路
103 插座
104 接口
105 显示器
106 电源
107 用户界面
110 挡光板
D、D1、D2 距离
F 流
GND 参考电位
INT 信号
P 压力
SCL 时钟信号
SDA 数据信号
VCC 电源电压
Claims (16)
1.一种测试条，包括
-多孔材料(14)，
-光电检测器(15)，和
-具有第一侧和第二侧(12，13)的衬底(11)，其中，所述多孔材料(14)附接到所述衬底(11)的第一侧(12)，所述光电检测器(15)附接到所述衬底(11)的第二侧(13)。
2.根据权利要求1所述的测试条，
其中，所述测试条(10)包括设置在所述衬底(11)的第二侧(13)的导线(20至24)，并且
其中，所述光电检测器(15)包括接触区域(40至44)，在所述衬底(11)的第二侧(13)处，所述接触区域电连接至导线(20至24)。
3.根据权利要求2所述的测试条，
其中，所述测试条(10)包括各向异性导电膜(55)，所述各向异性导电膜将所述光电检测器(15)机械连接至所述衬底(11)的第二侧(13)，并将所述光电检测器(15)的接触区域(40至44)电连接至所述衬底(11)的第二侧(13)处的导线(20至24)。
4.根据权利要求2或3所述的测试条，
其中，所述导线(20至24)包括电源线(20)、参考电位线(21)和至少一条总线(22，23)。
5.根据权利要求1至4之一所述的测试条，
其中，所述衬底(11)是透明的或半透明的，或者
所述衬底(11)是不透明的，但包括透明或半透明区域。
6.根据权利要求1至5之一所述的测试条，
其中，所述多孔材料(14)可操作以将液体从所述多孔材料(14)的输入点(83)转移到所述多孔材料(14)的活性区域(16)，所述多孔材料(14)特别包含硝化纤维素，
其中，所述多孔材料(14)的活性区域(16)具有与液体成分反应的化学物质，并且
其中，所述光电检测器(15)邻近活性区域(16)设置。
7.根据权利要求6所述的测试条，
其中，所述多孔材料(14)包括至少两个活性区域(16，60)，并且
其中，所述光电检测器(15)包括至少两个像素，所述至少两个像素邻近所述至少两个活性区域(16，60)布置，或者
所述电检测器(15)被布置成邻近所述至少两个活性区域(16，60)之一，并且所述测试条(10)的附加光电检测器(62)被布置成邻近所述至少两个活性区域(16，60)中的另一个。
8.根据权利要求1至7之一所述的测试条，
其中，所述光电检测器(15)被实现为光谱传感器，所述光谱传感器可操作以分别检测至少两个不同波长区域中的光。
9.根据权利要求1至8之一所述的测试条，
其中，所述衬底(11)是半透明或透明的，实现为印刷电路板，并且由塑料或聚合物或玻璃制成。
10.一种监测装置，包括
-根据权利要求1至8中任一项所述的测试条(10),
-光源(70)和
-控制电路(102)，其连接到光电检测器(15)和所述光源(70)，
其中，多孔材料(14)和衬底(11)位于所述光源(70)与所述光电检测器(15)之间。
11.根据权利要求10所述的监测装置，
其中，所述监测装置(100)可操作使得所述得测试条(10)被插入所述监测装置(100)中并被再次移除。
12.根据权利要求10或11所述的监测装置，
其中，所述控制电路(102)可操作以检测所述测试条(10)是否被插入，并且在所述测试条(10)被插入的情况下提供使能信号。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的监测装置，
其中，所述监测装置(100)可操作以执行横向流测试或横向流免疫层析测定。
14.一种用于制造测试条的方法，包括
-提供具有第一侧(12)和第二侧(13)的衬底(11)，
-将光电检测器(15)附接到所述衬底(11)的第二侧(13)，以及
-将多孔材料(14)附接到所述衬底(11)的第一侧(12)。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中，所述光电检测器(15)通过倒装芯片组件附接到所述衬底(11)的第二侧(13)。
16.根据权利要求14或15所述的方法，
其中，各向异性导电膜(55)设置在所述光电检测器(15)与所述衬底(11)的第二侧(13)之间。
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