CN1614404A - 电化学式感测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电化学式感测装置，其包含：一机体，具有一接合槽；一活动式测试座，组合于该接合槽，且具有一储存装置；以及一电化感测试片，与该活动式测试座相组合。其中该活动式测试座为抛弃式，且该储存装置内存有一校正信息，而该电化感测试片则包含一个具有开口的反应槽。

Description

电化学式感测装置

技术领域

本发明为一个关于电化学式感测装置的创作，尤指一个具有抛弃式组件的电化学式感测装置。

背景技术

数十年来，电化学感测(Electrochemical Sensing)已被应用于各种流体的成分检测，而在一般实验室或是专业的检验室中的电化学检测装备常因不同需求而有不同的配备，但基本架构不外乎具有：1.一个容置一待测流体的承装容器；2.一化学试剂(Reagent)，用于与该待测流体之一分析物产生一电化学作用，并产生一电性参数的输出信号，此电性参数的输出值与待测流体的该分析物有关；3.多个电极，其包含对电极(Counter Electrode)、工作电极(Working Electrode)、参考电极(Reference Electrode)以及检测电极(Detecting Electrode)；4.一测量装置，用以提供必要的工作电压并接收该输出信号及测量出一量值以表现该分析物。

近年来，为求简便，市面上已有多种采用抛弃式电化感测试片来搭配一测试机体以便进行一电化学反应及其强度的测量的设计；其中该电化感测试片多包含反应槽、电化反应层以及电极装置等等元件；而该测试机体则是除了可以提供必须的工作电压之外，亦具有将该化学反应作用的程度予以数量化的功效。例如，现今已为一般民众居家生活中常见的健康检验装置：血糖计、尿酸计或是胆固醇含量检测计等都是电化学式感测装置的实际应用。

然而，因为各批次的电化感测试片所使用的原料与制作环境目前尚无法完完全全控制，因此所制得的产品对于待测的目标分析物的反应并不会完全相同，故，一般在产品出厂时必须针对各批次电化感测试片进行测验，以便确定该批商品与目标分析物间的反应关系，接着再把该反应关系予以程式化，最后则将所获得的关系方程式储存在一既定的储存装置内。待实际进行检测前，先将该储存装置安装在测试机体上，以便测试机体读取该方程式而进行校正；最后才装上电化感测试片，并进行检测。

由上述内容可知，储存装置内的信息仅适用于该批商品，一旦该批商品用尽，则该储存装置便失去效用而需予以丢弃。

请参阅图1，图1为常用的电化学式感测装置的结构图。如图1所示，电化学式感测装置1包含测试机体11、储存装置12(包含储存晶片121)以及电化感测试片13。其中测试机体11具有两个接合槽111与112分别用以与储存装置12与电化感测试片13相组合。其中储存装置12中的储存晶片121具有与电化感测试片13的校正有关的信息。

其中接合槽112，除了用以承载该电化感测试片13之外，更具有接收来自于该电化感测试片13上的信号的功能。然而，一般的电化反应的检测数值会与反应发生时间的长短有关，亦即，若在不同时间针对同一反应发生做测量，那么所测量到的数值并不会相同。有鉴于此，目前在电化反应测量时多在电化反应发生后立即进行反应的测量。例如，就当前所使用的血糖计来看，操作时，多先把电化感测试片13架设在接合槽112上，之后再直接于电化感测试片13上滴加待测血液；惟，此滴加过程常因血量无法完全控制、个人操作因素(例如年长者、视力不佳者)或是其他因素而发生对不准的现象，并进而发生污染接合槽112或是测试机体11其他部位的问题；此污染问题除了易造成测量误差之外，亦可能影响感测装置的外观，甚至是操作者的安全(残留的污染物可能具有感染性)。

另外，因目前所使用的电化感测试片多为抛弃式，故，测试机体多会具有两个插槽，一个是供储存装置接合之用，另一个则是供抛弃式电化感测试片接合之用。然而，为了简化测试机体的结构、避免污染问题发生恶化，并且降低制作成本，重新整合测试机体以获得更精简的结构，并降低不必要的材料与成本耗损乃是目前的努力方向之一。

为了降低测试机体的结构复杂性，并降低污染问题恶化的发生机会，发明人致力于实验、测试以及研究之后，终于获得一电化学式感测装置的结构；其把储存有各批次电化感测试片的相关反应信息的储存装置整合至供电化感测试片安装之用的测试座上，以达简化测试机体的结构并降低成本的目的。因此，申请人鉴于已知技术的缺点，乃经悉心试验与研究，并一本锲而不舍的精神，终研发出本案的“电化学式感测装置”。

发明内容

本发明提供一种电化学式感测装置，其包含：一机体，其具有一接合槽；一活动式测试座，组合于该接合槽，且具有一储存装置；以及一电化感测试片，与该活动式测试座相组合。

根据上述构想，其中该机体还包含一显示器。

根据上述构想，其中该机体还包含一控制键，用以控制该电化学式感测装置。

根据上述构想，其中该活动式测试座为一抛弃式的测试座。

根据上述构想，其中该储存装置储存有一校正信息。

根据上述构想，其中该接合槽上具有多个讯号接点。

根据上述构想，其中该校正信息在该活动式测试座与该接合槽相结合时透过该讯号接点而输入该机体。

根据上述构想，其中该电化感测试片包含：一绝缘基板，其包含至少一个具有开口的反应槽；一电化反应层，位于该反应槽内，且用以发生一电化反应；以及一电极装置，其装设于该反应槽中，用以检测并传输该电化反应所产生之一信号。

根据上述构想，其中该反应槽具有至少一贯孔。

根据上述构想，其中该电极装置穿过该贯孔。

根据上述构想，其中该电极装置包含多个电极。

根据上述构想，其中该电极在该电化感测试片与该活动式测试座相组合且该活动式测试座与该接合槽相组合时，与该讯号接点相接触，以使该信号透过该电极与该讯号接点而传入该机体。

根据上述构想，其中该电极选自于对电极、工作电极、参考电极与检测电极。

根据上述构想，其中该电极至少包含一对电极与一工作电极。

根据上述构想，其中该电极至少包含一对参考电极与一工作电极。

根据上述构想，其中该电极装置包含一导电基材。

根据上述构想，其中该导电基材选自铜、钛、镍、金、白金、钯、铑、钌、银、铁或铝等金属以及包含这些金属的合金，或是碳。

根据上述构想，其中该导电基材为该铜或其合金，如黄铜、无氧铜、青铜、磷铜、洋白铜、铍铜。

根据上述构想，其中该电极装置至少包括一导电基材与一金属薄膜所组成。

根据上述构想，其中该导电基材选自铜、钛、镍、金、白金、钯、铑、钌、银、铁或铝等金属以及包含这些金属的合金，或是碳；而该金属薄膜的材质选自于具有铜、钛、镍、金、白金、钯、铑、钌或银等金属或其合金。

根据上述构想，其中该导电基材为该铜或其合金，如黄铜、无氧铜、青铜、磷铜、洋白铜、铍铜。

根据上述构想，其中该电化反应层还包括一化学试剂，用以与一待测流体样本中的一分析物(Analyte)成分发生该电化反应以引发该信号。

根据上述构想，其中该待测流体样本是由该开孔进入该反应槽。

本发明另外亦提供了一种电化学式感测装置，其包含：一机体，其具有一组合式测试座；以及一活动式电化反应试片，与该组合式测试座相组合。

根据上述构想，其中该机体还包含一显示器。

根据上述构想，其中该机体还包含一控制键，用以控制该电化学式感测装置。

根据上述构想，其中该活动式电化反应试片为一抛弃式的电化反应试片。

根据上述构想，其中该组合式测试座具有一基座与一抛弃式的测试台。

根据上述构想，其中该基座上具有多个讯号接点。

根据上述构想，其中该测试台还与一个包含一校正信息的储存装置相连接。

根据上述构想，其中该校正信息在该测试台与该基座相结合时透过该讯号接点而输入该机体。

根据上述构想，其中该活动式电化反应试片包含：一基板，其具有至少一个反应槽；一开口，与该反应槽相接；一电化反应层，位于该反应槽内，且为一电化反应发生的位置；以及至少一电极装置，其装设于该反应槽中，用以检测并传输该电化反应所产生的一信号。

根据上述构想，其中该反应槽具有至少一贯孔。

根据上述构想，其中该电极装置穿过该贯孔。

根据上述构想，其中该电极装置包含多个电极。

根据上述构想，其中该信号在该电化反应试片与该组合式测试座相组合时，透过该多个电极与该讯号接点而传入该机体。

根据上述构想，其中该电极选自于对电极、工作电极、参考电极与检测电极。

根据上述构想，其中该电极至少包含一对电极与一工作电极。

根据上述构想，其中该电极至少包含一对参考电极与一工作电极。

根据上述构想，其中该电极装置包含一导电基材。

根据上述构想，其中该导电基材选自铜、钛、镍、金、白金、钯、铑、钌、银、铁或铝等金属以及包含这些金属的合金，或是碳。

根据上述构想，其中该导电基材为该铜或其合金，如黄铜、无氧铜、青铜、磷铜、洋白铜、铍铜。

根据上述构想，其中该电极装置系由一导电基材与一金属薄膜所组成。

根据上述构想，其中该导电基材选自铜、钛、镍、金、白金、钯、铑、钌、银、铁或铝等金属以及包含这些金属的合金，或是碳；而该金属薄膜由铜、钛、镍、金、白金、钯、铑、钌或银等金属以及包含这些金属的合金所组成。

根据上述构想，其中该导电基材为该铜或其合金，如黄铜、无氧铜、青铜、磷铜、洋白铜、铍铜。

根据上述构想，其中该电化反应层还包括一化学试剂，用以与一待测流体样本中的一分析物(Analyte)成分发生该电化反应以引发该信号。

根据上述构想，其中该待测流体样本由该开孔进入该反应槽。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1为常用电化学式感测装置的结构图；

图2(A)为本案第一较佳实施例的电化感测试片分解图；

图2(B)为本案第一较佳实施例的电化感测试片组合透视图；

图2(C)为本案第一较佳实施例的电化感测试片组合外观图；

图2(D)为本案第一较佳实施例的电化感测试片的后视图；

图3(A)为本案第二较佳实施例的电化感测试片分解图；

图3(B)为本案第二较佳实施例电化感测试片的组合外观图；

图3(C)为本案第二较佳实施例电化感测试片的后视图；

图4(A)为本案第一较佳实施例的电化学式感测装置分解图；

图4(B)为本案第一较佳实施例的电化学式感测装置组合图；

图5(A)为本案第二较佳实施例的电化学式感测装置分解侧视图；

图5(B)为本案第二较佳实施例的电化学式感测装置的另一分解侧视图；

图5(C)为本案第二较佳实施例的电化学式感测装置组合侧视图；

图5(D)为本案第二较佳实施例的电化学式感测装置另一组合侧视图。

具体实施方式

本案的电化学式感测装置的结构将可由以下的实施例说明而得到充分了解，并使得熟悉本技术领域者可以据以完成之，然本案的实施型态并不限制于下列实施例中。

请参考图2(A)-(D)，其中图2(A)为本案第一较佳实施例的电化感测试片分解图；图2(B)为该电化感测试片组合透视图；图2(C)为该电化感测试片组合外观图；而图2(D)为该电化感测试片的后视图。如图2(A)-(D)所示，其中电化感测试片13包含：一绝缘基板131，其具有一个反应槽132以及介于反应槽132与绝缘基板131边缘之间的侧边131；一电化反应层133，位于该反应槽132内，且用以发生一电化反应；一覆盖部135，其上具有一观察窗1351以及一气孔1352；以及装设于该反应槽132中的多个电极1341～1343；其中各个电极的端点面还分别包含金属薄膜13411、13412、13421、13422、13431、13432(相关内容可参考本案发明人所提出的中国台湾发明专利申请案第92109157号)，以便用来检测并传输该电化反应所产生的信号。其中该反应槽132更具有多个贯孔1322以容该多个电极1341～1343穿过。其中，在组合时，覆盖部135仅部分遮蔽反应槽132而留有一开口1321，而当该覆盖部135置于该反应槽132的上方时，一毛细流动通道空间便生成于其间，且该毛细流动通道亦为该待测流体的测量区域；该毛细流动通道利用虹吸管原理，当一待测流体碰到开口1321时便会自动被吸入反应槽132内，接着该待测流体便与电化反应层133内所含的化学物质发生电化反应，而气孔1352则是作为毛细流动通道的空气对流气孔，进以确保待测流体可布满整个反应槽132。观察窗1351系包含一透明膜，以便在待测流体进入反应槽132时观察待测流体的移动。而该多个电极1341～1343系包含对电极1341、工作电极1342与参考电极1343，而在必要时，可多设置另一电极以作为检测电极。当只有设置对电极1341与工作电极1342，或是只有设置参考电极1343、与工作电极1342时，感测试片13即可运作。另外，目前常被用来制作电极或是金属薄膜的材料包含：铜、钛、镍、金、白金、钯、铑、钌、银、铁或铝等金属及其合金或是碳等物质；而其中又以黄铜、无氧铜、青铜、磷铜、洋白铜、铍铜为目前较常见的材质。又，以金属薄膜搭配电极的设计来组成电极装置之主要好处在于可有效减少成本；因为真正需要具有高反应性与稳定性的部分仅在于电极装置的端点，故，仅在该部分利用贵金属材质，并在其他部位使用其他金属或是碳棒将可有效降低电极装置的成本。另外，本实施例的绝缘基板与反应槽为利用塑胶发射法一体成型而得。

请参考图3(A)-(C)为本案第二较佳实施例的电化感测试片示意图，其中图3(A)为该电化感测试片分解图；图3(B)为该电化感测试片的组合外观图；而图3(C)为该电化感测试片的后视图。如图3(A)-(C)所示，其中电化感测试片23包含：一绝缘基板231，其具有一个反应槽232；一电化反应层233，位于该反应槽232内，且用以发生一电化反应；一覆盖部235，其上具有一观察窗2351以及一气孔2352；以及装设于该反应槽232中的多个电极2341～2342；其中各个电极的端点面还分别包含金属薄膜23411、23421、23421、23422(相关内容可参考本案发明人所提出的中国台湾发明专利申请案第92109157号)，以便用来检测并传输该电化反应所产生的信号。其中该反应槽232还具有多个贯孔2322以容该多个电极2341～2342穿过。其中，在组合时，覆盖部235仅部分遮蔽反应槽232而留有一开口2321；当一待测流体由开口2321进入反应槽232时，该待测流体随即便与电化反应层233内所含的化学物质发生该电化反应，而气孔2352便用来调节反应槽232内的气体以确保反应槽232内外维持在气压平衡的状态下，进以避免反应槽232内的电化反应受到无谓的影响。观察窗2351亦包含一透明膜，以便在待测流体进入反应槽232时观察待测流体的移动与电化反应的发生。而该多个电极2341～2342为对电极2341与工作电极2342的组合，而在必要时，可以一参考电极取代该对电极2341，并可多设置其他电极以作为检测电极之用。另外，目前常被用来制作电极或是金属薄膜的材料包含：铜、钛、镍、金、白金、钯、铑、钌、银、铁或铝等金属及其合金或是碳等物质；而其中又以黄铜、无氧铜、青铜、磷铜、洋白铜、铍铜为目前较常见的材质。

请参阅图4(A)-(B)，其中图4(A)为本案的第一较佳实施例的电化学式感测装置分解图，图4(B)则为本案第一较佳实施例的电化学式感测装置组合图。如图4所示，电化学式感测装置1包含：测试机体11，其具有一接合槽111、一个组合于该接合槽111的活动式测试座14、一储存装置141、讯号接点1411以及一电化感测试片13。其中该电化感测试片13包含电极134并可与该活动式测试座14相组合；该活动式测试座14则包含接合孔142；而该测试机体1则更包含一显示器113与一控制键114。

由于各批次电化感测试片13与待测分析物的反应并非完全相同，是故各批次电化感测试片13都需要可供测试机体11校正用的信息，而该信息即储存在储存装置141之中；又当该活动式测试座14与该接合槽111相结合时，该校正用的信息即透过位在接合槽111上的讯号接点1111而输入至测试机体11。活动式测试座14为一抛弃式的测试座，待同批电化感测试片13用尽时，活动式测试座14即需予以更新。另外，当电化感测试片13与该活动式测试座14相组合，且该活动式测试座14亦透过接合槽111而与测试机体11相接时，讯号接点1112便会穿过活动式测试座14上的接合孔142而与电化感测试片13上的电极134相连接，进而使得电化反应所产生的信号可透过该电极134与该讯号接点1112而传入测试机体11。

请参阅图5(A)-(D)，其中图5(A)为本案的第二较佳实施例的电化学式感测装置分解侧视图，图5(B)为本案的第二较佳实施例的电化学式感测装置的另一分解侧视图，图5(C)则为本案第二较佳实施例的电化学式感测装置组合侧视图，图5(D)则为本案第二较佳实施例的电化学式感测装置另一组合侧视图。如图5(A)-(D)所示，电化学式感测装置2包含：测试机体21，其具有一接合槽211、一个可组合于该接合槽211的活动式测试座24以及一电化感测试片23。其中该电化感测试片23(请参考图3(A)-(C))具有电极2341-2342(图5(B))、开口2321、以及气孔2352，且可与该活动式测试座24相组合。该活动式测试座24则包含讯号接点241与传输装置242，当电化感测试片23与活动式侧视座24组合时，电极231系与讯号接点241相连接；而传输装置242则是用来将讯号接点241所接收的信号传入测试机体21。另外，该测试机体21则包含一显示器213与一控制键214。

由于各批次电化感测试片23与待测分析物的反应并非完全相同；因此在需要时，可另外将具有各批次电化感测试片23的校正信息的装置(未图示)结合在活动测试座24，以便将该校正信息输入至测试机体21。另外，亦可仅购买校正信息直接与测试机体23内设校正值相符合的电化感测试片。另外，因为活动式测试座24为一抛弃式的测试座，因此，当受到待测流体污染时，即可立即需予更新。

综上所述，本发明确实可把储存有校正信息的活动式组件与易受污染的测试座相结合成一个抛弃式的组件，一旦使所使用的各批次电化感测试片用尽，则该抛弃式的组件即可更新；此除了可让测试机体的结构更符合当前一切讲究精实与小巧的趋势之外，其在基材的使用成本、测试机体污染的控制以及测试机体外观的维护上都具有明显的进步。是以，纵使本案已由上述的实施例所详细叙述而可由在此领域具通常知识者任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化和修改，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种电化学式感测装置，其包含：

一机体，其具有一接合槽；

一活动式测试座，组合于该接合槽，且具有一储存装置；以及

一电化感测试片，与该活动式测试座相组合。

2.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于：

该机体还包含一显示器；及/或

该机体还包含一控制键，用以控制该电化学式感测装置。

3.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，该活动式测试座为一抛弃式的测试座。

4.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于：

该储存装置储存有一校正信息；

该接合槽上具有多个讯号接点；

该校正信息在该活动式测试座与该接合槽相结合时透过该讯号接点而输入该机体；

该电化感测试片包含：一绝缘基板，其包含至少一个具有开口的反应槽；一电化反应层，位于该反应槽内，且用以发生一电化反应；以及一电极装置，其装设于该反应槽中，用以检测并传输该电化反应所产生之一信号；

该反应槽具有至少一贯孔；

该电极装置穿过该贯孔；

该电极装置包含多个电极；

该电极在该电化感测试片与该活动式测试座相组合且该活动式测试座与该接合槽相组合时，与该讯号接点相接触，以使该信号透过该电极与该讯号接点而传入该机体；

该电极选自于对电极、工作电极、参考电极与检测电极；

该电极至少包含一对电极与一工作电极；

该电极至少包含一对参考电极与一工作电极；

该电极装置包含一导电基材；

该导电基材选自铜、钛、镍、金、白金、钯、铑、钌、银、铁或铝等金属以及包含这些金属的合金，或是碳；

该导电基材为该铜或其合金，如黄铜、无氧铜、青铜、磷铜、洋白铜、铍铜；

该电极装置至少包括一导电基材与一金属薄膜所组成；

该电化反应层还包括一化学试剂，用以与一待测流体样本中之一分析物成分发生该电化反应以引发该信号；及/或

该待测流体样本由该开孔进入该反应槽。

5.一种电化学式感测装置，其包含：

一机体，其具有一组合式测试座；以及

一活动式电化反应试片，与该组合式测试座相组合。

6.如权利要求5所述的感测装置，其特征在于，该活动式电化反应试片为一抛弃式的电化反应试片。

7.如权利要求5所述的感测装置，其特征在于，该组合式测试座具有一基座与一抛弃式的测试座。

8.如权利要求7所述的感测装置，其特征在于，所述的感测装置，其特征在于：

该基座上具有多个讯号接点；

该组合式测试座还与一个包含一校正信息的储存装置相连接；及/或

该校正信息在该组合式测试座与该基座相结合时透过该讯号接点而输入该机体。

9.如权利要求7所述的感测装置，其特征在于，该活动式电化反应试片包含：一基板，其具有至少一个反应槽；一开口，与该反应槽相接；一电化反应层，位于该反应槽内，且为一电化反应发生的位置；以及至少一电极装置，其装设于该反应槽中，用以检测并传输该电化反应所产生之一信号。

10.如权利要求9所述的感测装置，其特征在于：

该电极装置包含多个电极；及/或

该信号在该电化反应试片与该组合式测试座相组合时，透过该多个电极与该讯号接点而传入该机体。

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