JP2017516995A - 電気化学試験片及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

電気化学試験片及びその製造方法であって、前記電気化学試験片は、基板（１０）と、導電電極部（２０）と、電気化学検知部（３０）と、上蓋層（４０）とを含み、基板（１０）は、表面金属化不能のポリマープラスチックで形成され、その正面上の一側には、さらに凹んで設けられた試験溝（１１）を有し、導電電極部（２０）は、基板（１０）上に対応して設けられた導体素子であり、且つその一部が試験溝（１１）の中に延長し、電気化学検知部（３０）は、試験溝（１１）に対応して設けられた化学検知層であり、被験の液体サンプルと接触した後に化学反応を起こして電気信号を生成し、上蓋層（４０）は、シート材であって、試験溝（１１）上に対応して基板（１０）上に被覆されることで、試験溝（１１）の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、上蓋層（４０）は少なくとも導電電極部（２０）と電気化学検知部（３０）との境界を被覆し、且つ導電電極部（２０）の一部が上蓋層（４０）に被覆されないように上蓋層（４０）から延出する。この電気化学試験片の製造が単純、且つ精度が高い。

Description

本願発明は、電気化学試験片及びその製造方法に関し、特に、使い捨て試験片の構造及び製造方法に関するものである。
医学及び医療器材の加工技術の進歩に連れて、血液等の液体サンプルに適用され、検知機器によりサンプル中の、例えば血液中の血糖、尿酸、コレステロール濃度又は汚水中の重金属、農薬等の濃度を測定し、金属電極を有する使い捨て試験片が徐々に発展し、幅広く応用される重要な測定器具となっている。
電気化学測定の原理は、すでに各種の液体サンプルの測定に応用される成熟技術である。例えば、台湾特許Ｉ２４５１１９の“電気化学式試験片の構造と製造”に開示された構造は、主に試験片の本体上に開口が配置され、その後は少なくとも一つの電極を挿入して開口内に固定されることで、従来技術のように各層を一つ一つ積層する工程を省くだけでなく、優れる測定効果を奏することもできる。
台湾特許Ｉ２４５１１９
しかし、前述のような従来技術では、実際の製品の加工が容易ではなく、製造プロセスが複雑で数多くの工程を必要とする問題点があり、且つそれらの工程を遂行するには精度の高い製造装置も必要となるため、製造コストが高くなり、販売価格を下げることが困難になるので、その応用を普及することが難しくなる難点が存在する。
上記の問題に鑑みて、本発明の発明者は、従来技術の問題点を改善すべく、産業上の利用を増進するための電気化学試験片及びその製造方法を設計した。
上述した目的を達成するため、本発明の電気化学試験片は、基板と、少なくとも一つの導電電極部と、少なくとも一つの電気化学検知部と、上蓋層とを含み、前記基板は、表面金属化不能のポリマープラスチックで形成され、その正面上の一側には、さらに凹んで設けられた少なくとも一つの試験溝を有し、前記少なくとも一つの導電電極部は、前記基板上に対応して設けられた導体素子であり、且つその一部が前記試験溝の中に延長し、前記少なくとも一つの電気化学検知部は、前記試験溝に対応して設けられた化学検知層であり、被験の液体サンプルと接触した後に化学反応を起こして電気信号を生成し、前記上蓋層は、シート材であって、前記試験溝上に対応して前記基板上に被覆されることで、前記試験溝の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、前記上蓋層は少なくとも前記導電電極部と前記電気化学検知部との境界を被覆し、且つ前記導電電極部の一部が前記上蓋層に被覆されないように前記上蓋層から延出する。
その内、前記基板上において前記試験溝の内側に近傍する位置には、さらに少なくとも一つの貫通孔が設けられ、その数は前記導電電極部に対応し、且つ前記導電電極部が前記上蓋層に被覆されないように前記上蓋層から延出する部分は前記貫通孔に通過して、前記基板の背面の表面上に延長する。
その内、前記貫通孔は、円孔である。
その内、前記基板は、触媒をプレドープしないポリマープラスチックである。
その内、前記基板は、縦長の板材である。
その内、前記試験溝は、縦長溝部構造である。
その内、前記電気化学検知部は、さらに親水性層と生化学反応層、又はその両者を混和した親水性生化学反応層を含む。
その内、前記上蓋層が透明である。
その内、前記上蓋層上、又は前記上蓋層に被覆された前記基板上に少なくとも一つの気孔が設けられる。
また、本発明はさらに１種の電気化学試験片の製造方法を提供し、その方法は、以下の工程を含む：Ａ．双材料成形工程、それは金型内に一次射出で表面金属化不能のポリマープラスチックを基板に形成し、前記基板の正面上の一側には、さらに凹んで設けられた少なくとも一つの試験溝を有し、且つ二次射出で表面金属化可能のポリマープラスチックを前記基板上に少なくとも一つの導電電極部の本体に形成し、その一部が前記試験溝の中に延長する；Ｂ．表面金属化工程、それは前記導電電極部の本体に表面金属化を行うことで、導電性を備えさせる；Ｃ．電気化学反応層塗布工程、それは化学試薬を前記試験溝にコーティング、滴下又はスプレーすることで、被験の液体サンプルと接触した後に化学反応を起こして電気信号を生成できる電気化学検知部を形成する；Ｄ．電気化学反応層乾燥工程、それは主動的に前記電気化学検知部を乾燥させ、又は被動的に前記電気化学検知部が乾燥することを待つ；及びＥ．反応溝被覆工程、上蓋層を前記試験溝上に対応して前記基板上に被覆されることで、前記試験溝の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、且つ前記導電電極部の一部が前記上蓋層に被覆されないように前記上蓋層から延出する。
その内、前記表面金属化不能のポリマープラスチックは、触媒をプレドープしないポリマープラスチックである。
その内、前記表面金属化可能のポリマープラスチックは、触媒をプレドープしないポリマープラスチック及び触媒をプレドープしたポリマープラスチックを含む。
その内、前記Ｂ．表面金属化工程で形成された金属は、銅、ニッケル、銀、金、錫、チタン、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、クロム、鉄、アルミニウムから選択された１つ又は２つ以上の金属の組み合わせである。
その内、前記電気化学検知部は、さらに親水性層と生化学反応層、又はその両者を混和した親水性生化学反応層を含む。
本発明はまた、さらに１種の電気化学試験片の製造方法を提供し、その方法は、以下の工程を含む：Ａ．二次射出成形工程、まずは第一回射出で表面金属化可能のポリマープラスチックを少なくとも一つの導電電極部の本体に形成し、そして前記導電電極部の本体に触媒化を行い、且つ第二回射出で表面金属化不能のポリマープラスチックを前記導電電極部の下側に基板を形成し、前記基板の正面上の一側には、さらに凹んで設けられた少なくとも一つの試験溝を有し、前記導電電極部の本体の一部が前記試験溝の中に延長する；Ｂ．表面金属化工程、それは前記導電電極部の本体に表面金属化を行うことで、導電性を備えさせる；Ｃ．電気化学反応層塗布工程、それは化学試薬を前記試験溝にコーティング、滴下又はスプレーすることで、被験の液体サンプルと接触した後に化学反応を起こして電気信号を生成できる電気化学検知部を形成する；Ｄ．電気化学反応層乾燥工程、それは主動的に前記電気化学検知部を乾燥させ、又は被動的に前記電気化学検知部が乾燥することを待つ；及びＥ．反応溝被覆工程、上蓋層を前記試験溝上に対応して前記基板上に被覆されることで、前記試験溝の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、且つ前記導電電極部の一部が前記上蓋層に被覆されないように前記上蓋層から延出する。
その内、前記表面金属化不能のポリマープラスチックは、触媒をプレドープしないポリマープラスチックである。
その内、前記表面金属化可能のポリマープラスチックは、触媒をプレドープしないポリマープラスチック及び触媒をプレドープしたポリマープラスチックを含む。
その内、前記Ｂ．表面金属化工程で形成された金属は、銅、ニッケル、銀、金、錫、チタン、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、クロム、鉄、アルミニウムから選択された１つ又は２つ以上の金属の組み合わせである。
その内、前記電気化学検知部は、さらに親水性層と生化学反応層、又はその両者を混和した親水性生化学反応層を含む。
本願発明の電気化学試験片及びその製造方法は、製造プロセスが単純、且つ製造精度が優れる便利な方法を提供し、製造コストを効果的に低減することができる他、従来技術のように内部に導体をインプラントする必要があるという問題がないので、表面金属化の金属を溶解するだけで材料を回収することができる故、応用上の利便性が高く、且つ応用の普及化に寄与することができる。
上述した目的、技術的特徴及び実際に実施した後の有益な効果を明らかにするため、以下は好適な実施例とそれに対応して図面をもって詳細に説明する。
本発明の電気化学試験片の外観図である。 本発明の電気化学試験片の外観分解図である。 本発明の電気化学試験片の背面外観図である。 本発明の電気化学試験片製造方法のフローチャートである。 本発明の電気化学試験片製造方法の製造プロセス実施例の図である。 本発明の電気化学試験片製造方法の製造プロセス実施例の図である。 本発明の電気化学試験片製造方法の製造プロセス実施例の図である。 本発明の電気化学試験片製造方法の製造プロセス実施例の図である。 本発明の電気化学試験片製造方法の製造プロセス実施例の図である。 本発明の電気化学試験片製造方法の製造プロセス実施例の図である。 本発明の電気化学試験片製造方法の製造プロセス実施例の図である。 本発明の電気化学試験片製造方法の製造プロセス実施例の図である。
図１から図３に示すように、本発明が提出した電気化学試験片及びその製造方法において、電気化学試験片は、基板（１０）と、少なくとも一つの導電電極部（２０）と、少なくとも一つの電気化学検知部（３０）と、上蓋層（４０）とを含む。
前記基板（１０）は、表面金属化不能のポリマープラスチックで形成され、例えばＰＣ等の触媒をプレドープしないポリマープラスチック材料で形成された縦長の板材であってもよく、ここの表面金属化と言うのは、メッキ及び無電解メッキ等の方法で素材の表面に金属層を形成する工程を指す。また、その正面上の一側には、さらに凹んで設けられた少なくとも一つの試験溝（１１）を有し、前記試験溝（１１）は、縦長溝部構造であってもよく、且つ前記基板（１０）上において前記試験溝（１１）の内側に近傍する位置には、さらに少なくとも一つの貫通孔（１２）が設けられ、前記貫通孔（１２）は円孔でであっても良い。
前記少なくとも一つの導電電極部（２０）は、前記基板（１０）上に対応して設けられた導体素子であり、その数は前記貫通孔（１２）に対応し、且つその一部が前記試験溝（１１）の中に延長し、その他の一部が前記貫通孔（１２）に通過して、前記基板（１０）の背面の表面上に延長することで、電気信号の伝達に供する。
前記少なくとも一つの電気化学検知部（３０）は、前記試験溝（１１）に対応して設けられた化学検知層であり、被験の液体サンプルと接触した後に化学反応を起こして電気信号を生成することができ、且つ前記電気化学検知部（３０）は、さらに親水性層と生化学反応層、又はその両者を混和した親水性生化学反応層等の積層構造を含む。
前記上蓋層（４０）はシート材であって、透明であってもよく、前記試験溝（１１）上に対応して前記基板（１０）上に被覆されることで、前記試験溝（１１）の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、且つ前記上蓋層（４０）は少なくとも前記導電電極部（２０）と前記電気化学検知部（３０）との境界を被覆し、前記上蓋層（４０）上、又は前記上蓋層（４０）に被覆された前記基板（１０）上に少なくとも一つの気孔（４１）が設けられる。また、使用上の利便性のため、上蓋層（４０）上にはさらに観測窓及び標示等の補助指標を印刷することができる。
さらに、図４に示すように、本発明の電気化学試験片の製造方法は、前述した電気化学試験片の製造に用いられて、１つの好適な実施例において、以下の工程を含み得る：
Ａ．双材料成形工程；Ｂ．表面金属化工程；Ｃ．電気化学反応層塗布工程；Ｄ．電気化学反応層乾燥工程；及びＥ．反応溝被覆工程。
前記Ａ．双材料成形工程では、金型内に一次射出で表面金属化不能のポリマープラスチック（例えば、ＰＣ）を前記基板（１０）に形成し（さらに図５参照）、且つ二次射出で表面金属化可能のポリマープラスチック（例えば、ＡＢＳ）を前記基板（１０）上に前記導電電極部（２０）の本体を形成する（さらに図６参照）。
さらに、図７に示すように、前記Ｂ．表面金属化工程では、前記導電電極部（２０）の本体に表面金属化を行い、形成された金属は、銅、ニッケル、銀、金、錫、チタン、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、クロム、鉄、アルミニウムから選択された１つ又は２つ以上の金属の組み合わせであっても良い。
さらに、図８に示すように、前記Ｃ．電気化学反応層塗布工程では、化学試薬を前記試験溝（１１）にコーティング、滴下又はスプレーすることで、電気化学検知部（３０）を形成する。前記電気化学検知部（３０）は、さらに親水性層と生化学反応層、又はその両者を混和した親水性生化学反応層等の積層構造を含むことができる。
前記Ｄ．電気化学反応層乾燥工程では、主動的に前記電気化学検知部（３０）を乾燥させると、被動的に前記電気化学検知部（３０）が乾燥することを待つとを含む。
さらに、図９に示すように、前記Ｅ．反応溝被覆工程では、前記上蓋層（４０）を前記試験溝（１１）上に対応して前記基板（１０）上に被覆されることで、前記試験溝（１１）の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、且つ前記上蓋層（４０）は少なくとも前記導電電極部（２０）と前記電気化学検知部（３０）との境界を被覆する。
さらに、図１０に示すように、本発明はまた１つの電気化学試験片の製造方法を提供し、その方法は前述した電気化学試験片の製造に用いられて、１つの好適な実施例において、以下の工程を含み得る：
Ａ．二次射出成形工程；Ｂ．表面金属化工程；Ｃ．電気化学反応層塗布工程；Ｄ．電気化学反応層乾燥工程；及びＥ．反応溝被覆工程。
さらに、図１１に示すように、前記Ａ．二次射出成形工程では、まず第一回射出で表面金属化可能のポリマープラスチック（例えば、ＡＢＳ）を前記導電電極部（２０）の本体に形成し、そして前記導電電極部（２０）の本体に触媒化を行う。さらに図１２に示すように、第二回射出で表面金属化不能のポリマープラスチック（例えば、ＰＣ）を前記導電電極部（２０）の下側に基板（１０）を形成する。
さらに、図７に示すように、前記Ｂ．表面金属化工程では、前記導電電極部（２０）の本体に表面金属化を行い、形成された金属は、銅、ニッケル、銀、金、錫、チタン、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、クロム、鉄、アルミニウムから選択された１つ又は２つ以上の金属の組み合わせであっても良い。
さらに、図８に示すように、前記Ｃ．電気化学反応層塗布工程では、化学試薬を前記試験溝（１１）にコーティング、滴下又はスプレーすることで、電気化学検知部（３０）を形成する。前記電気化学検知部（３０）は、さらに親水性層と生化学反応層、又はその両者を混和した親水性生化学反応層等の積層構造を含むことができる。
前記Ｄ．電気化学反応層乾燥工程では、主動的に前記電気化学検知部（３０）を乾燥させると、被動的に前記電気化学検知部（３０）が乾燥することを待つとを含む。
さらに、図９に示すように、前記Ｅ．反応溝被覆工程では、前記上蓋層（４０）を前記試験溝（１１）上に対応して前記基板（１０）上に被覆されることで、前記試験溝（１１）の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、且つ前記上蓋層（４０）は少なくとも前記導電電極部（２０）と前記電気化学検知部（３０）との境界を被覆する。
本願発明の電気化学試験片及びその製造方法によって、製造プロセスが単純、且つ製造精度が優れる便利な方法を提供し、製造コストを効果的に低減することができる他、従来技術のように内部に導体をインプラントする必要があるという問題がないので、表面金属化の金属を溶解するだけで材料を回収することができる故、応用上の利便性が高く、且つ応用の普及化に寄与することができるため、従来技術では及ばない利点がある。
１０ 基板
１１ 試験溝
１２ 貫通孔
２０ 導電電極部
３０ 電気化学検知部
４０ 上蓋層
４１ 気孔

Claims (20)

  1. 基板と、少なくとも一つの導電電極部と、少なくとも一つの電気化学検知部と、上蓋層とを含み、
    前記基板は、表面金属化不能のポリマープラスチックで形成され、その正面上の一側には、さらに凹んで設けられた少なくとも一つの試験溝を有し、
    前記少なくとも一つの導電電極部は、前記基板上に対応して設けられた導体素子であり、且つその一部が前記試験溝の中に延長し、
    前記少なくとも一つの電気化学検知部は、前記試験溝に対応して設けられた化学検知層であり、被験の液体サンプルと接触した後に化学反応を起こして電気信号を生成し、
    前記上蓋層は、シート材であって、前記試験溝上に対応して前記基板上に被覆されることで、前記試験溝の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、前記上蓋層は少なくとも前記導電電極部と前記電気化学検知部との境界を被覆し、且つ前記導電電極部の一部が前記上蓋層に被覆されないように前記上蓋層から延出することを特徴とする、電気化学試験片。
  2. 前記基板上において前記試験溝の内側に近傍する位置には、さらに少なくとも一つの貫通孔が設けられ、その数は前記導電電極部に対応し、且つ前記導電電極部が前記上蓋層に被覆されないように前記上蓋層から延出する部分は前記貫通孔に通過して、前記基板の背面の表面上に延長することを特徴とする、請求項１記載の電気化学試験片。
  3. 前記貫通孔は、円孔であることを特徴とする、請求項２記載の電気化学試験片。
  4. 前記基板は、触媒をプレドープしないポリマープラスチックであることを特徴とする、請求項１記載の電気化学試験片。
  5. 前記基板は、縦長の板材であることを特徴とする、請求項１記載の電気化学試験片。
  6. 前記試験溝は、縦長溝部構造であることを特徴とする、請求項１記載の電気化学試験片。
  7. 前記電気化学検知部は、さらに親水性層と生化学反応層、又はその両者を混和した親水性生化学反応層を含むことを特徴とする、請求項１記載の電気化学試験片。
  8. 前記上蓋層が透明であることを特徴とする、請求項１記載の電気化学試験片。
  9. 前記上蓋層上、又は前記上蓋層に被覆された前記基板上に少なくとも一つの気孔が設けられることを特徴とする、請求項１記載の電気化学試験片。
  10. 前記導電電極部は、表面に一層の導電性金属がメッキ又は無電解メッキされたポリマープラスチックであり、このポリマープラスチックは、触媒をプレドープしないポリマープラスチック及び触媒をプレドープしたポリマープラスチックを含むことを特徴とする、請求項１記載の電気化学試験片。
  11. 電気化学試験片の製造方法であって、以下の工程を含む、
    Ａ．双材料成形工程、それは金型内に一次射出で表面金属化不能のポリマープラスチックを基板に形成し、前記基板の正面上の一側には、さらに凹んで設けられた少なくとも一つの試験溝を有し、且つ二次射出で表面金属化可能のポリマープラスチックを前記基板上に少なくとも一つの導電電極部の本体に形成し、その一部が前記試験溝の中に延長する；
    Ｂ．表面金属化工程、それは前記導電電極部の本体に表面金属化を行うことで、導電性を備えさせる；
    Ｃ．電気化学反応層塗布工程、それは化学試薬を前記試験溝にコーティング、滴下又はスプレーすることで、被験の液体サンプルと接触した後に化学反応を起こして電気信号を生成できる電気化学検知部を形成する；
    Ｄ．電気化学反応層乾燥工程、それは主動的に前記電気化学検知部を乾燥させ、又は被動的に前記電気化学検知部が乾燥することを待つ；及び
    Ｅ．反応溝被覆工程、上蓋層を前記試験溝上に対応して前記基板上に被覆されることで、前記試験溝の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、且つ前記導電電極部の一部が前記上蓋層に被覆されないように前記上蓋層から延出する；
    電気化学試験片の製造方法。
  12. 前記表面金属化不能のポリマープラスチックは、触媒をプレドープしないポリマープラスチックであることを特徴とする、請求項１１記載の電気化学試験片の製造方法。
  13. 前記表面金属化可能のポリマープラスチックは、触媒をプレドープしないポリマープラスチック及び触媒をプレドープしたポリマープラスチックを含むことを特徴とする、請求項１１記載の電気化学試験片の製造方法。
  14. 前記Ｂ．表面金属化工程で形成された金属は、銅、ニッケル、銀、金、錫、チタン、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、クロム、鉄、アルミニウムから選択された１つ又は２つ以上の金属の組み合わせであることを特徴とする、請求項１１記載の電気化学試験片の製造方法。
  15. 前記電気化学検知部は、さらに親水性層と生化学反応層、又はその両者を混和した親水性生化学反応層を含むことを特徴とする、請求項１１記載の電気化学試験片の製造方法。
  16. 電気化学試験片の製造方法であって、以下の工程を含む、
    Ａ．二次射出成形工程、まずは第一回射出で表面金属化可能のポリマープラスチックを少なくとも一つの導電電極部の本体に形成し、そして前記導電電極部の本体に触媒化を行い、且つ第二回射出で表面金属化不能のポリマープラスチックを前記導電電極部の下側に基板を形成し、前記基板の正面上の一側には、さらに凹んで設けられた少なくとも一つの試験溝を有し、前記導電電極部の本体の一部が前記試験溝の中に延長する；
    Ｂ．表面金属化工程、それは前記導電電極部の本体に表面金属化を行うことで、導電性を備えさせる；
    Ｃ．電気化学反応層塗布工程、それは化学試薬を前記試験溝にコーティング、滴下又はスプレーすることで、被験の液体サンプルと接触した後に化学反応を起こして電気信号を生成できる電気化学検知部を形成する；
    Ｄ．電気化学反応層乾燥工程、それは主動的に前記電気化学検知部を乾燥させ、又は被動的に前記電気化学検知部が乾燥することを待つ；及び
    Ｅ．反応溝被覆工程、上蓋層を前記試験溝上に対応して前記基板上に被覆されることで、前記試験溝の外側端部に試験開口部を形成し、その開口部から被験の液体サンプルを垂らし込むことができ、且つ前記導電電極部の一部が前記上蓋層に被覆されないように前記上蓋層から延出する；
    電気化学試験片の製造方法。
  17. 前記表面金属化不能のポリマープラスチックは、触媒をプレドープしないポリマープラスチックであることを特徴とする、請求項１６記載の電気化学試験片の製造方法。
  18. 前記表面金属化可能のポリマープラスチックは、触媒をプレドープしないポリマープラスチック及び触媒をプレドープしたポリマープラスチックを含むことを特徴とする、請求項１６記載の電気化学試験片の製造方法。
  19. 前記Ｂ．表面金属化工程で形成された金属は、銅、ニッケル、銀、金、錫、チタン、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、クロム、鉄、アルミニウムから選択された１つ又は２つ以上の金属の組み合わせであることを特徴とする、請求項１６記載の電気化学試験片の製造方法。
  20. 前記電気化学検知部は、さらに親水性層と生化学反応層、又はその両者を混和した親水性生化学反応層を含むことを特徴とする、請求項１６記載の電気化学試験片の製造方法。
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