201202699 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係關於一種血糖試片結構及其製造方法,特別是 有關於一種具有保護電極的輔助層之血糖試片結構及其 製造方法。 【先前技林ί】 [0002] 血糖量測一般係利用預先設置於血糖試片中的酵素與血 液進行反應以產生電流,再透過血糖試片將此電流傳遞 至血糖測試儀,由血糖測試儀計算出相對此電流的血糖 值。於血糖試片中,主要傳遞電流的部份為電極層,當 電極層氧化或受潮時,其導電功能也將隨其下降,進而 導致血糖測試儀所反應出的血糖值與實際血糖值出現過 度落差。為了防止電極層受潮變質,習知的血糖試片結 構會使用絕緣材質覆蓋在電極層上,以保護電極層。但 採用此保護方式時,必須先解決在絕緣材質的保護下之 電極層,如何接收電流以及輸出或傳遞電流至血糖測試 儀之問題。 [0003] 為解決上述問題,專利前案Μ32550 1提及一種血糖試片的 結構改良,該案揭露先印一層銀漿再加印一層碳漿所印 刷而成之二電極,將其中一電極端增設一内包覆有銅絲 的金線,該金線係與該電極交叉連接,其所形成之反應 區供測試的血液量測時,可迅速且準確地量測出血糖值 ,並藉印刷方式形成之電極以降低單純以金屬片為電極 之試片的成本。此法雖解決了絕緣材質對電流傳遞所造 成的問題,但此法的工序繁雜,且易造成試片製造品質 099129774 表單編號Α0101 第4頁/共23頁 0992052154-0 201202699 不穩定,進而導致傳遞的電流不一致,血糖測試儀反映 出之血糖值亦不穩定。 【發明内容】 [0004] 有鑑於上述習知技藝之問題,本發明之目的就是在提供 一種血糖試片結構,以解決工序過多、品質不穩定進而 導致訊號不穩定之問題,並提供成本更低廉的血糖試片 結構。 [0005] 根據本發明之目的,提出一種血糖試片結構。此血糖試 片結構包令—基板、一電極層、一輔助層、一中隔層以 及一上蓋。各層依順序堆疊,基板上設有電極層,電極 層包括一反應端以及一輸出端,反應端用以接收電流, 輸出端用以連結一血糖測試儀並輸出電流至血糖測試儀 。電極層之上設有辅助層,輔助層包含一絕緣區、一感 應端薄膜區以及一輸出端薄膜區。 [0006] 絕緣區係設置於電極層上,並覆蓋部分感應端,感應端 薄膜區係設置在感應端上,輸出端薄膜區係設置在輸出 端上。輔助層用以保護電極層免於受潮以及氧化。於輔 助層之上覆蓋有中隔層,於中隔層上相對感應區之處設 置有一凹槽,凹槽容置樣本血液以及與血液進行反應的 物質。於中隔層之上最後覆蓋上蓋,以保護各層結構並 避免物質散出。 [0007] 其中,本發明突破生產血糖試片上的技術瓶頸實現電極 層之厚度在50nm~500nm範圍内,或少於50nm,最少為 15nm,輔助層中感應端薄膜區或輸出端薄膜區之厚度在 25nm~ 1 OOOnm範圍内,或少於25nm,最少為15nm,其絕 099129774 表單編號 A0101 第 5 頁/共 23 頁 0992052154-0 201202699 緣區之厚度在lem〜10/zm範圍内。, [0008] 且,電極層、感應端薄膜區以及輸出端薄膜區之材質係 為導電率介於lxl〇4SM_1〜6. 3xl07SM_1之單一金屬或多 種金屬之混合或是類金屬或可導電的金屬氧化物。 [0009] 另外,本發明為提昇試片品質的穩定性於基板的一面進 行過粗糙化處理,粗糙化處理的平均粗链度在0. 3 # m以 下,使粗糙化之表面與電極層連結上更為緊密。 [0010] 同時,電極層更可包含一驗證導線,驗證導線係設置於 電極層内,用以確認感應端吸收樣本血液可進一步有效 提昇血糖值的精確度。 [0011] 再者,上蓋更包含一小孔,此小孔用以輔助樣本血液進 入凹槽之空間。 [0012] 其中,於上蓋或基板上之任一項上,更設有一驗證碼, 血糖測試儀可讀取驗證碼,並根據此驗證碼進行血糖值 的校正以進一步提昇精確度。 [0013] 根據本發明之目的,提出一種血糖試片結構之製造方法 ,該方法之步驟包含:提供一基板做為承載結構的基礎 ,並於基板上之一面設置具有一感應端以及一輸出端的 一電極層,再於電極層上覆蓋一絕緣區,接著於電極層 的感應端以及輸出端上設置一感應端薄膜區以及一輸出 端薄膜區,再來設置具有一凹槽的一中隔層於輔助層上 ,最後覆蓋一上蓋於中隔層上。 [0014] 本發明亦突破生產試片上的技術瓶頸實現電極層之厚度 099129774 表單編號A0101 第6頁/共23頁 0992052154-0 201202699 [0015] Ο [0016] [0017] [0018]Ο [0019] [0020] 在5〇nm〜5〇0nm範圍内,或少於50mn,最少為l5nm,輔 助層中感應端薄膜區或輸出端薄膜區之厚度在 25職〜1〇〇〇⑽範圍内’或少於25ηω,最少為15咖,其絕 緣區之厚度在Ivm〜lOem範圍内。 其中’感應端薄膜區以及輸出端薄膜區的位置與感應端 以及輸出端相對應,且感應端薄膜區以及輸出端薄膜區 之材質為導電率介於lxl〇4SM_1〜6. 3xl〇7SM_1之單一金 屬或夕種金屬之混合或是類金屬或可導電的金屬氧化物 〇 而’電極層之材質為導電率介於1x1〇4sm-1〜6 3x 10 SM-1之單一金屬或多種金屬之混合或是類金屬或可導 電的金屬氧化物. … 同時,凹槽的位置與感應端相對應,且凹槽提供容置樣 本也液以及與樣本血液反應之物質的空間。 承上所述,依本發明之血糖試片結構及其製造方法,其 可具有一或多個下述優點: (1) 此金糖試片結構直接使用單一金屬或多種金屬之混 σ或疋類金屬或可導電的金屬氧化物作為電極層材料, 簡化製造工序,不需另包覆金屬線於電極之中。 (2) 此血糖試片結構之輔助層大面積使用成本較低的絕 緣區僅於感應端以及輸出端上的部分面積使用成本較 南的早一金屬或多種金屬之混合或是類金屬或可導電的 金屬氧化崎料,此結構補能降低成本,同時也能更 有效地達到保護電極的作用。 099129774 表單編號Α0101 第7頁/共23頁 0992052154-0 201202699 【實施方式】 [0021] [0022] [0023] [0024] 以下將參照相關圖示,說明依本發明較佳實施例之血糖 試片結構之及其製造方法。為了便於理解,下述實施例 之相同元件係以相同符號標示說明。 晴參閱第1圖、第2圖以及第3圖,係為本發明之血糖試片 結構第一實施例之結構示意圖、俯視圖以及A_A方向剖面 圖。本發明提出一種血糖試片結構設計,主要包含一基 板1、一電極層2、一輔助層3、一中隔層4以及一上蓋5 , 各層依序堆疊。電極層2係設置於基板丨上,輔助層3再設 於電極層2之上,接著再往上堆疊中隔層4,最後覆蓋上 蓋。 於本實施例中,電極層2的一端為一感.應端21,另一端為 一輸出端22。感應端21用以接收血液與化學物質(如酵素 )作用融合後所產生的電流;輸出端22甩以連結血糖測試 儀(無顯示於圖中),並將電流傳至血糖測試儀。電極層2 材質的選擇’以導電率(Electrical Conductivity) 為選擇標準,於溫度20°C時,導電率介於lxi〇4SM-i〜 6. 3xl〇7SM 1之間的一種或多種金屬之混合或是類金屬或 可導電的金屬氧化物最佳。於本實施例中所使用之電極 層2的材質為鎳,但並不設限於此。再者,形成電極層2 的層數及其材質不限定僅有一層,即電極層2可為單一層 或是複合層之組成。進一步說明,本發明控制電極層2之 厚度在50nm〜50〇nm之範圍間,或少於“⑽,最少為 15nm。 輔助層3包含一感應端薄膜區31、輸出端薄膜區“以及絕 099129774 表單編號A0101 第8頁/共23頁 0992052154-0 201202699 緣區33。首先於電極層上設置絕緣區33,以限制感應端 薄膜區31、輸出端薄膜區32的範圍。接著,在感應端21 之上,未覆蓋絕緣區33的部分,以薄膜覆蓋之,此處即 成為感應端薄膜區31。同時,在輸出端22之處,未覆蓋 絕緣區33的部分,同樣以薄膜覆蓋之,此處即成為輸出 端薄膜區32。 [0025] Ο ο [0026] 絕緣區33之材質可為油墨、碳漿或其他絕緣材質。而輔 助層3之各薄膜區的材質則以導電率為選擇標準。導電率 在溫度20°C時,介於1x104SM_1〜6. 3xl07SM_1間者最佳 ,各薄膜區的材質可為一種或多種惰性金屬之混合,如 白金、金、把等,或是類金屬或可導電的金屬氧化物。 輔助層3可為單一或是複合層的組成,但輔助層3感應端 薄膜區31以及輸出端薄膜區32之厚度控制在 25nm~1 0 00nm之間,或少於25nm,最少為15nm。絕緣區 33用以防止電極層2受潮或氧化,而感應端薄膜區31以及 輸出端薄膜區32,除了可防止電極層2的感應端21以及輸 出端22受潮或氧化之外,更進一步還能輔助感應端21以 及輸出端22,更精準地接收或輸出電流。 於本實施例中所使用的輔助層3之各薄膜區的材質為金, 但並不設限於此。金的導電係數佳,且物理性質穩定不 易氧化,再者,金的親水性佳,易使化學物質(如酵素) 或血液擴散,進而促進血液與化學物質反應的速度以及 血液浸滿反應區的速度。於本發明中,絕緣區33的設置 方式,因不要求導電性,故可使用油墨印刷。再來,輸 出端薄膜區32、感應端薄膜區31以及電極層2的設置方式 099129774 表單編號A0101 第9頁/共23頁 0992052154-0 201202699 可使用電鍍、蒸鍍、濺鍍或是喷墨印刷等,可製作薄膜 之任何方式。 [0027] 進一步說明中隔層4以及上蓋5之構造。於本實施例中, 中隔層4並不覆蓋輸出端22,但實際實施時並不限於此。 於中隔層4上,相對於感應端21之處設有一凹槽41,凹槽 41的底部為感應端薄膜區31以及感應端21,形成一個血 液與化學物質反應的空間。凹槽41可界定為任何適當之 形狀,如圓形、方形、多邊形或是不規則之形狀。於中 隔層4之上覆蓋上蓋5,以保護電極層、輔助層以及中隔 層等結構,並防止化學物質散出。 [0028] 請參閱第4圖,係為本發明之血糖試片結構第二實施例之 結構示意圖。與第一實施例的不同之處在於,上蓋5於感 應端21上更設置有一小孔51,小孔51用以輔助血液更容 易進入凹槽41。 [0029] 請參閱第5圖,係為本發明之▲糖試片結構第三實施例之 示意圖。第三實施例除了電極層2的構成與第一實施例略 有不同外,其餘各層的設置方式與流程均與第一實施例 相同,於此不再贅述。圖中,電極層2包含一第一電極23 、一第二電極24以及一驗證導線25。驗證導線25設置於 鄰近第二電極24與輸出端22之間。於感應端21内血液接 觸電極的順序,依序為第一電極23,再來為第二電極24 ,最後才是驗證導線25。當驗證導線25接觸到血液時, 代表血液完全浸滿感應端21内的第一電極23及第二電極 24。透過驗證導線2 5,可確保傳至血糖測試儀的電流為 血液與化學物質反應完全所產生之電流。 099129774 表單編號A0101 第10頁/共23頁 0992052154-0 201202699 [0030] 於上述各實施例中,為使電極層2容易並緊密地設置於基 ’ [0031] 〇 板1上,基板1與電極層2連結的一面更可進行平均粗糙度 在(Ra)在0. 3 μ m以下取粗糙化處理。粗糙化的方式可為 於基板1上直接壓印花紋,或是於基板1上加一層膠體, 於膠體凝固前製作一些紋路,待膠體凝固後形成粗糙表 面;以及於上蓋5或是基板1上的任一處,另可設置可供 血糖測試儀讀取並辨識的驗證碼,驗證碼用以校正血糖 測試儀,使血糖測試儀能依照不同批次生產的血糖試片 進行相對的參數校正,確保顯示之血糖值的準確度。 根據本發明之血糖試片結構,再說明其製造方法之流程 。本發明之血糖試片結構使用單一金屬或多種金屬之混 合或是類金屬或可導電的金屬氧化物作為電極層2材料, 並於電極層2上,先覆蓋輔助層3之絕緣區33,藉由未覆 蓋到絕緣區33之區域來定義電極層2的主要感應以及輸出 電流之使用範圍。再於未覆蓋到絕緣區33之區域上設置 薄膜,形成感應端薄膜區31以及輸出端薄膜區32。本發 明巧妙利用絕緣材質以及惰性金屬(或是可導電之氧化金 屬)的區域分配,形成既可保護電極層2,又可簡化工序 且降低成本之結構,於該領域中實屬嶄新之巧思。請參 閱第6圖,係為本發明之血糖試片結構之製造方法之流程 圖。該些步驟係包含: [0032] S1 :提供基板做為承載結構的基礎; [0033] S2 :設置具有感應端以及輸出端之電極層於基板上之一 面; 099129774 表單編號A0101 第11頁/共23頁 0992052154-0 201202699 [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] 53 :設置輔助層中的絕緣區於電極層上; 54 :設置感應端薄勝區以及輸出端薄膜區於感應端以及 輸出端上; 55 :設置具有凹槽的中隔層於輔助層上;以及 56 :覆蓋上蓋於中隔層上。 由上述流料㈣製作卫序㈣便之蝴試片結構藉 由此結構可使用更低的製造成本達到量測精度準破且 保存更完善之血糖試片。其中電極層厚度於5〇nm ~500nm 之間,或少於50襲,最少為15抓。輔助層感應端薄膜區 及輪出端薄膜區厚度於25mlO&〇nm之間,或少於⑵㈣ ,最少為15咖,其絕緣區厚度控制在1从^1〇^111之間。 將本發明所提及之血糖試片結構具以實施,經進行電流 實驗得到如第7圖所示之結果。請參閱第7圖係為本發 明之血糖試片結構之電流量測數據圖。實驗數據說明, 本發明之血糖試片結構可量關電流,為實際可運用施 行之結構,同時發明人在成本統計上確實也達到成本降 低之效果。以上說明硪切描述了本發明具有保護電極層 同時降低製作成本以及簡化工序之功用。 以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未脫離本 發明之精神與範脅,而對其進行之等效修改或變更,均 應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 第1圖係為本發明之血糖試片結構第—實施例之結構示意 圖; 099129774 表單編號A0101 第12頁/共23頁 0992052154-0 [0040] 201202699 第2圖係為本發明之血糖試片結構第一實施例之俯視圖,· 第3圖係為本發明之血糖試片結構第一實施例之A_A方向 剖面圓; 第4圖係為本發明之血糖試片結構第二實施例之示意圖; 以及 第5圖係為本發明之血糖試片結構第三實施例之示意圖; 第6圖係為本發明之錢心結構之製造方法之流程圖; 以及 , 第7圖係為本發明之血糖試片結構之電流量測數據
【主要元件符號說明】g [0041]
1 .基板; 2:電極層; 21 :感應端; 22 :輸出端; 23 :第一電極; 24 :第二電極; 2 5 .驗證導線_; _ 3 :輔助層; 31 :感應端薄膜區; 32 :輸出端薄膜區; 33 :絕緣區; 4 :中隔層; 41 :凹槽; 5 :上蓋; 51 :小孔;以及 S1~S7 :步驟。 099129774 表單編號A0101 第13頁/共23頁 0992052154-0