TW201329444A - 生物感測器以及生物量測系統 - Google Patents

Abstract

一種生物感測器，用以感測生物樣本，且具有表示生物感測器之特性的代碼。此生物感測器包括機體以及導電層。導電層配置在基底之第一側面。導電層包括第一迴路以及第二迴路。第一迴路形成於第一端點與第二端點之間，且具有第一阻抗。第二迴路形成於第二端點與第三端點之間，且具有第二阻抗。代碼係根據第一阻抗與第二阻抗之間的比較結果所決定。

Description

生物感測器以及生物量測系統

本發明係有關於一種生物感測器，特別是有關於一種生物感測器，具有表示其特性之代碼。

目前的生物量測儀，底下以血糖量測儀為例，多為利用在生化檢測試片上進行來自身體之血液（例如指尖）與酵素的化學反應，以實現血糖量測。然而，由於製造程序上的限制，於不同批次製程所製造的生化檢測試片具有不同的特性，例如酵素反應特性。酵素反性特徵的變化可能會影響血糖的量測結果。因此，對於每一製程而言，製造商需設定關於生化檢測試片之酵素反應特性的代碼。當使用者使用血糖量測儀時，可透過血糖量測儀上的鍵盤輸入這些代碼，或者將燒錄有這些代碼之密碼卡（code card）插入血糖量測儀。當血糖量測儀讀取這些代碼後，則可根據代碼來改變或設定血糖量測操作之參數，以使得血糖量測結果不會受到酵素反應特性變化的影響。在實際操作上，使用者可能會輸入錯誤的代碼，或者使用者可能會插入錯誤的密碼卡或忘記插入密碼卡。這些情況下，可能會導致血糖量測偏差。如此一來，可能會延誤使用者接受治療的時機，或者使其服用偏差之藥物劑量，甚是危害使用者的身命安全。

因此，期望提供一種用來感測生物樣本之生物感測器，其具有代表生物感測器之特性的代碼。當生物感測器連接一生物量測裝置時，生物量測裝置能自動地讀取生物感測器之代碼，其避免獲得錯誤之量測結果，也提高了整體生物量測系統的操作便利性。

本發明提供一種生物感測器，用以感測生物樣本，且具有表示生物感測器之特性的代碼。此生物感測器包括機體以及導電層。導電層配置在基底之第一側面。導電層包括第一迴路以及第二迴路。第一迴路形成於第一端點與第二端點之間，且具有第一阻抗。第二迴路形成於第二端點與第三端點之間，且具有第二阻抗。代碼係根據第一阻抗與第二阻抗之間的比較結果所決定。

本發明提供一種生物量測系統，用以感測生物樣本。此生物量測系統包括生物感測器以及生物量測裝置。生物感測器具有表示生物感測器之特性的代碼，且包括基底、生物反應層、以及導電層。基底具有第一側面以及與第一側面相對之第二側面。生物反應層配置在基底之第二側面之生物反應區，且具有化學試劑。生物樣本放置生物反應區以與生物反應層之化學試劑接觸。導電層配置在基底之第一側面。導電層包括第一迴路以及第二迴路。第一迴路形成於第一端點與第二端點之間，且具有第一阻抗。第二迴路形成於第二端點與第三端點之間，且具有第二阻抗。生物量測裝置連接生物感測器。生物量測裝置獲得第一阻抗以及第二阻抗，且根據第一阻抗與第二阻抗之間的比較結果來決定代碼之數值。生物量測裝置根據代碼來對生物樣本之分析物進行量測操作。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖係表示根據本發明一實施例之生物感測器的側面圖。生物感測器1係用來感測生物樣本之至少一分析物，參閱第1圖，生物感測器1具有基底10、導電層11、以及生物反應層12。導電層11配置在基底10之一側面10a，而生物反應層12配置在與基底10之側面10a相對的另一側面10b。

第2圖係表示前述基底10之側面10b。參閱第2圖，生物反應層12配置在側面10b之生物反應區20內。生物反應層12具有化學試劑。當收集自使用者之生物樣本被滴入、吸入或放置在生物反應區20內時，生物樣本中的至少一分析物與該生物反應層12之化學試劑接觸而進行化學作用。舉例來說，生物樣本可以是使用者之血液，分析物是血液中的葡萄糖（血糖），而生物反應層12之化學試劑包括一種酵素。當使用者之血液被滴入、吸入或放置在生物反應區20內時，血液中的葡萄糖與化學試劑（酵素）進行化學作用。須說明的是，在第1與2圖中，生物反應層12與生物反應區20之大小僅為一示範例子。在實際應用上，生物反應層12與生物反應區20的大小可依據生物感測器1的大小、生物樣本的取樣數量、或實際需求等因素來決定。

第3A圖係表示基底10之側面10a。導電層11具有代碼圖案，其決定出表示生物感測器1特性之代碼d，例如表示生物感測器1之製造時間（日期或週數酵素）或校正資訊等。此代碼圖案包括至少兩個迴路。在此實施例中，以四個迴路為例來說明。參閱第3A圖，具有五個端點R、C1、W1、C2、以及W2配置在導電層之下緣處。代碼圖樣包括形成在端點R與C1之間的迴路、端點C1與W1之間的迴路、在端點W1與C2之間的迴路、以及在端點C2與W2之間的迴路。為了清楚顯示，代碼圖案顯示於第3B圖。參閱第3B圖，迴路30形成於端點R與C1之間，迴路31形成於端點C1與W1之間，迴路32形成於端點W1與C2之間、且迴路33形成於端點C2與W22之間。在第1與3A～3B圖中，導電層11之大小僅為一示範例子。在實際應用上，導電層11的大小的設計依據之一係為代碼圖案的大小。

在本發明實施例中，代碼之值是根據迴路30～33之阻抗所決定。迴路30～33之各自阻抗可藉由改變各自的線寬或長度來改變。舉例來說，在迴路30～33具有大致相同線寬的條件或情況下，迴路30～33的各自長度決定了各自的阻抗。在第3A～3B圖之實施例中，迴路30之阻抗作為一參考阻抗。迴路31之阻抗大於迴路30之阻抗，迴路32之阻抗小於迴路30之阻抗，且迴路33之阻抗等於迴路30之阻抗。

在一實施例中，迴路30～33係以網板印刷技術來設置在基底10上。當迴路30～33以不同的漿料來印刷時，即使在大致相同的線寬及長度條件，迴路30～33亦可能具有不同的阻抗。

第4圖係表示根據本發明實施例之生物量測系統。參閱第4圖，生物量測系統4包括第1圖之生物感測器1以及生物量測裝置40。在一實施例中，生物量測系統4為一血糖量測系統。以下將以血糖量測系統做為例子來說明生物量測系統4。當使用者欲量測或得知血液中的葡萄糖濃度時，需先將生物感測器1插入至生物量測裝置40之插槽41中，之後將血液滴入、吸入或放置在生物反應區20。參閱第2與4圖，基底10之側面10b上更設置有電極21與22，其連接生物反應層12。當血液中的葡萄糖與化學試劑（酵素）進行電化學反應時，生物量測裝置40可透過電極21與22來獲得上述電化學反應所引起的電信號，以對血液中的葡萄糖濃度進行量測操作。

此外，當生物感測器1插入至生物量測裝置40之插槽41時，生物量測裝置40更量測迴路30～33的各自阻抗。當生物量測裝置40得知迴路30～33的各自阻抗後，生物量測裝置40根據得知的阻抗來決定代碼之值。接著，生物量測裝置40根據決定之代碼來設定量測操作之至少一個參數，使得生物量測裝置40可依據該參數來對血液之葡萄糖濃度進行量測操作。以量測葡萄糖濃度舉例來說，根據生物感測器1之代碼而設定的至少一個參數，係與作為化學試劑之酵素的反應特性相關。因此，當生物感測器1插入至生物量測裝置40之插槽41時，生物量測裝置40可自動地讀取生物感測器1之代碼。如此一來，即使使用者使用不同批次製程所製造之生物感測器1，生物量測裝置40仍可準確地量測使用者血液中的葡萄糖濃度。量測結果不會受到不同批次製程所導致的不同反應特性所影響，提高量測精準度。

當生物量測裝置40獲得血液中的葡萄糖濃度後，可將量測結果顯示於生物量測裝置40之一顯示螢幕42上，且使用者或醫療人員可容易地從顯示螢幕42上得知血液中的葡萄糖濃度。

以下將說明生物量測裝置40如何決定生物感測器1之代碼。

第5圖係表示根據本發明實施例之生物量測裝置40。參閱第5A圖，生物量測裝置40包括控制電路50、切換電路51、產生電路52、量測電路53、處理電路54、記憶體55、比較電路56、以及映射電路（mapping circuit）57。在此實施例中，控制電路50、產生電路52、量測電路53、處理電路54、記憶體55、比較電路56、以及映射單元57係包括在生物量測裝置40之為控制單元內。控制單元50產生控制信號S50A、S50B、以及S50C。切換電路52耦接控制電路50以接收控制信號S50A。切換電路52具有三個輸入端T51A、T51B、以及T51C。輸入端T51A耦接參考接地GND，且輸入端T51C處於浮接狀態（floating state）。當生物感測器1插入至生物量測裝置40時，切換電路51根據控制信號S51A來將端點R、C1、W1、C2、以及W2中的三個端點分別耦接輸入端T51A、T51B、以及T51C。產生電路52以及量測電路53都耦接輸入端T51A。

當生物感測器1插入至生物量測裝置40時，生物感測裝置40開始去執行血液中葡萄糖濃度之量測。在第一量測期間，切換電路51將端點R耦接至輸入端T51A，將端點C1耦接至輸入端（GND）T51B，以及將端點C2耦接至輸入端（浮接）T51C，如第6A圖所示。產生電路52耦接控制電路50以接收控制信號S50B。產生電路52根據控制信號S50B來產生預設電壓V52，以透過輸入端T51A傳送至端點R。在此時，引起了由端點R至端點C1（GND）的電流I30，且電流I30之電流量係根據預設電壓V52以及形成於端點R與C1間之迴路30的阻抗來決定。同時，量測電路53量測在耦接於端點R之輸入端T51A上的電流I30，以產生用來表示電流I30之電流量的量測信號S53A。接著，耦接量測電路53之處理電路54接收量測信號S53A，且根據量測信號S53A來產生處理信號S54A。此技術領域之人士根據歐姆定律（Ohm's Law）已知，對於一導體而言，對於一導體而言，流經該導體之電流與該導體之阻抗成反比。因此，透過量測信號S53A而衍生自電流I30之處理信號S54A可表示迴路30之阻抗。記憶體55耦接處理電路54，且接收並儲存處理信號S54A。

在第二量測期間，切換電路51將端點W1耦接至輸入端T51A，將端點C1耦接至輸入端（GND）T51B，以及將端點C2耦接至輸入端（浮接）T51C，如第6B圖所示。產生電路52根據控制信號S50B來產生預設電壓V52，以透過輸入端T51A傳送至端點W1。在此時，引起了由端點W1至端點C1（GND）的電流I31，且電流I31之電流量係根據預設電壓V52以及形成於端點C1與W1間之迴路31的阻抗來決定。同時，量測電路53量測在耦接於端點W1之輸入端T51A上的電流I31，以產生用來表示電流I31之電流量的量測信號S53B。接著，處理電路54接收量測信號S53B，且根據量測信號S53B來產生處理信號S54B。根據歐姆定律，透過量測信號S53B而衍生自電流I31之處理信號S54B可表示迴路31之阻抗。記憶體55接著接收並儲存處理信號S54B。

在第三量測期間，切換電路51將端點W1耦接至輸入端T51A，將端點C2耦接至輸入端（GND）T51B，以及將端點C1耦接至輸入端（浮接）T51C，如第6C圖所示。產生電路52根據控制信號S50B來產生預設電壓V52，以透過輸入端T51A傳送至端點W1。在此時，引起了由端點W1至端點C2（GND）的電流I32，且電流I32之電流量係根據預設電壓V52以及形成於端點W1與C2間之迴路32的阻抗來決定。同時，量測電路53量測在耦接於端點W1之輸入端T51A上的電流I32，以產生用來表示電流I32之電流量的量測信號S53C。接著，處理電路54接收量測信號S53C，且根據量測信號S53C來產生處理信號S54C。根據歐姆定律 ，透過量測信號S53C而衍生自電流I32之處理信號S54C可表示迴路32之阻抗。記憶體55接著接收並儲存處理信號S54C。

在第四量測期間，切換電路51將端點W2耦接至輸入端T51A，將端點C2耦接至輸入端（GND）T51B，以及將端點C1耦接至輸入端（浮接）T51C，如第6D圖所示。產生電路52根據控制信號S50B來產生預設電壓V52，以透過輸入端T51A傳送至端點W2。在此時，引起了由端點W2至端點C2（GND）的電流I33，且電流I33之電流量係根據預設電壓V52以及形成於端點W2與C2間之迴路33的阻抗來決定。同時，量測電路53量測在耦接於端點W2之輸入端T51A上的電流I33，以產生用來表示電流I33之電流量的量測信號S53D。接著，處理電路54接收量測信號S53D，且根據量測信號S53D來產生處理信號S54D。根據歐姆定律，透過量測信號S53D而衍生自電流I33之處理信號S54D可表示迴路33之阻抗。記憶體55接著接收並儲存處理信號S54D。

在此實施例中，第一、第二、第三、以及第四量測期間是依序地發生。在其他實施例中，第一、第二、第三、以第四量測期間的發生順序可根據系統需求而定。

在所有的處理信號S54A～S54D都由處理電路54產生且由記憶體55所接收並儲存後，記憶體55根據控制信號S50C來將處理信號S54A～S54D輸出至比較電路56。比較電路56接著對處理信號S54A～S54D執行一比較操作，以根據比較操作之結果來產生比較信號S56A～S56C。舉例來說，比較電路56藉由比較處理信號S54A～S54D之電壓位準來執行比較操作。如上所述，比較信號S54A～S54D可分別表示迴路30～33之阻抗。因此，比較信號可表示迴路30～33之阻抗的比較結果。在此實施例中，表示迴路30之阻抗的處理信號S54A係做為參考阻抗。換句話說，迴路30之阻抗作為參考阻抗，以用於迴路30～33之阻抗比較。詳細來說，比較電路56比較處理信號S54A之電壓位準與處理信號S54B之位準之電壓位準以產生比較信號S56A，其作為迴路30與31之阻抗間的比較結果。比較電路56比較處理信號S54A之電壓位準與處理信號S54C之位準之電壓位準以產生比較信號S56B，其作為迴路30與32之阻抗間的比較結果。比較電路56比較處理信號S54A之電壓位準與處理信號S54D之位準之電壓位準以產生比較信號S56C，其作為迴路30與33之阻抗間的比較結果。對於比較信號S56A～S56C之每一者而言，比較信號根據比較結果而有三個不同狀態中的一種。

在比較電路56完成對於處理信號S54A～S54D之比較操作後，比較電路56將比較信號S56A～S56C傳送至映射電路57。至映射電路57各種不同之數值，其對應具有各種不同狀態組合之比較信號S56A～S56C。當映射電路57接收到比較信號S56A～S56C，映射電路57根據比較信號S56A～S56C之狀態組合來決定一對應數值。此決定之數值則作為在基板10之一側面10a上代碼圖案所表示之生物感測器1之代碼的數值。

表1係表示儲存在映射電路57之數值與具有各種不同狀態組合之比較信號S56A～S56C之間的對應關係。在表1中，具有狀態”M”之比較信號表示迴路31～33中一者的阻抗等於迴路30之阻抗（參考阻抗）。具有狀態”H”之比較信號表示迴路31～33中一者的阻抗大於迴路30之阻抗（參考阻抗）。具有狀態”L”之比較信號表示迴路31～33中一者的阻抗小於迴路30之阻抗（參考阻抗）。

舉例來說，在第3A～3B圖之實施例中，迴路31之阻抗大於迴路30之阻抗，迴路32之阻抗小於迴路30之阻抗，且迴路33之阻抗等於迴路30之阻抗。因此，比較信號S56A～S56C之狀態分別為”H”、”L”、以及”M”。其對應之數值為11，其作為生物感測器1之代碼的數值。接著，生物量測裝置40可根據數值”12”之代碼來設定量測操作之至少一參數。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．生物感測器

4．．．生物量測系統

10．．．基底

10a、10b．．．基底之側面

11．．．導電層

12．．．生物反應層

20．．．反應區

21、22．．．電極

30…33．．．迴路

40．．．生物量測裝置

41．．．插槽

42．．．顯示面板

50．．．控制電路

51．．．切換電路

52．．．產生電路

53．．．量測電路

54．．．處理電路

55．．．記憶體

56．．．比較電路

57．．．映射電路

R、C1、W1、C2、W2．．．端點

GND．．．接地電位

I30…I33．．．電流

S50A、S50B、S50C．．．控制信號

S53A、S53B、S53C、S53D．．．量測信號

S54A、S54B、S54C、S54D．．．處理信號

S56A、S56B、S56C．．．比較信號

T51A、T51B、T51C．．．輸入端

V52．．．特定電壓

第1圖表示根據本發明實施例之生物感測器的側面圖；

第2圖表示生物感測器之基底的一側面；

第3A圖表示生物感測器之基底的另一側面；

第3B圖表示在第3A圖之側面上的代碼圖案；

第4圖表示根據本發明實施例之生物量測系統；

第5圖表示根據本發明實施例，第4圖之生物量測系統中的生物量測裝置；以及

第6A～6D圖次表示在生物量測系統中，量測各個迴路之電流的示意圖。

11．．．導電層

30…33．．．迴路

R、C1、W1、C2、W2．．．端點

Claims (20)

1. 一種生物感測器，用以感測一生物樣本，且具有表示該生物感測器之特性的一代碼，包括：
   一基底，以及
   一導電層，配置在該基底之一第一側面，其中，該導電層包括：
   一第一迴路，形成於一第一端點與一第二端點之間，且具有一第一阻抗；以及
   一第二迴路，形成於該第二端點與一第三端點之間，且具有一第二阻抗；
   其中，該代碼係根據該第一阻抗與該第二阻抗之間的一比較結果所決定。
2. 如申請專利範圍第1項所述之生物感測器，更包括：
   一生物反應層，配置在該基底之一第二側面之一生物反應區，且具有一化學試劑；
   其中，該第二側面相對於該第一側面，且該生物樣本放置在該生物反應區以與該生物反應層之該化學試劑接觸。
3. 如申請專利範圍第2項所述之生物感測器，其中，該代碼表示該化學試劑之反應特性。
4. 如申請專利範圍第3項所述之生物感測器，其中，該生物感測器感測該生物樣本之葡萄糖。
5. 如申請專利範圍第1項所述之生物感測器，其中，該第一迴路以及該第二迴路具有大致相同之線寬，且該第一阻抗以及該第二阻抗分別根據該第一迴路以及該第二迴路之長度來決定。
6. 如申請專利範圍第1項所述之生物感測器，其中，該代碼表示該生物感測器之製造資訊。
7. 如申請專利範圍第1項所述之生物感測器，其中，該第一迴路以及該第二迴路以網板印刷技術設置在該基底上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之生物感測器，該生物感測器為一血糖量測儀。
9. 如申請專利範圍第1項所述之生物感測器，
   其中，當該比較結果表示該第二阻抗大於該第一阻抗時，該代碼具有一第一數值；
   其中，當該比較結果表示該第二阻抗等於該第一阻抗時，該代碼具有一第二數值；
   其中，當該比較結果表示該第二阻抗小於該第一阻抗時，該代碼具有一第三數值；以及
   其中，該第一數值、該第二數值、以及該第三數值彼此相異。
10. 一種生物量測系統，用以感測一生物樣本，包括：
    一生物感測器，具有表示該生物感測器之特性的一代碼，且包括：
    一基底，具有一第一側面以及與該第一側面相對之一第二側面；
    一生物反應層，配置在該基底之該第二側面之一生物反應區，且具有一化學試劑，其中，該生物樣本放置該生物反應區以與該生物反應層之該化學試劑接觸；以及
    一導電層，配置在該基底之該第一側面，其中，該導電層包括：
    一第一迴路，形成於一第一端點與一第二端點之間，且具有一第一阻抗；以及
    一第二迴路，形成於該第二端點與一第三端點之間，且具有一第二阻抗；以及
    一生物量測裝置，連接該生物感測器；
    其中，該生物量測裝置獲得該第一阻抗以及該第二阻抗，且根據該第一阻抗與該第二阻抗之間的一比較結果來決定該代碼之一數值；以及
    其中，該生物量測裝置根據該代碼來對該生物樣本之一分析物進行一量測操作。
11. 如申請專利範圍第10項所述之生物量測系統，其中，該代碼表示該化學試劑之反應特性。
12. 如申請專利範圍第10項所述之生物量測系統，其中該生物感測器感測該生物樣本之葡萄糖。
13. 如申請專利範圍第10項所述之生物量測系統，其中，該第一迴路以及該第二迴路具有大致相同之線寬，且該第一阻抗以及該第二阻抗分別根據該第一迴路以及該第二迴路之長度來決定。
14. 如申請專利範圍第10項所述之生物量測系統，其中，該代碼表示該生物感測器之製造資訊。
15. 如申請專利範圍第10項所述之生物量測系統，其中，該導電層之該第一迴路以及該第二迴路以網板印刷技術設置在該基底上。
16. 如申請專利範圍第10項所述之生物量測系統，其中，該生物量測裝置包括：
    一控制電路，產生一第一控制信號以及一第二控制信號；
    一切換電路，耦接該控制電路以接收該第一控制信號，且具有一第一輸入端、耦接一參考接地之一第二輸入端、以及處於一浮接狀態之一第三輸入端，其中，在一第一量測期間，該切換電路根據該第一控制信號來將該第一端點耦接至該第一輸入端且將該第二端點耦接至該第二輸入端，且，在一第二量測期間，該切換電路根據該第一控制信號來將該第三端點耦接至該第一輸入端且將該第二端點耦接至該第二輸入端；
    一產生電路，耦接該控制電路以接收一第二控制信號，且根據該第二控制信號來產生一預設電壓至該切換電路之該第一輸入端；
    一量測電路，耦接該切換電路之該第一輸入端，且量測在該第一輸入端上之電流以在該第一量測期間產生一第一量測信號且在該第二量測期間產生一第二量測信號；
    一處理電路，耦接該量測電路，接收該第一量測信號以及該第二量測信號，且分別根據該第一量測信號以及該第二量測信號來獲得一第一處理信號以及一第二處理信號，其中，該第一處理信號以及該第二處理信號分別表示該第一阻抗以及該第二阻抗；
    一記憶體，耦接該處理電路，且儲存該第一處理信號以及該第二處理信號；
    一比較電路，耦接該記憶體以接收該第一處理信號以及該第二處理信號，且對該第一處理信號以及該第二處理信號來執行一比較操作以產生表示該比較結果之一比較信號；以及
    一映射電路，耦接該比較電路，且根據該比較結果來決定該代碼之該數值。
17. 如申請專利範圍第16項所述之生物量測系統，其中，該導電層更包括：
    一第三迴路，形成於該第三端點與一第四端點之間，且具有一第三組抗；
    其中，在該第一量測期間以及該第二量測期間之每一者中，該切換電路根據該第一控制信號來將該第四端點耦接該第三輸入端。
18. 如申請專利範圍第10項所述之生物量測系統，其中，該生物量測裝置根據該代碼來設定該生物量測操作之至少一參數以量測該生物樣本之該分析物。
19. 如申請專利範圍第10項所述之生物量測系統，其中，該生物量測裝置包括：
    一顯示螢幕，顯示對該分析物進行該量測操作之量測結果。
20. 如申請專利範圍第10項所述之生物量測系統，其中，該生物量測系統為一血糖量測系統。