TW201430342A - 檢測試片之檢測裝置及檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種檢測試片之檢測裝置及檢測方法。所使用之檢測試片之上表面凹設至少一反應槽，反應槽內塗覆檢測試劑。所使用之檢測裝置配置有一由多數個電極本體組合成之檢測電極組，各個電極本體之表面配置有一工作電極及一輔助電極，且各個電極本體連接有一支臂，所有支臂於檢測電極組之中央位置連接且形成一連接部，且所有電極本體之位置分布呈現依序圍繞連接部之狀態。檢測電極組之各個電極本體得與檢測試片之反應槽結合，使得各個電極本體位於檢測試片之反應槽上方且工作電極與輔助電極面向反應槽。

Description

檢測試片之檢測裝置及檢測方法

本發明係關於一種試片檢測裝置與試片檢測方法，特別是關於一種配置有可拆式檢測電極組之檢測裝置及其檢測方法。

生物感測器(Biosensor)，係由生物識別元件(sensitive biological element)、換能器(transducer)將生化性訊號轉變成電子訊號輸出的儀器，生物感測器根據所使用的換能器不同，可分做：電化學生物感測器(Eletrochemical Biosensor)、半導體離子感測器─離子選擇性場效電晶體(ISFET, Ion Sensitive Field Effect Transistor)、光纖生物感測器(Fiber-Optic Biosensor)、壓電晶體生物感測器(Piezoelectric Quartz Crystal Biosensor)等，當中電化學生物感測器發展最早，數十年來已被成熟地運用在各種流體檢測上，包括實驗室、專業檢驗室設備、農藥殘留檢測儀或居家醫療應用檢測儀(如血糖、尿酸、膽固醇檢測儀)等。

電化學生物感測器或電化學檢測試片的基本結構分做三大部分：1.待測流體容置區域；2.一檢測試劑(reagent)，可以是化學物質、酵素、抗體等試劑，用以與待測流體發生生物或化學反應；3.複數個檢測電極，其中包括參考電極(Reference Electrode)、工作電極(Working Electrode)、輔助電極(Counter Electrode)、偵測電極(Detecting Electrode)。一般常見的家居醫療檢測儀，可只有兩個測試電極，分別為輔助電極與工作電極，或參考電極與工作電極，亦可同時使用三電極，亦即，工作電極、參考電極、輔助電極，根據電化學作用的需求不同而搭配不同的電極數目。

現行的電化學檢測試片通常利用印刷與黏貼技術將電極與檢測試片不導電基材疊合，或直接利用印刷技術將電極印在不導電基材上，並於電極上塗覆檢測試劑，以形成檢測試片。當待測流體與檢測試劑反應後，反應產生的電子會被累積在電極表面，再藉由檢測儀提供一固定電壓，可偵測出累積在電極表面的電子數量，檢測所得電流值經儀器內建轉換公式，可計算出主要反應物濃度，以數值顯示於檢測儀配置螢幕，令使用人可方便得知檢測結果。

然而，以上述方式形成之檢測試片，檢測試片的製造會受到電極製程的影響，例如以印刷形成電極，需等待油墨乾燥時間，才能塗覆檢測試劑，因而增加時間成本。此外，經由疊合形成的檢測試片，因具有絕緣基板、導電薄膜電極等多層結構，相對提高製造成本。尤其，電極與檢測試劑的在檢測之前已有接觸，有可能會造成電極受到檢測試劑腐蝕的情形，因而產生檢測結果偏誤、造成檢測試片耗材的浪費的缺點。因此，如何降低成本、如何使檢測試片製造不受電極製程影響，且使電極在使用前不受檢測試劑腐蝕，並減少因檢測試片受損而產生的浪費，乃是所屬技術領域人士所要解決的問題。

因此，本發明的目的是提供一種檢測試片之檢測裝置，使得電極在使用前不與檢測試片檢測試劑接觸，以降低受到檢測試劑腐蝕的風險，並減少因檢測試片受損而產生的浪費。

本發明的另一目的是提供一種檢測試片之檢測裝置，其電極為拋棄式，可自由拆卸、安裝在檢測裝置上。

本發明的又一目的是提供一種檢測試片之檢測裝置，其電極為後製，檢測試片的製造不受電極製程的影響。

本發明的又一目的是提供一種檢測試片之檢測裝置，其電極可用精密的製造技術，如雷射蝕刻技術，以提供高精密度而低成本的電極。

本發明的又一目的是提供一種檢測試片之檢測方法，使得檢測試片與電極不使用時處於分離狀態，使用時才接觸。

基於上述目的，本發明提出一種檢測試片之檢測裝置，用於檢測一表面凹設有一反應槽之檢測試片，反應槽內塗覆檢測試劑，而檢測裝置包括：一檢測電極組，其由複數電極本體組合而成，各電極本體之一表面配置有一第一電極及一第二電極，且各電極本體連接有一支臂，所有支臂於檢測電極組之中央位置連接且形成一連接部，同時上述電極本體之位置分布呈現依序圍繞連接部之狀態，而檢測電極組係藉由此連接部配置於檢測裝置上；

其中，檢測電極組之各電極本體得與檢測試片之反應槽結合，使得各電極本體位於檢測試片之反應槽之上方，同時，第一電極與第二電極面向反應槽。

本發明接著提供一種檢測試片檢測方法，包括下列步驟：
提供一檢測試片，於檢測試片之一表面凹設至少一反應槽，反應槽內塗覆檢測試劑；提供一檢測裝置，用於讀取檢測試片的反應訊號；提供一檢測電極組，其由複數電極本體所集合組成，所有電極本體之一表面配置有一第一電極及一第二電極，且各電極本體連接有一支臂，所有支臂於檢測電極組之中央位置連接且形成一連接部，同時，檢測電極組係藉由連接部配置於檢測裝置上；將一待測流體注入檢測試片之反應槽中與檢測試劑反應；再將檢測試片置入檢測裝置中，使得檢測電極組其中之一的電極本體置於檢測試片之反應槽上方，且讓第一電極及第二電極位於反應槽中。

本發明可提供下列優點：1.使得電極在使用前不與檢測試片檢測試劑接觸，以降低受到檢測試劑腐蝕的風險，並減少因檢測試片受損而產生的浪費；2.電極為後製，檢測試片的製造不受電極製程的影響；3.其電極可用高精密度的製造技術，如雷射蝕刻技術，以提供高精密度而低成本的電極；4.電極為拋棄式，可自由拆卸、安裝在檢測裝置。

10、20．．．檢測試片

101、201．．．絕緣基板

102、202．．．反應槽

103、203．．．檢測試劑

1031、2031．．．混合物

11、21．．．檢測裝置

111、211．．．顯示器

112、212．．．按鍵

113、213．．．輸送機構

114、214．．．轉盤

12、22．．．檢測電極組

121、122、123、124、221、222、223、224．．．電極本體

1242．．．工作電極

1241．．．輔助電極

W1、W2．．．輸送方向

3．．．檢測電極組

31．．．連接部

32．．．支臂

33．．．電極本體

40、41、42、43、44、45．．．電極本體

402、412、422、432、442、452．．．輔助電極

401、411、421、431、441、451．．．工作電極

443．．．參考電極

5．．．檢測方法

51、52、53、54、55、56、57．．．步驟

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
圖1A是一示意圖，繪示本發明一第一實施例之用於檢測試片之檢測裝置及其檢測電極組。
圖1B是一示意圖，繪示本發明第一實施例之用於檢測試片之檢測裝置之一檢測電極組之一電極本體與一檢測試片的結合狀態。
圖1C是一剖面圖，繪示本發明第一實施例之用於檢測試片之檢測裝置之檢測電極組之一電極本體與一檢測試片結合後沿著圖1B之A-A剖面結構。
圖2是一示意圖，繪示本發明一第二實施例之用於檢測試片之檢測裝置及其檢測電極組。
圖3是一示意圖，繪示本發明一第一實施例之用於檢測試片之檢測裝置之檢測電極組。
圖4A至圖4F是示意圖，分別繪示本發明不同實施例之用於檢測試片之檢測裝置之電極本體的電極分佈形狀。
圖5是一流程圖，繪示本發明之試片檢測方法。

本發明詳細實施例係在此揭露，然而，必須了解的是，所揭露的實施例僅本發明的示範，而其可實施在其他等效的變換形式。此外，本案所繪製的圖式僅為例示之用，主要為輔助說明本發明的較佳實施例。本發明所要保護的範圍以後附的申請專利範圍為準。

本發明係提供一種用於檢測試片之檢測電極組及具有檢測電極組之檢測裝置，其優點為檢測電極組在使用前不會與檢測試片檢測試劑接觸，以降低受到檢測試劑腐蝕的風險，並減少因檢測試片受損而產生的浪費。此外，檢測電極組為另外製作而成，不會對檢測試片的製程造成影響。檢測電極組之電極可用雷射蝕刻等精密技術製造，以提供高精密度、低成本的電極，且電極為可拆卸及可拋棄式，可自由安裝於檢測裝置上或於檢測裝置上拆卸下來。

關於前述之技術內容、特點、功效，在以下配合圖式，就本發明之較佳實施例的詳細說明中將可清楚地呈現。

下列定義釐清在本說明書中所使用的名詞意義。

名詞「工作電極」或類似名詞可說明在測試過程中，有較大的電流通過時，試液主體濃度發生顯著明顯變化的電極，此電極並無限定為陰極或陽極，端視於此電極所發生的反應，當電極發生氧化反應時，則為陽極；反之，發生還原反應時為陰極。

名詞「輔助電極」或類似名詞可說明也叫「對電極」，與工作電極形成迴路，它只用來通過電流以實現研究電極的極化。當工作電極作為陰極時，輔助電極作為陽極，而工作電極作為陽極時，輔助電極作為陰極。

名詞「參考電極」或類似名詞可說明此類電極電位具有穩定性和重現性。可以用它作為基準來測量其他電極的電位。用來提供標準電位，電位不隨測量體系的組成成分及濃度變化而變化的電極。常用的參考電極有氫電極、甘汞電極(SHE)、Ag/AgCl、Hg/Hg2Cl2電極，尤以甘汞電極使用得最多。

名詞「蝕刻技術」或類似名詞可說明一種將材料使用化學反應或物理撞擊作用而移除的技術。蝕刻技術可以分為濕蝕刻(wet etching)及乾蝕刻(dry etching)兩類。

請參閱圖1A，顯示本發明一第一實施例之用於檢測試片10之檢測裝置11，檢測裝置11內配置有一檢測電極組12。請參閱圖1A~1C，檢測試片10由一絕緣基板101形成，其上表面凹設至少一反應槽102，反應槽102內塗覆檢測試劑103，檢測試劑103根據待檢測流體性質，可為化學、酵素或抗體試劑。當待測流體注入反應槽102與檢測試劑103進行反應後，形成一混合物1031，此時可將檢測試片10根據輸送方向W1，輸送到檢測裝置11中進行分析。

檢測裝置11主要具有讀取並分析檢測試片10的混合物1031反應訊號並產生一分析結果的功能，因此檢測裝置11可以是攜帶式檢測儀、攜帶式電子設備、電子計算機或桌上型電腦等裝置，本實施例之檢測裝置11為攜帶式檢測儀。檢測裝置11配置一顯示器111用來顯示檢測結果，按鍵112用以操作機器，一輸送機構113容納檢測試片10，檢測裝置11之特徵在於配置一檢測電極組12，為一由複數個電極本體集結而成的輪盤式電極組合，本實施例中的檢測電極組12具有4個電極本體121、122、123、124，且檢測裝置11設置一轉盤114，讓使用人得以對不同的電極本體121、122、123、124進行位置的轉換，檢測電極組12為一可拆卸裝置，4個電極本體121、122、123、124被使用過後可整組拆卸下來，更換新的檢測電極組12。舉例而言，當檢測試片10由輸送機構113進入檢測裝置11，反應槽102內混合物1031進入機器與電極本體124結合，結合狀態顯示於圖1B。混合物1031反應產生的電子會被累積在電極本體124表面，再藉由檢測裝置11提供一固定電壓，可偵測出累積在電極本體124表面的電子數量，檢測所得電流值經檢測裝置11內建轉換公式，可計算出主要反應物濃度，以數值顯示於檢測裝置11配置的顯示器111，令使用人得知檢測結果。圖1C顯示本發明一實施例之用於檢測試片之檢測裝置之檢測電極組之一電極本體124與檢測試片10連接時的剖面圖，電極本體124具有一輔助電極1241與一工作電極1242，輔助電極1241與工作電極1242與混合物1031形成接觸。

請參閱圖2，顯示本發明一第二實施例之用於檢測試片20之檢測裝置21。檢測試片20由一絕緣基板201形成，其上表面凹設至少一反應槽202，反應槽202內塗覆檢測試劑203，檢測試劑203根據待檢測流體性質，可為化學、酵素或抗體試劑。當待測流體注入反應槽202與檢測試劑203進行反應後，形成一混合物2031，此時可將檢測試片20根據輸送方向W2，輸送到檢測裝置21中進行分析。檢測裝置21配置一顯示器211用來顯示檢測結果，按鍵212用以操作機器，一輸送機構213容納檢測試片20，檢測裝置21之特徵在於配置一檢測電極組22，為一由複數個電極本體集結而成的輪盤式電極組合，本實施例中的檢測電極組22具有4個電極本體221、222、223、224，且檢測裝置21設置一轉盤214，讓使用人得以對不同的電極本體221、222、223、224進行位置的轉換，檢測電極組22為一可拆卸裝置，4個電極本體221、222、223、224被使用過後可整組拆卸下來，更換新的檢測電極組22。當中檢測裝置21之輸送裝置213開口設置在靠近電極221處，使得輸送方向W2與檢測裝置21平行，與圖1A之輸送方向W1與檢測裝置11垂直不同。另外，檢測試片20與電極221連結與產生分析結果方式於前述已敘明，不再複述。

圖3為本發明一實施例之用於檢測試片之檢測裝置之檢測電極組之示意圖，檢測電極組3為一輪盤式電極組合，由複數個電極本體33集結而成，當中每個電極本體3藉由一支臂32連結在一起，而於連結中心處形成一連接部31，藉由連接部31可與檢測裝置11、21相連接。電極本體33之外型為圓形或多邊形，並根據電化學作用的不同需求，而設置工作電極、輔助電極、參考電極以及偵測電極。例如，一般血糖計檢測試片可以只有兩個電極，分別為輔助電極與工作電極，或參考電極與工作電極，另外也可以同時使用三電極，亦即，輔助電極、工作電極與參考電極。

請繼續參考圖4A至4F，本發明之實施例中之用於檢測試片之檢測裝置之每一電極本體的電極分部形狀可以是同心圓形、ㄇ字型、線型、平行矩形或L型，其中較佳的實施例為同心圓形。舉例而言，電極本體40之工作電極401為實心圓形而輔助電極402為同心的圓環狀；電極本體41之工作電極411為ㄇ字型而輔助電極412亦為ㄇ字型；電極本體42之工作電極421為線形而輔助電極422亦為線形；電極本體43之工作電極431為矩形而輔助電極432亦為矩形；電極本體44之工作電極441為矩形而輔助電極442及參考電極443亦為矩形；電極本體45之工作電極451為L形而輔助電極452亦為L形。儘管如此，本發明之用於檢測試片之檢測裝置之電極本體的工作電極、輔助電極或參考電極的形狀不以此為限。

另外，檢測電極組3之各個電極本體係導電基材，其中導電基材可由單一金屬或含有特定金屬的組合物所構成，因此背面電極可以蝕刻技術形成。此形成方法可帶來一提供高精密度、低成本的電極。又，檢測電極組與檢測試片分開的製程，可使檢測試片的製造不受檢測電極組製程影響。

另外，本發明提供一種試片檢測方法，請參閱圖5，包括步驟51-57，詳述如下。步驟51，提供提供一檢測試片10、20，檢測試片10、20由一絕緣基板101、201形成，自其上表面下凹設至少一反應槽102、202，於反應槽內塗覆檢測試劑103、203，檢測試劑103、203根據待檢測流體性質，可為化學、酵素或抗體試劑。步驟52，提供一檢測裝置11、21，係用於讀取並分析檢測試片10、20的反應訊號，並產出一檢測結果，根據使用需求，檢測裝置11、21可以是攜帶式檢測儀、攜帶式電子設備、電子計算機或桌上型電腦等裝置。步驟53，提供一檢測電極組12、22，檢測電極組係由複數個電極本體所組成，每個電極本體藉由一支臂32相連在一起而形成一輪盤式組合體，且相連處位於輪盤式組合體之中心位置而形成一連接部33，藉由連接部33可將檢測電極組12、22配置於檢測裝置11、21上。另外，檢測裝置11、12附設一轉盤114、214讓使用人得依需求，選擇所要使用的電極本體121、122、123、124、221、222、223、224。步驟54，將檢測裝置11、21與檢測電極組12、22組合之後，提供一配置檢測電極組之檢測裝置。步驟55，將待測流體注入檢測試片10、20之反應槽102、202中與檢測試劑103、203反應，待測流體與檢測試劑103、203形成一混合物1031、2031。步驟56，將檢測試片10、20經輸送方向W1、W2與配置於檢測裝置11、21上的檢測電極組12、22之其中一個電極本體121、122、123、124、221、222、223、224結合。步驟57，由檢測裝置11、21產生一電化學反應的分析結果。

綜上所述，本發明可提供下列優點：1.使得檢測用之電極在使用前不與檢測試片檢測試劑接觸，以降低受到檢測試劑腐蝕的風險，並減少因檢測試片受損而產生的浪費；2.檢測用電極為後製，檢測試片的製造不受檢測用電極製程的影響；3.檢測用電極可用精密的製造技術，如雷射蝕刻製造，以提供高精密度、低成本的電極；4.檢測用電極為拋棄式，可自由拆卸、安裝在檢測裝置。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習所屬技術領域之技術或技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．檢測試片

101．．．絕緣基板

102．．．反應槽

103．．．檢測試劑

1031．．．混合物

11．．．檢測裝置

111．．．顯示器

112．．．按鍵

113．．．輸送機構

114．．．轉盤

12．．．檢測電極組

121、122、123、124．．．電極本體

Claims (9)

1. 一種檢測試片之檢測裝置，用於檢測一表面凹設有一反應槽之檢測試片，該反應槽內塗覆檢測試劑，該檢測裝置包括：
   　　一檢測電極組，其由複數電極本體組合而成，各電極本體之一表面配置有一第一電極及一第二電極，且各電極本體連接有一支臂，所有該等支臂於該檢測電極組之中央位置連接且形成一連接部，且該等電極本體之位置分布呈現依序圍繞該連接部之狀態，該檢測電極組藉由該連接部配置於該檢測裝置上；
   　　其中，該檢測電極組之各電極本體得與該檢測試片之該反應槽結合，使得各電極本體位於該檢測試片之該反應槽之上方且該第一電極與該第二電極面向該反應槽。
2. 如申請專利範圍第1項之檢測試片之檢測裝置，其中該檢測電極組之各電極本體係導電基材。
3. 如申請專利範圍第1項之檢測試片之檢測裝置，其中該檢測電極組之各電極本體的構型為一選自於由圓形及多邊形所組成之群組的形狀。
4. 如申請專利範圍第1項之檢測試片之檢測裝置，其中該第一電極係一選自於由一輔助電極、一參考電極、一工作電極及一偵測電極所組成的群組的電極。
5. 如申請專利範圍第1項之檢測試片之檢測裝置，其中該第一電極為圓形且該第二電極為圓環形。
6. 如申請專利範圍第1項之檢測試片之檢測裝置，其中該第一電極之形狀係一選自於由線形、矩形、ㄇ字形及L字形所構成之群組之形狀。
7. 一種檢測試片之檢測方法，包括下列步驟：
   　　提供一檢測試片，該檢測試片於其一表面凹設至少一反應槽，該反應槽內塗覆檢測試劑；
   　　提供一檢測裝置，用於讀取該檢測試片的反應訊號；
   　　提供一檢測電極組，其由複數電極本體所集合組成，各該等電極本體之一表面配置有一第一電極及一第二電極，且各電極本體連接有一支臂，所有該等支臂於該檢測電極組之中央位置連接且形成一連接部，該檢測電極組藉由該連接部配置於該檢測裝置上；
   　　將一待測流體注入該檢測試片之該反應槽中與該檢測試劑反應；及
   　　將該檢測試片置入該檢測裝置，使該檢測電極組之一該等電極本體置於該檢測試片之該反應槽上方，且讓該第一電極及該第二電極面向該反應槽。
8. 如申請專利範圍第7項之檢測試片之檢測方法，其中該檢測試片係平行於該檢測裝置而置入該檢測裝置。
9. 如申請專利範圍第7項之檢測試片之檢測方法，其中該檢測試片係垂直於該檢測裝置而置入該檢測裝置。