TW594004B - Integrated electrochemical biochemical sensor device and its sensing method - Google Patents

Description

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【發明所屬之技術領域】 本發明係一種整合型電化學生 法，尤以利用一種整合型的模組來 生物體生化感測。 化感測裝置與其感測方 進行多次與多種樣品的 【先前技術】 生物感測系統與生 作用力來作為檢驗之工 蛋白質、基因、酵素、 物電子產品在傳統無機 置特定生物材料（如蛋 發生特異性的生化反應 結合訊號傳送、訊號處 、食品檢測、農業監測 全球性高齡化社會 器材產業成為全球醫療 帶型/個人化之生理生 例如：檢驗糖尿病 糖化蛋白生化感測器、 感測器、檢驗心血管疾 含量之生化感測器、檢 攜帶型心電圖機之發展 與發展最為大家所重視 數量不斷地成長，而且 物電子產 具。生物 抗體、核 的半導體 白質分子 後，所釋 理與運算 、環保、 的發展趨 器材發展 化感測系 生理參數 檢驗痛風 病相關參 驗心肺功 等等。其 。糖尿病 目前對這 品是利用 感測器利 酸等）作 材料上（ 等物質） 放出之訊 於一體， 工業、製 勢，使得 之主流， 統的需求 之葡萄糖 疾病生理 數之三酸 能之血氧 中又以糖 是一種慢 種疾病的 生物分子 用生物分 為辨識元 如矽晶片 ’在與其 息可即時 應用在醫 藥等多種 居家照護 對於居家 也日益增 生化感測 參數之尿 甘油酯及 濃度感測 尿病相關 性的疾病 醫治尚無 特性之 子（如 件，生 )，放 他物質 定量， 學檢驗 用途。 型醫療 型/攜 加0 器以及 酸生化 膽固醇 器以及 之檢驗 ’病患 良方， 594004 五、發明說明（2) ^ 2 ϋ 7大量的時間和金錢在這種糖尿病的診治上。美 元和糖尿病的吟、Λ Γ 出的金額中，有超過1 0 0 0億美 馬可鶴 | 〜有關，而與糖尿病相關的失業成本則更 W〇rld Health ^n.zat.on 與广國疾病管制中心(U.S· Center for Disease 訊。Γ〇 1均已對全世界的糖尿病患快速增長的情況發出警

$性病患必須長期定時藉由量測血液中各種生理參數 66 I: ’才侍以了解身體的狀況，這是目前檢驗上最準確 、、 > 。因此目前市面上之各式生理參數測試方式，都是 ，^針取侍一滴血液以供檢驗，雖有亦有非侵入式手錶型 ^測糸統之發展，而且已通過FDA認證問世，但由於這種 Ϊ侵入，手錶型感測系統是量測皮膚汗水中所分泌之生理 乡數又到環^兄天氣與病患大量出汗等等的影響，量測的 生理參數數值不夠精確，因此還是需要常常利用傳統的感 測糸統量測後相互比對。

此外，。k性病病患的諸多併發症並無法單純地藉由檢 測，液中單生理參數濃度來判斷，多參數之生理參數檢 測系統對於慢性病病患而言是相當重要的，例如：心血管 疾病危險因子的生理檢肖，而血液中尿酸成分的檢測亦是 =在不可或缺的一項生理參數；因為社會的進步與飲食習 慣的改變，尿酸相關的疾病亦困擾著許多的患者。但截至 目刖為止，鮮y有多生理參數之居家檢測或個人檢測設備 發展或問世。大多數居家型/攜帶型/個人化之生理.參數

594004 五、發明說明（3) 檢測儀都必須配合與採血設備一併使用，並且不同的生理 參數檢測必須使用不同的檢測試片甚至更換檢測模組，方 能得知不同之生理參數，使用上並不方便。 本發明提供了一全備式多通道電化學生化感測系統， 結合採血設計、連續多次檢驗設計、多通道感測設計、工 作電壓可調整設計等，可以在同一次檢測當中得知多生理 參數之檢驗結果，透過此一設計，提供使用者之方便性並 提供使用之價值。 【發明内 本發 序為一體 檢驗可以 時具有攜 性。先前 使用時須 一乾淨之 以上程序 以及感測 驗只能檢 複上述檢 模組，使 與後處理 有鑑 合進行生 連續多次 生理參數 簡易、同 血與檢測 破皮膚來 之血液樣 用者必須 相對顯得 右需檢驗 換檢測試 足，同時 擾。 提供了整 容】 明之目 ，並且 同時檢 帶方便 之技術 利用採 試片取 可以得 儀器， 驗一種 驗流程 用之便 亦是另 於此， 的係整 提供可 測多項 、使用 均將採 血針戳 得足夠 知，使 攜帶上 參數， ，並更 利性不 外的困 本發明 化檢驗 檢測之 ，使得 時得知 程序分 取得血 品方能 隨時準 不方便 不同生 片，甚 ’採血 時之採 機制， 使用者 多樣生 離，因 液樣品 進行檢 備採血 。並且 理參數 至更換 設備與 血與檢測程 同時單一次 使用本設備 理參數之特 此，使用者 ，同時準備 驗分析。由 設備、試片 由於單一檢 則必須再重 檢測之控制 試片的丟棄 A别雨 /1

594004 五、發明說明（4) ’係結合採血設計、試片設計及感測儀器設計為一體的方 式’在採血的同時完成多種生理參數檢測之工作，提供使 用者更便利更具價值的服務，並且本發明提供了可連續多 次檢測之窗口’使用時無須同時攜帶多種設備，如採血針 及檢驗試紙等，增加使用之便利性，將生化感測器應用的 價值與生物科技產業的競爭力向上提升。 本發明整合型電化學生化感測系統係結合採血設計、 檢驗試片、多參數檢驗並檢測裝置於一體，無須另外使用 採血設備及檢測試片，並且可以同時間檢測多種生理參數 而本發明之另一項特色係具有多次檢驗無須更換檢測試 片的優點，因母一檢測區域係可獨立工作不互相影響，並 且使用時無須攜帶其他相關之設備，增加使用之便利性並 提南使用之價值。 熟悉此一生理生化感測器產業者都知道，各式各樣相 同用途之生化感測為的發展已是一相當成熟之技術，目前 市面上的產品’大多數係針對血糖檢測所開發，包括··

Bee ton Dickinson 公司所發展之Al 1 - in-0ne bd LatitudeTM Diabetes Management System 及New BD Log icTM Blood Glucose Monitor、Med i Sense 公司所發 展的Precision QID血糖機、Bayer公司所發展之El ite血 糖機系列產品、Hypoguard公司所發展之一系列血糖分析 產品、Lifescan公司所設計之Ultra meter以及Roche公司 所發展之Accu -Chek Compact meter等等，但亦有針對^ 測血液中尿酸分子濃度以及心血管疾病相關因子，如 594004 五.、發明說明（5)

Polymer Technology System Inc·所發展之cardi〇Check P · ATM系列產品。然而這些檢測設備大多需要另外搭配採 血設備與專屬之檢測試紙，甚至使用時必須更換不同之檢 測或運舁之模組’方能做單一生理參數之檢驗。

Becton Dickinson 公司所發展之 All - In 一 〇ne bd LatitudeTM Diabetes Management System，此一設計係 將採血裝置、檢測試片與感測系統結合包裝在一起，但仍 必須刀別使用’惟此一没计使得病患的攜帶較為方便。少 部分則結合採血裝置、檢測試紙與檢測系統，如Glucerna 公司所發展之Sof-TactTM血糖機，此一血糖機可以預先將 採血針與檢驗試片預先置入檢測裝置中，並可預先計晝檢 驗之時程，此外，此一系統係利用一小型真空泵浦來採集 血液樣品，當機器貼緊皮膚的同時，真空泵浦將皮膚吸起 ’此時採血針於皮膚刺穿一小孔洞，利用真空泵浦的作用 使得血液迅速流出，並將流出之血液利用檢驗市片收集後 直接進行生理參數之檢驗；另外，亦有結合PDA系統作為 病患用藥及病理監控之設計，使病人可以詳細紀錄用藥時 間及掌握個人生理參數之變化，如：Li fescan公司所發展 之OneTouchRUltraSmartTM Blood Glucose Monitoring

Sys tem，此一系統可以藉由輸入個人健康狀況、發病經驗 、用藥經驗、目前使用藥物飲食狀況等等，並結合血糖檢 測結果成為一個個人化之糖尿病管理系統；T h e r a S e n s e公 司所發展之FreeStyle Tracker系統則將當次檢測結果、 過去檢測紀錄、當曰檢測紀錄等等數位化功能，結合PD A

第9頁 594004 五、發明說明（6) 發展出新一代的葡萄糖檢測儀器，並且此一系統已通過美 國食品藥物檢驗局之認可。 ' 為使熟悉該項技藝之人士瞭解本創作之目的、特徵及 功效，茲藉由下述具體貫施例，並配合所附圖式，對本創 作詳加說明如後。 【實施方 本發 包括採血 件等優點 有的產品 式處理， 血、感測 ，本發明 電化學生 偵測不需 本發 係真空或 時，檢測 ，並且由 便迅速地 空間，待 檢測液定 請參 式】 明之特 、感測 ，係此 ，均將 使用時 等動作 將上述 化感測 更換配 明之採 負壓狀 區域内 於檢測 經由採 内外壓 量之目 閱第1 色在於 、訊號 一感測 採血裝 缺一不 ，方能 之獨立 系統具 件之優 血方式 態，當 之微型 區域内 血裝置 力平衡 的。 圖，係 整合型電 輸出以及 技術之創 置，感測 可，並且 進行多次 物件整合 有操作簡 點。 係利用壓 使用者以 採血裝置 為真空或 所穿透皮 之後即停 本發明一 化學生化感測系統，系統 具有連續偵測不需更換配 新發明。目前市面上所擁 試片與感測系統分離的方 使用者必須重複採血、取 或不同之檢測工作。因此 為一體，使得此一整合型 單、攜帶方便以及可連續 力差的方式，檢測區域内 檢测部位按壓在檢測區域 便會穿透檢測部位之皮膚 負壓的狀態，因此，血& 膚之處，充滿檢測區域之 止’如此可以精準地達到 車父佳實施例之立體圖， 顯 594004 五、發明說明（7) 9: f ί明之—感測裝置1之正面操作面板之各部份，包括 1、，且樣品採集裝置11、-訊號顯示裝置19及五個按鈕12。 母一組樣品採集裝置11皆有配合之一電極組13，在按下按 樣採集裝置11時，即開始進行待測生物體液樣 = 的化學與物理反 t電化學感測裝置（圖中未示）與一運笪碟 =資料擷取裳置(圖中未示)的作用，將結果顯示= 19 °該複數個按姐12 一具備有經由按丁數秒而 下不同之按鈕後，即顯示時間、前數次測量的 =檢m同的測量項目等功能。同時該複數個檢測區 ^ “生理參數，可隨不同之產品設計而調整之，f 不限定偵測單一生理參數。 並 滿參：ί2圖與第3圖，係本發明較佳實施例之上側 =-電極組之詳細圖式。其中，本發明之一種整人： =】用=品採集裝置内之一樣品承載空間^，装： t懕# tv & s π方式使該樣°°承载空間内部形成真空i J壓狀悲(係屬習知技術，在此不多作探討 3 壓的待測生物體液樣品1K第2圖顯示係來自一手二對： 的血液）可迅速進入樣品承載空間内部113，手^〇15中 裝置11中更具有-針狀物115，並且此—針狀而集 該樣品承載空間113之—外殼111，並可於-樣品採集$破 117上產生-微小孔洞119，以利待測生物體液樣品“進入

594004 五、發明說明（8) 複數個電極組1 3，每一個電極組丨3係包括一工作電極 1、32、一參考電極133與一輔助電極131，當該待測生物體 液樣品17進入樣品承載空間113内部後，該工作電極132與 其上之化學物質會與待測生物體液樣品進行化學與物理反 應，而所謂之第一種化學反應係利用該工作電極丨32之一 工作面上含有之酵素分子與待測生物體液樣品丨7產生反應 ，以氧氣分子作為生化反應之電子傳遞介質，且第一種: :電極係指A經過料& +與一適當之交聯試劑所丘同修 =之電極，其中，該酵素分子係為氧化還原酵素，包括： 葡萄糖氧化酵素、葡萄糖去氫酵素、膽固醇氧 類似之化學物f，而該交聯試劑可為多搭基高分子化合物 子子ΐ!'物、含雙搭基之化合物、多胺基高分 获二 夕駱土同分子天然物、含雙胺基之化合物、多 匕合物、多羧基高分子天然物、雙缓基分子化 ， 仃 一化學反應係利用該工作電極1 3 2之一 =ί Π之酵ί分子與電子傳遞介質和待測生物體液 二=〆 μ，且第一種工作電極係指此經過酵素分子盥 及適當之電子傳遞介質所共同修飾： 試劑，另一方：電子予體、催化 且足夠之操作電壓所製成、，再通以適當 極1 33係可當作該工作電極所施’、、電子傳遞’ 5亥參考電 冤位所靶加工作電壓之相對指標，

第12頁 594004 五、發明說明（9) ' -- 包括銀/氣化銀參考電極或飽和甘汞電極或其他可作為參 考電極之材料，該輔助電極131其材質係可係由含碳油黑> 或其他金屬油墨之高導電性油墨或相類似之金屬所製成 一多通道電化學感測裝置14，係可提供複數個工作電 壓並透過複數條電線丨41給該電極組13中的複數個工.作電 極132，該多通道電化學感測裝置14可以隨著檢測物種或 電子傳遞介質的不同進行適當調整；一運算邏輯與資料擷 取裝置16，係透過一電線142將已進行過化學與物理反應 之結果進行資料的擷取與運算；一訊號顯示裝置丨9，係“透 過一電線161將該運算邏輯與資料擷取裝置16擷取與運算 後的資料，顯示待測生物體液樣品丨7之生理參數數值 理參數相對應之濃度。 — 然而’本貫施例中，複數個電極組中的工作電極具有 =種，即第一種係可以藉由修飾不同之酵素分子與交聯試 =，來達成多生，參數之檢驗，第二種係可以藉由修飾不 之酵素分子與父聯試劑以及電子傳遞介質，來達成多 王里參數之檢驗。 一以葡萄糖感測為例，上述生物分子反應與電子轉移的 不意圖如下： 刃

第13頁 594004 五、發明說明（ίο)

Glucose Glucose Electron Y Oxidase Aceptor Gluconic^/ Glucose y V Electron Acid Electron 〆 Oxidase Aceptor

Transfer 一般而言，自然界係以氧氣分子來作為酵素生化反應 所需之電子受體，其電子轉移的示意圖如下：

Glucose \ / Glucose、 <H2〇2

Oxidase

Gluconic〆、Glucose

Acid Electron Oxidase Transfer 因此，可以藉由量測氧氣氛子的消耗量或二氧化氫分 子的生成量來達到定量葡萄糖濃度之目的。電子受體亦可 為其他化學物質，如：Ferrocene、K3Fe(CN)6、TTF-FCNQ 等等，以K3Fe(CN)6為例，其電子轉移的示意圖如下：

第14頁 594004 五、發明說明（11)

Glucose

Gluconic Acid X Glucose Oxidase Glucose

Fe(CN) 4-

Fe(CN)A

e·

Electron Oxidase Transfer

藉由量測？6(0趵63-/^6(0们64-的電子轉移來達到定 量葡萄糖濃度之目的。 此外，亦可利用檢測二氧化氫之生成量來達成定量之 目的，例如利用.普魯士藍晶體來作為二氧化氫之催化劑， 其電子轉移的示意圖如下： H2〇

Glucose \ / Glucose 、 Oxidase \ / H2〇2 Gluconic ^、 Glucose / V 〇2 Δ . J Electron Acld Transfer Oxidase

此一機制係藉由二氧化氫還原反應所得之電子轉移來 定量葡萄糖濃度。其他之電極組則進行不同之檢測工作， 不同電極組之間的檢測專一性，則是透過工作電極上所固 定之酵素或其他生化分子來做鑑別，透過生物分子對於帶

第15頁 五、發明說明（12) __ 測物種與生具來所擁t 理參數之專一性檢测。 详專一性，來達成多樣生 此外，本發明之多管、曾 ^ 極组之間，可以分別提；二同：：：：：統針對不同的電 電壓可以隨著不同電子 =。並且這些工作 測參數而有所調整，並 、貝a马了區分不同的生理檢 内的濃度並不相同，且盘不同的生理檢測參數於身體 不相同，因此系統内亦斟=巧的生物分子基本特性並 邏輯運算方式，可以獨電極組之間設計不同的 再透過電子線路顯示在顯示=丄刀析生理檢測後之訊號， 以第3圖而言，電極組13具有 個輔助電極m與-個參考電極13 :電極132、四 測生物體液樣品收集後，由於有四^ = 知，本次之待 與參考電極，所以一次收隹，、作電極、辅助電極 。. 人收市了進行四種生理參數之分析 以第1圖為例，共有28組樣品 該四種生理參數進行4期差不多|一2f11，故可針對 -方面，該電化學生化感測裝置係可月，追縱偵測。另 電壓於不同之工作電極組，或可不同二::"加不同之工作 Μ於不同之工作電極組，更且，該工2加不同之工作電 電塵係根據不同之電子傳遞介質而所施加之不同 的。而且不同之電極所檢測之生理參數，‘以調整 計不同而調整之，並不限定偵翊單一 酼產m之設 請參閱第“1圖，係本發明樣品採；装置之另—實

第16頁 594〇〇4 五、發明說明（13) 意圖。該樣品採集裝置21之樣品承載空間2i3的外 :人上經過特殊設計產生-微小突出物215，其上並有— 扣犬出小孔，此一突出物215可以於一樣品採集點（如手 處）上產生一微小孔洞（如一小血孔），採集時可手 匕4微小犬出小孔將樣品透入樣品承載空間2丨3内。 請f閱第4 - 2圖，係本發明樣品採集裝置之再 示思圖。該樣品採集裝置41之樣品承載空間413的外 4^内ί過特殊設計產生—針狀突出物415，& —突出物 微?i Λ一微小孔洞（如一小血孔），採集時可透過該 =小孔洞與外殼411内的相對負壓或真空狀^ 透入樣品承載空間413内。 7像。口 J參閱第5圖，係本發明樣品採集裝置之 了广該樣品採集裝置31之樣品承載空間313的二= ^過特殊設計產生一針狀物315 ’其上並有一微 小孔，並以-微小圓球來作為氣密密封之功用大出 =承載空間中真空或負壓狀態，而採集時 ;7突 出小孔將樣品透入樣品承載空間3丨3内。 械小犬 請參閱第6圖，係本發明之感測 -種整合型電化學生化感測方法，係=步驟。本發明之 :列生: 1 "樣；ί ί裝置内之一樣品承載空間收隼待 壓狀態，利用外力配合壓力差的方式，以=j相對負 待測生物體液樣品可迅速進入樣σ承 子同壓的該 延入樣0口承载空間内部；其中，

第17頁 594004 五、發明說明（14) 更可利用下列三種實施例取得樣品，即可利用該樣品採集 裝置之一針狀物，並且此一針狀物可突破該樣品承載空間 之一外殼，並可於一樣品採集點上產生一微小孔洞；或可 利用該樣品承載空間外殼上經過特殊設計 _ 物，此-突出物可以於-樣品採集點上產生一微^孔；；出 =可利用該樣品承載空間外殼上經過特殊設計產生一微小 突出小孔，並以一微小圓球來作為氣密密封之功用，以維 持樣品承載空間中真空或負壓狀態； (2 )利用複數個電極組中至少一個電極組對待測生物 體液樣品進行化學與物理反應，而每一個電極組係包括一 工作電極、一參考電極與一輔助電極，即當該待測生物體 液樣品進入樣品承載空間内部後，該工作電極與其上之化 各物貝έ與待/則生物體液樣品進行化學與物理反鹿而第 種化學反應係利用該工作電極之一工作面上含有之酵素 分子與待測生物體液樣品產生反應，以氧氣分子作為生化 反應之電子傳遞介質，且工作電極係指此經過酵素分子與 一適當之交聯試劑所共同修飾之電極，其中，該酵^分& 為氧化還原酵素，包括：葡萄糖氧化酵素、葡萄糖去&酵 素、膽固，氧化酵素或相類似之化學物質，該交聯試劑可 為多酸基高分子化合物、多醛基高分子天然物、雙駿基化 合物、多胺基高分子化合物、多胺基高分子天然ς、ς胺 基化合物、多羧基高分子化合物、多羧基高分子天然ς、 雙羧基化合物、或相類似之化學物質；第二種化學、 利用該工作電極之一工作面上含有之酵素分子與一適

第18頁 594004 五、發明說明（15) ------— ，劑及適當之電子傳遞介質和待測生物體液樣品產生 劑：乃ϋ作電極係指此經過酵素分子與一適當之交聯試 極 、S之電子傳遞介質所共同修飾之電極；該工作電 由2待測生物體液樣品進行之物理反應係利用工作電極係 以C由墨或其他金屬油墨之高導電性油墨所製成，再通 =虽且足夠之操作電壓，以利化學反應之電子傳遞；該 ::組更可包括一多通道電化學感測裝置，係可提供至少 電極所施加工作電壓之相對"!參t =可當作該工作 搞^ 仆电全（祁對扣橾，包括銀/氯化銀參考電 電極或其他可作為參考電極之师該輔助 或相類似之金屬所製成；他金屬以之以電性油墨 (3)利用一運算邏輯與資料擷取裝置擷取與運算反 後之結果，係將已進行過化學與^ 的擷取與運算。 /、初理反應之結果進仃貧料 楼口⑷Γ用—訊號顯示裝置，以明確地顯示待測生物體 液樣扣之生理參數數值、生理參數相對應之濃度。 雖然本發日月以複數個較佳實施例揭露 二發明’…本發明之申請專利範圍以: 明夕仅省二：ί 屬本發明之專利涵蓋範圍，本發 '、濩犯圍*事後付之申請專利範圍鎖界定者為準。

Claims (1)

1. 、申請專利範圍 1.—種整合型電化學生化感測裝置，係包括： —i e:ί品採集裝置’係利用該樣品採集裝置内之 樣空間，並利用外力配合廢力差的方式使該 壓：:部形成真空或負愿狀態，以利相對高 ;、“生物體液樣品可迅速進入樣品承載空間内部 -輔助雷】極ί ’係包括—工作電極、-參考電極與 間L後，'，待測生物體液樣品進入樣品承載空 物體液樣^ 電極與其上之化學物f會與待測生 物®液樣品進行化學與物理反應； 2 物：ΐί邏輯與資料擷取裝置：係將已進行過化學與 反應之結果進行資料的擷取盥運管。 如申請專利範圍第i項所述之一種 感測裝置，其中，該梦晉爭h i電化學生化 明確地顯示下列任一項二：：汛號顯不裝置’以 3 數數值、生理參數相對應之濃度。 玍里> 如申晴專利範圍第1 g 感測裝置，其中，今樣口種整合型電化學生化 ，並且此m ί ί 裝置中更具有-針狀物 並可於-樣品採集品承載空間之一外殼， 4.如申請專利範圍；‘;項微小孔洞。 感測裝置，其中兮樣：種整合型電化學生化 計產生-微小突“樣：外殼上經過特殊設 點上產生-微小孔洞。此χ出物可以於-樣品採集

   5 ·如申/請專利範圍第i項 感測裝置，其中，該樣 計產生一微小突出小孔 密封之功用，以維持樣 所述之一種整合型電化學生化 品承載空間外殼上經過特殊設 ，並以一微小圓球來作為氣密 品承載空間中真空或負壓狀態 b ·如申請專利 感測裝置， 行之化學反 酵素分子與 作為生化反 過酵素分子 7 ·如申請專利 感測裝置， :葡萄糖氧 素、以及相 8 .如申請專利 感測裝置， 基高分子化 物、多胺基 胺基化合物 然物、雙羧 9 .如申請專利 感測裝置， 行之化學反 範圍第1項所 其中，該化學 應係利用該工 待測生物體液 應之電子傳遞 與一適當之交 範圍第6項所 其中，該酵素 化酵素、葡萄 類似之化學物 範圍第6項所 其中，該交聯 合物、多醛基 高分子化合物 、多羧基高分 基化合物、或 範圍第1項所 其中，該化學 應係利用該工 述之一種整合 物質與待測生 作電極之一工 樣品產生反應 介質，且工作 聯試劑所共同 述之一種整合 为子為氧化還 糖去氫酵素、 質。’、 述之一種整合 試劑可為下列 高分子天然物 、多胺基高分 子化合物、多 相類似之化學 述之一種整合 物質與待测生 作電極之—工 型電化學生化 物體液樣品進 作面上含有之 ，以氧氣分子 電極係指此經 修飾之電極。 型電化學生化 原酵素，包括 膽固醇氧化酵 型電化學生化 任一項：多醛 、雙醛基化合 子天然物、雙 幾:基高分子天 物質。 型電化學生化 物體液樣品進 作面上含有之

   第23頁 594004 六、申請專利範圍 酵素分子與電子傳遞介質和待測生物體液樣品產生反 應’且工作電極係指此經過酵素分子與一適當之交聯 試劑以及適當之電子傳遞介質所共同修飾之電極。 10·如申請專利範圍第9項所述之一種整合型電化學生化 感置:其中，該酵素分子為氧化還原酵素，包括 匍糖氧化酵素、葡萄糖去氫酵素、膽固醇氧化酵 言、以及相類似之化學物質。 11·=專利範圍第9項所述之一種整合型電化學生化 1=置，其中，該交聯試劑可為下列任一項：多醛 二南t !；化ΐ物、多酸基高分子天然物、雙酸基化合 胺其二=基同分子化合物、多胺基高分子天然物、雙 然i：匕多羧基高分子化合物、》敌基高分子天 1 2·:申往：Ξ :化合物、或相類似之化學物質。 戌:則:：w :圍第9項所述之一種整合型電化學生化 體、電子予體、催ΐ =傳遞介質，係包括：電子受 13. m述之-種整合型電化學生化 ^. 八 该工作電極與待測生物體液樣品進 盯之物理反應禆女丨 電性金屬油墨電極係由含碳油墨或其他導 足夠之操作電壓墨所製成’再通以適當且 14. 如申請專利範圍第工：：反應之電子傳遞。 感測裝置，其；之一種整合型電化學生化 感測裝置，係可提=組更可包括一多通道電化學 灰供至少一個工作電壓給該工作電極

   第24頁 六 申清專利範圍 I5·如申請專 感剛裝置 施加工作 化銀參考 之材料。 16·如申請專 感測裝置 其他導電 碳、金、 17· ~種整合 至少一 一樣品承 樣品承載 壓的待測 利範圍第 ，其中， 電壓之相 電極、飽 利範圍第 ，其中， 性金屬油 白金、相 型電化學 樣品採集 載空間， 空間内部 生物體液 1項所 該參考 對指標 和甘汞 1項所 該輔助 墨之高 類似之 生化感 裝置， 並利用 形成真 樣品可 述之一 電極係 ’包括 電極、 述之一 電極其 導電性 金屬。 測裝置 係利用 外力配 空或負 迅速進 3 5合型電化學生化 二㊉作該工作電 下歹 F电权所 其他1 一項··銀/氯 可作為參考電極 種整合型電化學生化 材貝係為含碳油墨或 油墨所製a，包括： ’係包括： 5亥樣品採集裝置内之 合壓力差的方式使該 壓狀態，以利相對高 入樣品承載空間内部 複數個電極組，每一個電極組係包括一工作電極、 一參考電極與一輔助電極，當該待測生物體液樣品進 入樣品承載空間内部後，該工作電極與其上之化學物 貝會與待測生物體液樣品進行化學與物理反應； 一多通道電化學感測裝置’係可提供複數個工作電 壓給該複數個工作電極； 一運算邏輯與資料擷取裝置，係將已進行過化學與 物理反應之結果進行資料的祿取與運算。

   594004 六、申請專利範圍 1 8 ·如申請專利範圍 化感測裝置，其 以明確地顯示下 參數數值、生理 1 9 ·如申請專利範圍 化感測裝 物，並且 ，並可於 2 〇 .如申請專 化感測裝 設計產生 集點上產 2 1 ·如申請專 4匕感測裝 設計產生 密密封之 態。 22.如申請專 化感測裝 進行之化 之酵素分 子作為生 經過酵素 置，其 此一針 一樣品 利範圍 置，其 '微小 生一微 利範圍 置，其 一微小 功用， 利範圍 置，其 學反應 子與待 化反應 分子與 第1 7 中，該 列任一 參數相 第1 7 中，該 狀物可 採集點 第1 7 中，該 突出物 小孔洞第1 7 中，該 突出小 以維持第1 7 中，該 係利用 測生物 之電子 一適當 項所述 裝置更 項：待 對應之 項所述 樣品採 突破該 上產生 項所述 樣品承 ，此一 之一種整合型電化學生 包括一訊號顯示裝置， 測生物體液樣品之生理 濃度。 之一種整合型電化學生 集裝置 樣品承 一微小 中更具有一針狀 載空間之一外殼 孔洞。 之一種整合型電化學生 外殼上經過特殊 載空間 突出物 可以於一樣品採 項所述之一種整合型電化學生 樣品承載空間外殼上經過特殊 孔，並以一微小圓球來作為氣 樣品承載空間中真空或負壓狀 項所述之—種整合型電化學生 =學物質與待測生物體液樣品 作電極之一工作面上含有 體液樣品產生反岸 傳遞介質H 氣分 之交聯試劑所丘π炊Μ 匕 、W所共同修飾之電極

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   $94004 六、申請專利範圍 合物、多胺基高分子化合物、多胺基高分子 雙胺基化合物、多羧基高分子化合物、多羧 天然物、雙羧基化合物、或相類似之化學物 28.如申請專利範圍第2 5項所述之一種整合型 化感測裝置，其中，該電子傳遞介質，係包 受體、電子予體、催化試劑。 2 9 ·如申請專利範圍第1 7項所述之一種整合型 化感測裝置，其中，該工作電極與待測生物 進行之物理反應係利用工作電極係由含碳油 導電性金屬油墨之高導電性油墨所製成，再 且足夠之操作電壓，以利化學反應之電子傳 30·如申請專利範圍第1 7項所述之一種整合型 化感測裝置，其中，該多通道電化學感測裝 著檢測物種或電子傳遞介質的不同進行適當 31·如申請專利範圍第丄7項所述之一種整合^ 化感測裝置，其中，該參考電極係可當作該 所施加工作電壓之相對指標，包括下列任一 氯化銀參考電極、飽和甘汞電極、JL他可作 極之材料。 ，、他j作 32·如申請專利範圍第i 7項所述之一種整人 ，其中，該輔助電極其材質：為 或::他：電性金屬油墨之高導電性油墨所製 .奴、金、白金、相類似之金屬。 33.如申請專利範圍第1 7項所述之一種整合型 天然物、 基高分子 質。 電化學生 括：電子 電化學生 體液樣品 墨或其他 通以適當 遞。 電化學生 置可以隨 調整。. 電化學生 工作電極 項：銀/ 為參考電 電化學生 含碳油墨 成，包括 電化學生

   594004 /、申清專利範圍 化感測裝置，其中，該複數個電極組 以藉由修飾不同之酵素分子盥夺 L 之工作電極可 理參數之檢驗。 ，、聯喊劑，來達成多生 34·如申請專利範圍第3 3項所述之一種敕- 化感測裝置，其中，該酵素分子為^正合型電化學生 括：葡萄糖氧化酵素、葡萄糖去氫2 =還原酵素，包 酵素、以及相類似之化學物質。 “、膽固醇氧化 35·如申請專利範圍第3 3項所述之一 化感測裝置，其中，該交聯試劑可 i合型電化學生 醛基高分子化合物、多醛基高八 ·、、、下列任一項：多 合物、多胺基高分子化合物]^胺二，物、雙駿基化 雙胺基化合物、多羧基高分子化合&内，子天然物、 天然物、雙羧基化合物、或相類似、多羧基高分子 36·如申請專利範圍第χ 7項所述之一=學物質。 化感測裝置，其中，該複數個電極合型電化學生 以藉由修飾不同之酵素分子與交★ 之工作電極可 介質，來達成多生理參數之檢驗。"W以及電子傳遞 37 如申請專利範圍第3 6項所述之_链龄人 化感測裝置，其中，該酵素分卜合型電化學生 括：葡萄糖氧化酵素、葡萄糖去^ = 3酵^包 酵素、以及相類似之化學物質。 ’、g固醇氧化 38·如申請專利範圍第3 6項所述之—錄龄人 化感測裝置，其中，t亥交聯試劑：a 電化學生 酸基高分子化合物、多醛基高分任-項：多 于天然物、雙醛基化 第29頁 594004 六、申請專利fe圍 合 物、 雙 胺基 天 然物 39. 如 申請 化 感測 受 體、 40. 如 申請 化 感測 施 加不 41. 如 申請 化 感測 時 施加 42. 如 申請 學 生化 壓 係根 整 的。 43. 一 種整 (1) 待 測生 該 樣品 壓的 内 部； (2) 物體液 子化合物、 魏基高分子 合物、或相 3 6項所述 ，該電子傳 催化試劑。 1 7項所述 ，該電化學 壓於不同之 1 7項所述 ，該電化學 電壓於不同 4 0或4項 其中，該工 子傳遞介質 生化感測方 採集裝置内 ，即利用外 部形成真空 體液樣品可 電極組中至 學與物理反 子天然物、 羧基高分子 物質。 型電化學生 包括··電子 型電化學生 置係4同時 〇 型電化學生 置係可不同 組。 整合变電化 加之不同電 ，係玎以調 多胺基高分 化合物、多 '雙鲮基化 專利範圍第 裝置，其中 電子予體、 專利範圍第 裝置，其中 同之工作電 專利範圍第 裝置，其中 不同之工作 專利範圍第 感測裝置， 據不同之電 合型電化學 利用一樣品 物體液樣品 承載空間内 該待測生物 利用複數個 樣品進行化 多胺基高分 化合物、多 類似之化學 之一種整合 遞介質，係 之一種整合 生化感測裝 工作電極組 之一種整合 生化感測裝 之工作電極 所述之一種 作電極所施 而有所不同 法’係包括 之一樣品承 力配合壓力 或負壓狀態 迅逮進入樣 少一個電極 應’而每一 載空間收集 差的方式使 ，以利相對 品承載空間 組對待測生 個電極組係 594〇〇4 γ :7^剎範圍 ，、包枋一工作電極 待測生物體液樣 電棰與其上之化 華與物理反應， (3 )利用一運 應後之結果’係 行資料的擷取與 4 4 .如申請專利範圍 化感測方法，其 示裝置，以明確 品之生理參數數 4 5.如申請專利範圍 化感測方法，其 裝置之一針狀物 空間之一外殼， 洞0 、一參考電極與一輔助電極，即當該 品進入樣品承載空間内部後，該工作 學物質會與待測生物體液樣品進行化 算邏輯與 將已進行 運算。 第4 3項 中，在步 地顯示下 值、生理 第4 3項 中，在步 ’並且此 並可於一 資料擷取裝置擷取與運算反 過化學與物理反應之結果進 所述之一種整合型電化學生 驟（3)後更可利用一訊號顯 列任一項：待測生物體液樣 參數相對應之濃度。 所述之一種整合型電化學生 驟（1)中可利用該樣品採集 一針狀物可突破該樣品承載 樣品採集點上產生-微小孔 46. 如申請專利範圍第4 3項所述之 化感測方法，其中，在步驟⑴中可利正用%型電化學生 空間外殼上經過特殊設計產生一 用该樣品承載 出物可以於一樣品採集點上產生！微T出％ ’此-突 47. 如申請專利範圍第4 3項所述之洞。 化感測方法’其中，在步驟（1)中可種w型電化學生 空間外殼上經過特殊設計產生一 用该樣品承載 -微小圓球來作為氣密密封？：出小孔’並以

   第31頁 以維持樣品承載 594004 六、申請專利範圍 空間中真空或負壓狀態。 4 8 ·如申請專利範圍第4 3項所述之一種整合型電化學生 化感測方法，其中，在步驟（2)中該化學物質與待^則 生物體液樣品進行之化學反應係利用該工作電極之、 工作面上含有之酵素分子與待測生物體液樣品產 應，以氧氣分子作為生化反應之電子傳遞介皙 汉 作電極係指此經過酵素分子與一適當之交試劑^ = 同修飾之電極。 ^所共 49·如申請專利範圍第4 8項所述之一 化感測方法，其中，該酵素分子為= 2學生 括：葡萄糖氧化酵素、葡萄糖去 ’共-素，包 酵素、以及相類似之化學物f。酵素'膽固醇氧化 50.如申請專利範圍第4 δ項所述之一種整 化感：J方法，其中，該交聯試劑可二 匕予生 酸基高分子化合物、多駿其古 項··多 51 合物、多胺基高分子化合；义=、雙-基化 雙胺基化合物、多羧基高分子人二门刀子天然物、 天然物、雙羧基化合物.、或相Q务、多羧基高分子 如申請專利範圍第43項;=似：化學物質。 化感測方法，其中，在步驟（2) 種整合型電化學生 生物體液樣品進行之化學反應係I化予物貝與待測 工作面上含有之酵素分子與^子=用該工作電極之一 產生反應，以傳遞介質，^工作0待測生物體液樣品 分子與一適當之交聯試劑以及 $極係指此經過酵素 k田之電子傳遞介質所 594004

   六、申請專利範圍 共同修飾之電極。 52·如申請專利範圍第5 i項所述之一種整合型電化學生 化感，方法，其中，該酵素分子為氧化還原酵素，包 括：葡萄糖氧化酵素、葡萄糖去氫酵素、膽固醇氧化 酵素、以及相類似之化學物質。 5 3·如申請專利範圍第5 i項所述之一種整合型電化學生 化感測方法，其中，該交聯試劑可為下列任一項：多 醛基高分子化合物、多醛基高分子天然物、雙醛芙化 合物、多胺基高分子化合物、多胺基高分子天然ς、 雙胺基化合物、多羧基高分子化合物、多羧基高分子 天然物、雙羧基化合物、或相類似之化學物質。 54.如申請專利範圍第5 1項所述之一種整合型電化學生 化感測方法，其中，該電子傳遞介質，係包括：; 受體、電子予體、催化試劑。 5 5 ·如申請專利範圍第4 3項 化感測方法，其中，在步 生物體液樣品進行之物理 碳油墨或其他導電性金屬 ，再通以適當且足夠之操 子傳遞。 ' 所述之一種整合型電化學生 驟（2)中該工作電極與待測 反應係，用工作電極係由含 油墨之高導電性油墨所製成 作電壓，以利化學反應之電 如申請專利範圍第4 化感測方法，其中， 一多通道電化學感夠 壓給該工作電極。 3項所述之一種整合型電化學生 在步驟（2)中該電極組更可包括 裝置’係可提供至少一個工作電 56. 594004 六、申請專利範圍 57.如申請專利範圍第4 3項所述之一種整合型電化學生 化感測方法，其中，在步驟（2)中該參考電極係可當 作該工作電極所施加工作電壓之相對指標，包括下列 任一項：銀/氣化銀參考電極.、飽和甘汞電極、其他 可作為參考電極之材料。 5 8.如申請專利範圍第4 3項所述之一種整合型電化學生 化感測方法，其中，在步驟（2)中該輔助電極其材質 係為含碳油墨或其他導電性金屬油墨之高導電性油墨 所製成，包括：碳、金、白金、相類似之金屬。

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