TWI466658B - 生物感測試紙的製造方法、生物感測試紙電極圖案的製造方法以及生物感測試紙 - Google Patents

生物感測試紙的製造方法、生物感測試紙電極圖案的製造方法以及生物感測試紙 Download PDF

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Description

生物感測試紙的製造方法、生物感測試紙電極圖案的製造方法以及生物感測試紙
本發明相關於一種生物感測試紙以及生物感測試紙的製造方法,尤指一種由濺鍍方式形成與反應物接觸的電極而由不同方式形成其他電極的生物感測試紙和其製造方法。
隨著科技的進步,許多檢驗都可直接在家操作,而目前市場上,許多可拋棄式試紙可用以測量體液中的特定成分且可以在家操作。例如,分析用生物感測試紙可於化學以及醫學方面用以測量生物分析物的表現以及濃度,舉例而言,上揭試紙在糖尿病病人可用以方便測量血糖,而在臨床照顧的病人可用以方便測量乳糖。近幾年來,糖尿病已經成為愈趨普遍的慢性病,尤其是年長的患病者愈趨成長,因此有許多患者需要準確地量測血糖值。
習用之電化學生物感測試紙具有一基板、一導電層、一反應物、一中隔板及一上隔板,在該基板上形成導電層,該導電層包含二條分離且互不相接觸的電極,該中隔板覆蓋於該導電層上且包括一第一開口和一第二開口,該第一開口裸露出部分導電層,該裸露出之部分導電層可與相配合的生物感測器裝置連接,該生物感測器裝置用以測量當一測試檢體與該反應物反應後的某些電性特性,該反應物覆蓋設於該第二開口裸露出之另一部分導電層,該反應物視不同原理而製作,該上隔板覆蓋於導電層和反應物上進而保護反應物。
目前製造導電層於基板上的方法有許多種,例如網版印刷、濺鍍、蒸鍍等等,然而,經由網版印刷所製成的導電層僅能以具有導電的材質所組成且必須是可以經由網版印刷的材質,此外,網版印刷的技術僅只能製作導電電極結構寬度大於75μm的尺 寸,因此,要解決以上問題而製作小於75μm尺寸的導電電極,係可將金材質以濺鍍的方式再藉由雷射蝕刻將部份金蝕刻而顯露出所需的電極圖案。然而,若將所有導電層電極以濺鍍加上蝕刻的方法製作將會增加製作成本,尤其金材質為相當昂貴的材料。再其次,濺鍍方法的缺點在於一次又一次地重複使用光罩後,在濺鍍的過程中將會逐漸地沉積濺鍍的材質於所使用的光罩上,因此所需濺鍍的區域將因為沉積愈來愈多濺鍍材質的光罩而愈來愈小,亦即,若使用濺鍍將會形成不同尺寸的電極,進而影響生物感測試紙的準確性。
因此,相關製造商需要能達到增加準確測量分析物且製作成本低並可去除上述缺失的生物感測試紙及製造方法,本發明之其中一目的即在於所述生物感測試紙和製造方法。
為了改善上述習用缺失,本發明提供一種生物感測試紙及其製造方法,其係藉由不同方法製作與檢體接觸的電極和其他電極,不但可增加檢測準確性亦可降低成本。
為了達到上述目的,本發明之其中一技術手段在於提供一種生物感測試紙的製造方法,包括:提供一第一種導電材質於一基板上而形成一第一種電極圖案;濺鍍一第二種導電材質於該基板上;移除部份第二種導電材質而形成第二種電極圖案;且覆蓋一上隔板於該基板上,且該上隔板與該基板相配合而形成一檢體接收區,該檢體接收區包括一反應物;其中提供該第一種導電材質於基板上的方法為網版印刷,且該第二種電極圖案係設於相應於該檢體接收區。
於本發明之一較佳實施例中,移除部份第二種導電材質係使用雷射切割方法。
本發明之另一技術手段在於提供一種生物感測試紙電極圖案的製作方法,包括:網版印刷一第一種導電材質於一基板上而形成一第一種電極圖案;濺鍍一第二種導電材質於該基板上,且該第二種導電材質與第一種導電材質不相同;移除部份第二種導電材質於基板上而形成第二種電極圖案。
於本發明之一較佳實施例中,該第二種電極圖案係設在適於一檢體接觸位置而用以偵測該檢體中的一分析物,且移除部份第二種導電材質係使用雷射蝕刻。較佳地,該第一種電極圖案設在相應於該第二種電極圖案外。
另一方面,本發明之再一技術手段在於提供一種生物感測試紙,包括:一基板,包括一第一面;一導電層設於該基板第一面上;一上隔板與該基板相配合而形成一檢體接收區;及一反應物設於該檢體接收區的一部份,且該檢體接收區具有一檢體開口用以傳輸一檢體由開口至該反應物;其中該導電層包括一第一種電極圖案和一第二種電極圖案,該第一種電極圖案係由第一種導電材質組成且由網版印刷之方式設在相應於該檢體接收區外,而該第二種電極圖案係由第二種導電材質組成且經由濺鍍之方式設在相應於該檢體接收區。
於本發明之一較佳實施例中,該第二種導電材質係由貴重金屬所組成,且該第一種導電材質非由貴重金屬所組成。
於本發明之一較佳實施例中,該第二種導電材質係由濺鍍方式設於該基板上,較佳地,該第二種電極圖案係由第二種導電材質濺鍍設於該基板上後,由雷射蝕刻方法移除部分該第二種導電材質而形成。
於本發明之一較佳具體事實中,該第一種導電材質係網版印刷於該基板上且該第一種電極圖案設在相應於該檢體接收區外,較佳地,該第一種電極圖案設在相應於該檢體接收區外且一部份突出於該檢體接收區。較佳地,該第一種電極圖案的一部份與該第二種電極圖案的一部份重疊,該第二種電極圖案平行於該生物感測試紙一端的長度大於該檢體接收區的寬度。
藉此,本發明所提供之技術手段可以製作達到準確量測的生物感測試紙,並且可以降低製造成本,另外,本發明所述之技術手段亦可達到製作更為準確的生物感測試紙電極圖案,藉此,亦可減少試紙分析檢體量。
本發明相關於一種生物感測試紙、生物感測試紙的製造方法以及生物感測試紙電極圖案的製造方法。該生物感測試紙的電極圖案係可藉由不同的製造方法製作,將與檢體接觸的電極圖案與其外區域的電極圖案藉由不同方法製作,不但可降低全部使用濺鍍製作電極圖案的成本,且可避免重複使用濺鍍的光罩而造成的濺鍍區域大小不一的缺點,增加電極圖案的精確度進而提升生物感測試紙的偵測準確度。
本發明之一較佳實施例係提供一種生物感測試紙,請參考第一圖和第二圖所示,其係本發明生物感測試紙的第一種較佳實施例之立體圖和分解圖,該生物感測試紙包括一基板(10)、一導電層(20)、一中隔板(30)、一反應物(50)和一上隔板(60)。
該基板(10)較佳地為絕緣材且具有電絕緣的特性。
該導電層(20)覆蓋設於該基板(10)上且包括一第一端(22)、一第二端(24)和電極,該第一端(22)用以作為與一相配合的生物感測器裝置接觸,而該第二端(24)用以作為與一檢體接觸,每一電極可沿著生物感測試紙的長邊延伸而於接近第一端(22)處提供一電性連接以及於接近第二端(24)處提供一導電區域可與該電性連接導通,該導電層(20)係可為導電材質製作,一種或多種導電材質可設於該一部分基板(10)上,該導電材質舉例而言可為金、鉑、銀、銥、碳、銅、鋁、鎵、鐵、鉭、鈦、鋯、鎳、鋨、錸、銠、鈀、有機金屬或金屬合金等等。
於本發明之一較佳實施例中,該電極可由超過一種方法製作且包括一第一種電極圖案(26)和一第二種電極圖案(28),該第一種電極圖案(26)係可由一第一種導電材質所形成,較佳地,該第一種導電材質係由網版印刷方式形成於基板(10)上,更佳地,該第一種導電材質為碳或碳/銀。於本發明之一較佳實施例中,該第一種電極圖案(26)包括一銀膠層設於該基板(10)上以及一碳粉層設於該銀膠層上,然而,本發明之第一種電極圖案並不限於此。
該第二種電極圖案(28)可由第二種導電材質形成,較佳地,該第二種導電材質係藉由濺鍍方式製作,更佳地,該第二種導電材質係由貴重物質組成,例如金、鉑、鈀、或其相似物質,本發明所使用的第二種導電材質較佳地具有更好的導電功效。
進一步地,於本發明之另一較佳實施例中,濺鍍第二種導電材質於一預期區域後,再將部份移除。將部分選擇移除的第二種導電材質即形成第二種電極圖案(28),選擇性移除第二種導電材質可使用任何習知的方法而定義出該第二種電極圖案(28)。習知的方法包括但不限於雷射蝕刻、化學蝕刻、乾式蝕刻等等方法。
請進一步參考第三A圖至三D圖,其係本發明一製造該導電層方法之一較佳實施例。首先請參第三A圖,利用網版印刷方法提供一第一種導電材質於一基板(10)而形成第一種電極圖案(26),之後,將光罩(70)遮蔽於基板上,該光罩(70)包括一預期區域(72)設於適當位置如第三B圖所示,較佳地,該預期區域(72)係用以濺鍍第二種導電材質(29)如第三C圖所示,為了形成第二種電極圖案(28),利用蝕刻的方法移去部分第二種導電材質如第三D圖所示。於本發明之一較佳實施例中,係利用雷射蝕刻的方法將第二種導電材質部份移除而形成所預期的第二種電極圖案(28),較佳地,該蝕刻步驟包括移去四個通道而形成五個分開的電極,但本發明不限於此。
於本發明之一較佳實施例中,該導電層(20)分別包括一工作電極和一參考電極,較佳地,該導電層(20)包括二組電極其分別包括一工作電極和一參考電極,該二組電極分別用以測量不同的分析物,例如,該導電層(20)包括一葡萄糖偵測工作電極、一葡萄糖偵測參考電極、一血容比偵測工作電極以及一血容比偵測參考電極,又例如,該導電層(20)包括一葡萄糖偵測工作電極、一血容比偵測工作電極、一葡萄糖/血容比偵測共用參考電極以及一血量偵測電極等等不同的設計。
該中隔板(30)設於部份基板(10)以及導電層(20)上,且暴露出該導電層(20)的第一端(22)而用以與一相配合的生物感測器裝置接觸,較佳地,該中隔板(30)另包括一開口(32)用以暴露出該導電層(20)的第二端(24)。於本發明之一較佳實施例中,該開口(32)係設與該中隔板(30)的一端垂直,較佳地,該中隔板(30)進一步包括一分隔片(34)設於相應於該開口(32)處而將該開口(32)分為兩個區域,該兩個區域分別為一第一反應區(36)和一第二反應區(38),較 佳地,該中隔板可由印刷方式形成,該分隔片(34)係用以防止第一反應區(36)和第二反應區(38)之間的干擾。
於本發明之另一較佳實施例中,該生物感測試紙進一步包括一第二中隔板(40)設於該中隔板(30)上,該第二中隔板(40)包括一第二開口(42)相應於該中隔板(30)的開口(32),於本發明之另一較佳實施例中,該中隔板(30)的開口(32)和該第二中隔板(40)的第二開口(42)係定義為一檢體接收區。
該反應物(50)設於該開口(32)處,較佳地,該反應物(50)係設於該開口(32)的第一反應區(36),該反應物(50)係特異性地配合試紙偵測物,且包括生物活性物質(例如酵素)、酵素的輔助因子、穩定劑(例如高分子聚合物)、緩衝液等等,較佳地,該反應物(50)並無覆蓋於該第二反應區(38)。
於本發明之一較佳實施例中,該第二種電極圖案形成於該基板(10)相應於該中隔板(30)的開口(32)處或形成於相應於反應物(50)處,較佳地,平行於該試紙一端的第二種電極圖案之長度大於該中隔板(30)的開口(32)的寬度。
於本發明之一較佳實施例中,該第一種電極圖案(26)幾乎設於相應於該中隔板(30)開口(32)外側,較佳地,該第一種電極圖案(26)設於相應於該中隔板(30)開口(32)外側且突出於該中隔板(30)之開口(32)。於本發明之另一較佳實施例中,一部分的第一種電極圖案(26)和一部分的第二種電極圖案(28)相重疊。
該上隔板(60)設於該中隔板(30)上且具有一孔洞(62)相應於該中隔板(30)之開口(32),較佳地,該孔洞(62)設於遠離該第二端。另外,該上隔板(60)進一步包括一凹槽(64)設於該中隔板(30)開口的外側。
請配合第四圖觀之,其係本發明之生物感測試紙板材(80)較佳 實施例的示意圖,該板材(80)包括一基板(10)以及設於基板(10)上形成陣列的複數個導電層(20),不同層的材質或種類可用以覆蓋於該基板(10)上而形成類似於如第一圖和第二圖的生物感測試紙,複數個生物感測試紙可由板材(80)上呈陣列的複數個生物感測試紙分離而形成複數個個別的生物感測試紙。
複數個導電層(20)可形成於基板(10)上且每個導電層(20)包括該第一種電極圖案和該第二種電極圖案,於本發明之一較佳實施例中,該導電層可由上述的方法製作形成。
接續一個或多個導電層(20)形成於基板(10)上,不同層的材質可設於該基板(10)和該導電層(20)上而形成如第一圖所示的層狀結構,之後,個別的生物感測試紙可由板材(80)上分離裁切而獲得,且該生物感測試紙由上述製造方法形成的外部形狀可如第一圖和第二圖所示。雖然第四圖僅顯示一種導電層(20)的配置,但熟習此項技藝者可瞭解其他導電層(20)的配置方式而用以形成生物感測試紙。
如第四圖所示,該導電層(20)可於板材(80)上排列呈多行,此外,導電層(20)的間距可以設計成允許單一裁刀裁切相鄰導電層的間距,此外,該板材(80)於每一個生物感測試紙上設有複數個定位點,該複數個定位點可於一次或多次製造過程中用以於板材(80)上定位每一個生物感測試紙,一次或多次製造過程可包括用以精確對齊不同層及/或其他製造步驟,例如沉積導電物質、光罩定位、反應物塗佈、裁切步驟等等。
請參考第五圖所示,其係顯示本發明製造生物感測試紙方法的方塊圖。首先,提供一第一種導電材質於一基板(S1)以形成一第一種電極圖案,於本發明之一較佳實施例中,該第一種導電材質係經由網版印刷方式設於基板上,然而,本發明並不限於使用網 版印刷以形成第一種電極圖案。之後,提供一第二種導電材質於基板(S2),係可使用濺鍍的方法,為了形成第二種電極圖案,再使用雷射蝕刻將部份第二種導電材質移除(S3),此外,覆蓋一上隔板於基板(S4)且使得該上隔板與該基板相配合以形成一檢體接收區。
於本發明之一較佳實施例中,該第二種電極圖案係設在相應於該檢體接收區處,該第二種導電材質可能相較於第一種導電材質更具有導電功效,當該檢體接收區接收一血液檢體,該血液檢體與反應物進行反應而該第二種電極圖案將反應區所產生的電性變化電傳導至第一種電極圖案,而該相配合的生物感測器裝置與該第一種電極圖案接觸並偵測該電性變化而獲得結果。
本發明所述之生物感測試紙以及其之製造方法具有以下優點:
1.本發明所述之生物感測試紙的較佳實施例包括一電極圖案係由較昂貴且高導電的材質所製成,例如金材質,且將該電極圖案設計於相應於檢體接收區而在檢體接收區外的部份則由較便宜材質所製成,因此可降低成本。
2.本發明所述之生物感測試紙的較佳實施例在相應於檢體接收區處使用具有高導電材質製作電極圖案,因此可增加偵測的準確度。
3.本發明所述之生物感測試紙的製造方法較佳實施例中,並非利用濺鍍的方法製作全部的電極圖案並濺鍍較大範圍圖案在再移除部份濺鍍物質而形成所需要的圖案,因此,本發明之方法將解決習知的缺點,避免使用相同的光罩而造成反應區的細部區域愈來愈小。
4.本發明所述之生物感測試紙的較佳實施例有效地使用第二種導電材質,例如金,且維持由第二種導電材質所得到的高準確度並可降低成本。
根據本發明可作之不同修正及變化對於熟習該項技術者而言均顯然不會偏離本發明的範圍與精神。雖然本發明已敘述特定的較佳具體事實,必需瞭解的是本發明不應被不當地限制於該等特定具體事實上。事實上,在實施本發明之已述模式方面,對於熟習該項技術者而言顯而易知之不同修正亦被涵蓋於下列申請專利範圍之內。
(10)‧‧‧基板
(20)‧‧‧導電層
(22)‧‧‧第一端
(24)‧‧‧第二端
(26)‧‧‧第一種電極圖案
(28)‧‧‧第二種電極圖案
(29)‧‧‧第二種導電材質
(30)‧‧‧中隔板
(32)‧‧‧開口
(34)‧‧‧分隔片
(36)‧‧‧第一反應區
(38)‧‧‧第二反應區
(40)‧‧‧第二中隔板
(42)‧‧‧第二開口
(50)‧‧‧反應物
(60)‧‧‧上隔板
(62)‧‧‧孔洞
(64)‧‧‧凹槽
(70)‧‧‧光罩
(72)‧‧‧預期區域
(80)‧‧‧板材
第一圖係為本發明生物感測試紙較佳實施例的立體圖。
第二圖係本發明第一圖較佳實施例的分解圖。
第三A圖至第三D圖為本發明製作電極步驟的較佳實施例之示意圖。
第四圖為本發明生物感測試紙板材較佳實施例的示意圖。
第五圖為本發明生物感測試紙製作方法的較佳實施例之步驟方塊圖。
(10)...基板
(20)...導電層
(22)...第一端
(24)...第二端
(26)...第一種電極圖案
(28)...第二種電極圖案
(30)...中隔板
(32)...開口
(34)...分隔片
(36)...第一反應區
(38)...第二反應區
(40)...第二中隔板
(42)...第二開口
(50)...反應物
(60)...上隔板
(62)...孔洞
(64)...凹槽

Claims (16)

  1. 一種生物感測試紙的製造方法,包括:提供一第一種導電材質於一基板上而形成一第一種電極圖案;濺鍍一第二種導電材質於該基板上;移除部份第二種導電材質而形成第二種電極圖案;且覆蓋一上隔板於該基板上,且該上隔板與該基板相配合而形成一檢體接收區,該檢體接收區包括一反應物;其中提供該第一種導電材質於基板上的方法為網版印刷,且該第二種電極圖案係設於相應於該檢體接收區。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第二種導電材質係由貴重金屬所組成,且該第一種導電材質非由貴重金屬所組成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第一種電極圖案設在相應於該檢體接收區外。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第一種電極圖案設在相應於該檢體接收區外且一部份突出於該檢體接收區。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中移除部份第二種導電材質係使用雷射切割。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第二種電極圖案平行於該生物感測試紙一端的長度大於該檢體接收區的寬度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第一種電極圖案的一部份與該第二種電極圖案的一部份重疊。
  8. 一種生物感測試紙電極圖案的製作方法,包括:網版印刷一第一種導電材質於一基板上而形成一第一種電極圖案; 濺鍍一第二種導電材質於該基板上,且該第二種導電材質與第一種導電材質不相同;移除部份第二種導電材質於基板上而形成第二種電極圖案。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法,其中該第二種電極圖案係設在適於一檢體接觸位置而用以偵測該檢體中的一分析物,且移除部份第二種導電材質係使用雷射蝕刻。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法,其中該第一種電極圖案設在相應於該第二種電極圖案外。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法,其中該第一種電極圖案的一部份與該第二種電極圖案的一部份重疊。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之方法,其中該第二種導電材質係由貴重金屬所組成,且該第一種導電材質係非為貴重金屬所組成。
  13. 一種生物感測試紙,包括:一基板,包括一第一面;一導電層設於該基板第一面上;一上隔板與該基板相配合而形成一檢體接收區;及一反應物設於該檢體接收區的一部份,且該檢體接收區具有一檢體開口用以傳輸一檢體由開口至該反應物;其中該導電層包括一第一種電極圖案和一第二種電極圖案,該第一種電極圖案係由第一種導電材質組成且由網版印刷之方式設在相應於該檢體接收區外,而該第二種電極圖案係由第二種導電材質組成且經由濺鍍之方式設在相應於該檢體接收區;其中該第二種導電材質係由貴重金屬所組成且該第一種導電材質非由貴重金屬所組成。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之生物感測試紙,其中該第 二種電極圖案係由第二種導電材質濺鍍設於該基板上後,由雷射蝕刻方法移除部分該第二種導電材質而形成。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之生物感測試紙,其中該第一種電極圖案的一部份重疊設於該第二種電極圖案的一部份。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之生物感測試紙,其中該第二種電極圖案平行於該生物感測試紙一端的長度大於該檢體接收區的寬度。
TW101110720A 2011-04-01 2012-03-27 生物感測試紙的製造方法、生物感測試紙電極圖案的製造方法以及生物感測試紙 TWI466658B (zh)

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