TWI490475B - 三維木質纖維檢測用具 - Google Patents

Description

三維木質纖維檢測用具

本發明係關於檢測用具，特別是關於利用毛細作用進行檢測的三維木質纖維檢測用具。

隨著民眾的健康意識逐漸提高，居家自我檢測之概念已漸漸盛行。所謂居家自我檢測意指民眾可在家方便隨時檢測，通常可利用檢測試劑的顏色轉變，在簡便儀器或不需儀器肉眼判讀的條件下，可立即觀察有無疾病之徵兆。此外當色差變大時，可再到醫院進一步詳細檢查。因此，居家自我檢測具有方便即時及節省支出的優勢。

在居家自我檢測方面，檢測試紙為經常使用的檢測用品。檢測試紙的優點為：操作簡單、容易判讀及方便攜帶。檢測試紙的檢測原理主要是利用酵素或化學試劑與溶液中的特定物質進行生化反應，產生顏色或其他性質改變，以量測物質存在與否的定性反應，以及物質濃度的半定量反應。

舉例而言，居家使用型的血醣或尿糖檢驗試紙的原理為「葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)法」，利用葡萄糖氧化酶與葡萄糖之間的專一性催化反應使試紙變色，對他種還原性的物質則不起作用。利用酵素的技術在試紙上塗上一種葡萄糖氧化酶，當葡萄糖氧化酶與血液中的葡萄糖反應後，會使得試紙顏色產生變化，而使用者可根據試紙的顏色與顏色表 比對，即可判讀血醣濃度之高低。這種簡易的血糖量測方法，造福許多糖尿病的患者，使其可隨時對病情作監控，不僅改善生活品質，同時也擴大了醫療照護的範圍。

惟檢測試紙仍需要特別攜帶，因此檢測試紙之方便性仍有改良的空間。因此，發展一種檢測平台，其具有試紙的優點，並擁有與日常用品匹配之便利性，為當前努力的目標。

本發明的目的之一係開發一種檢測平台，其具有試紙的優點，並可擁有與日常用品匹配之便利性。

依據本發明之一實施例，一種三維木質纖維檢測用具包含一第一木質纖維基材及一第二木質纖維基材。第一木質纖維基材具有一接觸區及至少一凹槽，第二木質纖維基材設置於第一木質纖維基材之凹槽，其中第一木質纖維基材之材料與第二木質纖維基材之材料為不同。第二木質纖維基材包含至少一檢測試劑，當一液態檢體與該第一木質纖維基材之該接觸區接觸時，液態檢體吸附至第一木質纖維基材並藉由毛細作用流至第二木質纖維基材，並與第二木質纖維基材之檢測試劑反應以達成檢測檢體之作用。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1‧‧‧第一木質纖維基材

11‧‧‧凹槽

12‧‧‧接觸區

2‧‧‧第二木質纖維基材

圖1為示意圖顯示本發明之木質纖維檢測用具。

附件1為柱狀圖顯示液體在木質纖維基材之內的流速。

附件2為木質纖維基材之顯微鏡照片。

附件3為照片顯示木質纖維基材吸附染料之情形。

附件4為圖式顯示木質纖維基材吸附亞硝酸鹽之情形。

附件5為照片顯示三維木質纖維檢測用具之檢驗結果，其用以檢測葡亞硝酸鹽。

附件6a及6b為照片顯示三維木質纖維檢測用具之檢驗結果，其用以檢測葡萄糖。

本發明係關於一種木質纖維檢測用具，其主要元件為木質纖維基材及檢測試劑。

木質纖維或可稱為木質化組織，其指的是維管形成層向內的發展出植物組織的統稱。此外，木質纖維通常取自喬木和灌木所形成的木質化組織。相較於濾紙，木質纖維相對較為抗酸鹼及有機溶劑。木質纖維並具有強韌的機械結構，並此在浸潤液體後仍可維持完整結構及機械強度，因此木質纖維可較濾紙具有結構強度方面的優勢。

此外相較於濾紙為二維檢測用具，本發明之木質纖維檢測用具為三維結構，因此更具有檢測的彈性。

請參照圖1，其為示意圖顯示本發明之三維木質纖維檢測用具，其中本發明之第一木質纖維基材1具有接觸區12及凹槽11。一般而言，凹槽11的形狀、大小並未特別限制，可視檢測需求而設置。其中應註 明的是，圖1實例中凹槽11的形狀僅為示意而非用以限制。一般而言，凹槽11的形狀可包含但不限於長方體、正方體、圓柱、半球體、V型或上述之外其餘之形狀組合。凹槽11的位置亦可視不同檢測之需求而做彈性設置。

第一木質纖維基材之形狀、大小原則上並未限制，因此可依檢測標的來進行設計。常見的木質纖維基材之形狀包含但不限於圓柱、長方體、板狀等。

凹槽11可設置第二木質纖維基材2為檢測區，因此可將檢測試劑設置於第二木質纖維基材2，以便進行檢測。第二木質纖維基材2可為高出、相等或低於凹槽11。

第二木質纖維基材2設置於凹槽11之方式並未特別限制，目的為使第一木質纖維基材1與第二木質纖維基材2相互接觸即可，其方式包含但不限於將第二木質纖維基材2鑲嵌於凹槽11、或是將第二木質纖維基材2粘著於凹槽11，或是單純將第二木質纖維基材2置於凹槽11亦為可行。

第一木質纖維基材1與第二木質纖維基材2之材質為不同，較佳者第二木質纖維基材2之材質較第一木質纖維基材1之材質為緻密。此外液體檢體在第一木質纖維基材1的流速較在第二木質纖維基材2的流速為快。

本發明可利用第一木質纖維基材1的內部輸水孔道(圖中未示)所提供的毛細作用，使欲檢測標的物運送到達作為檢測區的凹槽11，進而避免第一木質纖維基材1表面輸水孔道因加工過程的物理性破壞而造成 量測誤差，甚至達到控制液體樣本的流速之目的。第一木質纖維基材1之接觸區12位置較佳為第一木質纖維基材1之兩端。

可理解的是第一木質纖維基材1的內部輸水孔道(圖中未示)可使待檢測標的物藉由毛細作用運送至作為檢測區的凹槽11，利用第一木質纖維基材1的內部輸水孔道可避免第一木質纖維基材1之表面因加工過程的物理性破壞而造成量測誤差，甚至達到控制液體樣本的流速之目的。檢體與第一木質纖維基材之接觸位置較佳為第一木質纖維基材之兩端。

此外可對第一木質纖維基材1進行表面處理以增加木質纖維的穩定性，表面處理例如但不限於防水處理，防水試劑包含但不限於PDMS(聚二甲基矽氧烷，Polydimethylsiloxane)。

在一實施例中，第一木質纖維基材1可採用日常生活用品，其實施例包含但不限於攪拌棒、木筷或牙籤。

其中本發明之一實施例中第一木質纖維基材1之材質為竹片，其材質為木質纖維，台灣較常見者為竹製材料。竹類植物的桿為木質，屬灌木或喬木狀，由於生長快速，因此有價格之優勢。

牙籤的優勢包括天然材質、價格便宜、加工方便等優點。牙籤取得方便並常用於餐後維護口腔衛生，本發明之目的之一即是讓使用者在使用牙籤清潔牙縫時，一併完成疾病及檢測，使得使用者不需花費額外的時間即可達成疾病預防檢測。

如前所述，第二木質纖維基材2可選自較第二木質纖維基材2緻密的材料，第二木質纖維基材2之木材包含但不限於樺木、楊木、松木 等。

檢測試劑設置於第二木質纖維基材2之方式並未限制，較佳者為均勻吸附及散佈於第二木質纖維基材2。但應可了解檢測試劑亦可設置於第二木質纖維基材2的單側、底面、雙側或其他組合。

檢測試劑吸附於第二木質纖維基材2之方法例如但不限於藉由將第二木質纖維基材2浸泡於檢測試劑溶液以完成之製備。藉由第二木質纖維基材2的毛細作用及植物纖維的維管束組織，使得檢測試劑吸附於第二木質纖維基材2。其中將第二木質纖維基材2浸泡於檢測試劑溶液後，可進行一乾燥步驟，以製備可進行檢測的木質纖維基材。

本發明之檢測用木質纖維基材可以利用呈色(colorimetric)反應或是螢光進行檢測，其中檢測試劑包含一呈色劑或一螢光試劑。檢測試劑之呈色劑或螢光試劑可依檢測標的不同而做適應性改變。

在本發明之一實施例中，檢測試劑包含一酵素。如前所述，可利用酵素與溶液中的物質反應，產生顏色或其他性質改變，以量測物質存在與否的定性反應，以及物質濃度的定量反應。舉例而言，測量「葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)法」，則是利用葡萄糖氧化酶與葡萄糖之間的專一性催化作用使試紙變色。

液態檢體舉例但不限於一受試者之唾液、血液、尿液或其他體液。如前所述液態檢體藉由毛細作用吸附至第一木質纖維基材之纖維組織，並與檢測試劑反應以達成檢測液態檢體之作用。此外亦可將固體檢測物懸浮於液體溶劑之中，待標的檢測物溶出於溶劑之中，再利用毛細作用進行上述之檢測方式。

此外應註明的是，多重檢測可以多重定性或是定量；詳言之，多重檢測可包含多樣檢測標的或是單一檢測標的之多重濃度之檢測，以達檢測的多樣性。

本發明之原理為利用木質纖維所具有的毛細作用，使木質纖維基材成為疾病預防檢測平台。利用吸附於第二木質纖維基材2纖維組織的檢測試劑，使得當第一木質纖維基材與一液態檢體或一含有液體之檢體接觸時，藉由毛細作用將標的檢體吸附至木質纖維基材的纖維組織，並與檢測試劑反應，以達成檢測檢體之作用。

其中應註明的是本發明之第一木質纖維基材，常用於進食或是喝飲料，例如：餐後維護口腔衛生，因此一較佳實施例為檢測受試者之唾液。而唾液檢測的優點包括：唾液檢驗為非侵入性、採集方便、成本不高、感染風險低、病人不須依賴醫護人員即可自行採集、自行檢驗。

承上述，本發明之檢測用木質纖維基材可用於檢測唾液、血液、尿液或其他體液之相關生化性質，舉例而言但不限於檢測葡萄糖、亞硝酸根、酸鹼度。以下僅為實施例說明檢測原理及應用。

1.亞硝酸鹽檢測

食物中如有硝酸離子，口水中的消化酵素作用後會轉變為亞硝胺，其已被醫界證實為一致癌物。此外含有大量亞硝酸鹽的飲水、蔬菜、糧食、魚、肉製品、漬酸菜等經人食用後，大量亞硝酸鹽可使人直接中毒。目前已有利用化學呈色反應的亞硝酸檢測試紙，因此食物中亞硝酸檢測亦為適宜的檢測標的。

2.葡萄糖檢測

血糖或尿糖的測量原理已如前述，其可使病患能夠隨時對自己的病情作監控。

3.酸鹼度檢測

在檢測酸鹼度方面，石蕊試紙是常用來測量溶液的酸鹼度的指示用具。石蕊試紙是將紙張浸於含石蕊試劑的溶液中製成。石蕊試劑在酸性液中呈紅色，在鹼性液中呈藍色。故可利用前述性質製備用以檢測酸鹼性的木質纖維基材。

以下通過具體實施例配合附圖詳加說明，可更容易瞭解本發明的目的、技術內容、特點及所達成的功效，並據以實施，但不能以此限定本發明的保護範圍。

第一木質纖維基材與第二木質纖維基材之比較：參照附件1，其為柱狀圖顯示液體在木質纖維基材之內的流速(n=8)。木質纖維基材為市售之咖啡攪拌棒或是竹籤。其中液體在竹片木質纖維基材之中流動所需時間較木材木質纖維基材時間為短，因此液體在竹片木質纖維基材之中的流速較快。

此外請參照附件2，其為木質纖維基材之顯微鏡照片，以及參照附件3其為照片顯示木質纖維基材吸附染料之情形。其中木材木質纖維基材較竹片木質纖維基材更為緻密，並且具更均勻的呈色效果，代表染料吸附較竹片木質纖維更為均勻。

木質纖維基材吸附檢測試劑之實驗：實驗步驟如下：利用吸量管(pipetman)滴2μL亞硝酸檢測試劑於木質攪伴棒上，其中亞硝酸檢測試劑包含50 mmol/L對氨基苯磺酰胺(sulfanilamide)、330 mmol/L檸檬酸(citric acid)、10 mmol/L N-(1-萘基)乙二胺(N-(1-naphthyl)ethylenediamine)，等待乾燥後，將塗佈亞硝酸檢測試劑的木質纖維基材與亞硝酸溶液接觸即可作亞硝酸檢測使用。

附件4為圖式顯示木質纖維基材吸附亞硝酸，其中濃度在2.5mM之下呈現正相關(R² =0.99)。應註明的是此實施例並非三維檢測之數據，其為單純於攪拌棒上開凹槽檢測亞硝酸鹽之數據。

三維木質纖維基材之製備

於竹質攪拌棒上斜切一個開口後，將木質攪伴棒鑲嵌進竹質攪拌棒上斜切之凹槽，即可得到本發明之三維木質纖維基材。

以三維木質纖維基材檢測亞硝酸

將塗佈亞硝酸檢測試劑的三維木質纖維基材與亞硝酸溶液接觸即可作亞硝酸檢測。請參照附件5，其為照片顯示三維木質纖維檢測用具之檢驗結果，於定性結果可觀察出，隨著亞硝酸濃度的提升，於木質攪拌棒上檢測區的紅色呈現效果也越深且分佈相當均勻，即使用肉眼觀察可發現低濃度0.156mM的顏色結果和控制組有所分別。

以三維木質纖維基材檢測葡萄糖

將塗佈葡萄糖檢測試劑的三維木質纖維基材與葡萄糖溶液接觸即可作檢測，其中葡萄糖檢測試劑(2μL)包含葡萄氧化酶(Glucose oxidase)75 units/mL,HRP 15 units/mL,10 mM dimethylaminobenzoic acid,2 mM 4-氨基安替比林(4-aminoantipyrine),10%(w/v)PEG(MW=35,000 g/mol)。

請參照附件6a及6b，其為照片顯示三維木質纖維檢測用具 之檢驗結果，於定性結果可觀察出，隨著葡萄糖濃度的提升，於木質攪拌棒上檢測區的紫黑顏色也越深且分佈相當均勻，即使用肉眼觀察也可發現低濃度2.5mM的顏色結果也和控制組有所分別。此外可將檢測完成後之木質攪拌棒取出獨立分析，藉由影像軟體(例如Image J)的幫助，可容易判別低濃度2.5mM的顏色平均強度和控制組的差別。

綜合上述，本發明之木質纖維檢測用具之優勢包括天然材質、價格便宜、加工方便，並可利用毛細作用使木質纖維基材成為疾病的預防檢測平台及基材，並且可以讓使用者不需花費額外的時間即可達成疾病預防檢測。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

1‧‧‧第一木質纖維基材

11‧‧‧凹槽

12‧‧‧接觸區

2‧‧‧第二木質纖維基材

Claims (10)

1. 一種三維木質纖維檢測用具，包含：一第一木質纖維基材，其中該第一木質纖維基材具有一接觸區及至少一凹槽；以及一第二木質纖維基材，其設置於該第一木質纖維基材之該凹槽，其中該第二木質纖維基材之材料與該第一木質纖維基材之材料為不同，該第二木質纖維基材具有至少一檢測試劑吸附於該第二木質纖維基材，其中當一液態檢體與該第一木質纖維基材之該接觸區接觸時，該液態檢體吸附至該第一木質纖維基材並藉由毛細作用流至該第二木質纖維基材，並與該第二木質纖維基材之該檢測試劑反應以達成檢測該檢體之作用。
2. 如請求項1所述的三維木質纖維檢測用具，其中該第一木質纖維基材為一攪拌棒、一牙籤或一木筷。
3. 如請求項1所述的三維木質纖維檢測用具，其中該第一木質纖維基材之材料為竹片。
4. 如請求項1所述的三維木質纖維檢測用具，其中該第一木質纖維基材之表面係經防水處理。
5. 如請求項1所述的三維木質纖維檢測用具，其中該凹槽之形狀可包含長方體、正方體、圓柱、半球體、V型或上述形狀組合。
6. 如請求項1所述的三維木質纖維檢測用具，其中該第二木質纖維基材之材質較該第一木質纖維基材之材質為緻密。
7. 如請求項1所述的三維木質纖維檢測用具，其中該液態檢體在該第一木質纖維基材的流速較在該第二木質纖維基材的流速為快。
8. 如請求項1所述的三維木質纖維檢測用具，其中該檢測試劑包含一呈色劑或一螢光試劑。
9. 如請求項1所述的三維木質纖維檢測用具，其中該液體檢體為一受試者之唾液、血液或尿液。
10. 如請求項1所述的三維木質纖維檢測用具，係用以檢測葡萄糖、亞硝酸根或酸鹼度。