TWI493184B - Biometric test piece - Google Patents

Description

生物感測試片

本發明是有關於一種感測試片，特別是指一種生物感測試片。

參閱圖1與圖2，為TW I294964專利案所揭露的一種電化學式感測試片10，該電化學式感測試片10具有一具有一反應凹槽11的絕緣基板12、在該反應凹槽11內的一電化反應層13、一覆蓋部14、一開口15、二個形成於該反應凹槽11底部的貫孔16，及二分別設置於該等貫孔16並與該電化反應層13接觸的電極17。該等電極17分別為對電極(Counter Electrode)與工作電極(Working Electrode)。

該電化學式感測試片10用以供檢測一待測流體18中的一分析物，當該待測流體18經由該開口15進入並填滿該反應凹槽11後，該分析物會與該電化反應層13進行電化反應並產生一供該等電極17檢測的信號電流。

該反應凹槽11的通常設計約長6mm、寬1.2mm、高0.8mm的比例，換算體積約0.6mm^-3 ，所需佈滿反應流道之待測流體18至少約0.6μL。

雖然該電化學式感測試片10可以利用不經沖刷製程而保持完整之電化反應層13增進電化反應的精確度，但仍需設置兩個電極17，增加了貴金屬的使用量，仍具有成本難以降低之缺憾，此外，該反應凹槽11為了在底部設 置兩個貫孔16，必需具有一定的底部面積，因此，仍存有難以縮減該待測流體18為了充滿該反應凹槽11之底部面積的所需容量，不夠符合小量化該待測流體18之趨勢。

參閱圖3，為TW I254795專利案圖17所揭露的一種電化學式感測試片90，具有一下絕緣薄片91、一形成於該下絕緣薄片91上的流體量測凹部92、一連通該流體量測凹部92的貫孔93、一容置於該貫孔93的第一電極94、一電連接於該第一電極94的導電條95、一上絕緣薄片96、分別印刷於該上絕緣薄片96的一第二導電條97與一第三導電條98，雖然將電極採上下配置設計可以減少印刷難度，但試片製程上仍需有多次印刷導電條之步驟，製造效率仍有提升空間，因此，能同時減少印刷導電條步驟又能降低待測流體需求體積的試片，實為本領域值得深入研究的研發方向。

因此，本發明之目的，即在提供一種降低成本與減量所需待測流體的生物感測試片。

於是，本發明生物感測試片，適用於檢測一待測流體中的一分析物，並包含一試片本體、一工作電極及一化學試劑層。該試片本體包括一基板、一組結於該基板上的蓋板、一體成型於該基板或蓋板至少其中任何一者上的導電部，及一由該基板與蓋板相對間定義出的反應流道，構成該反應流道的部份周壁是該導電部相對應的局部或全部表層，該導電部具有一位於表層的電反應面，及一異於該電反應面的第一信號輸出面，該反應流道具有一可承接待測流體的開口，及一電極孔；該工作電極嵌入該電極孔中，具有一對應於該反應流道的一電極作用面，及一異於該電極作用面的第二信號輸出面；該化學試劑層是設置於該反應流道內，且適用於與該分析物產生電化學反應； 如此，待測流體經該開口覆蓋該反應流道與該工作電極後，該反應流道周壁處的導電部與工作電極可分別產生感測電流，並透過第一、二信號輸出面將信號輸出，藉以判讀生物資訊。

本發明之功效在於：藉由構成該反應流道的部份周壁是該導電部的局部或全部，使得本發明僅需設置一個工作電極，就能利用該工作電極與該導電部分別檢測，相較於習知需設置兩個電極的結構或需採用傳統印刷製程的導電條設計，除了具有減低貴金屬使用量以及無需採用印刷製程，而可以減低成本的功效外，還藉由僅設置一個電極而能縮減該反應流道的底部面積，達到縮減該待測流體為了充滿該反應流道之底部面積的所需容量，具有符合小量化該待測流體之功效，藉此使用者進行皮膚穿刺採擷時，不需穿刺過深以取得較多流體，大量減輕採擷時的疼痛感及避免傷口過深引發感染之風險。

2‧‧‧試片本體

21‧‧‧基板

211‧‧‧凹槽

22‧‧‧蓋板

221‧‧‧氣孔

23‧‧‧導電部

231‧‧‧電反應面

232‧‧‧第一訊號輸出面

24‧‧‧反應流道

241‧‧‧開口

242‧‧‧電極孔

25‧‧‧絕緣件

3‧‧‧工作電極

31‧‧‧電極作用面

32‧‧‧第二信號輸出面

4‧‧‧化學試劑層

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一種電化學式感測試片的一局部立體分解圖；圖2是該電化學式感測試片檢測的一使用示意圖；圖3是另一種電化學式感測試片的一局部立體分解圖；圖4是本發明生物感測試片之第一較佳實施例的一局部立體分解圖；圖5是該第一較佳實施例的一局部剖視圖；圖6是本發明生物感測試片之第二較佳實施例的一局部立體分解圖；圖7是本發明生物感測試片之第三較佳實施例的一局部立體分解圖； 圖8是本發明生物感測試片之第四較佳實施例的一局部立體分解圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖4與圖5，本發明生物感測試片之第一較佳實施例，適用於檢測一待測流體(圖未示)中的一分析物，並包含一試片本體2、一工作電極3及一化學試劑層4。

該試片本體2包括一基板21、一組結於該基板21上的蓋板22、一體成型於該基板21或蓋板22至少其中任何一者上的導電部23、一由該基板21與蓋板22相對間定義出的反應流道24，及一絕緣件25。其中構成該反應流道24的部份周壁是該導電部23相對應的局部部位或全部表層，且該基板21具有一相對應於該蓋板22的凹槽211，該基板21與該蓋板22相組結，以該基板21的凹槽211周壁相對應該蓋板22的壁面間形成該反應流道24。在本實施例中，該反應流道24的部分周壁是指該凹槽211環周壁面及與該蓋板22的相對應壁面，該導電部23具有一位於表層的電反應面231，及一異於該電反應面231的第一信號輸出面232，該反應流道24具有一可承接待測流體的開口241，及一位於該凹槽211凹部的電極孔242。於本實施例中，該第一信號輸出面232是該基板21相反於該凹槽211的外側壁面。此外，該第一信號輸出面232並不一定延伸到外側壁面，只需要能異於該電反應面231而取得電訊號即可。

該工作電極3是選自於黃金、白金、銠、鈀、釕、銥、銀、銅、鎳、鈦、鉻、鐵、鋁，或此等之一組合製成，並藉由該絕緣件25與該基板21間電性隔離的嵌入於該電極孔242中，具有一對應於該反應流道24的一電極作用面31，及一異於該電極作用面31的第二信號輸出面32。

該化學試劑層4是至少覆蓋於該反應流道24內的工作電極3，且相對應於該導電部23的電反應面231與該工作電極3的電極作用面31之間，並適用於與該分析物產生電化學反應，而透過該第一、二信號輸出面232、32將測得電流訊號輸出。

本實施例中，該導電部23是成型於該基板21的部分區域，而形成該反應流道24的部份周壁且為該導電部23的局部部位，並與用於安裝該工作電極3的電極孔242的周壁相互電性隔離，其中，本實施例是以該工作電極3套設該絕緣件25，而與使二者形成電性隔離。

本實施例中，該蓋板22具有一連通該反應流道24的氣孔221。

本實施例中，該導電部23是一體成型於該基板21，該導電部23材料可選自低成本導電材質如含碳材料、導電高分子材料或其他非貴金屬素材。

本實施例中，鄰近該反應流道24的開口241之邊緣不平坦，用以避免當注入該待測物質時該開口241會被完全封住而使該待測物質無法流入該反應流道24中。

使用時，該待測流體經由該開口241注入該反應流道24，並利用該氣孔221調整該反應流道24內之壓力 ，用以幫助該待測流體順利充滿該反應流道24之底部面積，當該待測流體與該化學試劑層4相接觸時，該分析物與該化學試劑層4會產生該電化反應，該電反應面231與該電極3的電極作用面31檢測由該電化反應產生的電信號，並經該第一信號輸出面232與該第二信號輸出面32輸出。

透過以上組成，可以將本發明生物感測試片之功效與優點歸納如下：

一、藉由一體成型於該基板21或蓋板22上的導電部23成為位於該反應流道24的周壁，使得本發明僅需設置一個電極，就能利用該工作電極3與該導電部23的電反應面231檢測該電信號，相較於習知試片需同時設置兩個電極的結構，本發明減少至一個電極，因此，可以減低貴金屬使用量而具有減低成本的功效。

二、本發明藉由導電部的設計，可以減少工作電極必須的設置數量，即如本發明所示只需一個電極，藉此反應溝的體積亦可有效縮減，本發明該反應流道可為體積約0.3mm^-3 的設計，而所需待測流體即只需不大於0.3μL的數值，因此相較先前技術可降低待測流體的需求量。

三、藉由直接成型於該基板21或該蓋板22上的導電部23的第一信號輸出面232與該工作電極3的第二信號輸出面32，即可與測量儀(圖未示)的信號銜接區直接接觸進行電連接，相較於習知技術需以印刷導電條方式與測量儀電連接，本發明不採導電條設計，直接將該導電部23一體成型而具有大幅簡化製程，以提高良率並降低生產成本等優點。

參閱圖6，本發明生物感測試片之第二較佳實施例大致上與該第一較佳實施例相同，不同之處在於，該導電部23只有成型於該基板21的凹槽211周壁，及自該凹槽221周壁朝外延伸至第一信號輸出面232的位置，該基板21及該蓋板22的其他部位則成型為絕緣區域。如此，該第二較佳實施例亦能達到與上述第一較佳實施例相同的目的與功效。

參閱圖7，本發明生物感測試片之第三較佳實施例大致上與該第一較佳實施例相同，不同之處在於，該基板21一體成型為導電部23，如此，該第三較佳實施例亦能達到與上述第一較佳實施例相同的目的與功效。

參閱圖8，本發明生物感測試片之第四較佳實施例大致上與該第一較佳實施例相同，不同之處在於，該導電部23成型於該蓋板22，對應於該反應流道24的周壁，及自對應周壁延伸到第一信號輸出面232的區域。如此，該第四較佳實施例亦能達到與上述第一較佳實施例相同的目的與功效。

綜上所述，本發明利用該試片本體2利用一體成型於該基板21或蓋板22上的該導電部23形成該電反應面231，因此，只需要安裝一個工作電極3就能使該電反應面231與該工作電極3的電極作用面31相配合進行檢測該電信號，相較於一般需使用兩個貴金屬電極以及需採用傳統印刷製程的導電條設計，不僅可以減少製造貴金屬使用量以及無需採用印刷製程，還能夠該反應流道24所需的底部面積，進而同時達到降低成本以及小量化該待測流體之 功效，故確實能達到本發明之創作目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧試片本體

21‧‧‧基板

211‧‧‧凹槽

22‧‧‧蓋板

221‧‧‧氣孔

23‧‧‧導電部

231‧‧‧電反應面

232‧‧‧第一訊號輸出面

24‧‧‧反應流道

241‧‧‧開口

242‧‧‧電極孔

25‧‧‧絕緣件

3‧‧‧工作電極

31‧‧‧電極作用面

32‧‧‧第二信號輸出面

4‧‧‧化學試劑層

Claims (7)

1. 一種生物感測試片，適用於檢測一待測流體中的一分析物，包含：一試片本體，包括一基板、一組結於該基板上的蓋板、一體成型於該基板或蓋板至少其中任何一者上的導電部，及一由該基板與蓋板相對間定義出的反應流道，構成該反應流道的部份周壁是該導電部相對應的局部或全部表層，該導電部具有一位於表層的電反應面，及一異於該電反應面的第一信號輸出面，該反應流道具有一可承接待測流體的開口，及一電極孔；一工作電極，嵌入該電極孔中，具有一對應於該反應流道的一電極作用面，及一異於該電極作用面的第二信號輸出面；一化學試劑層，是至少覆蓋於該反應流道內的工作電極，且適用於與該分析物產生電化學反應；如此，待測流體經該開口覆蓋該反應流道與該工作電極後，該反應流道周壁處的導電部與工作電極可分別產生感測電流，並透過第一、二信號輸出面將信號輸出，藉以判讀生物資訊。
2. 如請求項1項所述的生物感測試片，其中，該導電部是成型於該基板，而形成於該該反應流道的部份周壁為該導電部的局部部位或全部表層，並與用於安裝該工作電極的電極孔的周壁相互電性隔離。
3. 如請求項1項所述的生物感測試片，其中，形成該反應流道的部份周壁且為該導電部的局部或全部部位是位於該蓋板的位置，且與該工作電極安裝於該電極孔後的相對位置電性隔離。
4. 如請求項1所述的生物感測試片，其中，該試片本體之蓋板具有一連通該反應流道的氣孔。
5. 如請求項1項所述的生物感測試片，其中，該導電部是 選自於含碳材料、導電高分子材料或非貴金屬素材其中任何一種，且一體成型於該基板或蓋板至少其中任何一者。
6. 如請求項1或2中所述的生物感測試片，其中，該試片本體更具有一安裝於該電極孔絕緣件，該工作電極是裝設在該絕緣件內且嵌入於該電極孔中，藉以隔離該導電部與該工作電極。
7. 如請求項1項所述的生物感測試片，其中，該基板具有一相對應於該蓋板的凹槽，該基板與該蓋板相組結，以該基板的凹槽周壁相對應該蓋板的壁面間形成該反應流道。