TWI531790B - 電化學試片、測量系統及判斷電化學試片反應區的樣品容量的方法 - Google Patents

Description

電化學試片、測量系統及判斷電化學試片反應區的樣品容量的方法

本發明係有關於一種電化學試片及其量測系統，特別有關於一種具電極組採取靠近樣品採樣口迴路設計的電化學試片、測量系統及判斷電化學試片反應區的樣品容量的方法。

隨著醫學的進步與現代人對於健康護理觀念的日益提升，快速、便宜、體積小、以及不需專業人員操作的自我檢驗產品(例如血糖儀、電子耳溫槍以及電子式血壓計等)愈來愈受到關注。在醫學或生化檢測上，電化學試片的使用已經是一項普遍的技術。習知的電化學試片具有至少兩個測量用電極，在將樣品注入試片的反應區後，藉由這測量電極來量測樣品的電性特性。然而，在這樣的結構下，無法在進行量測前確定樣品是否已經完全覆蓋測量電極，甚至無法確定樣品是否有無注入反應區中。

為解決上述問題，美國專利第US 5,582,697號揭露了一種具有三個電極的電化學試片。美國專利第US 5,582,697號在反應區中增加一第三電極，相較於其他兩測量電極，此第三電極置於距離反應區入口的最 遠處。在注入樣品後，藉由偵測反應區中最靠近入口及最遠離入口的兩測量電極間的電流變化，來確認樣品是否適當地覆蓋此等電極。另美國專利第US 6,743,635號揭露了一種具有至少四個電極的電化學試片。除第一及第二測量電極外，美國專利第US 6,743,635號在反應區中另增加一第三及四電極，相較於其他兩測量電極，將此第三及第四電極置於距離反應區入口的最遠處。當樣品藉由毛細現象進入反應區後，利用液態樣品具有導電能力使得第三及第四電極電性導通，進而確認樣品覆蓋測量電極。然而，上述美國專利第US 5,582,697號及美國專利第US 6,743,635號所揭露的確定樣品方法並無法精確檢測到樣品覆蓋測量電極的情況，如圖4A~圖4E所示，當不足量的樣品進入到電化學試片後，樣品因電化學試片的親水結構及毛細現象進入到反應區最末端且部分覆蓋測量電極，並且導通美國專利第US 5,582,697號的第三電極及美國專利第US 6,743,635號第三及第四電極，使檢測儀器進行濃度檢測，然而該樣品容量並不足夠，導致測量電極上的藥劑反應不全，測量結果數據嚴重偏低，導致測量結果錯誤。

關於其他相關背景技術，例如台灣發明專利第TW I388823號揭露在反應區中增加一第三電極，相較於其他兩電極，此第三電極置於距離反應區入口的最遠處，並利用該第三電極搭配測量電極進行測量樣品電容值，進而確定樣品容量。此外，美國專利第US 7,452,457號揭露了一種具有至少三個電極的電化學試片，且相較於其他兩測量電極，第三電極置於距離反應區入口的最遠處，並利用AC訊號檢測樣品反應振幅或相位角來計算樣品容量。然而電化學濃度檢測過程中，樣品含有許多具有電訊號反應的物質，例如在血液測量過程中，血容體積比會嚴重影響電容值，而 血糖及尿酸濃度影響反應訊號的大小等將導致例如台灣發明專利第TW I388823號及美國專利第US 7,452,457的測量系統判斷失準，影響測量結果，此肇因於僅參考單一反應訊號，故無法有效判斷如圖4A~圖4E所示部分容量不足狀況，導致系統判斷失準。

再者，上述各先前技術需要另外設置至少一個專屬電極於距離反應區入口的最遠處進行樣品容量檢測，導致試片體積及採樣容量變大，故業界亟需一種可正確辨識正確樣品容量及減少電極的電化學試片。

為克服上述習知技術的缺點，本發明實施例提供一種電化學試片、測量系統及判斷電化學試片反應區的樣品容量的方法，透過採靠近樣品採樣口迴路設計的電極組，藉由容量訊號差判斷反應區樣品容量。

根據本發明一實施例，提供一種電化學試片，包含：一絕緣基板，具有一電極系統設置於其上，該電極系統包含至少一第一電極組及一第二電極組對電極組；一下隔片，設置於該絕緣基板上，且包含一反應區及一樣品採樣口；一反應層位於該反應區中；以及一上隔片，設置於該下隔片上；其中該第一電極組及該第二電極組分別為第一樣品容量訊號迴路設計與第二樣品容量訊號迴路設計。

根據本發明另一實施例，一種電化學測量系統包含：一電化學試片；一連接器，將該電化學試片上的樣品產生相應的一反應訊號並傳送到該電化學測量系統；一計算單元，用以換算該電化學試片上的反應訊號；一數位轉換器，將該相應的反應訊號轉換成一數位化反應訊號；及一 訊號處理器，處理該數位化反應訊號並將相應的結果顯示於一顯示器。

根據另一實施例，一種判斷一電化學試片反應區的樣品容量的方法包含：提供一電化學試片；將該電化學試片置入電化學測量系統中；提供一訊號至該電化學試片的第一電極組與第二電極組；提以該測量系統測量一第一容量訊號與一第二容量訊號，並以該訊號處理器參考一擴散電流計算法判斷該反應區中的樣品容量；以該訊號處理器根據該訊號差分析並判斷反應區中的樣品容量，若該樣品容量足夠則進行濃度量測步驟，若該樣品容量不足則要求重新進行量測或增加更多的樣品到反應區。

100‧‧‧電化學試片

110‧‧‧絕緣基板

112‧‧‧連接區

115‧‧‧電極系統

120‧‧‧下隔片

122‧‧‧採樣口

125‧‧‧反應區

130‧‧‧反應層

140‧‧‧上隔片

142‧‧‧透明觀測窗

145‧‧‧通氣孔

150‧‧‧辨識單元

200a~200c‧‧‧電極系統

222‧‧‧採樣口

230‧‧‧反應層

300‧‧‧測量儀

320‧‧‧連接器

340‧‧‧計算單元

350‧‧‧類比數位轉換器

360‧‧‧處理器

370‧‧‧顯示器

330‧‧‧電源單元

310‧‧‧電化學試片

410‧‧‧通氣孔

420‧‧‧樣品

430‧‧‧反應區

W1‧‧‧第一工作電極

C1‧‧‧第一參考電極

W2‧‧‧第二工作電極

C2‧‧‧第二參考電極

S710~S770‧‧‧量測步驟

前揭以及本發明的進一步有益的特徵係圖解於下文所詳細揭露之範例實施例中並根據本發明所伴隨的示意的圖式，其中：圖1顯示根據本發明實施例之電化學試片的組成構件的爆炸分解示意圖；圖2A~圖2C係根據本發明實施例之電極系統的不同佈置示意圖；圖3顯示包含圖1的電化學試片的電極單元與一測量儀連接的方塊示意圖；圖4A~圖4F係顯示當不足樣品覆蓋各電極之各種實例的示意圖；圖5係顯示根據本發明實施例之電化學試片局部透視示意圖； 圖6顯示使用本發明實施例之判斷方法所測得的訊號分佈圖；以及圖7顯示使用本發明利用第一及第二容量訊號判斷反應區容量方法的流程說明圖。

以下以各實施例詳細說明並伴隨著圖式說明之範例，做為本發明之參考依據。在圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同之圖號。且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，並以簡化或是方便標示。再者，圖式中各元件之部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式，另外，特定之實施例僅為揭示本發明使用之特定方式，其並非用以限定本發明。

圖1顯示根據本發明實施例之電化學試片的組成構件的爆炸分解示意圖。於圖1中，一電化學試片100包含一絕緣基板110、一電極系統115、一下隔片120、一反應層130及一上隔片140。在一實施例中，絕緣基板110為具有電絕緣性之基材，其材料可包含但不限於：聚氯乙烯(PVC)、玻璃纖維(FR-4)、聚酯(polyester suphone)、電木板(bakelite)、聚對苯二甲酸二乙酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、玻璃板、陶瓷或上述材料之任意組合。當然，絕緣基板的材料並不僅限於此。

電極系統115的材料可為任何導電物質，例如鈀膠、鉑膠、 金膠、鈦膠、碳膠、銀膠、銅膠、金銀混合膠、碳銀混合膠、或上述導電材料之任意組合。在一實施例中，電極系統115係由一導電碳粉層所構成。在另一實施例中，電極系統115係由一金屬層所構成。又一實施例中，電極系統115係由一導電銀膠層及位於其上的一導電碳粉層所組成，其中該導電碳粉層的阻抗一般遠大於導電銀膠層或其他金屬膠層。

再者，根據本發明實施例，因應實際測量需求電極系統可由彼此間相互絕緣的複數個電極所任意組成的一電極組，此電極組可包含彼此間相互絕緣的複數個電極。在本發明實施例中，電極系統包含第一電極組及第二電極組，而第一電極組包含彼此相互絕緣之第一工作電極、第一參考電極；第二電極組包含一第二工作電極及一第二參考電極。應注意的是，本發明所述之工作電極與參考電極並非限定於習知技術中直流量測系統上之對分析物進行工作之工作電極與工作電極負端之參考電極，其亦可應用於交流量測系統上之第一及第二電極。

值得注意的是，本發明並不限制電極之構型，只要能與測量儀間形成一電性迴路即可。一般來說，只要在電極組中配置如上述作用的各電極，且各電極之間在未與血液樣品連接前，彼此絕緣即已足夠實施，本發明的實施並不限制各電極之間的安排方式，亦不限制電極的數量，可根據實際應用所需而增加其他電極。另本發明並不限制電化學試片電極系統之用途，以下說明內容係依據本發明實施例之電化學試片電極系統的佈置示意圖進行描述，然本領域具有通常知識者均可輕易將本發明說明所揭露之電極用途置換，如將本發明所述之該等電極組置換成其他生化或電學檢測之電極組。

下隔片120係置於絕緣基板110之上，且下隔片120包含一反應區125及一採樣口122，以暴露電極系統之一部分。一般而言，反應區125只要能夠暴露出電極系統部份電極並容納樣品即足以實施，本發明之範疇並不欲限制反應區的形狀。此外，下隔片120係暴露出絕緣基板的連接區112，以使位於連接區中的電極系統的一端可與一測量儀電性相接。下隔片的材料可包含但不限於PVC絕緣膠帶、PET絕緣膠帶、熱乾燥型絕緣漆或紫外光固化型絕緣漆。此外，在製造下隔片的過程中，可將已裁切出反應區的下隔片放置於絕緣基板與電極系統上，另可選擇避開反應區及絕緣基板之連接區的位置，直接以印刷的方式形成下隔片於部分的絕緣基板與電極系統之上。

反應層130位於反應區中。反應層至少覆蓋對應於反應區的部分工作電極與參考電極並不阻塞採樣口為限，以進行電化學反應或是產生專一性辨別生物訊號。而反應層包括至少一活性物質及導電介質，用以與液態樣品(可例如是血液)產生化學反應。一般而言，反應層的面積小於反應區的面積，而且反應層只要能與液態樣品進行化學反應即可，其形狀並不設限。在一實施例中，活性物質係指包括經固定化或未固定化之酵素，如葡萄糖樣化酵素、抗原、抗體、微生物細胞、動植物細胞、動植物組織具有生物性辨識能力的成分。導電介質係用以接收活化物質與樣品反應後所產生之電子，並將該電子經由電極單元傳導到生物測量儀。其組成可以但不限於酵素(如葡萄糖糖化酶)、導電介質(如赤血鹽)、磷酸鹽緩衝液、保護劑(如：蛋白、糊精、葡萄聚糖、胺基酸等)。

上隔片140的材質可選用但不限於透明或半透明的材料，以 方便觀察反應區是否已填入樣品，避免在樣品未填入的情況下即進行檢測，而導致錯誤的量測結果。上隔片140在接近反應區的下表面可塗佈一親水性隔片(未繪示)，以加強反應區內部壁面的毛細作用，更迅速且有效地將樣品導入反應區中。上隔片140更包含相應於開口的一通氣孔145，加強毛細作用，用以排出反應區內的氣體。一般而言，通氣孔係靠近透明觀測窗142內側末端。本發明的實施並不限制通氣孔的形狀，舉例來說，通氣孔可為圓形、橢圓形、長方形、菱形等。

在一實施例中，電化學試片100可設置一辨識單元150，該辨識單元150可形成於上隔片的上表面電極系統與測量儀相接的連接一側。該辨識單元包含複數個電性元件。該電性元件可為各種具有導電性的電性元件，例如為具有被動元件之電性特徵的電性元件。在一實施例中，電性元件可為一電阻，其材料與電極系統相同，其形成方法可例如為網印(screen printing)、壓印(imprinting)、熱轉印法(thermal transfer printing)、旋轉塗佈法(spin coating)、噴墨印刷(ink-jet printing)、雷射剝鍍(laser ablation)、沉積(deposition)、電鍍(electrodeposition)、網印(screen-printing)等技術。然在另一實施例中，辨識單元所包含的電性元件可為電阻、電容、電感、積體電路及/或其結合。

當電化學試片置入一測量儀時，測量儀可偵測出辨識單元上之各電性元件的位置及數量，藉此而辨別電化學試片的種類，進而採行相對應校正參數或模式進行量測。換言之，此複數個電性元件之數量及位置決定電化學試片之一辨識碼，使測量議可據此而辨別電化學試片。本發明並不限制辨識單元所包含之電性元件的數量、形狀及配置方式。另本發明 並不限制辨識單元之設置位置及工作方式，該辨識單元僅需能讓測量儀讀取辨識碼即可，有關其他可能實施之辨識單元。

圖2A~圖2C係根據本發明實施例之電極系統的不同佈置示意圖。請分別參閱圖2A~圖2C，為配合測量需求，在單一電化學試片上佈置有多個電極組所組成電極系統。在一實施例中，電極系統200a~200c包含但不限於有第一電極組及第二電極組，該第一電極組偵測樣品與反應層230之反應訊號，具有至少一個第一工作電極W1及第一參考電極C1，該第二電極組係用於無反應層之樣品反應訊號，具有至少一個第二工作電極W2及第二參考電極C2。在一實施例中，電化學試片電極組之佈置可如圖2A所示，第一電極組之第一工作電極W1及第一參考電極C1設置相較於第二電極組近樣品採樣口。在另一實施例中，電化學試片電極組之佈置可如圖2B，第二電極組之第二工作電極W2及第二參考電極C2設置相較於第一電極組近採樣口。又一實施例中，電化學試片電極組之佈置可如圖2C，第一電極組之第一工作電極W1及第一參考電極C1設置於第二電極組之第二工作W2及第二參考電極C2之間。然而，本發明並不限制該第一電極組與第二電極組之測量型態。在一實施例中，仍一電極組測量樣品與反應層之訊號，另一電極組上測量無反應層樣品訊號；在另一實施例中，兩電極組均測量樣品與反應層之反應訊號；再一實施例中，兩電極組均測量無反應層樣品訊號。再者，本發明電化學試片電極系統亦可除第一電極組及第二電極組外，尚有其他電極組之佈置。應注意的是，本發明並不限制各電極組間之設置及量測關係，可根據實際測量需求調整其電性連接關係，各電極組間可分別單獨進行單一測量工作，亦可於同一電極組上進行一種以 上測量，如同一電極組上進行干擾物及濃度測量。另電極系統亦可設置一ㄇ字型電極，其與各測量用之電極組呈現電性絕緣狀態，該ㄇ字型電極與測量儀間進行電性連接。當電化學試片置入測量儀後，ㄇ字型電極將測量儀間形成一迴路，進而啟動測量儀。有關其他可能實施之電極順序及測量方法，另揭露於同一申請人所申請之台灣專利申請號102142018中，上述申請案所揭露之全部技術內容在此協同一致併入本發明說明引為參考。

應注意的是，本發明並不限制樣品進入反應區後接觸電極之順序，可根據實際測量需求調整該電極組位置，只要該電極組能與樣品構成迴路並完成測量即已足夠實施本發明之實施。當使用者透過手動或因插入試片而啟動測量儀後，測量儀處理器透過電化學試片採樣口迴路電極進行進料偵測。本發明所述採樣口迴路電極組為電化學試片最接近採樣口的一組迴路電極，以圖2A為例，其採樣口迴路電極為第一電極組，而圖2B之採樣口迴路電極則為第二電極組。然而本發明並不限值該採樣口迴路電極組必需於測量時的迴路，可因需求利用測量儀硬體或軟體改變原電極迴路來達到上述採樣口迴路電極之效果，如圖2C所示，可利用測量儀改變各電極間的電性連接關係，使得第二工作電極W2搭配第一參考電極C1達到採樣口迴路電極之功效。

圖3顯示包含圖1的電化學試片的電極單元與一測量儀連接的方塊示意圖。請參閱圖1及圖3，在電極系統中遠離反應區的一端外露部分電極系統，係用於電性連接至測量儀，以與測量儀之間形成電性迴路。在一實施例中，測量儀300包含用以對外連接的一連接器320、用於換算濃度的一計算單元340、一類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC) 350、一處理器360、一顯示器370及一電源單元330。當樣品進入電化學試片310的反應區之後，樣品會覆蓋在部分電極系統上。測量儀300的電源單元330施加一電訊號到電極系統時，樣品與電訊號產生相應的一反應訊號並通過連接器320傳送到測量儀300的計算單元340。然後，藉由計算單元340將該反應訊號進行轉換，輸出到類比數位轉換器350，以取得一數位化的反應訊號，此數位化的反應訊號經由處理器360進行進一步處理及/或經由顯示器370將顯示測量結果。

為簡化說明，以下說明內容僅針對樣品容量偵測作說明。然本領域具有通常知識者均可輕易將本發明說明所揭露之樣品容量偵測與其他生理參數測量結合，例如透過本發明樣品容量偵測方法得知樣品容量，並利用該樣品容量值演算生化濃度值或判斷錯誤碼，該生化濃度值包含但不限於凝血時間、殘留物濃度、血糖、膽固醇、尿酸、乳酸、血紅素。

圖4A~圖4F係顯示當不足樣品覆蓋各電極之各種實例的示意圖。如圖4A及4B所示，樣品420覆蓋到反應區430中第二電極組及第一工作電極W1，然而僅稍微接觸到部分第一參考電極C1，第一工作電極W1與第一參考電極C1僅能部分導通，測量儀組量測到的第一電極組阻抗高，電訊號小；圖4C及4D樣品覆蓋部分第二工作電極W2及部分第二參考電極C2，導致第二工作電極W2與第二參考電極C2僅能部分導通，測量儀所量測到的第二電極組阻抗高，電訊號小；另圖4E雖然樣品覆蓋到各電極，然而其中心點仍有空白處，導致第一電極組及第二電極組量測到的阻抗高，電訊號小。又，因測量儀預設之反應訊號係樣品與反應層係如圖4F進行完全佈滿反應區並覆蓋各電極組所產生之化學反應訊號，故進入反 應區之樣品容量不符預期時，樣品容量並不足夠，導致測量電極上的反應層反應不全，測量結果之數據嚴重偏低，測量結果錯誤。如進行血糖量測時，因電化學試片反應區中血液含量過少，導致測量儀取得電訊號比應得訊號來的低，測量儀計算單元將高血糖值誤判為低血糖值。

圖5係顯示根據本發明實施例之電化學試片局部透視示意圖，根據本發明實施例，利用第二電極組實施採樣口迴路電極，當測量儀判斷樣品進入電化學試片反應區430後，施加訊號到第二電極組及第一電極組，使得當樣品覆蓋在一組電極並使其形成迴路時，測量儀即可判斷樣品已覆蓋於該組電極上。而本發明電化學試片之第二電極組及第一電極組分別分佈於反應區距離採樣口之最前與最末端，當第一電極組的第一工作電極W1與第一參考電極C1及第二電極組的第二工作電極W2與第二參考電極C2均導通時，即可判斷樣品已完全佈滿整個反應區。然而本發明並不限制施加訊號之前後順序，可同時施加訊號到第二電極組及第一電極組，或先施加訊號到第二電極組的第二工作電極W2與第二參考電極C2導通後，再施加訊號到第一電極組的第一工作電極W1與第一參考電極C1。亦可將利用計時器分時施加電訊號到第一電極組及第二電極組中。

本發明另一實施例中，利用第二電極組進行採樣口迴路電極，當測量儀判斷樣品進入電化學試片反應區後，由於測量儀於外部施加能量到反應區中，使樣品存在電位差，而產生擴散作用，即產生一擴散訊號。故可透過擴散電流計算該容量訊號，方法為 其中，I表示為反應電流；n表示為電子傳遞數；F表示為法拉第常數；A=工作電極表面積；t表示為時間；D表示為擴散係數。

透過施加訊號到第一電極組及第二電極組使得第一電極組產生第一容量訊號，第二電極組產生第二容量訊號。由於第一電極組上設有與樣品進行化學反應並產生電訊號的反應層，而第二電極組並無與樣品進行化學反應並產生電訊號的反應層，因此在樣品容量足夠時，第一容量訊號較第二容量訊號高，然而，較高的訊號可利用電化學擴散電流計算樣品在特定時間內因反應層所產生的訊號差，因此僅需利用上述擴散電流計法，即可計算出第一容量訊號與第二容量訊號差距合理範圍。

如表1所示，當第一容量訊號較第二容量訊號高，然而該高值且處於合理範圍時，測量儀則判斷樣品量足夠(如圖4F所示)，並進行濃度檢測步驟；當第一容量訊號較第二容量訊號低時，測量儀則判斷樣品不足(如圖4A或圖4B所示)，樣品並未完全覆蓋第一電極組。當第一容量訊號較第二容量訊號高且超出該合理範圍時，測量儀則會判斷樣品不足(於 反應區的情況如圖4C或圖4D所示)，樣品並未完整覆蓋第二電極組；另當第一容量訊號等於第二容量訊號時，此時因第一電極組上的反應層與樣品僅有些許反應，反應訊號不高且不影響合理範圍判斷，故測量儀仍可有效判斷(如圖4E所示)，樣品未完整覆蓋第二電極組及第一電極組。透過該第一及第二容量訊號差判斷反應區容量，進而透過顯示器警示使用者樣品容量不足，要求使用者重新進行量測或增加更多的樣品到反應區。

應注意的是，本發明並不限制反應層與電極組關係，可依實際測量需求搭配擴散電流計算方法進行調整，在一實施例中，第一電極組上覆蓋有第一反應層，第二電極組上覆蓋有第二反應層，利用擴散電流計算方法分別計算該第一及第二反應層之擴散電流進而得到該合理範圍，即可判斷樣品於反應區容量；另一實施例中，該第一電極組及第二電極組均無反應層，然樣品中仍有擴散運動，故亦可輕易得到該合理範圍，判斷樣品於反應區容量。

再，本發明並不限制該第一電極組與第二電極組迴路電性連接關係，亦可因需求利用測量儀硬體或軟體改變原電極迴路來達到該等電極組迴路電性連接關係之效果。根據本發明再一實施例，可利用測量儀改變各電極間的電性連接關係。使得圖5之第二工作電極W2搭配第一參考電極C1組成第一電極組迴路，利用第一工作電極W1搭配第二參考電極C2組成第二電極組迴路，使得該第一容量訊號與第二容量訊號呈現交叉比對狀態，更能精準判斷注入反應區中的樣品容量。再另一實施例中，測量儀已預設一合理範圍，該第一組電極與第二組電極分別檢測一容量訊號，並與該預設合理範圍進行比較，若該容量訊號與合理範圍相符則判斷容量足夠，並進行濃度檢測步驟，反之該容量訊號不符合預設合理範圍，測量 儀判斷反應區容量，進而透過顯示器警示使用者樣品容量不足，要求使用者重新進行量測或增加更多的樣品到反應區。

應注意的是，本發明並不限制容量訊號之型態，只要能使測量儀進行判斷即可，該容量訊號之型態可以是但不限於電阻值、電容值、電抗值、電流值、電壓值、反應相位角、斜率及/或其結合，一般而言，僅需具有意義之電訊號即已足夠實施。

為進一步證實利用第一容量訊號與第二容量訊號差判斷反應區樣品容量之功效，圖6顯示使用本發明實施例之判斷方法所測得的訊號分佈圖。於一實施例中，該合理範圍訊號差為150到250抗(count)之間，測量儀判斷第一容量訊號與第二容量訊號差落入此範圍的電化學試片為樣品容量足夠並進行濃度量測，反之則該落點並非於合理範圍內之電化學試片，則為樣品容量不足的電化學試片，要求使用者重新進行量測或增加樣品到反應區中。如此可見，利用第一容量訊號與第二容量訊號差測量儀可輕易判斷反應區樣品容量。

圖7顯示使用本發明利用第一及第二容量訊號判斷反應區容量方法的流程說明圖。首先，提供測量用之電化學試片(步驟S710)。此電化學試片可以包含但不限於互相絕緣的4個電極：第一工作電極、第一參考電極、第二工作電極及第二參考電極。將電化學試片置入一測量儀中，測量儀可藉此置入動作啟動此測量儀或由使用者進行手動啟動(步驟S720)。測量儀啟動後，由電源單元透過連接器提供一訊號至採樣口迴路電極進行進樣偵測(步驟S730)。當測量儀判斷樣品進入反應區後，測量儀量測第一容量訊號與第二容量訊號，計算單元計算該第一及第二容量訊號差 (步驟S740)。之後，訊號處理器分析該第一及第二容量訊號差，並判斷反應區中的樣品容量(步驟S750)。若容量足夠則進行濃度量測步驟(步驟S760)；若容量不足則透過顯示器要求使用者重新進行量測或增加更多的樣品到反應區(步驟S770)。

本發明雖以各種實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電化學試片

110‧‧‧絕緣基板

112‧‧‧連接區

115‧‧‧電極系統

120‧‧‧下隔片

122‧‧‧採樣口

125‧‧‧反應區

130‧‧‧反應層

140‧‧‧上隔片

142‧‧‧透明觀測窗

145‧‧‧通氣孔

150‧‧‧辨識單元

Claims (10)

1. 一種電化學試片，包含：一絕緣基板，具有一電極系統設置於其上，該電極系統包含至少一第一電極組及一第二電極組對電極組；一下隔片，設置於該絕緣基板上，且包含一反應區及一樣品採樣口；一反應層位於該反應區中；以及一上隔片，設置於該下隔片上；其中該第一電極組為第一樣品容量訊號迴路設計及該第二電極組為第二樣品容量訊號迴路設計，其特點在於該第一樣品容量訊號迴路與該第二樣品容量訊號迴路產生一反應區容量。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之電化學試片，其中該第一電極組包含一第一工作電極與一第一參考電極及該第二電極組包含一第二工作電極與一第二參考電極。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之電化學試片，其中該第一電極組包含一第一工作電極與一第二參考電極及該第二電極組包含一第二工作電極與一第一參考電極。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之電化學試片，其中該反應層至少覆蓋於一電極組上。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之電化學試片，其中該反應層產生一容量訊號差距合理範圍。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之電化學試片，其中該電極系統最接近該 採樣口的一組電極為採樣口迴路設計。
7. 一電化學測量系統，包含：如申請專利範圍第1至6項任一項所述之電化學試片；一連接器，將該電化學試片上的樣品產生相應的一反應訊號並傳送到該電化學測量系統；一計算單元，用以換算該電化學試片上的反應訊號；一數位轉換器，將該相應的反應訊號轉換成一數位化反應訊號；及一訊號處理器，處理該數位化反應訊號並將相應的結果顯示於一顯示器。
8. 一種判斷一電化學試片反應區的樣品容量的方法，包含：提供如申請專利範圍第1至6項任一項所述之電化學試片；將該電化學試片置入如申請專利範圍第7項所述之電化學測量系統中；提供一訊號至該電化學試片的第一電極組與第二電極組；以該測量系統測量一第一容量訊號與一第二容量訊號；以該訊號處理器根據該訊號差分析並判斷反應區中的樣品容量，若該樣品容量足夠則進行濃度量測步驟，若該樣品容量不足則要求重新進行量測或增加更多的樣品到反應區。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之判斷電化學試片反應區的樣品容量的方法，更包括以該計算單元根據一擴散電流計算法計算該第一及第二容量訊號差。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之判斷電化學試片反應區的樣品容量的方 法，其中該擴散電流計算為： 其中，I表示為反應電流；n表示為電子傳遞數；F表示為法拉第常數；A=工作電極表面積；t表示為時間；D表示為擴散係數。