TWI536020B - 一種具檢測功能的試片及其所包含的檢測材料 - Google Patents

Description

一種具檢測功能的試片及其所包含的檢測材料

本發明係揭露了一種具化學品檢測功能的試片及其所包含的檢測材料；更明確的說，本發明係揭露了一種得以長時間保存且得以用以進行化學品檢測的試片及其所應用之主要檢測成分。

食品防腐劑是防止食品腐敗變質，延長食品保存期的一種食品添加劑，主要有預防食物中毒的好處。因此，加工的食品絕大多數有防腐劑。其中，以亞硫酸鹽、焦亞硫酸鹽、甲醛、硼砂及二氧化硫；硝酸鹽為大宗。

以往在檢測前述的各化學物質時，大多係將紙材泡入液態檢測材料(例如是酵素或是氧化酶)內以使液態檢測材料均勻的吸附在紙材內以為試紙之製作。試紙使用時，試紙中的檢測材料與待測液中的指定成份反應，以讓試紙中的檢測材料變色，進而得讓使用者得悉待測液中是否含有指定成份，以達檢測之效。除此之外，亦有將檢測材料滴入、塗佈於試片(得為尿布以及衛生棉等個人衛生產品)之表面以為 體液中所含之化學成份檢測之應用。

如美國專利公告第6,203,496號專利即為一例，其教示了一尿布，由一透水、吸水及一不透水層所組成，其係設有一化學試劑，用以對試劑來對尿中含有的物質進行變色檢測。另外，如中華民國公告第M456182號專利，其則教示了利用將酸鹼指示劑直接塗佈在尿布的不透水外表層的內側面，以檢測尿液PH值。

然而，習知以酵素為主的檢測材料有著許多先天性的缺陷，例如是酵素的保存期間短、耐熱性差、相對較差的光學吸收率(可辨識性較差)以及淹泡製程使每試紙所需的單位使用量高等缺點。更明確的說，相對於傳統的個人衛生用品的保存期限係以年為單位，如拋棄式純棉尿布的使用期限約為五年，現存的各種酵素的保存期限大多於百日以下，且其易受溫度影響而快速劣化，亦因此，其無法被廣泛推廣、應用。

以上所述，即為具化學品檢測功能的試片的技術現況。

為了解決前述的檢測材料快速劣化以致保存期限過短的問題，在經過許多重覆測試及研究後，本發明提出了一種製程簡易、低本極低且得以延長傳統檢測材料(如酵素)使用期限的方法及成份，並以其為本發明之內容。

簡單來說，本發明提出了一種得以長時間保存且具檢測功能的檢測材料，其主要技術特徵在於利用膠體包覆酵素來減少其受空氣及溫度的影響，進而在不影響其檢測能力的同時延長檢測材料(如酵素)的使用時效。而檢測材料的成分及膠體與檢測材料的包覆方式等，均為本發明的重點之一。

綜合而言，本發明之重點在於提供一種具化學品檢測功能的試片及其所包含的檢測材料、以及提供一種具化學品檢測功能的貼片型試片及其所包含的檢測材料。簡單來說，本發明係之一重點在於利用膠體來減少檢測材料與空氣的接觸面積從而減緩其劣化的時程。另外，本發明之另一目標在於提供了一種進行前述程序時所需的檢測材料的細部成分參數，來於成本以及檢測結果的可視性之間取得平衡，解決了以往具檢測功能的試片及應用其之個人衛生用品壽命過短的問題。

1‧‧‧試片

10‧‧‧第一載體

101~103‧‧‧檢測區域

2‧‧‧貼片型試片

20‧‧‧第二載體

30‧‧‧檢測材料

31‧‧‧膠體

32‧‧‧反應物質

301‧‧‧上膠層

302‧‧‧檢測層

303‧‧‧下膠層

4‧‧‧待測液

40‧‧‧貼附膜

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

S3‧‧‧上表面

圖一A及圖一B係分別教示了一種本發明具檢測功能的試片之第一實施例於不同角度的示意圖。

圖二係教示了一種本發明的具檢測功能的試片之第二實施例的示意圖。

圖三係揭露了本發明於第三實施例的示意圖。

圖四係揭露了本發明於第四實施例的示意圖。

圖五A及圖五B係分別教示了一種本發明之具檢 測功能的貼片型試片之第一實施例於不同角度的示意圖。

為了讓本發明的優點，精神與特徵可以更容易且明確地了解，後續將以實施例並參照所附圖式進行詳述與討論。值得注意的是，這些實施例僅為本發明代表性的實施例，其中所舉例的特定方法，裝置，條件，材質等並非用以限定本發明或對應的實施例。

承前所述，本發明提供一種具化學品檢測功能的試片及其所包含的檢測材料。請參閱圖一A及圖一B，圖一A及圖一B係分別教示本發明具檢測功能的試片之第一實施例於不同角度的示意圖。首先，本發明具化學品檢測功能的試片係至少需要包含有一第一載體10以及一檢測材料30。於本實施例中，第一載體10為一膠膜，惟除此之外，前述第一載體10亦得為一疏水性材料或是一親水性材料。前述疏水性材料得指一疏水性材料(如高分子纖維)等吸水性較差的材料，而親水性材料(Hydrophilic)則得指如棉花等吸水性較佳的材料。

另一方面，檢測材料30可由一膠體31以及反應物質32相互組合而成，膠體31係將反應物質32包覆於其中，藉以減少反應物質32與空氣的接觸面積。其中，在一待測液4與檢測材料30接觸時，待測液4以一預定方式穿越膠體31以與反應物質32反應，並使反應物質32的顏色改變以為檢測之效。

而就膠體31以及反應物質32的成份而言，本發明 之膠體31得為一高分子材料。更明確的說，前述高分子材料得為一水溶性聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)，惟其不以此為限，其亦得以其他的透明的水溶性材料取代之。

另外，針對不同的待測液4，本發明的反應物質32得為亞硝酸鹽(Nitrite)檢測試劑、葡萄糖(Glucose)檢測試劑、牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)檢測試劑、pH檢測試劑、膽紅素(Bilirubin)檢測試劑、尿膽素(Urobilinogen)檢測試劑、酮體(ketone body)檢測試劑等其他與相對應化學品接觸時可為變色的成份。

而除了前述膠體31以及反應物質32以外，使用者在應用時亦得針對其需要來增加其他的添加物來提供其他特性。而需知悉的是，本發明的膠體31以及反應物質32得以多種不同的方式來形成檢測材料30並予以應用，以下將對檢測材料30的應用方式來進行說明。

再請參閱圖一A及圖一B，由圖可見，於本實施例中，本發明具檢測功能的試片1係具有一第一載體10，其表面係具有至少一檢測區域101、102、103，而檢測區域101至103上則設置有本發明的檢測材料30。於本實施例中，檢測材料30係大致分為三層，分別為下膠層303、檢測層302以及上膠層301，檢測層302係設置於上膠層301及下膠層303之間，而下膠層303係與第一載體10接觸。而下膠層303及上膠層301係分別地至少由膠體31所組成，檢測層302包含有反應物質32。於本 實施例中，上膠層301及下膠層303所係分別地主要由一如PVA的水溶性高分子材料所組成。

在實際應用時，待測液4(如尿液)可以藉由設置於上膠層301一端的第二載體20輸入，並與檢測材料30的上膠層301接觸，待測液4中的水分將溶解上膠層301以讓待測液4與檢測層302中的反應物質32接觸並為變色之反應。需知悉的是，其不以具有第二載體20為限，於實際需要時，待測液4亦得直接地供應予上膠層301以為變色反應亦可，本發明不對此多加限制。

而前述之結構得以下列的步驟來完成，首先，分別準備有一液態膠體31以及液態的反應物質32。於本實施例中，前述液態膠體31係由預定比例(10~15%)的聚乙烯醇粉粒(聚合程度70,000~100,000)與水混合而成以為稠狀，其粘度(Viscosity)約為8000至20000CPS。需注意的是，聚乙烯醇的濃、稠度並不以前述為限，藉由調控聚乙烯醇以及水的比例，即得對其濃稠度為相對應的控制。

在膠體31及反應物質32準備完畢後，將部份的膠體31與反應物質32混合以形成一帶有反應物質32的混合漿體。

於本實施例中，若待測液4為亞硝酸鹽(Nitrite)時，亞硝酸鹽檢測之反應物質32(反應物質32包含50mM的對氨基苯磺酰胺(sulfanilamide)、330mM檸檬酸和10mM N-(1-萘基)乙二胺(N-(1-naphthyl)ethylenediamine))得與膠體31混合，使亞硝酸鹽檢測之 反應物質包含在檢測材料30中，其比例介於20%至66%之間，其中以29%綜效較佳。含有亞硝酸鹽之待測液4可被檢測範圍為體積莫耳濃度介於0.1mM至5mM之間。在該濃度區間時，其得於不過分浪費材料的前提下，讓使用者得以充份的察覺其顏色的變化。前者所指綜效係指使用者觀察能力以及其所消耗材料的綜合效果。

同樣地，若待測液4為葡萄糖時，葡萄糖檢測之反應物質32(反應物質32包含75U/mL葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase)、15U/mL辣根過氧化物酶(Horseradish peroxidase)和0.6M碘化鉀(potassium iodide))得與膠體31混合，使葡萄糖檢測之反應物質包含在檢測材料30中，比例介於10%至50%之間，其中以20%綜效較佳。待測液4可被檢測範圍為體積莫耳濃度介於5mM至500mM之間，而5mM到50mM之間的判讀較準確。而5mM至50mM之間的判讀較準確。

另一方面，若待測液4為為牛血清白蛋白時，牛血清白蛋白檢測之反應物質32(反應物質32包含250mM檸檬酸和3.9mM四溴酚藍(Tetrabromophenol blue))得與膠體31混合，使牛血清蛋白檢測之反應物質包含在檢測材料30中，比例介於20%至50%之間，其中以33%綜效較佳。待測液4可被檢測範圍為體積莫耳濃度介於2μM至1000μM之間，而10μM到150μM之間的判讀較準確。

若待測液4為膽紅素時，膽紅素檢測之反應物質 32(反應物質32包含4.9mM亞硝酸鈉(Sodium nitrite)、145mM磺胺酸(sulfanilic acid)和104mM鹽酸(Hydrochloric acid))得與膠體31混合，使膽紅素檢測之反應物質包含在檢測材料30中，比例介於10%至50%之間，其中以20%綜效較佳。待測液4可被檢測範圍為體積莫耳濃度介於10mg/mL至100mg/mL之間，而25mg/mL到50mg/mL之間的判讀較準確。

若待測液4為尿膽素時，尿膽素檢測之反應物質32(反應物質32包含0.1M對二甲氨基苯甲醛(4-Dimethylaminobenzaldehyde)和2.8M鹽酸(Hydrochloric acid))得與膠體31混合，使膽紅素檢測之反應物質包含在檢測材料30中，比例介於16%至50%之間，其中以33%綜效較佳。待測液4可被檢測範圍為體積莫耳濃度介於17μM至500μM之間，而20μM到200μM之間的判讀較準確。

若待測液4為酮體時，酮體檢測之反應物質32(反應物質32包含3%亞硝基鐵氰化鈉(sodium nitroprusside)和0.2M甘氨酸(glycine))得與膠體31混合，使酮體檢測之反應物質包含在檢測材料30中，比例介於20%至66%之間，其中以50%綜效較佳。待測液4可被檢測範圍為體積莫耳濃度介於0.5mM至200mM之間，而5mM到20mM之間的判讀較準確。

若檢測待測液4之pH值時，pH值檢測之反應物質32(反應物質32包含廣用試劑)得與膠體31混合，使pH值檢測之反應物質包含在檢測材料30中，比例介於16%至50%之間，其 中以20%綜效較佳。待測液4可被檢測之pH範圍為介於pH4.0至pH10.0之間。

接著，將膠體31與混合漿體分別裝設於一成型裝置之中。前述的成型裝置得指一壓印製程、轉印製程、點膠製程或是網印製程所相對應的裝置。在裝置完畢後，先於第一載體10之表面以膠體31形成有一下膠層303，接著於下膠層303之上方以混合漿體形成檢測層302，最後再於檢測層302的上方形以膠體31形成有上膠層301，即得為圖一A所示之結構。而需注意的是，前述之上膠層301及下膠層303得於檢測層302之側方連接以將檢測層302包覆於其中，如圖二中之第二實施例所繪述者，即為一例。而在形成該結構後，待其中的水分蒸發並硬化後，製程即完成。而前述各層材料的形成步驟之間，若材料較稀時，其得配合溫度之調控使材料部份或全部硬化後，再行將其表面的材料蓋設於其表面以取得更緊密的結構。

本發明除了前述的設計外，亦請參閱圖三，圖三係教示了本發明具檢測功能的試片之第三實施例的示意圖。由圖可見，其與前例較相異之處在於本實施例中的檢測材料30為單一層狀結構。更明確的說，與前述的上膠層301、檢測層302及下膠層303之設計不同，本實施例的檢測材料30係將前述的混合漿體塗佈於檢測區域之表面上以完成，省略了上膠層301及下膠層303的應用。而本實施例的結構之成形方法與前 例類似，故不予以贅述。

再者，除了前述的結構外，本發明亦具有一第四實施例，其材料與第三實例大致相同，惟其稠度較低以讓其得以滲入試片1的表面中。亦即本實施例與前例之間的主要差別在於混合漿體中膠體31及反應物質32的濃度及稠度。亦即藉由增加膠體31中的含水量，混合漿體將得具有一較佳的流動性，以讓混合漿體得以滲入並嵌設於纖維的空隙中。當混合漿體滲入纖維後，待膠體31中的水分蒸發後，即得讓膠體31及反應物質32均勻地形成於纖維之表面及內部。

另一方面，承本發明第三實施例之設計，本發明的膠體31亦不以水溶性高分子材料為限，在需要時，膠體31得為一非水溶性的孔洞性材料。更明確的說，膠體31經與檢測材料30混合後得以前述的各種方式形成於纖維的表面，接著以其相對應的固化手段(例如是照射紫外線(UV))讓其固化，並形成有一透明的多孔洞性固態結構，而檢測材料30則埋設於其中，藉以形成檢測材料30。在實際應用時，待測液4滲入該些連續孔洞以與該反應物質32接觸以為變色反應。

另一方面，承本發明第一實施例之設計，本發明更提供一種具檢測功能的貼片型試片。請參閱圖五A及圖五B，圖五A及圖五B係分別教示了一種本發明之具檢測功能的貼片型試片之第一實施例於不同角度的示意圖。本案發明之具檢測功能的貼片型試片2之結構設計與本案發明之具檢測功 能的試片的第一實施例大致相同，相異之處在於：亦可以在第一載體10上設置有一貼附膜40，其中第一載體10係由親水性材料與疏水性材料組成，而檢測區域係由親水性材料形成；第一載體10具有一第一表面S1與一第二表面S2，檢測材料30設置於第一表面S1上，貼附膜40具有一附有黏貼物質的上表面S3，而貼附膜40以上表面S3黏附於第一載體10之第二表面S2。

其中貼片型試片2於使用時，使用者撕去貼附膜40，並將貼片型試片2黏貼於附有待測液4的物品上，使第一載體10上的檢測材料30與待測液4接觸，在待測液4與檢測材料30接觸時，待測液4穿越膠體31以與反應物質32反應，並使反應物質32的顏色改變以為檢測之效。其中本案發明之具檢測功能的貼片型試片並不以此為限，使用者可依實際需要將貼附膜40以具有黏性的上膠層301取代。此時貼片型試片2於使用時，使用者得將貼片型試片2利用具有黏性的上膠層301，直接黏貼於附有待測液4的物品上。

而附帶一提的是，於前述各實施例中，使用者得將前述的檢測材料30利用點膠機以點膠(Dispenser)或是各種方式來將檢測材料30形成於試片1以及貼片型試片2的表面，而該具有檢測材料30的部份即為檢測區域。而當試片1以及貼片型試片2的表面具有多種不同的檢測材料30時，各檢測材料30將分別稱為第一檢測材料、第二檢測材料及第三檢測材 料，如此類推，而其所屬之位置則以第一檢測區域101及第二檢測區域102及第三檢測區域103等名稱予以代表，以茲區隔。需注意的是，在應用點膠程序來進行時，各個檢測區域並不以單點為限，其亦得為條狀或面狀為之，其形狀端看使用者之需求而定，如圖中所繪述的各種形狀的檢測區域，即為其例。而在點畢檢測材料30且待其乾化後，試片1即得為檢測之用。

另一方面，前述的試片1以及貼片型試片2得在應用於個人衛生用品中，以用於檢測使用者之生理狀態。再請參閱圖一，當本發明的試片1被用作為個人衛生用品時，例如是尿布時，其外表面的膠膜以及其中的吸水棉得分別視為前述的第一載體10及第二載體20。

再者，請參閱圖三及圖四，圖四係繪述了本發明的第四實施例的示意圖。本發明第四實施例與圖三所示之實例相異之處在於，圖四所繪示之本發明設計中，第一載體10的表面上的各個檢測區域中得分別設置有至少一凹陷以供檢測材料30設置於其中，藉此，檢測材料30之位置得相對地固定且較不易受第二載體20之影響。

綜合而言，本發明之重點在於提供一種具化學品檢測功能的試片及其所包含的檢測材料、以及一種具化學品檢測功能的貼片型試片及其所包含的檢測材料。簡單來說，本發明係之一重點在於利用水溶性膠體溶劑來減少或是隔離 檢測材料(例如是酵素)與空氣的接觸面積，進而減緩其劣化的時程。另外，本發明之另一目標在於提供了一種進行前述程序時所需的檢測材料的細部成分參數，來於成本以及檢測結果的可視性之間取得平衡，解決了以往具檢測功能的試片及應用其之個人衛生用品壽命過短的問題。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變，及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

1‧‧‧試片

10‧‧‧第一載體

20‧‧‧第二載體

30‧‧‧檢測材料

301‧‧‧上膠層

302‧‧‧檢測層

303‧‧‧下膠層

4‧‧‧待測液

Claims (18)

1. 一種檢測材料，該檢測材料係由至少一膠體以及一反應物質組成，該膠體係將該反應物質包覆於其中以減少該反應物質與空氣的接觸面積；其中，在一待測液與該檢測材料接觸時，該待測液穿越該膠體以與該反應物質反應，並使該反應物質的顏色改變以為檢測之效，該膠體包含一水溶性高分子材料，該水溶性高分子材料與該待測液相溶，該待測液係藉由溶解該膠體的方式穿越該膠體以與該反應物質接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述的檢測材料，其中該反應物質為亞硝酸鹽(Nitrite)檢測之試劑，包含在該檢測材料中，比例介於20%至66%之間，其中以29%綜效較佳，該反應物質可檢測的該待測物體積莫耳濃度介於0.1mM至5mM。
3. 如申請專利範圍第1項所述的檢測材料，其中該反應物質為葡萄糖(Glucose)檢測之試劑，包含在該檢測材料中，比例介於10%至50%之間，其中以20%綜效較佳，該反應物質可檢測的該待測物體積莫耳濃度介於5mM至500mM。
4. 如申請專利範圍第1項所述的檢測材料，其中該反應物質為牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)檢測之試劑，包含在該檢測材料中，比例20%至50%之間，其中以33%綜效較佳，該反應物質可檢測的該待測物體積莫耳濃度介於2μM至1000μM。
5. 如申請專利範圍第1項所述的檢測材料，其中該反應物質為膽紅素(Bilirubin)檢測之試劑，包含在該檢測材料中，比例介於10%至50%之間，其中以20%綜效較佳，該反應物質可檢測的該待測物濃度介於10mg/mL至100mg/mL。
6. 如申請專利範圍第1項所述的檢測材料，其中該反應物質為尿膽素(Urobilinogen)檢測之試劑，包含在該檢測材料中，其比例介於16%至50%之間，其中以33%綜效較佳，該反應物質可檢測的該待測物濃度介於17μM至500μM。
7. 如申請專利範圍第1項所述的檢測材料，其中該反應物質為酮體(Ketone body)檢測之試劑，包含在該檢測材料中，比例介於20%至66%之間，其中以50%綜效較佳，該反應物質可檢測的該待測物濃度介於0.5mM至200mM。
8. 如申請專利範圍第1項所述的檢測材料，其中該反應物質為pH值檢測之試劑，包含在該檢測材料中，比例介於16%至50%之間，其中以20%綜效較佳，該反應物質可檢測的該待測物pH值介於pH4.0至pH10.0。
9. 一種具檢測功能的試片，其包含：一第一載體，其表面係具有至少一檢測區域，該檢測區域之表面係設置有一如申請專利範圍第1項至第8項任一者所述的檢測材料。
10. 如申請專利範圍第9項所述之試片，其中該檢測材料係包含有一下膠層、一檢測層以及一上膠層，該檢測層係設置於該上膠層及該下膠層之間，該下膠層係與該第一載體接觸，該下膠層及該上膠層係分別地至少由該膠體所組成，該檢測層包含有該反應物質。
11. 如申請專利範圍第10項所述之試片，其中該第一檢測材料之該上膠層、該檢測層以及該下膠層係相互堆疊而成。
12. 如申請專利範圍第10項所述之試片，其中該檢測材料係摻雜於該檢測層之該第一檢測區域之表面。
13. 一種具檢測功能的貼片型試片，其包含： 一第一載體，具有一第一表面與一第二表面，該第一表面係具有至少一檢測區域，該檢測區域之表面係設置有一如申請專利範圍第1項至第8項任一者所述的檢測材料；以及一貼附膜，具有一附有黏貼物質的上表面，該上表面貼附於該第一載體之該第二表面。
14. 如申請專利範圍第13項所述之貼片型試片，其中該貼片型試片於使用時，一使用者可以藉由撕去該貼附膜，並將該貼片型試片黏貼於附有一待測液的一物品上，使該第一載體上的該檢測材料與該待測液接觸，在該待測液與該檢測材料接觸時，該待測液穿越該膠體以與該反應物質反應，並使該反應物質的顏色改變以為檢測之效。
15. 如申請專利範圍第13項所述之貼片型試片，其中該第一載體係由一親水性材料與一疏水性材料組成，該檢測區域係以親水性材料形成。
16. 如申請專利範圍第13項所述之貼片型試片，其中該檢測材料係包含有一下膠層、一檢測層以及一上膠層，該檢測層係設置於該上膠層及該下膠層之間，該下膠層係與該第一載體接觸，該下膠層及該上膠層係分別地至少由該膠體所組成，該檢測層包含有該反應物質。
17. 如申請專利範圍第15項所述之貼片型試片，其中該第一檢測材料之該上膠層、該檢測層以及該下膠層係相互堆疊而成。
18. 如申請專利範圍第15項所述之貼片型試片，其中該第一檢測材料之該上膠層係具有黏性，得黏貼於附有該待測液的該物品上。