TWI588488B - 電化學測試片及電化學測試方法 - Google Patents

Description

電化學測試片及電化學測試方法

本發明係關於一種電化學測試片，尤其關於一種能夠測得流道中環境溫度或血液溫度的電化學測試片。

電化學式電化學測試片(Electrochemical Sensor Strip)已成熟地被應用於檢測流體中的各種物質，而其基本原理為利用一化學試劑(Reagent)，使其與一待測流體中之一待分析物產生一電化學作用，以產生一電輸出信號，此電輸出信號與待測流體之待分析物有關。當待測流體為人的血液，而待分析物為血醣時，即可利用一葡萄糖氧化酵素及其他複合物來作為化學試劑。

圖1顯示習知電化學測試片的外觀示意圖。圖2顯示圖1之電化學測試片的分解圖。如圖1及圖2所示，電化學測試片100為一血糖測試片，其包含有電極基板110、流道板120以及頂板130。電極基板110包含一電路佈局112及一基板111，且其係藉由印刷技術於一基板111上印刷電路佈局112所形成，而電路佈局112具有多個電極及電路。流道板120界定出一缺口122，其係由貫穿流道板120之上下表面來形成。為了使血液能夠更順利地流動，可於頂板130之對應流道板120的缺口122的位置處設置一開口135。

製造電化學測試片100時，需要將電極基板110、流道板120以及頂板130貼合在一起。使流道板120位於電極基板110及頂板130之間，且電極基板110、流道板120以及頂板130共同定義出一流道150。流道150的位置對應流道 板120的缺口122的位置，且具有一入口125及一開口135。於操作時，使用者將血液滴於入口125處，血液從入口125進入流道150，因毛細現象血液會於流道150中流動，流道150中的氣體則從開口135排出。

電路佈局112包含參考電極11a、工作電極11b與檢測電極11c，其中檢測電極11c與參考電極11a的電壓極性相異；且檢測電極11c與工作電極11b的電壓極性相異，使得參考電極11a及檢測電極11c形成一電壓差；參考電極11a及工作電極11b形成另一電壓差。該些電極可以使用任何可導電材質，例如可以使用石墨。

圖3顯示習知電化學量測裝置之功能方塊圖。電化學量測裝置200包含一兩個電極211及212、一參考電壓源220、一電流電壓轉換電路230、一類比數位轉換電路240、一處理器250、一溫度計280及一顯示器260。於一實施例中，還可以更包含一記憶體270。電極211用以電連接參考電極11a，電極212用以電連接工作電極11b及檢測電極11c。參考電壓源220可以為接地端。參考電極11a透過電極211電連接參考電壓源220，工作電極11b及檢測電極11c透過電極212電連接類比數位轉換電路240、電流電壓轉換電路230及處理器250。顯示器260電連接處理器250。記憶體270中可以儲存有多個資料。

於操作時，使用者將電化學測試片100插入例如一血糖計的電化學量測裝置200，並將血液滴入至入口125，血液會先沿著流道150流過檢測電極11c，再流過工作電極11b，最後再流過參考電極11a。

參考電極11a與檢測電極11c係用以偵測血液量，當血液由檢測電極11c流至參考電極11a時，參考電極11a與檢測電極11c間產生一電壓差，由於血液為導體因此會流生一檢測用電流I，電化學量測裝置200檢測到檢測用電流I 後，即可得知血液已流至參考電極11a，並啟動血糖測量程序。於血糖測量程序時，電化學量測裝置200在參考電極11a與工作電極11b間形成一電壓差，藉以測得一電流值，並依據該電流值計算出血液之血糖濃度。

為了解決溫度影響量測數據漂移的問題，於習知技術中，還於電化學量測裝置200中設有一溫度計280，溫度計280為溫度感測裝置，用以感測溫度，並利用該溫度，來補償因溫度漂移所造成之血糖量測上的誤差。然而，這樣的設計有其缺點，當電化學量測裝置200中從溫度較高的市外，帶進溫度較低的室內時，需要靜置30分鐘，以使電化學量測裝置200內的溫度與室內環境平衡，如此才不會因電化學量測裝置200的溫度過高，量測到錯誤的校正溫度。因，使用上較為麻煩。

然而，依據習知技術之電化學測試片尚存在有更一步改善的空間。

依本發明一實施例，提供一種電化學測試片，用以電連接於一電化學量測裝置以檢測一血液。電化學測試片包含一流道及一溫度感測電極。流道用以供血液流入於流道中。溫度感測電極包含一導電性溫度傳感器、一第一導電線及一第二導電線。導電性溫度傳感器形成於流道內且包含一第一端及一第二端。第一導電線形成於流道外部，第一導電線的一第一端連接於一電化學量測裝置，且其一第二端連接於導電性溫度傳感器的第一端。第二導電線形成於流道外部，第二導電線的一第一端連接於電化學量測裝置，且其一第二端連接於導電性溫度傳感器的第二端。

於一實施例中，電化學測試片具有使電化學量測裝置在一時間點下，於第一導電線及第二導電線間產生一第一電信號，並依據第一電信號求得溫度傳感器的電阻，而再利用溫度傳感器的電阻求得一校正溫度的功能。

於一實施例中，電化學測試片更包含一參考電極及一工作電極，用以檢測血液中的血糖值。

於一實施例中，流道包含互相連通的一第一流道及一第二流道。而且，溫度感測電極的導電性溫度傳感器設於第一流道內，而參考電極及工作電極，設於第二流道內。

於一實施例中，第一流道及第二流道位於同一平面上。於另一實施例中，第一流道及第二流道位於相異的平面上。

於一實施例中，電化學測試片更包含一工作電極，用以使電化學量測裝置在另一時間下，於溫度感測電極的第一導電線或第二導電線；以及工作電極間產生一第二電信號，並依據第二電信號求得血液的血糖值，藉以使將溫度感測電極發揮一參考電極的功能。

於一實施例中，電化學測試片更包含一參考電極，用以使電化學量測裝置在另一時間下，於溫度感測電極的第一導電線或第二導電線；以及參考電極間產生一第二電信號，並依據第二電信號求得血液的血糖值，藉以使將溫度感測電極發揮一工作電極的功能。

於一實施例中，導電性溫度傳感器的材質為石墨，而第一導電線及第二導電線的材質為金屬。

依據本發明一實施例，能夠直接於電化學測試片的流道內，設置有溫度感測電極的溫度傳感器，而能夠測得較正確的校正溫度，而能夠補償因 溫度所造成之血糖濃度標移，並測得較正確的血糖濃度。

100‧‧‧電化學測試片

110‧‧‧電極基板

111‧‧‧基板

112‧‧‧電路佈局

11a‧‧‧參考電極

11b‧‧‧工作電極

11c‧‧‧檢測電極

120‧‧‧流道板

122‧‧‧缺口

125‧‧‧入口

130‧‧‧頂板

135‧‧‧開口

150‧‧‧流道

151‧‧‧子流道

151a‧‧‧子流道

152‧‧‧子流道

152a‧‧‧子流道

153‧‧‧主流道

153a‧‧‧主流道

154‧‧‧分支流道

154a‧‧‧分支流道

155‧‧‧隔牆

200‧‧‧電化學量測裝置

210‧‧‧電路切換裝置

211‧‧‧電極

212‧‧‧電極

213‧‧‧電極

220‧‧‧參考電壓源

230‧‧‧電流電壓轉換電路

240‧‧‧類比數位轉換電路

250‧‧‧處理器

260‧‧‧顯示器

270‧‧‧記憶體

280‧‧‧溫度計

300‧‧‧電化學測試片

310‧‧‧電極基板

311‧‧‧基板

312‧‧‧電路佈局

31a‧‧‧參考電極

31b‧‧‧工作電極

31c‧‧‧檢測電極

410‧‧‧溫度感測電極

411‧‧‧第一導電線

412‧‧‧第二導電線

413‧‧‧溫度傳感器

圖1顯示習知電化學測試片的外觀示意圖。

圖2顯示圖1之電化學測試片的分解圖。

圖3顯示習知電化學量測裝置之功能方塊圖。

圖4顯示依本發明一實施例之電化學測試片的分解圖。

圖5A顯示依本發明另一實施例之電化學測試片之電極基板的示意圖。

圖5B顯示依本發明另一實施例之電化學測試片之電極基板的示意圖。

圖6A顯示依本發明另一實施例之電化學測試片之電極基板的示意圖。

圖6B顯示依本發明另一實施例之電化學測試片之電極基板的示意圖。

圖7顯示依本發明一實施例之電化學測試方法的流程圖。

圖4顯示依本發明一實施例之電化學測試片的分解圖。如圖4所示，依據本發明一實施例之電化學測試片300，其可以為一血糖測試片並且包含有電極基板310、流道板120以及頂板130，且電極基板310、流道板120以及頂板130界定出一流道150。流道板120以及頂板130為於本領域具有通常知識者所了解或所能改良變更的技術，因此以下將省略其相關說明。

電極基板310包含一基板311及形成於基板311的一電路佈局312。電路佈局312包含參考電極31a、工作電極31b與檢測電極31c。檢測電極31c、 參考電極31a及工作電極31b位於流道150內。當在檢測電極31c與參考電極31a間供應一電壓時，檢測電極31c與參考電極31a間產生一檢測用電流，電化學量測裝置200測得檢測電極31c與參考電極31a間的檢測用電流的電信號後，並依據該檢測用電流決定流道150是否已充滿足夠的血液。當判斷為流道150已充滿足夠的血液時，即可啟動測量程序。於測量程序時，電化學量測裝置200在參考電極31a與工作電極31b間形成一電壓差，藉以測得一電流值，並依據該電流值計算出血液之血糖濃度。

於本發明中，電極基板310還包含有一溫度感測電極410。在圖4之實施例中，溫度感測電極410用以在血液進入流道150內前感測流道內環境溫度；或者在血液進入流道150內後感測流道內之血液溫度。以下將更詳細地說明溫度感測電極410的結構；以及其測得校正溫度的方法。

如圖4所示，溫度感測電極410可以為參考電極31a，而且溫度感測電極410包含有一第一導電線411、一第二導電線412及一導電性溫度傳感器413。於一實施例中，第一導電線411及第二導電線412的材質為金屬，更具體而言可以為一銀金屬，而導電性溫度傳感器413的材質包含有一石墨。於一實施例，亦可以於石墨中再添加其他的成分，來提高溫度傳感器413的效能。第一導電線411的一端連接於電化學量測裝置200的一電極211，且其另一端連接於導電性溫度傳感器413的一端。第二導電線412的一端連接於電化學量測裝置200的一電極212，且其另一端連接於導電性溫度傳感器413的另一端。導電性溫度傳感器413位於流道150內，而第一導電線411及第二導電線412設於流道150外部，藉以使血液不會接觸到第一導電線411及第二導電線412，而僅接觸於溫度傳感器413。溫度傳感器413的溫度改變時，其電阻值也會跟著改變，因此僅需要測得 溫度傳感器413的電阻，即可求得校正溫度。

要測量校正溫度時，僅需要透過電化學量測裝置200的該些電極211及212，於第一導電線411及第二導電線412間提供一電壓，並量測第一導電線411及第二導電線412間的一電流，藉以計算導電性溫度傳感器413的電阻，而再利用其電阻求得一校正溫度。或者，於第一導電線411及第二導電線412間提供一電流，並量測第一導電線411及第二導電線412間的一電壓，藉以計算導電性溫度傳感器413的電阻，而再利用其電阻求得一校正溫度。

應了解的是，於圖4之實施例中，溫度感測電極410為參考電極31a。但是本發明不限定於此，於其他實施例中亦可以為工作電極31b或檢測電極31c；或者於流道內之獨立於參考電極31a、工作電極31b或檢測電極31c的電極(將於後述)。

此外，於一實施例中，溫度感測電極410可以為參考電極31a、工作電極31b與檢測電極31c以外的電極。圖5A顯示依本發明另一實施例之電化學測試片之電極基板的示意圖。圖5A實施例大致相似於圖4實施例，因此相同的元件使用相同的符號，並省略其相關的說明，以下僅說明相異處。如圖5A所示，於一實施例中，流道150包含互相連通的子流道151及子流道152，而且子流道151及子流道152皆連通於流道150的流道口。當血流從流道150的流道口進入流道150時，會分別進入於子流道151及子流道152中。溫度傳感器413位於子流道151內，而參考電極31a及工作電極31b位於子流道152內，其中參考電極31a透過溫度感測電極410的第二導電線412電性連接於電化學量測裝置200的電極212。要測量校正溫度時，電化學量測裝置200的電極211及212，於第一導電線411及第二導電線412間產生一電信號，並依據該電信號求得溫度傳感器413的電阻，而再 利用溫度傳感器413的電阻求得一校正溫度。要量測血糖時，電化學量測裝置200的電極212及213，於參考電極31a及工作電極31b間產生一電信號，並依據該電信號求得血液的血糖值。

圖5B顯示依本發明另一實施例之電化學測試片之電極基板的示意圖。圖5B實施例大致相似於圖5A實施例，因此相同的元件使用相同的符號，並省略其相關的說明，以下僅說明相異處。如圖5B所示，於一實施例中，流道150包含互相不連通且獨立的子流道151及子流道152，而且子流道151及子流道152分別具有各自的流道口。溫度傳感器413位於子流道151內，而參考電極31a及工作電極31b位於子流道152內，其中參考電極31a透過溫度感測電極410的第二導電線412電性連接於電化學量測裝置200的電極212。操作時，可以先使血流從流道150的子流道151的流道口進入子流道151，以測量校正溫度。隨後時，使血流從流道150的子流道152的流道口進入子流道152，以測量血糖濃度，最後再利用校正溫度校正血糖濃度。

圖6A顯示依本發明另一實施例之電化學測試片之電極基板的示意圖。圖6A實施例大致相似於圖4實施例，因此相同的元件使用相同的符號，並省略其相關的說明，以下僅說明相異處。如圖6A所示，於本實施例中，流道150包含互相連通的主流道153及分支流道154，而且分支流道154連通於主流道153的側邊。當血流從流道150的流道口進入流道150時，先進入於主流道153後再進入分支流道154中。溫度傳感器413位於分支流道154內，而檢測電極31c、參考電極31a及工作電極31b位於主流道153內，其中第一導電線411、第二導電線412、檢測電極31c、參考電極31a及工作電極31b，分別透過電化學量測裝置200的電路切換裝置210，而連接於電化學量測裝置200的電極211或電極212。要測量校正 溫度時，電化學量測裝置200的電極211、電極212以及電路切換裝置210，於第一導電線411及第二導電線412間產生一電信號，並依據該電信號求得溫度傳感器413的電阻，而再利用溫度傳感器413的電阻求得一校正溫度。要量測血糖時，電化學量測裝置200的電極211、電極212以及電路切換裝置210，於參考電極31a及工作電極31b間產生一電信號，並依據該電信號求得血液的血糖值。

圖6B顯示依本發明另一實施例之電化學測試片之電極基板的示意圖。圖6B實施例大致相似於圖6A實施例，因此相同的元件使用相同的符號，並省略其相關的說明，以下僅說明相異處。如圖6B所示，於一實施例中，電極基板310更包含有一阻牆155，位於主流道153及分支流道154之間，藉以阻隔血液從主流道153流入分支流道154內，並使主流道153及分支流道154互相不連通。此時所測得之校正溫度，不會受血液的影響。從減少變因之數量的角度來看，最好是使溫度傳感器413不要接觸於血液；但是從為求得血液之溫度的角度來看，最好是使溫度傳感器413接觸於血液。因此電極基板310的設計，可以依使用者需求而改變。

此外，於前述實施例中，雖然流道150的主流道153與分支流道154；或者子流道151及子流道152都是形成在同一平面上，然而本發明不限於前述的實施例。於一實施例中，亦可以使流道150的主流道153與分支流道154；或者子流道151及子流道152都形成在不相同的平面上。更具體而言，亦可以於基板311(電極基板310)的上下方各設置有一流道板120，而且共同界定出一流道150。詳而之，使基板311與上流道板120間界定一子流道151a(或主流道153a)；而基板311與下流道板120間界定一子流道152a(或分支流道154a)，並且使子流道151a及子流道152a皆連通於流道150的流道口(或者，在基板311形成一貫穿孔 使分支流道154a連通於主流道153a的下側)。同時，使溫度感測電極410的溫度傳感器413設於子流道151a(或分支流道154a)內，使參考電極31a、工作電極31b與檢測電極31c形成於子流道152a(或主流道153a)內。

圖7顯示依本發明一實施例之電化學測試方法的流程圖。依本發明一實施例之電化學測試方法，其利用包含多個電極的一電化學測試片300及耦接電化學測試片300的一電化學量測裝置200，來測量位於該些電極間之一待測血液的血糖濃度。電化學測試方法包含以下步驟。

步驟S02：在參考電極31a與工作電極31b間形成一電壓差，藉以測得一電流值，並依據該電流值計算出血液之測得血糖濃度。

步驟S04：利用一溫度感測電極410，測得一校正溫度。具體而言，在血液進入流道150前，執行步驟S04，所求得之校正溫度為流道150內的環境溫度。在血液進入流道150並接觸溫度感測電極410的溫度傳感器後，執行步驟S04，所求得之校正溫度為流道150內的血液溫度。

步驟S06：利用該校正溫度計算得一血糖補償值，並利用該血糖補償值校正該測得血糖濃度，以求得一校正後血糖濃度。於一實施例中，亦可以分別求得流道150內的環境溫度；以及流道150內的血液溫度，並且再利用該些溫度計算得一血糖補償值。

依據習知技術，僅能夠測得電化學量測裝置200中的溫度，在將電化學量測裝置200從較高的溫度例如屋外，帶到較低的溫度例如屋內時，在初期未平衡狀態下，電化學量測裝置200中的溫度尚還未降至屋內的溫度，因此所測得之校正溫度並非血液的溫度，而得到錯誤的結果。然而，依據本發明一實施例，直接於電化學測試片300的流道150內，形成溫度感測電極410的溫度傳感 器413，而能夠測得較正確的校正溫度，進而能夠測得較正確的血糖濃度。

於圖4實施例中，使溫度感測電極410為參考電極31a，相較於習知技術，僅增加一第二導電線412。這樣的電路設計，在功能上使參考電極31a之位於流道150中的部分，同時具有檢測血糖濃度的功能以及測量校正溫度的功能，讓一個電極同時發揮兩種功能，因而在結構上能夠簡化電路佈局，製程方便，實質上也不會增加太多的製造成本。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此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。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

150‧‧‧流道

31a‧‧‧參考電極

31b‧‧‧工作電極

151、152‧‧‧子流道

411‧‧‧第一導電線

412‧‧‧第二導電線

413‧‧‧溫度傳感器

311‧‧‧基板

211、212、213‧‧‧電極

Claims (9)

1. 一種電化學測試片，用以電連接於一電化學量測裝置以檢測一血液，包含：一流道，用以供該血液流入於該流道中；以及一溫度感測電極其包括：一導電性溫度傳感器，形成於該流道內且包含一第一端及一第二端；一第一導電線，形成於該流道外部，該第一導電線的一第一端連接於該電化學量測裝置，且其一第二端連接於該導電性溫度傳感器的該第一端；及一第二導電線，形成於該流道外部，該第二導電線的一第一端連接於該電化學量測裝置，且其一第二端連接於該導電性溫度傳感器的該第二端，其中，該血液不會接觸到該第一導電線及該第二導電線，且該血液能夠接觸於該溫度傳感器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電化學測試片，更包含：一基板；及一電路佈局，形成於該基板且包含：一工作電極，位於該流道內；一檢測電極，位於該流道內；及一參考電極，位於該流道內， 其中，該工作電極或該參考電極包含該溫度感測電極，該檢測電極與該參考電極間用以產生一檢測用電流，並依據該檢測用電流決定該流道是否已充滿足夠的血液，而且，該參考電極與該工作電極間用以形成一電壓差，藉以測得一電流值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電化學測試片，更包含一參考電極及一工作電極，用以檢測該血液中的血糖值。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電化學測試片，其中，該流道包含互相連通的一第一流道及一第二流道，而且該溫度感測電極的該導電性溫度傳感器設於該第一流道內，而該參考電極及該工作電極，設於該第二流道內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電化學測試片，其中，該第一流道及該第二流道位於同一平面上。
6. 如申請專利範圍第4項所述之電化學測試片，其中，該第一流道及該第二流道位於相異的平面上。
7. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之電化學測試片，其中該導電性溫度傳感器的材質包含有石墨，而該第一導電線及該第二導電線的材質包含有金屬。
8. 一種電化學測試方法，適用於一電化學量測裝置及一如申請專利範圍第1項所述之電化學測試片，其中，該電化學測試片更包含一工作電極，該方法包含：使該電化學量測裝置在一時間點下，於該第一導電線及該第二導電線間 產生一第一電信號，並依據該第一電信號求得該溫度傳感器的電阻，而再利用該溫度傳感器的電阻求得一校正溫度的功能，使該電化學量測裝置在另一時間下，於該溫度感測電極的該第一導電線或該第二導電線；以及該工作電極間產生一第二電信號，並依據該第二電信號求得血液的血糖值，藉以使將該溫度感測電極發揮一參考電極的功能。
9. 一種電化學測試方法，適用於一電化學量測裝置及一如申請專利範圍第1項所述之電化學測試片，其中，該電化學測試片更包含一參考電極，該方法包含：使該電化學量測裝置在一時間點下，於該第一導電線及該第二導電線間產生一第一電信號，並依據該第一電信號求得該溫度傳感器的電阻，而再利用該溫度傳感器的電阻求得一校正溫度的功能，使該電化學量測裝置在另一時間下，於該溫度感測電極的該第一導電線或該第二導電線；以及該參考電極間產生一第二電信號，並依據該第二電信號求得血液的血糖值，藉以使將該溫度感測電極發揮一工作電極的功能。