TWI627403B - 生化試片 - Google Patents

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Abstract

一種生化試片，包括絕緣基板、電極單元、第一絕緣隔片、反應層、第二絕緣隔片以及變色層。電極單元位於絕緣基板上。第一絕緣隔片位於電極單元上且具有開口。開口暴露部分電極單元。反應層位於開口中。第二絕緣隔片位於第一絕緣隔片上。變色層至少配置在反應層之外的區域上。變色層的顏色隨著環境因素的變化而改變。

Description

生化試片
本發明是有關於一種生化試片，且特別是有關於一種具有共軛聚合物的生化試片。
傳統生化感測器中是利用包含酵素、導電介質、緩衝液等成分的反應層與樣品進行反應，並透過光學或電化學方式分析該反應所產生的生化濃度。然而，上述反應層的成份對於光、溫度、溼度、氧含量等環境因素極為敏感。舉例來說，倘若酵素處於非最適溫度環境，其將喪失應有活性。另外，導電介質也會因為光照而產生結構變化，例如亞鐵化合物被紫外光照射後會變成三價鐵化合物。而且上述反應層因環境因素而產生的變化，大多屬於不可逆反應，其將導致生化感測器喪失原有測量功能。
為了解決環境因素對生化感測器的影響，常利用如鋁膜或含乾燥劑之不透明容器來包存生化感測器。然而，該包裝方法僅能進行有限的隔離(例如光或溼度等)，其未能有效解決溫度對生化感測器的影響，且不具有提示使用者該生化感測器已因溫度而損壞的功能。
雖然另有業者設計多個反應區生化感測器，其可透過兩個反應區的濃度測量來分析該生化感測器是否受損或將化學反應藥劑混入反應層中，以測量反應層藥劑是否受損。但上述兩種方法均需於使用者將樣品置入反應區後才能得知該感測器是否已受損，進而導致使用者不必要的困擾。因此，如何發展一種生化試片，其可感測環境因素的變化，且不需要將樣品置入反應區便可提示使用者該生化試片是否受損將成為未來重要的一門課題。
本發明提供一種生化試片，其可感測環境因素的變化且不需要將樣品置入反應區便可提示使用者所述生化試片是否受損。
本發明提供一種生化試片，包括絕緣基板、電極單元、第一絕緣隔片、反應層、第二絕緣隔片以及變色層。電極單元位於絕緣基板上。第一絕緣隔片位於電極單元上且具有開口。開口暴露部分電極單元。反應層位於開口中。第二絕緣隔片位於第一絕緣隔片上。變色層至少配置在反應層之外的區域上。變色層的顏色隨著環境因素的變化而改變。
在本發明的一實施例中，所述變色層配置在所述絕緣基板的上側或下側、所述第一絕緣隔片的上側或下側，或所述第二絕緣隔片的上側或下側。
在本發明的一實施例中，所述變色層的材料包括共軛聚 合物。
在本發明的一實施例中，所述共軛聚合物包括芳香烴化合物、非芳香烴化合物、反芳香烴化合物或其組合。
在本發明的一實施例中，所述芳香烴化合物包括多環芳香烴化合物、苯基化合物、結晶紫衍生物或其組合。
在本發明的一實施例中，所述多環芳香烴化合物包括芳基甲烷化合物、螢烷化合物、吩噻嗪化合物、硫代螢烷化合物、咕噸化合物、螺吡喃化合物、苯並吡喃吡唑化合物、次甲基化合物、羅丹明內醯胺化合物、喹唑啉化合物、二氮雜咕噸化合物、二內酯化合物或其組合。
在本發明的一實施例中，所述苯基化合物包括甲酚紅衍生物、百里酚藍衍生物、苯胺黃衍生物、2,4-二硝基苯酚衍生物、溴酚藍衍生物、甲基黃衍生物、溴甲酚綠衍生物、甲基紅衍生物、鉻黑T衍生物、溴甲酚紫衍生物、茜紅衍生物、間硝苯酚衍生物、o-甲酚酞衍生物、酚酞衍生物、瑞香酚酞衍生物、茜素黃衍生物R、靛卡紅衍生物、孔雀石綠衍生物、三溴甲基苯碸衍生物、維多利亞藍B衍生物、維多利亞綠G衍生物、酞菁藍衍生物、酞菁綠衍生物或其組合。
在本發明的一實施例中，所述變色層更包括單體。所述單體包括非晶質聚合物、氯苯乙烯、乙烯、丙烯、丁烯、伸異戊基、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、烯丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙 烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙烯甲醚、乙氧乙烯、丁基乙烯基醚、甲基乙烯基酮、乙醯丙酮、聚乙烯及聚丙烯、聚酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、矽氧樹脂、改良樹脂、石蠟或其組合。
在本發明的一實施例中，所述變色層更包括增感劑。所述增感劑包括不飽和酮類、1,2-二酮衍生物、苯並基衍生物、芴衍生物、萘醌衍生物、蒽醌衍生物、二苯并哌喃衍生物、香豆素衍生物、花菁衍生物、部花菁衍生物、多次甲基衍生物、吖啶衍生物、氮雜苯衍生物、噁嗪衍生物、吲哚啉衍生物、薁衍生物、卟啉衍生物、四苯卟啉衍生物、三芳甲烷衍生物、酞菁衍生物、輪烯衍生物、螺吡喃衍生物、螺噁嗪衍生物、有機釕錯合物或其組合。
在本發明的一實施例中，所述不飽和酮類包括黃酮衍生物、二亞芐丙酮或其組合，所述1,2-二酮衍生物包括芐基、樟腦醌或其組合。
在本發明的一實施例中，所述變色層的形成方法包括塗覆法、噴墨印刷法、網絲印刷法或分散式印刷法。
在本發明的一實施例中，所述環境因素包括光、溫度、溼度、氧含量或其組合。
在本發明的一實施例中，所述變色層的顏色改變顯示文字、數字、圖形、圖案、符號或其組合。
在本發明的一實施例中，所述變色層更包括起始劑，所 述起始劑包括有機過氧化物。
在本發明的一實施例中，所述有機過氧化物包括異丁基過氧化物、α,α'-雙(新癸醯基過氧化)二異丙基苯、過氧化新癸酸枯基酯、過氧化二碳酸雙-正丙酯、過氧化二碳酸雙-第二丁酯、新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化二碳酸雙(4-第三丁基環己基)酯、過氧化新癸酸1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化二碳酸雙-2-乙氧基乙酯、雙(乙基己基過氧化)二碳酸酯、新癸酸第三己酯、過氧化二碳酸雙甲氧基丁酯、雙(3-甲基-3-甲氧基丁基過氧化)二碳酸酯、過氧化新癸酸第三丁酯、過氧化特戊酸第三己酯、3,5,5-三甲基己醯基過氧化物、辛醯基過氧化物、月桂醯基過氧化物、硬脂醯基過氧化物、過氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化琥珀醯、2,5-二甲基-2,5-雙(2-乙基己醯基)己烷、過氧化-2-乙基己酸1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化-2-乙基己酸第三己酯、4-甲基苯甲醯基過氧化物、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯、間甲苯甲醯基苯甲醯基過氧化物、苯甲醯基過氧化物、過氧化異丁酸第三丁酯、1,1-雙(第三丁基過氧化)2-甲基環己烷、1,1-雙(第三己基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(第三己基過氧化)環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧化)環己烷、2,2-雙(4,4-二丁基過氧化環己基)丙烷、1,1-雙(第三丁基過氧化)環十二烷、過氧化異丙基單碳酸第三己酯、第三丁基過氧化順丁烯二酸、過氧化-3,5,5-三甲基己酸第三丁酯、過氧化月桂酸第三丁酯、2,5-二甲基-2,5-雙(間甲苯甲醯基過 氧化)己烷、過氧化異丙基單碳酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己基單碳酸第三丁酯、過氧化苯甲酸第三己酯、2,5-二甲基-2,5-雙(苯甲醯基過氧化)己烷、過氧化乙酸第三丁酯、2,2-雙(第三丁基過氧化)丁烷、過氧化苯甲酸第三丁酯、4,4-雙(第三丁基過氧化)戊酸正丁酯、過氧化間苯二甲酸二-第三丁酯、α,α'-雙(第三丁基過氧化)二異丙基苯、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧化)己烷、第三丁基過氧化異丙苯、對薄荷烷氫過氧化物、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧化)己炔、二異丙基苯氫過氧化物、第三丁基三甲基矽烷基過氧化物、1,1,3,3-四甲基丁基氫過氧化物、異丙苯氫過氧化物、第三己基氫過氧化物、第三丁基氫過氧化物、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷或其組合。
在本發明的一實施例中，所述反應層的活性變化速率等於所述變色層的濃度變化速率。
在本發明的一實施例中，所述變色層的所述濃度變化速率是藉由式(1)與式(2)來定義，其如下所示：
其中K為所述變色層的反應速率常數，其由式(2)所定義；T為絕對溫標下的溫度； a、b為實驗常數，其中a為所述變色層的反應速率常數K與所述溫度T的截距，b為所述變色層的反應速率常數K與所述溫度T的斜率；C 0 為所述變色層的原始濃度；C i 為所述變色層欲呈現的變化濃度，其中所述變化濃度定義為所述反應層喪失原有測量功能時的變化濃度；A為在所述溫度T下，所述反應層或所述變色層的反應速率。
在本發明的一實施例中，在特定溫度下的所述變色層的所述反應速率常數由所述變色層中的化合物的濃度來調整。
在本發明的一實施例中，所述變色層中的所述化合物包括共軛聚合物、單體、增感劑、起始劑或其組合。
基於上述，本發明利用至少配置在反應層之外的區域上且具有共軛聚合物的變色層，其顏色可隨著環境因素的變化而改變。而且變色層的顏色改變可顯示為各種文字、數字、圖形(figure)、圖案(pattern)、符號等。因此，使用者不需要將樣品置入反應區便可得知所述生化試片是否受損，其不僅可減少樣品的耗損，還可降低生化試片的檢測誤差的風險。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧生化試片
110‧‧‧絕緣基板
120‧‧‧電極單元
122‧‧‧工作電極
124‧‧‧參考電極
126、128‧‧‧辨識電極
130‧‧‧第一絕緣隔片
132‧‧‧開口
140‧‧‧反應層
142‧‧‧反應區
150‧‧‧第二絕緣隔片
152‧‧‧透明觀測區
160‧‧‧變色層
圖1是依照本發明之一實施例的生化試片的爆炸示意圖。
圖2是實驗例1-2的反應層的活性喪失圖。
圖1是依照本發明之一實施例的生化試片的爆炸示意圖。
請參照圖1，本發明提供一種生化試片100，包括絕緣基板110、電極單元120、第一絕緣隔片130、反應層140、第二絕緣隔片150以及變色層160。在本實施例中，生化試片100為用以接收使用者的血液樣品的電化學試片，用以測量血液中血糖、膽固醇、尿酸、乳酸、血紅素等的數值。但本發明並不限於此，在其他實施例中，生化試片100亦可用於任何液態樣品中，只要能與反應層140產生電化學反應或是具有專一性辨別生物材料或訊號之能力即可。
絕緣基板110為具有平整的表面、具有電絕緣性以及可耐40℃~120℃的耐熱能力之基材。在一實施例中，絕緣基板110的材料可包含聚氯乙烯(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110的材料並不僅限於此。
如圖1所示，電極單元120位於絕緣基板110上。電極單元120包含互相絕緣的工作電極122、參考電極124以及辨識電 極126、128。在本實施例中，辨識電極126、128配置於工作電極122、參考電極124的外側。但電極單元120的配置可因應各種需求而異，並不限制這些電極之間的安排方式，亦不限制電極的數量，設計者可根據實際應用所需而增減電極，本發明並不限於此。
在本實施例中，辨識電極126、128可藉由後續製程中從開口132(可例如是採樣口)進入的液態樣品而導通，藉此啟動測量步驟。而工作電極122與參考電極124則是用以判斷後續製程中進入的液態樣品是否與反應層140進行電化學反應或是產生專一性辨別生物訊號。但本發明並不限於此，在另一實施例中，亦可利用電極126、128進行干擾物的測量。舉例來說，當電極122、124在進行血糖測量時，其可藉由干擾物的測量值來校正血糖值。另一方面，在其他實施例中，亦可藉由電極126、128進行第一樣品濃度檢測，而電極122、124進行第二樣品濃度檢測。電極單元120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，電極單元120是由一導電碳粉層所構成。在另一實施例中，電極單元120是由一金屬層所構成。又一實施例中，電極單元120是由一導電銀膠層及位於其上的導電碳粉層所組成，上述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。
第一絕緣隔片130位於電極單元120上。第一絕緣隔片130具有開口132，開口132至少暴露部分工作電極122與參考電 極124。在本實施例中，開口132只要能暴露測量所需的部分工作電極122與參考電極124即可，本發明並不限制開口132的面積與形狀。在一實施例中，第一絕緣隔片130的材料可包含但不限於聚氯乙烯絕緣膠帶、乙烯對苯二甲酸酯絕緣膠帶、熱乾燥型絕緣漆或紫外光固化型絕緣漆。
反應層140位於開口132中。反應層140至少覆蓋對應於開口132的工作電極122與參考電極124，以進行電化學反應或是產生專一性辨別生物訊號。詳細地說，反應層140至少包含氧化還原酶以及電子轉移調節物。氧化還原酶是對目標分析物(可例如是葡萄糖、膽固醇、尿酸、乳酸、血紅素等)具有高度的專一性，只催化目標分析物的反應構型且具有催化目標分析物的高分子複合球狀蛋白質。
在另一實施例中，反應層140亦可包括參與反應的輔酶(coenzyme)，其為一特殊子集輔基，其輔因子(或可稱為輔助因子)會緊緊黏在氧化還原酶上，且不因上述反應中而消耗，又因整個反應屬於偶聯反應(coupling reaction)，故輔酶的消耗或生成量亦可拿來判斷氧化還原酶的催化活性。在一實施例中，輔酶可例如是黃素腺鹼二核脢酸(Flavin-adenine dinucleotide)或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide)，但本發明不以此為限。
當所述目標分析物與氧化還原酶代謝物反應，使得輔酶的輔助因子還原，而電子轉移調節物則是用以將輔酶回復至其脫 氫態。換言之，所述輔酶以及電子轉移調節物被還原，該被還原的電子會擴散至生化感測器電極表面並形成一電位差。藉由測量該電位差而定量分析目標分析物含量。在一實施例中，電子轉移調節物可例如是二茂鐵及其衍生物、奎寧及其衍生物、有機導電性鹽或紫羅鹼(viologen)、氯化六甲基四胺釕(III)、鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀或其組合，但本發明不以此為限。
第二絕緣隔片150位於第一絕緣隔片130以及反應層140上。由於第二絕緣隔片150完全覆蓋在反應層140上，其使得反應層140的上、下以及三側壁(除了採樣口以外)被第二絕緣隔片150、絕緣基板110以及第一絕緣隔片130包圍而形成的管狀空間(未繪示)。當液態樣品進入上述管狀空間時，液態樣品在管狀空間內的附著力會大於液態樣品的內聚力，而使得液態樣品持續前進。此時，液態樣品會與管狀空間中的反應層140接觸，使得液態樣品與反應層140中的氧化還原酶、輔酶以及電子轉移調節物混合，以於管狀空間中形成反應區142。
此外，為了讓使用者可以看到液態樣品注入反應區142的狀況，在本實施例中，第二絕緣隔片150具有透明觀測區152。透明觀測區152暴露至少一部分的反應區142，以便於觀測反應區142中液態樣品注入的情況。在一實施例中，第二絕緣隔片150亦可例如是透明上蓋，其可用以觀測變色層160的顏色改變。
值得注意的是，在本實施例中，變色層160至少配置在反應層140之外的區域上。變色層160的顏色可隨著環境因素的 變化而改變。舉例來說，如圖1所示，變色層160配置在第一絕緣隔片130的上側上。由於變色層160的材料包括共軛聚合物，所述共軛聚合物與反應層140具有相同變化速率，而且變色層160與反應層140處於同一環境條件下(亦即光、溫度、溼度、氧含量相同)。因此，當所述共軛聚合物隨著環境因素的變化而產生顏色改變時，亦表示反應層140中的氧化還原酶、輔酶或電子轉移調節物亦隨著時間環境因素而喪失活性或產生結構變化。如此一來，使用者僅需利用預先印製於試片罐、說明書或透過測量儀螢幕顯示上的比對色即可得知本實施例之生化試片100是否受損。在一實施例中，所述共軛聚合物可例如是芳香烴化合物、非芳香烴化合物、反芳香烴化合物或其組合。所述芳香烴化合物可例如是多環芳香烴化合物(Polycyclic aromatic hydrocarbon compound)、苯基化合物、結晶紫衍生物(Crystal Violet derivative)或其組合。所述多環芳香烴化合物可例如是芳基甲烷化合物(triarylmethane compound)、螢烷化合物(fluoran compound)、吩噻嗪化合物(phenothiazine compound)、硫代螢烷化合物(thiofluoran compound)、咕噸化合物(xanthene compound)、螺吡喃化合物(spiropyran compound)、苯並吡喃吡唑化合物(chromenopyrazole compound)、次甲基化合物(methine compound)、羅丹明內醯胺化合物(rhodaminelactam compound)、喹唑啉化合物(quinazoline compound)、二氮雜咕噸化合物(diazaxanthene compound)、二內酯化合物(bislactone compound) 或其組合。所述苯基化合物可例如是甲酚紅衍生物(cresol red derivative)、百里酚藍衍生物(Thymol Blue derivative)、苯胺黃衍生物(aniline yellow derivative)、2,4-二硝基苯酚衍生物(2,4-Dinitrophenol derivative)、溴酚藍衍生物(Bromophenol blue derivative)、甲基黃衍生物(Methyl Orange derivative)、溴甲酚綠衍生物(bromcresol green derivative)、甲基紅衍生物(Methyl Red derivative)、鉻黑T衍生物(Eriochrome Black T derivative)、溴甲酚紫衍生物(bromcresol purple derivative)、茜紅衍生物(Alizarin derivative)、間硝苯酚衍生物(m-nitrophenol derivative)、o-甲酚酞衍生物(o-Cresolphthalein derivative)、酚酞衍生物(Phenolphthalein derivative)、瑞香酚酞衍生物(Thymolphthalein derivative)、茜素黃衍生物R(Alizarin Yellow R derivative)、靛卡紅衍生物(Indigo Carmine derivative)、孔雀石綠衍生物(Malachite green derivative)、三溴甲基苯碸衍生物(Phenyl tribromomethyl sulfone derivative)、維多利亞藍B衍生物(Victoria blue B derivative)、維多利亞綠G衍生物(Victoria green G derivative)、酞菁藍衍生物(Phthalocyanine derivative)、酞菁綠衍生物(Phthaloyanine Green G derivative)或其組合。
在一實施例中，變色層160的形成方法可包括塗覆法、噴墨印刷法、網絲印刷法或分散式印刷法。舉例來說，可將液態形式的共軛聚合物以噴嘴塗覆在絕緣基板110的上側或下側、第一絕緣隔片130的上側或下側，或第二絕緣隔片150的上側或下 側。但本發明不以此為限，只要將所述共軛聚合物塗覆在反應層140以外的區域上即可。接著，再將所述液態形式的共軛聚合物轉變成固態形式的共軛聚合物。在一實施例中，所述轉變的方式可例如是自然乾燥或烘乾等，本發明不以此為限。
另外，由於可使用上述各種方法來形成變色層160，因此，當變色層160的顏色隨著環境因素的變化而改變時，變色層160的顏色改變可顯示出文字、數字、圖形、圖案、符號或其組合。如此一來，使用者不需要將樣品置入反應區便可得知所述生化試片是否受損，其不僅可減少樣品的耗損，還可增加生化試片的檢測效率。在一實施例中，所述環境因素可例如是光、溫度、溼度、氧含量或其組合。但本發明不以此為限，只要是會使得反應層140中的氧化還原酶、輔酶或電子轉移調節物喪失活性或產生結構變化的環境因素均在本發明的範疇內。
此外，本發明並不限制變色層160中的共軛聚合物變色的辨識方法。在一實施例中，可將生化試片上印製至少兩個比對色(其一為生化試片未受損的顏色，另一為生化試片已受損的顏色)，而變色層則位於兩個比對色的中間(未繪示)，使用者可透過所述比對色來辨識此生化試片是否受損。在另一實施例，則是可將變色層設置於生化試片的連接區(未繪示)，當生化試片插入測量儀後，測量儀可透過光學系統讀取變色層中的共軛聚合物所呈現的顏色，並透過顯示或聲音方式警告使用者該生化試片已受損。在一實施例中，所述生化感測器並不限於生化試片，其亦可 例如是生化卡匣。
在本實施例中，變色層160可更包括單體或增感劑。所述單體可用以增加變色層160的顏色辨識度以及增加變色層160中的共軛聚合物的安定性。換言之，本實施例可藉由添加不同含量或不同種類的單體，以形成不同顏色的變色層160，其使得變色層160中經改變後的顏色的辨識度亦隨之不同。在一實施例中，所述單體可例如是非晶質聚合物(amorphous polymer)、氯苯乙烯(chlorostyrene)、乙烯(ethylene)、丙烯(propene)、丁烯(butene)、伸異戊基(isoamylene)、乙酸乙烯酯(vinyl acetate)、丙酸乙烯酯(vinyl propionate)、苯甲酸乙烯酯(vinyl benzoate)、丁酸乙烯酯(vinyl butyrate)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、丙烯酸乙酯(ethyl acrylate)、烯丙烯酸丁酯(butyl acrylate)、丙烯酸2-乙基己酯(2-ethylhexyl acrylate)、丙烯酸苯酯(phenyl acrylate)、甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)、甲基丙烯酸乙酯(ethyl methacrylate)、甲基丙烯酸丁酯(butyl methacrylate)、乙烯甲醚(vinyl methyl ether)、乙氧乙烯(ethoxyethene)、丁基乙烯基醚(butyl vinyl ether)、甲基乙烯基酮(methyl vinyl ketone)、乙醯丙酮(acetylacetone)、聚乙烯(polyvinyl)及聚丙烯(polypropylene)、聚酯樹脂(polyester resin)、聚胺基甲酸乙酯樹脂(polyurethane resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、矽氧樹脂(silicone resin)、改良樹脂(modified resin)、石蠟(paraffins)或其組合。
在本實施例中，為了因應不同反應層140對環境條件的反應，可於變色層160中加入所述增感劑，以調整共軛聚合物活性能量的陽離子聚合以及/或自由基聚合的反應性。所述增感劑可例如是不飽和酮類、1,2-二酮衍生物(1,2-diketone derivative)、苯並基衍生物(benzo derivative)、芴衍生物(fluorene derivative)、萘醌衍生物(naphthoquinone derivative)、蒽醌衍生物(anthraquinone derivative)、二苯並呱喃衍生物(xanthenes derivative)、香豆素衍生物(coumarin derivative)、花菁衍生物(gallocyanine derivative)、部花菁衍生物(merocyanine-based derivative)、多次甲基衍生物(polymethine derivative)、吖啶衍生物(acridine derivative)、氮雜苯衍生物(pyridazine derivative)、噁嗪衍生物(oxazine derivative)、吲哚啉衍生物(indoline derivative)、薁衍生物(azulene derivative)、卟啉衍生物(porphyrins derivative)、四苯卟啉衍生物(tetraphenyl porphyrin derivative)、三芳甲烷衍生物(triarylmethane derivative)、酞菁衍生物(phthalocyanin derivative)、輪烯衍生物(annulene derivative)、螺吡喃衍生物(spiropyrans derivative)、螺噁嗪衍生物(spirooxazine derivative)、有機釕錯合物(ruthenium complexes)或其組合。所述不飽和酮類可例如是黃酮衍生物(flavones derivative)、二亞芐丙酮(dibenzalacetone)或其組合，所述1,2-二酮衍生物(1,2-diketone derivative)可例如是芐基(benzyl derivative)、樟腦醌(camphorquinone derivative)或其組合。
另外，在本實施例中，可於變色層160中加入起始劑。所述起始劑可將所述共軛聚合物自由基聚合，以調整所述變色層160的反應速率常數。所述起始劑可例如是藉由特定溫度條件而產生游離自由基的有機過氧化物，但本發明不限於此。所述起始劑可例如是異丁基過氧化物(isobutyl peroxide)、α,α'-雙(新癸醯基過氧化)二異丙基苯(α,α'-bis(neodecanoyl peroxy)diisopropylbenzene)、過氧化新癸酸枯基酯(cumyl peroxyneodecanoate)、過氧化二碳酸雙-正丙酯(bis-n-propyl peroxydicarbonate)、過氧化二碳酸雙-第二丁酯(bis-s-butyl peroxydicarbonate)、新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯(1,1,3,3-tetramethylbutyl neodecanoate)、過氧化二碳酸雙(4-第三丁基環己基)酯(bis(4-t-butyl cyclohexyl)peroxydicarbonate)、過氧化新癸酸1-環己基-1-甲基乙酯(1-cyclohexyl-1-methyl ethyl peroxyneodecanoate)、過氧化二碳酸雙-2-乙氧基乙酯(bis-2-ethoxy ethyl peroxydicarbonate)、雙(乙基己基過氧化)二碳酸酯(bis(ethyl hexyl peroxy)dicarbonate)、新癸酸第三己酯(t-hexyl neodecanoate)、過氧化二碳酸雙甲氧基丁酯(bismethoxy butyl peroxydicarbonate)、雙(3-甲基-3-甲氧基丁基過氧化)二碳酸酯(bis(3-methyl-3-methoxy butyl peroxy)dicarbonate)、過氧化新癸酸第三丁酯、過氧化特戊酸第三己酯(t-hexyl peroxypivalate)、3,5,5-三甲基己醯基過氧化物(3,5,5-trimethyl hexanoyl peroxide)、辛醯基過氧化物(octanoyl peroxide)、月桂醯基過氧 化物(lauroyl peroxide)、硬脂醯基過氧化物(stearoyl peroxide)、過氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯(1,1,3,3-tetramethyl butyl peroxy-2-ethyl hexanoate)、過氧化琥珀醯(succinic peroxide)、2,5-二甲基-2,5-雙(2-乙基己醯基)己烷(2,5-dimethyl-2,5-bis(2-ethylhexanoyl)hexane)、過氧化-2-乙基己酸1-環己基-1-甲基乙酯(1-cyclohexyl-1-methylethyl peroxy-2-ethylhexanoate)、過氧化-2-乙基己酸第三己酯(t-hexyl peroxy-2-ethyl hexanoate)、4-甲基苯甲醯基過氧化物(4-methylbenzoyl peroxide)、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯(t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate)、間甲苯甲醯基苯甲醯基過氧化物(m-toluoyl benzoyl peroxide)、苯甲醯基過氧化物(benzoyl peroxide)、過氧化異丁酸第三丁酯(t-butylperoxy isobutyrate)、1,1-雙(第三丁基過氧化)2-甲基環己烷(1,1-bis(tert-butylperoxy)-2-methyl-cyclohexane)、1,1-雙(第三己基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷(1,1-bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane)、1,1-雙(第三己基過氧化)環己烷(11-bis(t-hexyl peroxy)cyclohexane)、1,1-雙(第三丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷(1,1-bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane)、1,1-雙(第三丁基過氧化)環己烷(1,1-bis(t-butylperoxy)cyclohexane)、2,2-雙(4,4-二丁基過氧化環己基)丙烷(2,2-bis(4,4-di butylperoxy cyclohexyl)propane)、1,1-雙(第三丁基過氧化)環十二烷(1,1-bis(t-butylperoxy)cyclododecane)、過氧化異丙基單碳酸第三己酯(t-hexyl peroxy isopropyl monocarbonate)、第三丁基過氧化順丁烯二酸(t-butylperoxy maleie acid)、過氧化-3,5,5-三甲基己酸第三丁酯(t-butyl peroxy-3,5,5-trimethylhexanoate)、過氧化月桂酸第三丁酯(t-butylperoxy laurate)、2,5-二甲基-2,5-雙(間甲苯甲醯基過氧化)己烷(2,5-dimethyl-2,5-bis(m-toluoyl peroxy)hexane)、過氧化異丙基單碳酸第三丁酯(t-butylperoxy isopropyl monocarbonate)、過氧化-2-乙基己基單碳酸第三丁酯(t-butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate)、過氧化苯甲酸第三己酯(t-hexyl peroxybenzoate)、2,5-二甲基-2,5-雙(苯甲醯基過氧化)己烷(2,5-dimethyl-2,5-bis(benzoyl peroxy)hexane)、過氧化乙酸第三丁酯(t-butylperoxyacetate)、2,2-雙(第三丁基過氧化)丁烷(2,2-bis(t-butylperoxy)butane)、過氧化苯甲酸第三丁酯(t-butylperoxybenzoate)、4,4-雙(第三丁基過氧化)戊酸正丁酯(n-butyl4,4-bis(t-butylperoxy)valerate)、過氧化間苯二甲酸二-第三丁酯(di-t-butylperoxyisophthalate)、α,α'-雙(第三丁基過氧化)二異丙基苯(α,α'-bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzene)、過氧化二異丙苯(dicumylperoxide)、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧化)己烷(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane)、第三丁基過氧化異丙苯(t-butylcumylperoxide)、對薄荷烷氫過氧化物(p-menthane hydroperoxide)、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧化)己炔(2,5-dimethyl-2,5-bis(t-butylperoxy)hexyne)、二異丙基苯氫過氧化物(diisopropylbenzene hydroperoxide)、第三丁 基三甲基矽烷基過氧化物(t-butyl trimethylsilyl peroxide)、1,1,3,3-四甲基丁基氫過氧化物(1,1,3,3-tetramethyl butyl hydroperoxide)、異丙苯氫過氧化物(cumene hydroperoxide)、第三己基氫過氧化物(t-hexyl hydroperoxide)、第三丁基氫過氧化物(t-butyl hydroperoxide)、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷(2,3-dimethyl-2,3-diphenylbutane)或其組合。
但本發明並不限制所述起始劑之種類數量。在另一實施例中，變色層160中可包含兩種或兩種以上對不同溫度反應之起始劑，使得變色層160可因應不同的環境溫度而改變顏色。
值得注意的是，由於反應層140的活性變化速率(可例如是氧化還原酶的活性遞減速率)等於變色層160的濃度變化速率(可例如是共軛聚合物的濃度變化速率)。因此，當反應層140中的氧化還原酶的活性遞減速率為已知時(可例如由實驗中得知)，變色層160中的共軛聚合物的濃度變化速率則可藉由式(1)與式(2)來定義，其如下所示：
其中K為所述變色層160的反應速率常數，其由式(2)所定義； T為絕對溫標下的溫度；a、b為實驗常數，其中a為變色層160的反應速率常數K與所述溫度T的截距，b為所述變色層160的反應速率常數K與所述溫度T的斜率；C 0 為所述變色層160的原始濃度；C i 為所述變色層160欲呈現的變化濃度，其中所述變化濃度定義為反應層140喪失原有測量功能時的變化濃度；A為在所述溫度T下，反應層140或變色層160的反應速率。
值得注意的是，所述K為變色層160的反應速率常數，其可透過所述共軛聚合物、單體、增感劑以及起始劑的濃度來調整。換言之，在本實施例中，可藉由所述共軛聚合物、單體、增感劑以及起始劑的濃度來控制變色層160於特定溫度及時間下的顏色變化。
然而，本發明並不限制所述顏色表現與變化範圍。只要本實施例之變色層160因環境因素(可例如是環境溫度)而喪失原有測量功能時所呈現的顏色與剛完成生產(或剛出廠)時所呈現的顏色相距1個以上的色卡碼差即可。在一實施例中，變色層160可因環境因素(可例如是環境溫度)而喪失原有測量功能時所呈現的顏色與剛完成生產時所呈現的顏色呈現7個以上的色卡碼差。
所述「色卡碼」是依據「彩通公司」(Pantone Inc.)所發行之「彩通配色系統®」(PANTONE MATCHING SYSTEM®)中 所指定之顏色編碼。如利用Pantone Yellow 8pts、Pantone Warm Red 0.125pts及Pantone Trans.Wt.56pts的調配成果為彩通配色系統色卡碼PMS 106C的黃色，相關描述於美國專利第5734800公告號，專利名稱為「Six-color process system」中，在此將其併入以作為上述之參考。而所述色卡碼差為「彩通配色系統®」中之編碼差，舉例來說，PMS 106C與PMS 105C或PMS 107C呈現1個色卡碼差。
圖2是實驗例1-2的反應層的活性喪失圖。
〈實驗〉
為了證明本發明的可實現性，下文將舉實驗例以更具體地描述本發明。雖然描述了以下實驗，但是在不逾越本發明範疇的情況下，可適當改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應根據下文所述的實驗對本發明作出限制性的解釋。
(實驗例1)
在生化試片上配置具有共軛聚合物的變色層，其中所述生化試片是用以量測膽固醇。接著，將所述生化試片放置於溫度為攝氏30度的環境下，連續放置51天，並觀察變色層的顏色變化。變色層的顏色變化如圖2所示。
(實驗例2)
在生化試片上配置具有共軛聚合物的變色層，其中所述生化試片是用以量測膽固醇。接著，將所述生化試片放置於溫度 為攝氏50度的環境下，連續放置51天，並觀察變色層的顏色變化。變色層的顏色變化如圖2所示。
由圖2的結果顯示，與實驗例1相較，由於實驗例2的生化試片處於攝氏50度的高溫下，其可能造成實驗例2的氧化還原酶活性遞減，導致實驗例2的氧化還原酶失去原有活性或喪失部分甚至全部的反應能力。另一方面，實驗例2的電子轉移調節物(例如是亞鐵氰化鉀)亦會受光或熱的影響而導致結構變化，而且所述結構變化大多是不可逆反應。因此，實驗例2的生化試片的活性便從100%(放置0天)降低至小於90%(放置8天)，其已落入感測膽固醇的允許範圍(即90%)的之外。換言之，在放置8天後，實驗例2的生化試片將永久喪失原有測量膽固醇的功能。
另外，如圖2所示，實驗例1的變色層的顏色從放置0天到放置51天皆為相同顏色(PMS 3155C)。而實驗例2的變色層的顏色從放置0天的顏色(PMS 3155C)改變至放置8天的顏色(PMS 3025C)，進而改變至放置51天的顏色(PMS 288C)。因此，使用者便可利用預先印製於試片罐上的比對色，比對生化試片的變色層的顏色即可得知生化試片是否受損。
綜上所述，本發明利用至少配置在反應層之外的區域上且具有共軛聚合物的變色層，其顏色可隨著環境因素的變化而改變。而且變色層的顏色改變可顯示為各種文字、數字、圖形、圖案、符號等。因此，使用者不需要將樣品置入反應區便可得知所述生化試片是否受損，其不僅可減少樣品的耗損，還可降低生化 試片的檢測誤差的風險。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (18)

  1. 一種生化試片，包括：絕緣基板；電極單元，位於所述絕緣基板上；第一絕緣隔片，位於所述電極單元上，且具有開口，所述開口暴露部分所述電極單元；反應層，位於所述開口中；第二絕緣隔片，位於所述第一絕緣隔片上；以及變色層，至少配置在所述反應層之外的區域上，其中所述變色層的顏色隨著環境因素的變化而改變，其中所述反應層的活性變化速率等於所述變色層的濃度變化速率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的生化試片，其中所述變色層配置在所述絕緣基板的上側或下側、所述第一絕緣隔片的上側或下側，或所述第二絕緣隔片的上側或下側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的生化試片，其中所述變色層的材料包括共軛聚合物。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的生化試片，其中所述共軛聚合物包括芳香烴化合物、非芳香烴化合物、反芳香烴化合物或其組合。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的生化試片，其中所述芳香烴化合物包括多環芳香烴化合物、苯基化合物、結晶紫衍生物或其組合。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的生化試片，其中所述多環芳香烴化合物包括芳基甲烷化合物、螢烷化合物、吩噻嗪化合物、硫代螢烷化合物、咕噸化合物、螺吡喃化合物、苯並吡喃吡唑化合物、次甲基化合物、羅丹明內醯胺化合物、喹唑啉化合物、二氮雜咕噸化合物、二內酯化合物或其組合。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的生化試片，其中所述苯基化合物包括甲酚紅衍生物、百里酚藍衍生物、苯胺黃衍生物、2,4-二硝基苯酚衍生物、溴酚藍衍生物、甲基黃衍生物、溴甲酚綠衍生物、甲基紅衍生物、鉻黑T衍生物、溴甲酚紫衍生物、茜紅衍生物、間硝苯酚衍生物、o-甲酚酞衍生物、酚酞衍生物、瑞香酚酞衍生物、茜素黃衍生物R、靛卡紅衍生物、孔雀石綠衍生物、三溴甲基苯碸衍生物、維多利亞藍B衍生物、維多利亞綠G衍生物、酞菁藍衍生物、酞菁綠衍生物或其組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的生化試片，其中所述變色層更包括單體，所述單體包括非晶質聚合物、氯苯乙烯、乙烯、丙烯、丁烯、伸異戊基、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、烯丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙烯甲醚、乙氧乙烯、丁基乙烯基醚、甲基乙烯基酮、乙醯丙酮、聚乙烯及聚丙烯、聚酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、矽氧樹脂、改良樹脂、石蠟或其組合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的生化試片，其中所述變色層更包括增感劑，所述增感劑包括不飽和酮類、1,2-二酮衍生物、苯並基衍生物、芴衍生物、萘醌衍生物、蒽醌衍生物、二苯 并哌喃衍生物、香豆素衍生物、花菁衍生物、部花菁衍生物、多次甲基衍生物、吖啶衍生物、氮雜苯衍生物、噁嗪衍生物、吲哚啉衍生物、薁衍生物、卟啉衍生物、四苯卟啉衍生物、三芳甲烷衍生物、酞菁衍生物、輪烯衍生物、螺吡喃衍生物、螺噁嗪衍生物、有機釕錯合物或其組合。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的生化試片，所述不飽和酮類包括黃酮衍生物、二亞芐丙酮或其組合，所述1,2-二酮衍生物包括芐基、樟腦醌或其組合。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的生化試片，其中所述變色層的形成方法包括塗覆法、噴墨印刷法、網絲印刷法或分散式印刷法。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的生化試片，其中所述環境因素包括光、溫度、溼度、氧含量或其組合。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的生化試片，其中所述變色層的顏色改變顯示文字、數字、圖形、圖案、符號或其組合。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的生化試片，其中所述變色層更包括起始劑，所述起始劑包括有機過氧化物。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的生化試片，其中所述有機過氧化物包括異丁基過氧化物、α,α'-雙(新癸醯基過氧化)二異丙基苯、過氧化新癸酸枯基酯、過氧化二碳酸雙-正丙酯、過氧化二碳酸雙-第二丁酯、新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化二碳酸雙(4-第三丁基環己基)酯、過氧化新癸酸1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化二碳酸雙-2-乙氧基乙酯、雙(乙基己基過氧化)二碳酸酯、新癸酸第三己酯、過氧化二碳酸雙甲氧基丁酯、雙(3- 甲基-3-甲氧基丁基過氧化)二碳酸酯、過氧化新癸酸第三丁酯、過氧化特戊酸第三己酯、3,5,5-三甲基己醯基過氧化物、辛醯基過氧化物、月桂醯基過氧化物、硬脂醯基過氧化物、過氧化-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化琥珀醯、2,5-二甲基-2,5-雙(2-乙基己醯基)己烷、過氧化-2-乙基己酸1-環己基-1-甲基乙酯、過氧化-2-乙基己酸第三己酯、4-甲基苯甲醯基過氧化物、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯、間甲苯甲醯基苯甲醯基過氧化物、苯甲醯基過氧化物、過氧化異丁酸第三丁酯、1,1-雙(第三丁基過氧化)2-甲基環己烷、1,1-雙(第三己基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(第三己基過氧化)環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧化)環己烷、2,2-雙(4,4-二丁基過氧化環己基)丙烷、1,1-雙(第三丁基過氧化)環十二烷、過氧化異丙基單碳酸第三己酯、第三丁基過氧化順丁烯二酸、過氧化-3,5,5-三甲基己酸第三丁酯、過氧化月桂酸第三丁酯、2,5-二甲基-2,5-雙(間甲苯甲醯基過氧化)己烷、過氧化異丙基單碳酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己基單碳酸第三丁酯、過氧化苯甲酸第三己酯、2,5-二甲基-2,5-雙(苯甲醯基過氧化)己烷、過氧化乙酸第三丁酯、2,2-雙(第三丁基過氧化)丁烷、過氧化苯甲酸第三丁酯、4,4-雙(第三丁基過氧化)戊酸正丁酯、過氧化間苯二甲酸二-第三丁酯、α,α'-雙(第三丁基過氧化)二異丙基苯、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧化)己烷、第三丁基過氧化異丙苯、對薄荷烷氫過氧化物、2,5-二甲基-2,5-雙(第三丁基過氧化)己炔、二異丙基苯氫過氧化物、第三丁基三甲基矽烷基過氧化物、1,1,3,3-四甲基丁基氫過氧化物、異丙苯氫過氧化 物、第三己基氫過氧化物、第三丁基氫過氧化物、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷或其組合。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的生化試片，其中所述變色層的所述濃度變化速率是藉由式(1)與式(2)來定義，其如下所示： 其中K為所述變色層的反應速率常數，其由式(2)所定義；T為絕對溫標下的溫度；a、b為實驗常數，其中a為所述變色層的所述反應速率常數與所述溫度的截距，b為所述變色層的所述反應速率常數與所述溫度的斜率；C 0 為所述變色層的原始濃度；C i 為所述變色層欲呈現的變化濃度，其中所述變化濃度定義為所述反應層喪失原有測量功能時的變化濃度；A為在所述溫度T下，所述反應層或所述變色層的反應速率。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的生化試片，其中在特定溫度下的所述變色層的所述反應速率常數由所述變色層中的化合物的濃度來調整。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的生化試片，其中所述變色層中的所述化合物包括共軛聚合物、單體、增感劑、起始劑或其組合。
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