TWI696830B - 組合式電化學分析裝置 - Google Patents

Abstract

一種組合式電化學分析裝置，其包含一基板以及多個電極。該基板具有一電極設置區及一溶液設置區。該電極設置區具有一第一結合部、一第二結合部及一分析部，其中該分析部定義在該第一結合部及該第二結合部之間。該溶液設置區鄰設該電極設置區及具有一凹槽。該些電極可拆卸式結合於該電極設置區的該第一結合部或該第二結合部內，其中結合於該電極設置區中的該些電極各具有一分析端朝向該分析部設置。

Description

組合式電化學分析裝置

本發明係關於一種分析裝置，特別是關於一種組合式電化學分析裝置。

在微型晶片蓬勃發展的年代，目前已有各式晶片來進行各種電化學分析或者電泳分離。例如，中華民國公告第I464398號揭示一種絞線式微流體導引系統，其係在基板之表面上佈設二條纖維線做為實體導引路徑，纖維線本身具有毛細管特性，能使微流體沿著纖維線之纖維表面流動；纖維線可應用於電化學電泳等分析檢測，並能有效的將熱能輻射至空氣中而減少焦耳熱效應對實驗結果之影響。

另一方面，也有業者將各種分析方法所需的元件整合在同一晶片上。但是，不論是上述專利揭示的絞線式微流體導引系統，或者這些整合型晶片在製作為成品後，無法根據實際應用而隨時改變其用途。故，有必要提供一種組合式電化學分析裝置，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之一目的在於提供一種組合式電化學分析裝置，其係透過可拆卸式的電極結合於基板的電極設置區，故可根據需求自由轉換電極之間的距離，進而改變電化學分析的用途。再者，可通過拆卸方式更換損壞之電極，故不須重新製作整個組合式電化學分析裝置。

為達上述之目的，本發明提供一種組合式電化學分析裝置，其包含一基板以及多個電極。該基板具有一電極設置區及一溶液設置區。該電極設置區具有一第一結合部、一第二結合部及一分析部，其中該分析 部定義在該第一結合部及該第二結合部之間。該溶液設置區鄰設該電極設置區及具有一凹槽。該些電極可拆卸式結合於該電極設置區的該第一結合部或該第二結合部內，其中結合於該電極設置區中的該些電極各具有一分析端朝向該分析部設置。

在本發明之一實施例中，該組合式電化學分析裝置更包含一待分析溶液，容置於該凹槽中。

在本發明之一實施例中，該組合式電化學分析裝置更包含一溶液吸附件，設置在該溶液設置區上並且朝向該分析部延伸，其中該溶液吸附件吸附該待分析溶液以及搭接該些電極的分析端。

在本發明之一實施例中，該溶液吸附件包含一紙片及一纖維線中的至少一種。

在本發明之一實施例中，該些電極遠離該分析端的一側各設有一電極結合部，其中該些電極可拆卸式結合於該第一結合部，該電極結合部的形狀與尺寸互補於該第一結合部的形狀與尺寸。

在本發明之一實施例中，該些電極遠離該分析端的一側各設有一電極結合部，其中該些電極可拆卸式結合於該第二結合部，該電極結合部的形狀與尺寸互補於該第二結合部的形狀與尺寸。

在本發明之一實施例中，該電極結合部係一凸塊及一孔洞中之一者。

在本發明之一實施例中，該凸塊係一鳩尾型凸塊，以及該孔洞係一鳩尾狀凹槽。

在本發明之一實施例中，該電極結合部係卡合或滑設於該第一結合部或該第二結合部中。

在本發明之一實施例中，該第一結合部的數量係二個以上；及該第二結合部的數量係二個以上。

在本發明之一實施例中，該些電極的一寬度係20微米以上，其中該些電極的一材質包含金、鉑、鈀、銀、鉻、鈦、碳及其化合物中的至少一種。

10:組合式電化學分析裝置

11:基板

12:電極

13:待分析溶液

14:溶液吸附件

15:方框

16:方框

17:方框

18:方框

111:電極設置區

111A:第一結合部

111B:第二結合部

111C:分析部

112:溶液設置區

112A:凹槽

121:分析端

122:電極結合部

W:寬度

第1圖：本發明一實施例之組合式電化學分析裝置之示意圖。

第2圖：本發明另一實施例之組合式電化學分析裝置之示意圖。

第3圖：本發明又一實施例之組合式電化學分析裝置之示意圖。

第4圖：本發明再一實施例之組合式電化學分析裝置之示意圖。

第5圖：本發明實施例之組合式電化學分析裝置的電極結合部與第一結合部的分解示意圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1至5圖所示，第1至4圖分別是本發明不同實施例之組合式電化學分析裝置10之示意圖，第5圖是本發明實施例之組合式電化學分析裝置的電極結合部與第一結合部的分解示意圖。本發明實施例之組合式電化學分析裝置10包含一基板11及多個電極12。該基板11例如是一絕緣基板，用於承載該些電極12。該基板11具有一電極設置區111及一溶液設置區112。該電極設置區111具有一第一結合部111A、一第二結合部111B及一分析部111C，其中該分析部111C定義在該第一結合部111A及該第二結合部111B之間。在一實施例中，該基板11例如是一長方型基板，其中該第一結合部111A與該第二結合部111B位在該長方型基板的同一表面並且沿著該長方型基板的二個長邊設置。該溶液設置區112鄰設該電極設置區111及具有一凹槽112A，該凹槽112A可用於容置一待 分析溶液13。

該組合式電化學分析裝置10的多個電極12可拆卸式結合於該電極設置區111的該第一結合部111A或該第二結合部111B內，其中結合於該電極設置區111中的該些電極12各具有一分析端121朝向該分析部111C設置。在一實施例中，該些電極12可電性連接一供電裝置(未繪示)，用於提供適當的電力於該些電極12。在一範例中，該些電極12根據該些電力可例如作為該組合式電化學分析裝置10的正電極、負電極或參考電極。

在一實施例中，該些電極12的材質例如可以包含金、鉑、鈀、銀、鉻、鈦、碳及其化合物中的至少一種導電材料。在一具體範例中，材質為金的電極12可作為工作電極、材質為鉑的電極12可作為輔助電極、或材質為銀/氯化銀的電極12可作為參考電極。在另一實施例中，該些電極12的製作方式例如可以包含三維列印(3D列印)、網版印刷、濺鍍、蒸鍍及電鍍中的至少一種。在另一實施例中，該些電極12的一寬度W例如係20微米以上，例如25微米、30微米、50微米、80微米、100微米、500微米、1000微米或者超過1000微米。

在另一實施例中，該些電極12可電性連接電化學分析儀器(未繪示)，以作為偵測待分析溶液13的用途。在一範例中，本發明實施例的組合式電化學分析裝置10更包含一溶液吸附件14，該溶液吸附件14可以是任何可吸附溶液的紙類、線材或絲線，例如包含一紙片及一纖維線中的至少一種。該溶液吸附件14設置在該溶液設置區112上並且朝向該分析部111C延伸，其中該溶液吸附件14吸附該待分析溶液13以及搭接該些電極12的分析端121。舉例而言，該溶液吸附件14的一端設置在該溶液設置區112的凹槽112A上，例如通過毛細現象將該待分析溶液13吸附至該溶液吸附件14的另一端(例如朝分析部111C的方向)。之後，由於該溶液吸附件14搭接該些電極12的分析端121，所以可對該溶液吸附件14所吸附的該待分析溶液13進行電化學分析、電泳分離或是質譜分析。

在一實施例中，該些電極12遠離該分析端121的一側各設 有一電極結合部122，其中該些電極12可拆卸式結合於該第一結合部111A，該電極結合部122的形狀與尺寸互補於該第一結合部111A的形狀與尺寸(如第5圖所示)。在另一實施例中，該些電極12遠離該分析端121的一側各設有一電極結合部122，其中該些電極12可拆卸式結合於該第二結合部111B，該電極結合部122的形狀與尺寸互補於該第二結合部111B的形狀與尺寸。具體而言，該電極結合部122例如係凸塊及孔洞中之一者，例如該電極結合部122是凸塊，則與該電極結合部122結合的該第一結合部111A(或該第二結合部111B)則為孔洞；而若該電極結合部122是孔洞，則與該電極結合部122結合的該第一結合部111A(或該第二結合部111B)則為凸塊。上述凸塊與孔洞的形狀不做限定，例如凸塊可以是三角塊、四方塊等幾何形狀，而孔洞則與該凸塊的形狀互補。在另一實施例中，該第一結合部111A的數量係二個以上；及該第二結合部111B的數量係二個以上。要提到的是，該第一結合部111A與該第二結合部111B的數量可根據需求設置。另一方面，多個第一結合部111A之間的距離也可根據需求設置，例如多個第一結合部111A之間的距離較小的情況，則可具有微調該些電極12之間距離的效果，而多個第一結合部111A之間的距離較大的情況則可便於基板11的製作。

在一實施例中，該電極結合部122係卡合或滑設於該第一結合部111A或該第二結合部111B中。在一些情況中，通過卡合的方式(例如凸塊與孔洞的卡合)可以使該些電極12較穩定的固定在該基板11上。但在另一些情況中(例如進行電泳分析)，亦可通過滑設的方式(例如鳩尾型凸塊與鳩尾狀凹槽的結合，例如第2圖)進行結合，以使該些電極12之間的距離可根據使用需求即時進行改變。

根據不同的電化學分析需求，該組合式電化學分析裝置10具有不同的電極12組裝方式。以第2圖為例，方框15主要是作為電泳分離區，而方框16則是作為電化學分析區。換言之，第2圖中所示的架構可將電泳電化學電極整合於質譜分析。例如，通過該組合式電化學分析裝置10可將溶液中的成分轉化為帶電荷的離子，這些帶電荷的離子再經由外接 的質譜分析儀進行分析，即可得到質荷比與相對強度的質譜分析結果。以第3圖為例，方框17是作為電化學分析區，而位在基板頭尾兩端的電極則分別作為正電極與負電極。第2圖中所示的架構可用於不帶電待分析溶液的電化學分析。以第4圖為例，方框18是作為電化學分析區，故多個電化學分析區可用於多次量測電化學訊號，亦可同時量測氧化及還原反應。

綜上可知，本發明實施例之組合式電化學分析裝置10透過可拆卸式的電極結合於基板的電極設置區，故可根據需求自由轉換電極之間的距離，進而改變電化學分析的用途。再者，可通過拆卸方式更換損壞之電極，故不須重新製作整個組合式電化學分析裝置。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，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。

10:組合式電化學分析裝置

11:基板

12:電極

13:待分析溶液

14:溶液吸附件

111:電極設置區

111A:第一結合部

111B:第二結合部

111C:分析部

112:溶液設置區

112A:凹槽

121:分析端

W:寬度

Claims (9)

1. 一種組合式電化學分析裝置，其包含：一基板，具有：一電極設置區，具有一第一結合部、一第二結合部及一分析部，其中該分析部定義在該第一結合部及該第二結合部之間；及一溶液設置區，鄰設該電極設置區及具有一凹槽；多個電極，可拆卸式結合於該電極設置區的該第一結合部或該第二結合部內，其中結合於該電極設置區中的該些電極各具有一分析端朝向該分析部設置；一待分析溶液，容置於該凹槽中；以及一溶液吸附件，設置在該溶液設置區上並且朝向該分析部延伸，其中該溶液吸附件吸附該待分析溶液以及搭接該些電極的分析端。
2. 如申請專利範圍第1項之組合式電化學分析裝置，其中該溶液吸附件包含一紙片及一纖維線中的至少一種。
3. 如申請專利範圍第1項之組合式電化學分析裝置，其中該些電極遠離該分析端的一側各設有一電極結合部，其中該些電極可拆卸式結合於該第一結合部，該電極結合部的形狀與尺寸互補於該第一結合部的形狀與尺寸。
4. 如申請專利範圍第1項之組合式電化學分析裝置，其中該些電極遠離該分析端的一側各設有一電極結合部，其中該些電極可拆卸式結合於該第二結合部，該電極結合部的形狀與尺寸互補於該第二結合部的形狀與尺寸。
5. 如申請專利範圍第3或4項之組合式電化學分析裝置，其中該電極結合部係一凸塊及一孔洞中之一者。
6. 如申請專利範圍第5項之組合式電化學分析裝置，其中該凸塊係一鳩尾型凸塊，以及該孔洞係一鳩尾狀凹槽。
7. 如申請專利範圍第1項之組合式電化學分析裝置，其中該電極結合部係卡合或滑設於該第一結合部或該第二結合部中。
8. 如申請專利範圍第1項之組合式電化學分析裝置，其中該第一結合部的數量係二個以上；及該第二結合部的數量係二個以上。
9. 如申請專利範圍第1項之組合式電化學分析裝置，其中該些電極的一寬度係20微米以上，其中該些電極的一材質包含金、鉑、鈀、銀、鉻、鈦、碳及其化合物中的至少一種。

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