TWI438425B - 電化學式感測試片的製造方法 - Google Patents

Description

電化學式感測試片的製造方法

本發明係關於一種電化學式感測試片的製造方法，尤其關於一種形成局部電極的電化學感測試片的製造方法。

電化學式感測試片(Electrochemical Sensor Strip)已被成熟地應用於各種流體的檢測上，而其基本原理為使一化學試劑(Reagent)與一待測流體中之一待分析物產生化學作用，測量待測流體中產生的一電性輸出信號，此電性輸出信號與待測流體之待分析物有關。例如，當待測流體為人的血液，而待分析物為血醣時，那麼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顯示習知電化學感測試片的外觀示意圖。圖2顯示圖1之電化學感測試片的分解圖。如圖1及圖2所示，電化學感測試片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111，一般是利用印刷技術於一基板111上印刷電路佈局112所形成。流道板120界定出一缺口122，缺口122貫穿流道板120之上下表面。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。

製造電化學感測試片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。

然而，依據習知技術之電化學感測試片100尚存在有更一步改善的空間。

本發明一實施例之目的在於提供一種電化學式感測試片的製造方法。一實施例之目的在於提供一種具有局部電極的電化學感測試片的製造方法。

依據本發明一實施例，提供一種電化學式感測試片的製造方法，其包含以下步驟。形成一電路層於一第一基板上。形成一保護膜於第一基板上，且保護膜覆蓋電路層的一第一部分。形成一電極層於電路層的一第二部分上，且電極層的材質相異於電路層的材質。將一化學試劑塗布電極層之一部分並將一第二基板設於第一基板上，其中第一基板與第二基板定義有一流道且流道的位置對應塗布有化學試劑之電極層的該部分的位置。

於一實施例中，前述形成一保護膜於第一基板上的步驟，包含利用印刷技術或噴墨技術將保護膜形成於第一基板上。

於一實施例中，前述形成一電極層於電路層的一第二部分上的步驟，包含利用一鍍膜技術將電極層形成於電路層的該第二部分。

於一實施例中，鍍膜技術為電鍍技術，且前述利用一鍍膜技術將電極層形成於電路層的該第二部分的步驟，包含以下步驟。利用一金屬夾具夾住第一基板，並使金屬夾具接觸電路層之未被保護膜覆蓋的部分。將形成有電路層及保護膜的第一基板的第二部分置於一電鍍液內。透過金屬夾具將一電源提供至電路層。

於一實施例中，鍍膜技術為化學鍍技術。

依據本發明一實施例，電極層及電路層是分別形成的，因此能夠大量地製造電化學感測試片之半成品後，在依據產品的設計需求，形成具有特定量測功能的電化學感測試片，以減少製造成本。再者，由於電極層的材料相異於電路層的材料，因此可以適當地選擇能夠與化學試劑互相配合之電極層的材料，藉以得到較精確的量測結果。於一實施例中，電極層使用貴金屬而電路層使用相異於貴金屬的導電材料，藉此減少貴金屬的使用而能夠減少製造的成本。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、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。

圖3顯示依本發明一實施例電化學感測試片之製造方法的流程圖。圖4A~4F顯示依本發明一實施例電化學感測試片之製造方法各步驟的示意圖。如圖3及圖4A~4F所示，依本發明一實施例電化學感測試片之製造方法包含以下步驟。

如圖4A所示，步驟S02：提供一底部基板211。

如圖4B所示，步驟S04：於底部基板211上形成一電路層220。於一實施例中，電路層220包含有一第一線路221及一第二線路222。本發明不限定電路層220的形成方式，亦不限定其材料，僅要是導電材料即可。較佳的情況是電路層220可以利用印刷(screen printing)方式來形成，此時電路層220的材料可以為石墨、銀漿、或鋁漿等。此外，於一實施例中，電路層220亦可以利用蒸鍍(vapor-deposited)、電鍍、濺鍍(sputter)與化學鍍等形成一薄膜後，配合蝕刻(etching)、雕刻(scribing)或其他分分離技術等方式來加以形成，此時電路層220的材料可以為鋁、銅、鈦、鎳、鉻、鎢、鐵等金屬及其合金金屬；或導電薄膜(例如為氧化物導電薄膜)。

如圖4C所示，步驟S06：形成一保護膜230，且保護膜230覆蓋電路層220的一第一部分。於本實施例中，保護膜230覆蓋第一線路221及第二線路222的中間部分，並露出位於第一線路221之兩相對端的一第一反應部21a及一第一測量部21b；以及露出位於第二線路222之兩相對端的一第二反應部22a及一第二測量部22b。本發明不限定保護膜230的形成方式亦不限定其材料，僅要是絕緣材料即可。較佳的情況是，保護膜230可以利用印刷(screen printing)方式來形成。

如圖4D所示，步驟S08：形成一電極層320於電路層220的一第二部分上，且電極層320的材質相異於電路層220的材質。於本實施例中，是利用利用鍍膜(plating)技術來將電極層320形成於電路層220之未被保護膜230覆蓋的部分。更具體而言，電極層320包含一第一反應電極31a及一第二反應電極32a。於一實施例中，電極層320亦可以更包含一第一測量電極31b及一第二測量電極32b，且第一反應電極31a、第一測量電極31b、第二反應電極32a及第二測量電極32b分別形成於第一反應部21a、第一測量部21b、第二反應部22a及一第二測量部22b上。本發明不限定電極層320的形成方式亦不限定其材料，可依產品的設計選擇適當的材料。於一實施例中，電極層320的材料可以為金、鉑、銀、銥、鋨、鈀、銠、釕等貴金屬及其合金金屬；或導電薄膜(例如為氧化物導電薄膜)。於一實施例中，電極層320的材料可以為石墨且是由印刷方式來加以形成。

於一實施例中，可以利用電鍍(electroplating)方式來將一電極層320形成於電路層220的一第二部分上。更具體而言，利用一金屬夾具夾住底部基板211並使前述金屬夾具接觸電路層220之未被保護膜230覆蓋的部分(步驟S32)，再將形成有電路層220及保護層230的底部基板211的至少一部分置於電鍍液內(步驟S34)，透過金屬夾具能夠將一電源提供至電路層220，在電路層220之未被保護膜230覆蓋的部分即可形成電極層320(步驟S36)。而電路層220之被保護膜230覆蓋的部分，由於未接觸到電鍍液因此不會形成有電極層。此外，於一實施例之步驟S34中，亦可以僅將底部基板211的前端部分浸置於電鍍液內，以使電路層220的第一反應部21a及第二反應部22a接觸電鍍液，而能夠於步驟S36中形成第一反應電極31a及第二反應電極32a。於一實施例中，亦可以將整個底部基板211浸置於電鍍液內，而同時形成前述該些電極。

於一實施例中，可以利用化學鍍(electroless plating)方式來將形成一電極層320於電路層220的一第二部分上。化學鍍主要是利用自催化原理在基體表面沉積合金的表面處理工藝。更具體而言，將形成有電路層220的底部基板211置於化學液內，由於電路層220之被保護膜230覆蓋的部分未接觸到化學液，因此不會形成電極層，而僅於電路層220之未被保護膜230覆蓋的部分形成電極層。如上所述，於一實施例中可以僅使底部基板211的前端部分浸置於化學液內，而於一實施例，亦可以將整個底部基板211置於化學液內。

如圖4E所示，步驟S10：於第一反應電極31a、第二反應電極32a或底部基板211之至少一部分上塗布一化學試劑(Reagent)，並覆蓋一頂部基板240，頂部基板240與底部基板211定義有一流道，且流道的位置對應底部基板211、第一反應電極31a及第二反應電極32a的前述至少一部分的位置。於一實施例中，頂部基板240可以為一體成型且是利用射出成型技術來加以形成，於其上形在有一對應前述流道的凹槽。於一實施例中頂部基板240包含有流道板120及一頂板130，流道板120及頂板130的構造可以參照圖2之實施例並省略其相關說明。此步驟係於本領域具有通常知識者所能完成，且可以採用目前已知或未來發展之技術，因此省略其相關說明。依據上述步驟，即可形成電化學式感測試片200(如圖4F所示)。

此外，於一實施例中，保護膜230具有一預定厚度而能夠界定出一缺口，且頂部基板240包含一平板。較佳的情況是，步驟S06包含利用印刷技術或噴墨技術，印刷保護膜230於底部基板211上，且保護膜230具有足以形成前述流道150的厚度並界定出一缺口。步驟S10更包含將前述平板覆蓋於底部基板211上，藉以使頂部基板240、保護膜230與底部基板211定義出對應前述缺口的流道。

若電化學式感測試片200的反應電極上塗布有不同的化學試劑時，即可以檢測不同的項目，例如包括心血管疾病血脂檢測、總膽固醇(T-Cholesterol)檢測、高密度脂蛋白膽固醇檢測(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)、三酸甘油脂(Triglyceride，TG)、相關於心肌哽塞之LDH、CK-MB、CPK、GOT等檢測、相關於痛風指標的Uric acid檢測、以及相關於肝功能的GOT及GPT檢測等。

然而不同的化學試劑則需要配合具有不同材質的反應電極，才能達到較佳的檢測效果。而依據本發明一實施例，由於電路層220及電極層320的材料不同，而能夠利用不同的步驟來形成，方便生產不同種類的電化學感測試片。更具體而言，可以預先形成有電路層220及保護層230的底部基板211(電化學式感測試片200的半成品)，隨後再依據產品需求，形成互相配合的化學試劑及第一反應電極31a及第二反應電極32a。藉此設計，半成品的部分可以適用各種種類的電化學式感測試片200能夠大量製造，減少製造成本。

此外，電路層220之第一線路221及第二線路222的功能，可以簡化至將來自第一反應電極31a及第二反應電極32a的電訊號傳遞至一外部的電化學感測裝置即可，因此可以使用成本較低的導電材料例如銅或石墨，而第一反應電極31a及第二反應電極32a使用具有較佳量測效果的導電材料，例如金或鈀等貴金屬，因此能夠形成局部的電極而減少金或鈀等貴金屬的使用，以減少製造的成本。此外，由於第一測量電極31b及第二測量電極32b主要用於接觸電化學感測裝置，因此亦可以採用金或鈀等貴金屬來形成，以減少電化學式感測試片200與電化學感測裝置間的接觸電阻。此外，於一實施例中，可以將整批的電化學式感測試片200置於電鍍液或化學液中，來形成電極層320。因此適合於大量製造，能夠減少製造的成本。

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。

100．．．電化學感測試片

110．．．電極基板

111．．．基板

112．．．電路佈局

120．．．流道板

122．．．缺口

125．．．入口

130．．．頂板

135．．．開口

150．．．流道

200．．．電化學式感測試片

211．．．底部基板

21a．．．第一反應部

21b．．．第一測量部

220．．．電路層

221．．．第一線路

222．．．第二線路

22a．．．第二反應部

22b．．．第二測量部

230．．．保護膜

240．．．頂部基板

31a．．．第一反應電極

31b．．．第一測量電極

320．．．電極層

32a．．．第二反應電極

32b．．．第二測量電極

圖1顯示習知電化學式感測試片的外觀示意圖。

圖2顯示圖1之電化學式感測試片的分解圖。

圖3顯示依本發明一實施例電化學式感測試片的製造方法的流程圖。

圖4A~圖4F顯示依本發明一實施例電化學式感測試片的製造方法各步驟的示意圖。

211．．．底部基板

21a．．．第一反應部

21b．．．第一測量部

220．．．電路層

221．．．第一線路

222．．．第二線路

22a．．．第二反應部

22b．．．第二測量部

230．．．保護膜

Claims (8)

1. 一種電化學感測試片的製造方法，該製造方法包含：形成一電路層於一第一基板上；形成一保護膜於該第一基板上，且該保護膜覆蓋該電路層的一第一部分，其中該保護膜沒有定義一流道；將形成有該電路層及該保護膜的該第一基板的一第二部分置於一電鍍液及一化學液內，並利用一鍍膜技術形成一電極層於該電路層的該第二部分上，且該電極層的材質相異於該電路層的材質；及將一化學試劑塗布於該第一基板或該電極層之至少一部分並將一第二基板設於該第一基板上，其中該第一基板與該第二基板定義有該流道且該流道的位置對應塗布有該化學試劑之該第一基板或該電極層的該至少一部分的位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電化學感測試片的製造方法，其中該形成一保護膜於該第一基板上的步驟，包含利用印刷技術或噴墨技術將該保護膜形成於該第一基板上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電化學感測試片的製造方法，其中，該將一第二基板設於該第一基板上的步驟包含：將該第一基板、包含一缺口的一流道板及一頂板貼合在一起， 使該流道板位於該第一基板及該頂板之間，而且該第二基板包含該流道板及該頂板，該缺口貫穿該流道板之上下表面，且該第一基板、該流道板以及該頂板共同定義出該流道，而該流道的位置對應該流道板的該缺口的位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電化學感測試片的製造方法，其中，該鍍膜技術為電鍍技術，且該利用一鍍膜技術將該電極層形成於該電路層的該第二部分的步驟，包含：利用一金屬夾具夾住該第一基板，並使該金屬夾具接觸該電路層之未被該保護膜覆蓋的部分；將形成有該電路層及該保護膜的該第一基板的該第二部分置於該電鍍液內；透過該金屬夾具將一電源提供至該電路層。
5. 如申請專利範圍第3項所述之電化學感測試片的製造方法，其中該鍍膜技術為化學鍍技術，且將形成有該電路層及該保護膜的該第一基板的該第二部分置於該化學液內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電化學感測試片的製造方法，其中，該電路層包含一第一線路及一第二線路，該電極層包含一 第一反應電極及一第二反應電極，該形成一保護膜於該第一基板上的步驟，包含使該保護膜覆蓋該第一線路及該第二線路的中間部分，而未覆蓋位於該第一線路之兩端的一第一反應部及一第一第一測量部，且未覆蓋位於該第二線路之兩端的一第二反應部及一第二測量部，且該形成一電極層於該電路層的一第二部分上的步驟，包含利用該鍍膜技術，分別於該第一反應部及該第二反應部上形成有該第一反應電極及該第二反應電極。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電化學感測試片的製造方法，其中，該電極層更包含一第一測量電極及一第二測量電極，且該形成一電極層於該電路層的一第二部分上的步驟，更包含利用該鍍膜技術，分別於該第一測量部及該第二測量部上形成有該第一測量電極及該第二測量電極。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電化學感測試片的製造方法，其中，該第二基板為一體成型且是利用射出成型技術來加以形成，於該第二基板上形在有一對應前述流道的凹槽。