TWI445954B - 電化學式感測試片的製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種電化學式感測試片的製造方法，尤其關於一種在化學反應區域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，並產生一電性的輸出信號，此電性的輸出信號與待測流體之待分析物有關。其中，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，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在反應區域形成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。電化學感測試片包含一基板、一測量用電路及至少一流道。電化學感測試片製造方法包含以下步驟。形成用以電連接測量用電路的一反應用導電薄膜，反應用導電薄膜至少覆蓋基板之即將形成至少一流道的一區域。利用蝕刻技術將反應用導電薄膜的一部分形成一反應用電路，且反應用電路的位置對應即將形成之至少一流道的位置。反應用導電薄膜的材料相異於測量用電路的材料。
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。電化學感測試片製造方法包含以下步驟。提供一基板。於基板上形成一測量用電路。形成用以電連接測量用電路的一反應用導電薄膜，並使反應用導電薄膜至少覆蓋基板之即將形成至少一流道的一區域。利用蝕刻技術將反應用導電薄膜的一部分形成一反應用電路，且反應用電路的位置對應即將形成之至少一流道的位置。於反應用電路上塗布至少一化學試劑，並覆蓋一流道板及一頂板，其中流道板定義有至少一缺口，藉以使基板、流道板及頂板定義出至少一流道。反應用電路的材料相異於測量用電路的材料。依據本發明不限定於上述步驟的順序。
於一實施例中，前述於該基板上形成一測量用電路的步驟包含以下步驟。形成有一測量用導電薄膜。利用蝕刻技術將該測量用導電薄膜的一部分形成該測量用電路。
於一實施例中，依據以下順序來執行電化學感測試片的製造方法：執行前述於該基板上形成一測量用電路的步驟，以及前述形成用以電連接該測量用電路的一反應用導電薄膜的步驟；隨後，執行前述利用蝕刻技術將該反應用導電薄膜的一部分形成一反應用電路的步驟，以及前述利用蝕刻技術將該測量用導電薄膜的一部分形成該測量用電路。較佳的情況是，依據以下順序來執行電化學感測試片的製造方法：執行前述於該基板上形成一測量用電路的步驟；執行前述形成用以電連接該測量用電路的一反應用導電薄膜的步驟；執行前述利用蝕刻技術將該反應用導電薄膜的一部分形成一反應用電路的步驟；隨後再執行前述利用蝕刻技術將該測量用導電薄膜的一部分形成該測量用電路。
於一實施例中，反應用電路的材料為貴金屬，而測量用電路的材料為相異於貴金屬的導電材料。於一實施例中，反應用電路的材料為碳。
於一實施例中，蝕刻技術為一雷射剝離技術。
依據本發明一實施例，反應用電路及測量用電路是分別形成的，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，完成具有特定量測功能的電化學感測試片，能夠減少製造成本。再者，由於反應用電路的材料相異於測量用電路的材料，因此可以適當地選擇能夠與化學試劑互相配合之反應用電路的材料，藉以得到較精確的量測結果。於一實施例中，反應用電路使用貴金屬，而測量用電路使用相異於貴金屬的導電金屬，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~4E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~4E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：提供一基板211。
如圖4B所示，步驟S04：於基板211上形成一測量用電路220。於一實施例中，測量用電路220包含有一第一測量電極241及一第二測量電極242。於本實施例中，測量用電路220更包含有一第三測量電極243。該些測量電極241~243適於耦接一電化學感測裝置(將於後述)。此外，本發明不限定測量用電路220的形成方式，亦不限定其材料，僅要是能夠電導的材料即可。測量用電路220可以利用印刷(screen printing)來形成，此時測量用電路220的材料可以為石墨、銀漿、或鋁漿等。
此外，測量用電路220亦可以利用蒸鍍(vapor-deposited)及電鍍，配合蝕刻(etching)、雕刻(scribing)或其他分分離技術等方式來加以形成，此時測量用電路220的材料可以為銅、鈦、鎳、金、白金、鈀、銠、釕、或銥等金屬。更具體而言，步驟S04包含以下步驟。步驟S42：形成有一測量用導電薄膜。步驟S44：利用蝕刻技術將測量用導電薄膜的一部分形成測量用電路220。
如圖4C所示，步驟S06：形成一用以電連接測量用電路220的反應用導電薄膜230，反應用導電薄膜230至少覆蓋基板211之即將形成至少一流道的一區域，且反應用導電薄膜230的材料相異於測量用電路220的材料。於本實施例中，反應用導電薄膜230同時覆蓋測量用電路220的至少一部分。於一實施例中，反應用導電薄膜230的材料可以為鈀〈Palladium〉、金等貴金屬，且其可以藉由蒸鍍或電鍍方式來加以形成。於一實施例中，反應用導電薄膜230的材料亦可以為碳，且其可以藉由印刷方式來加以形成。
如圖4D所示，步驟S08：利用蝕刻技術，將反應用導電薄膜230的一部分形成一反應用電路231，且反應用電路231的位置對應即將形成之至少一流道(將於後述)的位置。依本發明一實施例可以使用濕蝕刻技術。於本實施例，較佳的情況是，使用雷射剝離法(laser ablation)來形成反應用電路231。利用雷射剝離法能夠製造出具有較小線寬的電極，相較於習知印刷技術，能夠更進一步縮小電化學感測試片的尺寸。此外，當利用印刷技術形成由碳所構成的反應用電路231時，反應用電路231之一電極的側邊，會形成類似於鋸齒狀(sawtooth)的不規則邊緣，然而此不規則邊緣會影響測量的準確性。利用雷射剝離法所形成之反應用電路231的側邊，較不易產生鋸齒狀之側邊，因此可得到較準確的量測值。
如圖4E所示，步驟S10：於反應用電路231上塗布測試用的至少一化學試劑(Reagent)，並覆蓋一流道板250及一頂板260，其中流道板250定義有至少一缺口251，藉以使基板211、流道板250及頂板260定義出至少一流道，前述至少一缺口251的位置對應前述反應用電路231的位置。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。
圖5顯示圖4E之形成有測量用電路及反應用電路之基板的部分放大圖。如圖4E及圖5所示，於本實施例中，至少一缺口251包含有一第一缺口25a及一第二缺口25b，其分別自流道板250的上表面延伸至下表面。於本實施例中，流道板250被貼合於基板211及頂板260之間，且基板211、流道板250及頂板260界定出分別對應第一缺口25a及第二缺口25b的一第一流道及一第二流道。
如圖5所示，於一實施例中，反應用電路231包含一第一反應電極22a及一第二反應電極23a。於本實施例中，反應用電路231更包含一第三反應電極22b及一第四反應電極23b。第一、二及三測量電極241、242及243設於基板211的上表面上。第一及二反應電極22a及23a的位置分別對應第一缺口25a的位置，且第一反應電極22a連接至第一測量電極241，而第二反應電極23a連接至第二測量電極242。第三及四反應電極22b及23b的位置分別對應第二缺口25b的位置，且第三反應電極22b連接至第三測量電極243，而第四反應電極23b連接至第二測量電極242。
當流道板250及頂板260覆蓋於基板211時，露出第一、二及三測量電極241、242及243至少一部分，用以電連於一電化學感測試裝置。頂板260上更定義有一第一開口35a及一第二開口35b。第一開口35a及第二開口35b的位置分別對應第一缺口25a及第二缺口25b的位置。於一實施例中，反應用電路231還包含有一第一化學試劑及一第二化學試劑。第一化學試劑塗佈於第一反應電極22a及第二反應電極23a。第二化學試劑塗佈於第三反應電極22b及第四反應電極23b，且當第一化學試劑相異於第二化學試劑時，即可形成具有多功能的電化學式感測試片200。於操作時，電化學感測試裝置透過該些量測電極241~243使第一及二反應電極22a與23a間形成一電壓差；以及使第三及四反應電極22b與23b間形成另一電壓差，電化學感測試裝置再利用該些電壓差，量測例如血液等之檢體的一測量值。
應了解的是，本發明不限定前述之各步驟的順序，於一實施例中，可以先於基板211上形成一測量用電路220後(步驟S04)，再形成反應用導電薄膜230(步驟S06)並利用蝕刻技術，來將反應用導電薄膜230的一部分形成一反應用電路231(步驟S08)，並使反應用電路231的至少一部分電連接測量用電路220的一部分，其中反應用電路231適於與血液接觸。更具體而言，於一實施例中反應用電路231的一部分覆蓋於測量用電路220的一部分之上，且反應用電路231的另一部分未覆蓋測量用電路220，直接形成於基板211上。此外，於一實施例中，測量用電路220之一部分的位置對應於前述至少一流道的位置，且整個反應用電路231皆形成於測量用電路220的前述部分，而未形成於基板211上，其中反應用電路231適於與血液接觸。
於一實施例中，可以先形成反應用導電薄膜230(步驟S06)並利用蝕刻技術來形成反應用電路231(步驟S08)，再於基板211上形成一測量用電路220(步驟S04)，並使得測量用電路220的一部分及反應用電路231的一部分電連接。更具體而言，測量用電路220的一部分覆蓋於反應用電路231的一部分之上，且反應用電路231的另一部分未被測量用電路220所覆蓋且適於與血液接觸。
於一實施例中，可以先形成有一測量用導電薄膜(步驟S42)，再形成反應用導電薄膜230(步驟S06)，使反應用導電薄膜230之至少一部分覆蓋測量用導電薄膜。接著，利用蝕刻技術，將測量用導電薄膜的一部分形成測量用電路220(步驟S44)，以及利用蝕刻技術，將反應用導電薄膜230的一部分形成一反應用電路231(步驟S08)，其中步驟S44及步驟S08可以於相同的步驟中進行，或於不同的步驟中進行。較佳的情況是，步驟S44及步驟S08於相同的步驟中進行，以節省製造的時間。
目前對於電化學感測片200的研究發展係朝向多功能檢測的開發。多功能檢測是指能夠將不同檢測項目開發於同一試片上進行檢測，該些檢測項目可以應用電化學原理方式進行檢測，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,GPT檢測等。而且，多功能檢測的好處之一在於能夠排除非特異性干擾(Non-Specific interaction)。
為了達成多功能檢測的功能，必須使用不同的化學試劑，而不同的化學試劑則需要配合不同反應用電路231，才能達到較佳的檢測效果。而依據本發明一實施例，由於測量用電路220及反應用電路231的材料不同，且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，可以預先形成具有測量用電路220之電化學式感測試片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反應用電路231。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，測量用電路220的功能可以簡化至將來自反應用電路231的電訊號傳遞至電化學感測裝置即可，因此可以使用成本較佳的金屬，例如銅；而反應用電路231使用具有較佳量測效果的金屬，例如金，因此能夠減少金的使用而減少製造的成本。
依據一實施例，利用雷射剝離法所製得之反應用電路231的最小製程線寬的尺寸，能夠小於依據習知印刷技術所製得之電路的最小製程線寬的尺寸，因而能夠縮小電化學感測片200的尺寸，並且便於形成多個流道。甚者，利用雷射剝離法所形成之反應用電路231的側邊，較不易產生鋸齒狀之側邊，因此可得到較準確的量測值。
依據一實施例，能夠於多個流道中，設置不同的化學試劑及並形成不同材料的反應電極，例如一反應電極的材料可以為金，而另一反應電極的材料可以為碳，藉以開發成具有多功能的電化學感測片200。於上述實施例中，可以利用電鍍技術預先形成一例如為金的反應用導電薄膜後，再利用印刷技術形成另一例如為碳的反應用導電薄膜。最後再利用分離技術來蝕刻出反應用電路231。依據此設計，能夠得到較準確的量測值。
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．．．電化學感測試片
211．．．基板
220．．．測量用電路
22a．．．第一反應電極
22b．．．第三反應電極
230．．．反應用導電薄膜
231．．．反應用電路
23a．．．第二反應電極
23b．．．第四反應電極
241．．．第一測量電極
242．．．第二測量電極
243．．．第三測量電極
250．．．流道板
251．．．至少一缺口
25a．．．第一缺口
25b．．．第二缺口
260．．．頂板
35a．．．第一開口
35b．．．第二開口
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4E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。
圖5顯示圖4E之形成有測量用電路及反應用電路之基板的部分放大圖。
211．．．基板
220．．．測量用電路
230．．．反應用導電薄膜
241．．．第一測量電極
242．．．第二測量電極
243．．．第三測量電極
Claims (6)
- 一種電化學感測試片的製造方法，包含：提供一基板；將一導電材料利用印刷方式於該基板上形成一測量用電路，且該測量用電路的側邊具有鋸齒狀的不規則邊緣；局部地形成用以電連接該測量用電路的一反應用導電薄膜，並使該反應用導電薄膜至少覆蓋該基板之即將形成多個流道的一區域；利用雷射剝離法將該反應用導電薄膜的一部分形成一反應用電路，藉以使該反應用電路的側邊，相較該測量用電路的側邊，較不易產生鋸齒狀之側邊，且該反應用電路的位置對應即將形成之該些流道的位置；以及於該反應用電路上塗布至少一化學試劑，並覆蓋一流道板及一頂板，其中該流道板定義有多個缺口，藉以使該基板、該流道板及該頂板定義出該些流道；其中該反應用電路的材料相異於該測量用電路的材料，該反應用電路包含一第一反應電極及一第二反應電極、以及一第三反應電極及一第四反應電極，該測量用電路包含有一第一測量電極及一第二測量電極，以及 該第一及二反應電極的位置分別對應該些缺口的一第一缺口的位置，且該第一反應電極連接至該第一測量電極，而該第二反應電極連接至該第二測量電極，該第三及四反應電極的位置分別對應該些缺口的一第二缺口的位置，且該第三反應電極連接至該第三測量電極，而該第四反應電極連接至該第二測量電極。
- 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，其中依據以下順序來執行下述各步驟：執行該形成用以電連接該測量用電路的一反應用導電薄膜的步驟；執行該利用雷射剝離法將該反應用導電薄膜的一部分形成一反應用電路的步驟；之後執行於該基板上形成一測量用電路的步驟。
- 如申請專利範圍第2項所述之電化學感測試片的製造方法，其中，該反應用電路的材料為一貴金屬，該測量用電路的材料為相異於貴金屬的導電材料，且該形成用以電連接該測量用電路的一反應用導電薄膜的步驟包含：利用鍍薄技術局部地在該至少一流道的該區域鍍上該反應用導電薄膜。
- 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，其中依據以下順序來執行下述各步驟：執行該於該基板上形成一測量用電路的步驟以及該形成用以電連接該測量用電路的一反應用導電薄膜的步驟；執行該利用雷射剝離法將該反應用導電薄膜的一部分形成一反應用電路的步驟，以及該利用雷射剝離法將該測量用導電薄膜的一部分形成該測量用電路的步驟。
- 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，其中該形成用以電連接該測量用電路的一反應用導電薄膜的步驟更包含：使該反應用導電薄膜覆蓋該測量用電路的至少一部分。
- 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，該反應用電路的材料為一貴金屬，該測量用電路的材料為相異於貴金屬的導電材料，且該形成用以電連接該測量用電路的一反應用導電薄膜的步驟包含：利用鍍薄技術局部地在該至少一流道的該區域鍍上該反應用導電薄膜。
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| TWI672500B (zh) * | 2018-11-02 | 2019-09-21 | 福永生物科技股份有限公司 | 電化學式感測試片及其製造方法 |
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