TWI468681B - 電化學檢測試片 - Google Patents

Description

電化學檢測試片

一種電化學檢測試片，特別係關於一種具有偵測未滿功能的電化學檢測試片。

請參閱第1圖，一習知電化學試片係具有一辨識電極組D，該電極組包含兩支辨識電極，此兩支辨識電極原先互不導通，當樣本流體注入試片並延一進樣方向A經過一反應電極組E後可抵達此辨識電極組D，此時辨識電極組D可因樣本流體形成一電性迴路，使與儀器端電性導通以辨識該樣本流體是否填滿或未滿(underfill)。

由於習知辨識電極組的設計意味著後端需增加至少兩個電極腳位，此舉將減少電極腳位的可用數目，對於未來試片朝向多功能的擴充設計將造成不良影響。

本發明提供一種電化學檢測試片，包含一基板、一電極結構以及一絕緣片。前述基板具有一檢測端。前述電極結構形成於前述基板上，前述電極結構包含：一工作電極以及一輔助電極。前述輔助電極具有一第一端部、一第二端部、一延伸部以及一彎曲部，前述延伸部連接前述第一端部與前述彎曲部，前述彎曲部連接前述第二端部，前述延伸部與前述工作電極之間定義出一容納空間，且前述彎曲部位於前述容納空間中。前述絕緣片設置於前述基板上 並在對應前述檢測端處形成一進樣口，一樣本流體經由前述進樣口進入該電化學檢測試片並依序接觸前述工作電極與前述輔助電極。

於一實施例中，前述彎曲部包含一第一段、一第二段以及一連接段，前述第一段連接前述延伸部與前述連接段，前述第二段連接前述第二端部與前述連接段，且前述第一、第二段與前述連接段形成一「ㄇ」字型結構。

於一實施例中，前述「ㄇ「字型結構具有複數個凸出段，前述些凸出段連接前述第二段並朝向前述檢測端延伸。

於一實施例中，前述彎曲部包含一第一段、一第二段以及一連接段，前述第一段連接前述延伸部與前述連接段，前述第二段連接前述第二端部與前述連接段，其中前述連接段形成一「ㄇ」字型結構。

於一實施例中，前述彎曲部包含一第一段、一第二段以及一連接段，前述第一段連接前述延伸部與前述連接段，前述第二段連接前述第二端部與前述連接段，前述連接段形成一中空的「ㄇ」字型結構。

於一實施例中，前述彎曲部包含一第一段、一第二段以及一連接段，前述第一段連接前述第一端部與前述連接段，前述第二段連接前述第二端部與前述連接段，前述連接段形成一梳狀結構。

於一實施例中，前述電極結構為金屬材料製成。

於一實施例中，前述電極結構具有非金屬材質。

於一實施例中，前述電極結構具有碳材質。

於一實施例中，前述電化學檢測試片更包括一金屬材 料層，前述金屬材料層設置於前述電極結構及前述絕緣基板之間。

於一實施例中，前述金屬材料層具有金、銀、鈀、鉑、鎳、銅、鉬、鈷、鉻、鋅、錫、鉛或鈦材質。

首先請參閱第2圖，本發明一實施例之電化學檢測試片主要包含有一基板110、一電極結構120以及一絕緣片140，電極結構120形成於基板110上，基板110具有一檢測端143以及一電性連接端144，絕緣片140覆蓋於電極結構120上，並在對應基板110檢測端143處形成有一進樣口141，絕緣片140未覆蓋電極結構120之處定義為反應區142。需特別說明的是，電極結構120可包含非金屬材質，例如碳，或是也可包含非金屬材料及金屬材料，其中金屬材料例如金、銀、鈀、鉑、鎳、銅、鉬、鈷、鉻、鋅、錫、鉛或鈦，或是亦可完全為金屬材料製作而成。

接著請一併參照第2圖與第3a圖，電極結構120包含一工作電極129以及一輔助電極130。輔助電極130包含有一延伸部131、一彎曲部137、一第一端部123以及一第二端部125，延伸部131連接第一端123以及彎曲部137，彎曲部137則與第二端部125連接，其中第一端部123與第二端部125位於基板110之電性連接端144，並可透過第一端部123與第二端部125輸出一檢測訊號。如第3a圖所示，工作電極129例如可延伸設有一彎折部(參考第3a圖下部)，且延伸部131與工作電極129之間可定義出一 容納空間136，且彎曲部137位於容納空間136當中。

由第3a圖可以看出，彎曲部137包括有一第一段132、一連接段133以及一第二段134，第一段132連接延伸部131以及連接段133，第二段134連接第二端部125以及連接段133。第一段132、第二段134與連接段133形成一「ㄇ」字型結構，其中該「ㄇ」字型結構具有一開口，且該開口朝向延伸部131。值得說明的是，前述「ㄇ」字型結構之開口，亦可視需求而有朝向檢測端143之設計。

接著說明未滿偵測的步驟，檢測時，輔助電極130的第一端部123以及第二端部125被施加一微弱的電位差，樣本流體(例如血液)可從進樣口141進入反應區142，並沿著進樣方向B依序經過工作電極129、第一段132以及第二段134。請參閱第6圖，第6圖為針對第一端部123以及第二端部125進行循環伏安掃描(Cyclic Voltammetry)的結果，當反應區142內無樣本流體時，此時所量測到之電流值為一背景電流Ia。當樣本流體未填滿時，樣本流體只會覆蓋工作電極129以及第一段132，因此所量測到之電流值同樣為背景電流Ia；當樣本流體覆蓋至第二段134時，第一段132與第二段134藉由樣本流體形成一電流通路，因此樣本流體發生電化學反應，此時進行循環伏安掃描，即產生一氧化還原電流，所量測到的電流值為背景電流與氧化還原電流的總合電流Ib。本發明可藉由量測電流之變化以判斷樣本流體是否充滿反應區142，藉此可避免在樣本流體未填滿的情況下量測，造成量測結果不準確。

接著請一併參照第3b至3e圖，本發明尚可藉由不同 的彎曲部137設計以增加阻抗，藉此增加第一段132與第二段134之間的電位差，亦即，第一段132與第二段134間的化學驅動力更強，故增加整體表現出的氧化還原電流，進而能增加未滿偵測的辨識度。第3b圖為本發明之另一實施例，其中藉由將彎曲部137的連接段133改變形狀以得到不同阻抗，如第3b圖所示，連接段133連接第一段132與第二段134，且連接段133係被形成一「ㄇ」字型結構，其中該「ㄇ」字型結構的開口朝向檢測端143。值得說明的是，前述「ㄇ」字型結構之開口，亦可視需求而有朝向延伸部131之設計。

請再參閱第3c圖，本發明另一實施例之連接段133連接第一段132與第二段134，其中連接段133係形成一中空的「ㄇ」字型結構，且該「ㄇ」字型結構的開口朝向檢測端143。值得說明的是，前述「ㄇ」字型結構之開口，亦可視需求而有朝向延伸部131之設計。

請參閱第3d圖，本發明另一實施例之連接段133連接第一段132與第二段134，其中連接段133係形成一梳狀結構C，且該梳狀結構C之一開口朝向延伸部131。值得說明的是，前述梳狀結構C之開口，亦可視需求而有朝向檢測端143之設計。

在此實施例中，梳狀結構C的梳齒形狀為直角，但也可採用圓角、尖角或是其他形狀之設計。此外，梳狀結構C之線路可以各種不同的寬度表現，例如線路寬度介於0.1-1mm之間。然而，梳狀結構C上之線路寬度並不一定為同樣寬度，也可令線路有著各種寬度，展現疏密般的變 化。梳狀結構C之線路間距也可以各種不同的寬度表現，例如線路間距介於0.1-1mm之間，然而，梳狀結構C之線路間距之間的並不一定為同樣寬度，也可以令線路之間的間距有著不同的寬度表現，展現疏密般的變化。需特別說明的是，該梳狀結構C可使用各種不同生產技術而得，例如網印、雷射雕刻、濺鍍、化學鍍等但不限定於此。

然而，本發明也可採用各種不同的凸出段形式以偵測填滿情況，藉此可降低誤判的機率。請參閱第3e圖，本發明另一實施例之連接段133連接第一段132與第二段134，其中第一段132、第二段134與連接段133形成一「ㄇ」字型結構，前述彎曲部137更包含至少一凸出段135，該凸出段135連接第二段134並朝檢測端143延伸。

需特別說明的是，凸出段135的形狀並不限於第3e圖所示，且亦可整合於上述各個實施例當中。如第4圖所示，凸出段135也可與第3d圖中的梳狀結構C連接，並朝向檢測端143延伸。值得說明的是，前述梳狀結構C之開口，亦可視需求而有朝向檢測端143之設計。

此外，進樣口142與進樣方向B不一定要垂直於檢測端143，如第5a圖所示，樣本流體也可從側邊向內進入試片當中，或是如第5b圖所示，樣本流體也可沿一傾斜方向進入試片當中。

於一實施例中，前述電化學檢測試片更可包含一金屬材料層，該金屬材料層設置於基板110與電極結構120之間，且該金屬材料層可以包括金、銀、鈀、鉑、鎳、銅、鉬、鈷、鉻、鋅、錫、鉛或鈦所製成。

綜上所述，本發明之電化學檢測試片主要係增加了輔助電極中的彎曲部設計以增加阻抗。由於本發明之電化學檢測試片製作過程中不需使用不同的電極材料，且電極結構可以相同的材料製作完成，故可大幅降低材料成本。

雖然本揭露以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。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。

A‧‧‧進樣方向

B‧‧‧進樣方向

C‧‧‧梳狀結構

D‧‧‧辨識電極組

E‧‧‧反應電極組

Ia‧‧‧背景電流

Ib‧‧‧總合電流

110‧‧‧基板

120‧‧‧電極結構

123‧‧‧第一端部

125‧‧‧第二端部

129‧‧‧工作電極

130‧‧‧輔助電極

131‧‧‧延伸部

132‧‧‧第一段

133‧‧‧連接段

134‧‧‧第二段

135‧‧‧凸出段

136‧‧‧容納空間

137‧‧‧彎曲部

140‧‧‧絕緣片

141‧‧‧進樣口

142‧‧‧反應區

143‧‧‧檢測端

144‧‧‧電性連接端

第1圖係表示習知電化學試片的辨識電極與反應電極之示意圖；第2圖係表示本發明一實施例之電化學檢測試片之爆炸圖；第3a圖係表示本發明一實施例之電化學檢測試片中的基板與電極結構之示意圖；第3b圖係表示本發明另一實施例之電化學檢測試片中的基板與電極結構示意圖；第3c圖係表示本發明另一實施例之電化學檢測試片中的基板與電極結構示意圖；第3d圖係表示本發明另一實施例之電化學檢測試片中的基板與電極結構示意圖；第3e圖係表示本發明另一實施例之電化學檢測試片中的基板與電極結構示意圖；第4圖係表示本發明另一實施例之電化學檢測試片中的基板與電極結構之局部示意圖；第5a圖係表示本發明另一實施例之電化學檢測試片進樣方向之示意圖；第5b圖係表示本發明另一實施例之電化學檢測試片進樣方向之示意圖；以及第6圖係表示本發明一實施例之電化學檢測試片於偵測未滿時的電流變化示意圖。

B‧‧‧進樣方向

110‧‧‧基板

120‧‧‧電極結構

123‧‧‧第一端部

125‧‧‧第二端部

129‧‧‧工作電極

130‧‧‧輔助電極

131‧‧‧延伸部

132‧‧‧第一段

133‧‧‧連接段

134‧‧‧第二段

137‧‧‧彎曲部

140‧‧‧絕緣片

141‧‧‧進樣口

142‧‧‧反應區

143‧‧‧檢測端

144‧‧‧電性連接端

Claims (11)

1. 一種電化學檢測試片，包含：一基板，具有一檢測端；一電極結構，形成於該基板上，該電極結構包含：一工作電極；一輔助電極，具有一第一端部、一第二端部、一延伸部以及一彎曲部，該延伸部連接該第一端部與該彎曲部，該彎曲部連接該第二端部，該延伸部與該工作電極之間定義出一容納空間，且該彎曲部位於該容納空間中；以及一絕緣片，設置於該基板上並在對應該檢測端處形成一進樣口；其中該彎曲部包含一第一段、一第二段以及一連接段，該第一段連接該延伸部與該連接段，該第二段連接該第二端部與該連接段；一樣本流體經由該進樣口進入該反應區，並沿著進樣方向依序經過該工作電極、該第一段以及該第二段。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電化學檢測試片，其中該第一、第二段與該連接段形成一「ㄇ」字型結構。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電化學檢測試片，其中該彎曲部更包含一凸出段，該凸出段連接該第二段並朝向該檢測端延伸。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電化學檢測試片，其中該連接段形成一「ㄇ」字型結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電化學檢測試片，其中 該連接段形成一中空的「ㄇ」字型結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電化學檢測試片，其中該連接段形成一梳狀結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電化學檢測試片，其中該電極結構為金屬材料製成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電化學檢測試片，其中該電極結構具有非金屬材質。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電化學檢測試片，其中該電極結構具有碳材質。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電化學檢測試片，其中該電化學檢測試片更包括一金屬材料層，該金屬材料層設置於該電極結構及該基板之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電化學檢測試片，其中該金屬材料層具有金、銀、鈀、鉑、鎳、銅、鉬、鈷、鉻、鋅、錫、鉛或鈦材質。