生物檢測試片及其系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種生物檢測試片及其系統，該生物檢測試片包含一基板、一電極結構、一第一、第二絕緣片、一過濾膜以及一排氣孔。前述電極結構形成于前述基板上，具有一工作電極與一輔助電極。前述第一絕緣片在對應前述工作電極與前述述輔助電極的位置形成有一反應區，并形成有一氣體管路連接前述反應區。前述第二絕緣片形成有一進樣通道，其中前述第一絕緣片設置于前述電極結構以及前述第二絕緣片之間。前述過濾膜設置于前述反應區之上，其中樣本從前述進樣通道進入前述生物檢測試片，并通過前述過濾膜。
【專利說明】生物檢測試片及其系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物檢測試片及其系統，且特別是關于一種可快速過濾全血樣本的生物檢測試片以及生物檢測系統。
【背景技術】
[0002]現有生物感測技術通過反應試劑與目標生物分子作用后產生信號，進而分析信號結果以得知目標物對應的濃度、體積、重量、比例…等。以往一般需定期追蹤檢測患者皆需到醫院或檢驗所抽靜脈血以測定，但對于只檢測單一項目(如血糖、尿酸、總膽固醇…等)的患者來說，是相當不方便且費時的，發展的手持式檢測儀和檢測試片是相當重要且實用的。大型檢測中心的主要檢測方法，都是先將靜脈全血已離心方式分離血球后，只使用分離后的血清部分來檢測，而在居家照護使用的手持式檢測儀的應用上，檢測試片使用過一次即丟棄，非常適合非專業人員使用，主要都是以指尖全血樣品，直接進樣于試片內，經過反應試劑的作用，再依擷取信號的不同分為電化學式感測和光學式感測。
[0003]對于全血的感測過程中，除了一般存在血清中干擾物外，最常影響數據值的還有血液中血球的含量，或是血球崩解的干擾物釋出。舉例來說，針對總膽固醇的感測，為檢測全血檢體中的總膽固醇，除游離膽固醇外，也須把全血中的脂蛋白崩解掉，而利用特定化學試劑將其崩解的同時，也會一并把血球崩解而對信號造成干擾，為避免此情況發生，最常見的是在檢體進入試片主反應區前，先令其通過多層過濾膜以進行血球分離，而多層過濾膜設計常利用重力為驅動力，將檢體往下依序通過孔隙度由大到小的多層過濾膜，分離血球后的血清部分，再抵達含有反應試劑的反應區進行一連串化學反應。
[0004]由于此種傳統方法所利用的過濾驅動力為重力，所以此過程伴隨的是數分鐘的過濾時間，且需要的兩層以上的過 濾膜，本發明為僅使用一層小孔隙度的過濾膜，并搭配系統內壓力降的方式，達到利用壓力差當驅動力，使檢體被強迫快速通過單一過濾膜來完成血球與血漿分離的步驟，此過程不僅可大大縮減過濾時間為數秒，也可減少檢體吸附在過濾膜內所造成的檢體需求體積大的情形。
[0005]綜合上述，現有電化學或光學檢測試片，在檢測全血時，必須使用多層過濾膜去除干擾物并留下待測物(例如血漿)。然而，在現有技術當中，僅利用重力為驅動力使檢體通過過濾膜，因此所需時間可能會長達數分鐘或更久，在需要進行大量檢測的情況下，檢測效
率難以提高。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種生物檢測試片，用以檢測一生物樣本,該生物檢測試片包含:一基板、一電極結構、一第一絕緣片、一第二絕緣片以及一過濾膜。前述電極結構形成于該基板上，前述電極結構具有一工作電極以及一輔助電極。前述第一絕緣片在對應前述工作電極以及前述輔助電極的位置形成有一反應區，并形成有一氣體管路連接前述反應區。前述第二絕緣片形成有一進樣通道，其中前述第一絕緣片設置于該電極結構以及前述第二絕緣片之間。前述過濾膜設置于前述反應區之上，其中前述生物樣本從前述進樣通道進入前述生物檢測試片并通過前述過濾膜而達到前述反應區。
[0007]于一實施例中，前述生物檢測試片還包括一排氣孔，貫穿前述第一絕緣片與前述第二絕緣片，并連接前述氣體管路，前述反應區內的氣體經由前述排氣孔排出前述生物檢測試片。
[0008]于一實施例中，前述生物檢測試片還包括一排氣孔，貫穿前述基板并連接前述氣體管路，前述反應區內的氣體經由前述排氣孔排出前述生物檢測試片。
[0009]于一實施例中，前述基板連接一外接檢測儀，前述排氣孔朝向前述檢測儀延伸，且前述反應區內的氣體經由前述排氣孔排出前述生物檢測試片。
[0010]于一實施例中，前述反應區具有一 L型截面，且前述工作電極與前述輔助電極分別設置于前述基板以及前述第二絕緣片。
[0011 ] 于一實施例中，前述反應區具有一 L型截面，且前述工作電極與前述輔助電極分別設置于前述第二絕緣片以及前述基板。
[0012]于一實施例中，前述生物檢測試片被用于電化學檢測。
[0013]于一實施例中，前述生物檢測試片被用于光學檢測，且前述基板對應于前述反應區的區域具有一透光材質。
[0014]本發明還提供一種生物檢測試系統，包含一生物檢測試片以及一檢測儀。前述生物檢測試片包含:一基板、一電極結構、一第一絕緣片、一第二絕緣片、一過濾膜以及一排氣孔。前述電極結構形成于該基板上，前述電極結構具有一工作電極以及一輔助電極。前述第一絕緣片在對應前述工作電極以及前述輔助電極的位置形成有一反應區，并形成有一氣體管路連接前述反應區。前述第二絕緣片形成有一進樣通道，其中前述第一絕緣片設置于該電極結構以及前述第二絕緣片之間。前述過濾膜設置于前述反應區之上，其中前述生物樣本從前述進樣通道進入前述生物檢測試片并通過前述過濾膜而達到前述反應區。前述排氣孔，連接前述氣體管路。前述檢測儀具有一減壓源，當前述生物檢測試片插入前述檢測儀時，前述生物檢測試片的排氣孔連接前述檢測儀的減壓源，以將前述反應區內的氣體排出前述生物檢測試片。
[0015]于一實施例中，前述減壓源包括一腔體以及一活塞式元件，前述活塞式元件可于前述腔體內沿一軸向運動。
[0016]于一實施例中，前述減壓源包括一蠕動幫浦。
[0017]于一實施例中，前述減壓源包括一真空包。
[0018]于一實施例中，前述減壓源包括一圓滾柱以及一軟管，前述圓滾柱可沿前述軟管移動并擠壓前述軟管。
[0019]于一實施例中，前述生物檢測試片還包括一凸型軟板覆蓋前述排氣孔。前述檢測儀還包括一調整元件，用以擠壓或松開前述凸型軟板。
[0020]于一實施例中，前述檢測儀還包括一凸型軟板，該排氣孔被該凸型軟板所覆蓋，且該檢測儀還包括一控制元件，用以控制前述調整元件。
[0021]本發明還提供一種生物檢測試系統，包含一生物檢測試片以及一檢測儀。前述生物檢測試片包含:一基板、一電極結構、一第一絕緣片、一第二絕緣片、一過濾膜以及一排氣孔。前述電極結構形成于該基板上，前述電極結構具有一工作電極以及一輔助電極。前述第一絕緣片在對應前述工作電極以及前述輔助電極的位置形成有一反應區，并形成有一氣體管路連接前述反應區。前述第二絕緣片形成有一進樣通道，其中前述第一絕緣片設置于該電極結構以及前述第二絕緣片之間。前述過濾膜設置于前述反應區之上，其中前述生物樣本從前述進樣通道進入前述生物檢測試片并通過前述過濾膜而達到前述反應區。前述排氣孔，連接前述氣體管路。前述檢測儀具有一減壓源以及一 V型簧片，前述V型簧片具有兩個開孔，當前述生物檢測試片插入前述檢測儀時，前述V型簧片受前述生物檢測試片壓縮折合，使前述兩開孔連接前述生物檢測試片的排氣孔與前述檢測儀的減壓源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1表示本發明一實施例的生物檢測試片的爆炸圖；
[0023]圖2表示本發明一實施例的生物檢測試片插入檢測儀的示意圖；
[0024]圖3a表示本發明另一實施例的生物檢測試片插入檢測儀的示意圖；
[0025]圖3b表示圖3a的生物檢測試片中上蓋的電極結構的示意圖；
[0026]圖3c表示圖3a的生物檢測試片中基板的電極結構的示意圖；
[0027]圖4a表不本發明另一實施例的生物檢測試片不意圖；
[0028]圖4b表不本發明另一實施例的生物檢測試片不意圖；
[0029]圖4c表不本發明另一實施例的生物檢測試片不意圖；
[0030]圖4d表示本發明另一實施例的生物檢測試片中反應區內電極結構的示意圖；
[0031]圖5a表示本發明另一實施例的生物檢測試片插入檢測儀的前的示意圖；
[0032]圖5b表示圖5a中的生物檢測試片插入檢測儀的示意圖；
[0033]圖6a表示本發明一實施例的檢測儀內的減壓源示意圖；
[0034]圖6b表示本發明另一實施例的檢測儀內的減壓源示意圖；
[0035]圖6c表示本發明另一實施例的檢測儀內的減壓源示意圖；
[0036]圖6d表示本發明另一實施例的檢測儀內的減壓源示意圖；
[0037]圖6e表示本發明另一實施例的檢測儀內的減壓源示意圖；以及
[0038]圖6f表示本發明另一實施例的生物檢測儀內的減壓源示意圖。
[0039]其中，附圖標記說明如下:
[0040]切線方向:A-A
[0041]電性連接端:E
[0042]基板:101
[0043]第一絕緣片:102
[0044]第二絕緣片:104
[0045]第三絕緣片:105
[0046]過濾膜:103
[0047]上蓋片:106
[0048]凸型軟板:107
[0049]調整元件:108
[0050]工作電極:201
[0051]輔助電極:202[0052]偵測電極:203
[0053]氣體管路:301
[0054]排氣孔:302 [0055]連通孔:302a、302b、302c、302d
[0056]開孔:302e
[0057]氣孔:303
[0058]透明視窗:304
[0059]反應區:305a
[0060]進樣通道:30紐
[0061]進樣口:305c
[0062]V 型簧片:307
[0063]檢測儀:400、400，、400&~40(^
[0064]針腳:401
[0065]控制元件:402
[0066]腔體:500
[0067]活塞元件:501
[0068]蠕動幫浦:502
[0069]風扇:503
[0070]滴管:504
[0071]抽換式小真空包:505
[0072]可移動式圓滾柱:506
[0073]軟管:507
【具體實施方式】
[0074]首先請一并參閱圖1、圖2，本發明一實施例的生物檢測試片可為電化學檢測試片，主要包含有基板101、第一絕緣片102、第二絕緣片104、第三絕緣片105、過濾膜103、上蓋片106以及凸型軟板107。基板101具有一電性連接端E，可與一外接檢測儀400相連接(如圖2所示)。一電極結構形成于基板101上，該電極結構至少包括有一工作電極201以及一輔助電極202。當然，該電極結構尚可依據需求而設置其他電極，此應為【技術領域】相關人員可輕易思及，此不贅述。第一絕緣片102上形成有一長矩形的反應區305a、一連通孔302a以及連接連通孔302a與反應區305a的一氣體管路301。其中，反應區305a內設有檢測用的化學反應試劑。
[0075]在本實施例中，第一絕緣片102、第二絕緣片104、第三絕緣片105以及上蓋片106分別形成有連通孔302a、302b、302c以及302d，在試片組合后可形成一完整的排氣孔302。凸型軟板107則于組合后被設置于前述排氣孔302的上方。如圖1所示，第三絕緣片105的一側形成有一進樣口 305c，且可與第二絕緣片104上的一進樣通道305b的一部分相連通。上蓋片106形成有一氣孔303,在組合后與進樣通道305b的另一部分相連通。過濾膜103設置于反應區305a的上，使得從進樣口 305c進入的樣本(在此實施例可為生物樣本或類似的檢測樣本,但本發明并不特別設限樣本種類)可經由過濾膜103過濾后才進入反應區305a。此外，上蓋片106另設置有一透明視窗304，可用來觀察樣本是否進入試片之中。
[0076]基板101的材料可為聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚對苯二甲酸以二醇酯、二氧化硅或是氧化鋁。電極結構可由網版印刷方式在基板101上印出所需要的圖案，其材料可選擇碳電極、石墨電極、金屬材質等，或前述各種材料的組合。
[0077]請繼續參閱圖2，如圖所示的生物檢測試片為前述圖1當中沿切線方向A-A的剖面圖，當生物檢測試片插入檢測儀400后，檢測儀400的針腳401接觸生物檢測試片的基板101上的電性連接端E，進而與電極結構電性連接，且檢測儀400內的調整元件108會使生物檢測試片的凸型軟版107處于被按壓的狀態而可變形。值得說明的是，此按壓操作可以手動或自動方式控制調整元件108而進行。當生物檢測試片被妥善插置于檢測儀400，使用者可從進樣口 305c導入樣本，例如為一全血溶液，此樣本的全血溶液可通過毛細現象及重力等被帶入至生物檢測試片內部，通過并依序充滿進樣口 305c和進樣通道305b。其后，生物檢測試片內部的空氣則可從上蓋片106的氣孔303處被排出。完成進樣后，因凸型軟板107覆蓋排氣孔302未與氣體管路301連通的另一端，且過濾膜103覆蓋反應區305a未與氣體管路301連通的另一端，故反應區305a、氣體管路301以及排氣孔302所形成的內部通道可成為與外界完全隔離且封閉的狀態。
[0078]接著，使用者可松開凸型軟板107上的調整元件108，使凸形軟板107朝生物檢測試片外側凸出，此時反應區305a、氣體管路301以及排氣孔302所形成的內部通道因此體積上升，使該內部通道整體壓力下降而至小于外界壓力(如大氣壓力)。此時，外界氣壓推動原本存在于進樣通道305b、進樣口 305c的全血溶液向下方通過過濾膜103,配合過濾膜103通孔設計，使全血溶液中的血球被阻擋在過濾膜103，而全血溶液中的血漿部份則可通過過濾膜103而抵達反應區305a。其后，血漿可與反應區305a內配置的化學反應試劑進行反應。而后，由工作電極201以及輔助電極202通過電化學檢測的方式得到電流信號，以完成樣本濃度的偵測。需特別說明的是，在此實施例中，過濾膜103為了阻擋血球，孔徑可為
0.1-3 μ m,且氣體管路301的寬度約為125 μ m至1_。
[0079]前述松開調整元件108的方式可為手動，或可通過偵測信號及電路控制的方式而自動控制。接著，請參照圖3a至圖3c，本發明另一實施例的檢側儀400還包括一控制元件402，該控制元件402可為電磁閥或是繼電器或類似功能的元件。該生物檢測試片的上蓋片106則包含有一偵測電極組203 (如圖3a、圖3b所示)，當樣本進入并充滿進樣通道305b與進樣口 305c時，偵測電極組203因為被樣本所覆蓋，故可產生對應的電子信號，此時控制元件402會被觸發并松開調整元件108，間接使凸型軟板107朝生物檢測試片外側凸出。
[0080]請繼續參閱圖3c，如圖所示，前述反應區305a涵蓋工作電極201與輔助電極202，在反應區305a內的化學反應試劑包含電子傳遞物(mediator)、能與待測物起反應的酵素、緩沖溶液、增稠劑以及酵素穩定劑等，并經烘烤后固定于反應區305a內的對應基板101位置上。需特別說明的是，基板101上對應于反應區305a的區域也可為透光的材質，以方便光學式檢測，也即，利用光學方式對反應區305a進行檢測。
[0081]然而，本發明提供的另一實施例也可以不使用凸型軟板107，而是直接在檢測儀400內設置一減壓源，并經由生物檢測試片的排氣孔302對反應區305a進行抽氣或減壓等動作而進樣；請一并參照圖4a至圖4c，本發明的生物感測檢測試片也可不使用凸型軟板107，而是經由排氣孔302、氣體管路301等直接對反應區305a進行抽氣。此外，也可不需設置第三絕緣片105以及上蓋片106，而將樣本直接由進樣空間305b導入試片內。如圖4a中箭頭所示，檢測儀400 (可參閱前述圖2或圖3配置，圖4因版面配置而省略繪示，特此說明。)內的減壓源可從排氣孔302上方進行抽氣。或者，如圖4b所示，于另一實施例中的排氣孔302也可經過基板101下方，并使檢測儀400內的減壓源從基板101下方進行抽氣。此外，如圖4c所示，于另一實施例中的排氣孔302朝向電性連接端E，檢測儀400內的減壓源可經由排氣孔302朝基板101的電性連接端E方向進行抽氣。
[0082]接著請參照圖4d，本發明另一實施例的反應區305a具有L型結構(例如從圖1所示A-A方向剖面觀察)，工作電極201與輔助電極202面對面地分別設置在基板101以及第二絕緣片104的表面。惟前述該工作電極201與輔助電極202的位置也可互換配置，也即，工作電極201與輔助電極202面對面地分別設置在第二絕緣片104以及基板101的表面。
[0083]接著請一并參照圖5a與圖5b，在本發明另一實施例中，檢測儀400’具有V型簧片307，簧片307上具有開孔302e，當試片插入檢側儀400’后(如第5b圖所示)，V型簧片307被壓縮折合，此時試片上的排氣孔302與V型簧片307的兩開孔302e、302e相互對準，并可連接至檢測儀400’內的減壓源，如此一來減壓源便可經由兩開孔302e、302e與排氣孔302對試片內部抽氣并減壓(如圖5b上的箭頭所示)。
[0084]接著請一并參閱圖6a至圖6f。首先如圖6a所示,本發明一實施例中的檢測儀400a內具有一腔體500，腔體500上方開口與試片的排氣孔302相連接，此外，檢測儀400a內更具有一活塞元件501，當該活塞元件501于腔體500內沿一軸向朝下方移動時，可于試片的反應區305a內形成負壓。再如第6b圖所示，于另一實施例中，檢測儀400b內的減壓源也可使用一蠕動幫浦502，將氣體不斷地往外抽送以產生負壓。再如圖6c所示，于另一實施例中檢測儀400c中的減壓源也可利用一風扇503將氣體抽出。再如圖6d所不,于另一實施例中檢測儀400d中的減壓源也可利用氣、液體混合的方式造成內部壓力下降，其中減壓源可包括一滴管504，對特定氣體(例如NH3)滴入水，使腔體500內氣體壓力下降。再如圖6e所示，于另一實施例中，也可于檢測儀400d內設置抽換式小真空包505，通過破開真空包505，造成腔體500內部空間壓力減小，以帶動樣本通過過試片內的濾膜103。再如圖6f所示，檢測儀400f內的減壓源也可使用可移動式圓滾柱506與軟管507的設計，通過手動方式將圓滾柱506移動并擠壓軟管507，使得軟管507內部的壓力降低，以達到將反應區305a內部氣體抽走的目的。
[0085]綜上所述，本發明通過抽取反應區內的氣體，使得在進樣通道、進樣口的全血溶液被氣體壓力差導引穿越過濾膜而進樣。相較于現有僅使用重力進行過濾的檢測試片，可達到快速過濾的效果。
[0086]雖然本揭露以前述的實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和范圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此本發明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。
【權利要求】
1.一種生物檢測試片，用以檢測一生物樣本，該生物檢測試片包含: 一基板； 一電極結構，形成于該基板上，該電極結構具有一工作電極以及一輔助電極； 一第一絕緣片，在對應該工作電極以及該輔助電極的位置形成有一反應區，并形成有一氣體管路連接該反應區； 一第二絕緣片，形成有一進樣通道，其中該第一絕緣片設置于該電極結構以及該第二絕緣片之間；以及 一過濾膜，設置于該反應區之上，其中該生物樣本從該進樣通道進入該生物檢測試片并通過該過濾膜而達到該反應區。
2.如權利要求1所述的生物檢測試片，還包括一排氣孔，貫穿該第一絕緣片與該第二絕緣片，并連接該氣體管路，該反應區內的氣體經由該排氣孔排出該生物檢測試片。
3.如權利要求1所述的生物檢測試片，還包括一排氣孔，貫穿該基板并連接該氣體管路,該反應區內的氣體經由該排氣孔排出該生物檢測試片。
4.如權利要求3所述的生物檢測試片，其中該基板連接一外接檢測儀，該排氣孔朝向該檢測儀延伸，該反應區內的氣體經由該排氣孔排出該生物檢測試片。
5.如權利要求1所述的生物檢測試片，其中該反應區具有一L型截面，且該工作電極與該輔助電極分別設置于該基板以及該第二絕緣片。
6.如權利要求1所述的生物檢測試片，其中該反應區具有一L型截面，且該工作電極與該輔助電極分別設置于該第二絕緣片以及該基板。
7.如權利要求1所述的生物檢測試片，被用于電化學檢測。
8.如權利要求1所述的生物檢測試片，被用于光學檢測，且該基板對應于該反應區的區域具有一透光材質。
9.一種生物檢測試系統，包含:一生物檢測試片,用以檢測一生物樣本；一排氣孔及一檢測儀； 該生物檢測試片包括:一基板、一電極結構、一第一絕緣片、一第二絕緣片、一過濾膜； 該電極結構，形成于該基板上，該電極結構具有一工作電極以及一輔助電極； 該第一絕緣片，在對應該工作電極以及該輔助電極的位置形成有一反應區，并形成有一氣體管路連接該反應區； 該第二絕緣片，形成有一進樣通道，其中該第一絕緣片設置于該電極結構以及該第二絕緣片之間； 該過濾膜，設置于該反應區之上，其中該生物樣本從該進樣通道進入該生物檢測試片并通過該過濾膜而達到該反應區； 該排氣孔，連接該氣體管路； 該檢測儀，具有一減壓源，當該生物檢測試片插入該檢測儀時，該生物檢測試片的排氣孔連接該檢測儀的減壓源，以將該反應區內的氣體排出該生物檢測試片。
10.如權利要求9所述的生物檢測試系統，其中該減壓源包括一腔體及一活塞式元件，該活塞式元件可于該腔體內沿一軸向運動。
11.如權利要求9所述的生物檢測試系統，其中該減壓源包括一蠕動幫浦。
12.如權利要求9所述的生物檢測試系統，其中該減壓源包括一真空包。
13.如權利要求9所述的生物檢測試系統，其中該減壓源包括一圓滾柱以及一軟管，該圓滾柱可沿該軟管移動并擠壓該軟管。
14.如權利要求9所述的生物檢測試系統，其中 該生物檢測試片還包括一凸型軟板覆蓋該排氣孔；以及 該檢測儀還包括一調整元件，用以擠壓或松開該凸型軟板。
15.如權利要求14所述的生物檢測試系統，其中該檢測儀還包括一控制元件，用以控制該調整元件。
16.一種生物檢測試系統，包含:一生物檢測試片,用以檢測一生物樣本；一排氣孔及一檢測儀； 該生物檢測試片包括:一基板、一電極結構、一第一絕緣片、一第二絕緣片、一過濾膜； 該電極結構，形成于該基板上，該電極結構具有一工作電極以及一輔助電極； 該第一絕緣片，在對應該工作電極以及該輔助電極的位置形成有一反應區，并形成有一氣體管路連接該反應區； 該第二絕緣片，形成有一進樣通道，其中該第一絕緣片設置于該電極結構以及該第二絕緣片之間； 該過濾膜，設置于該反應區之上，其中該生物樣本從該進樣通道進入該生物檢測試片并通過該過濾膜而達到該反應區； 該排氣孔，連·接該氣體管路； 該檢測儀，具有一減壓源以及一 V型簧片，其中該V型簧片具有兩個開孔，當該生物檢測試片插入該檢測儀時，該V型簧片受該生物檢測試片壓縮折合，使該兩開孔連接該生物檢測試片的排氣孔與該該檢測儀的減壓源。
【文檔編號】G01N27/26GK103575773SQ201210278727
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月7日 優先權日:2012年8月7日
【發明者】粘博欽, 陳誠專, 鍾明興 申請人:達爾生技股份有限公司