專利名稱：生物感測器測試片的多段式檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種生物感測器測試片的檢測方法，特別是關(guān)于一種生物感測器測試片的多段式檢測方法。本發(fā)明是一生物感測器可促使操作與量測的方便性、簡易性、精確度與準確性。
背景技術(shù)：
生物感測器是由一生化辨識元件和電子信號轉(zhuǎn)換器所組成，當待測樣品為辨識元件所確認后，一化學信號經(jīng)電子信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電子物理信號，再經(jīng)一連串邏輯運算分析，將定量化的數(shù)字信號換算成待測樣品的濃度直接輸出。
現(xiàn)今商業(yè)化的電化學生物感測器大都是以安培式生物感測器(amperometric biosensor)為主，通過由控制工作電極與參考電極的電位而得到待測樣品的電化學反應(yīng)電流。此些安培式生物感測器裝置的發(fā)展已經(jīng)應(yīng)用在血中葡萄糖、膽固醇與其他藥物的檢測上。
一般此類安培式生物感測器主要由一絕緣基板、一對薄膜電極、一絕緣層與一酵素生化反應(yīng)區(qū)所組成。二極式的薄膜電極測試片是指一工作電極與一輔助電極，當待測樣品被均勻地牽引進入生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)，待測樣品與酵素進行反應(yīng)，待測樣品被氧化后所產(chǎn)生的電子經(jīng)酵素轉(zhuǎn)移到電子傳遞介質(zhì)，接著一控制的適當穩(wěn)定電壓作用于兩電極間，起始第二次的氧化還原反應(yīng)，此穩(wěn)定電壓必須足夠驅(qū)動工作電極表面上一擴散性所限制的電子氧化作用，但不至于引起逆向的化學反應(yīng)，經(jīng)穩(wěn)定電壓作用于工作電極一段時間后，檢測其所產(chǎn)生的電流(其電流稱為Cottrellcurrent)，此電化學式氧化還原所產(chǎn)生的電流正比于待測樣品的濃度，其方程式為i=nFAc0Dπt]]>n＝轉(zhuǎn)移電子數(shù)F＝法拉第常數(shù)Faraday’s constantA＝測試電極面積C。＝分析物濃度D＝擴散是數(shù)T＝時間發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題生物感測器應(yīng)用于例如血液樣品的感測時，傳統(tǒng)的分析法，血液樣品需做先前處理，直接以全血檢測將會更方便與省時。再者，血液樣品的粘度與體積也會影響檢測結(jié)果，對一些年紀大的患者而言，指尖全血可能非常微量，所以容易產(chǎn)生進血不夠均勻與進血量不足，造成人為測試的誤差。另一方面，檢測前后測試片生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的潮解也會造成讀值的偏差，因此有必要發(fā)展檢測微量樣品、簡易的偵錯技術(shù)以避免檢測結(jié)果偏差的裝置。
因此，本發(fā)明的主要目的即是提供一種生物感測器測試片的檢測方法，以提升生物感測器的操作與量測的方便性、簡易性與準確性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種多段式的生物感測器測試片檢測方法，以期增加此生物感測器在進行待測樣本測試時的精確度與準確度。
本發(fā)明解決問題的技術(shù)手段本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題所采用的技術(shù)手段是在生物感測器在檢測到一生化感測器測試片插置入生物感測器時，即啟動該生物感測器供應(yīng)一測試電壓至該生物感測器測試片，接著在測試電壓作用于該生化感測器測試片一段時間下，在選定的第一測試點及第二測試點時，進行該生物感測器測試片的漏電流測試。當判斷出生化感測試片正常時，則生物感測器進入待機狀態(tài)。當待測分析液體樣品滴入該生化感測器測試片的滴入口時，該生物感測器進行臨界值檢測程序，接著生物感測器停止供應(yīng)測試電壓至該生物感測器測試片，并使待測分析液體樣品與生化感測器測試片在生化反應(yīng)區(qū)進行一段時間的生化反應(yīng)。
依據(jù)該生化感測器測試片在生化反應(yīng)區(qū)所進行的生化反應(yīng)，電子傳遞到導(dǎo)電介質(zhì)，并由該生物感測器量化分析液體樣品中生物分子的濃度。
一種生物感測器測試片的多段式檢測方法，該生物感測器測試片具有一生化反應(yīng)區(qū)，當該生物感測器測試片插置連接于一生物感測器時，一待測樣品在該生化反應(yīng)區(qū)進行反應(yīng)的信號可送至該生物感測器中，其特征在于，該方法包括下列步驟(a)檢測生化感測器測試片是否插置入生物感測器；
(b)當檢測生化感測器測試片正確地插置入生物感測器時，啟始該生物感測器的電源，并供應(yīng)一測試電壓至該生物感測器測試片；(c)在測試電壓作用于該生化感測器測試片一段時間下，在選定的第一測試點時進行該生物感測器測試片的漏電流測試；(d)當判斷出生化感測試片正常時，則生物感測器進入待機狀態(tài)；(e)當待測分析液體樣品滴入該生化感測器測試片的滴入口時，該生物感測器進行臨界值檢測程序；(f)通過臨界值檢測程序之后，生物感測器停止供應(yīng)測試電壓至該生物感測器測試片，并使待測分析液體樣品與生化感測器測試片在生化反應(yīng)區(qū)進行一段時間的生化反應(yīng)(g)依據(jù)該生化感測器測試片在生化反應(yīng)區(qū)所進行的生化反應(yīng)，電子傳遞到導(dǎo)電介質(zhì)；(h)接著電壓供應(yīng)單元會再一次供應(yīng)測試電壓至該生物感測器測試片，以量化分析液體樣品中生物分子的濃度，并顯示此生物分子的濃度。
本發(fā)明對照現(xiàn)有技術(shù)的功效經(jīng)由本發(fā)明所采用的技術(shù)手段，可以有效提升生物感測器的操作與量測的方便性、簡易性與準確性。尤其是針對一些微量體積的液體樣品，透過此裝置的設(shè)計與固定化酵素附著劑的特性，可快速地將所要測試分析的樣品牽引吸入其生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)，進行一連串的生化反應(yīng)；而多段式檢測與邏輯判讀的電子回路設(shè)計方法，更進一步地增加此生物感測器的精確度與準確度。
本發(fā)明所采用的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，將通過由以下的實施例及附呈圖式作進一步的說明。


圖1是顯示本發(fā)明生物感測器測試片的立體分解圖；圖2顯示本發(fā)明生物感測器測試片的立體圖；圖3顯示圖2中3-3斷面的剖視圖；圖4是顯示生物感測器與生物感測器測試片之間的電路連接示意圖；圖5是顯示本發(fā)明生物感測器在執(zhí)行生化感測器測試片的測試、待測分析液體樣品進行生化反應(yīng)、反應(yīng)電流感測時電流變化狀況的曲線圖；圖6A及圖6B顯示本發(fā)明的測試流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是提供一種檢測微量待測液體樣品、簡易偵錯方式以避免檢測結(jié)果偏差的生物感測器，尤其是針對一些微量體積0.5～3.5ul的液體樣品，透過本發(fā)明的設(shè)計與固定化酵素附著劑的特性，直接以全血為檢測樣品，快速地將所要測試分析的樣品牽引吸入其生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)，進行一連串的生化反應(yīng)。而本發(fā)明中的多段式檢測與邏輯判讀的檢測設(shè)計，更進一步地增加本發(fā)明的生物感測器的精確度與準確度。
參閱圖1所示，其是顯示本發(fā)明生物感測器測試片的立體分解圖，圖2顯示該生物感測器測試片的立體圖。本發(fā)明生物感測器測試片100的基本結(jié)構(gòu)包括一絕緣基板1(Insulating Base Plate)，是用以作為生物感測器測試片的基體。
該絕緣基板1的材質(zhì)具有絕緣與耐熱的特性，可以單一或混合選擇下列材料作為基體聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚對苯二甲酸二乙醇酯(polyethylene glycol terephthalate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚醯胺(polyamide)、聚酯(polyester)、尼龍(nylon)或硝化纖維(nitrocellulose)。
在該絕緣基板1上配置有一對薄膜電極，是可以現(xiàn)有的網(wǎng)版印刷技術(shù)(screen printing)或濺鍍技術(shù)(sputtering)制作在絕緣基板1上。該對薄膜電極至少包含互不相接觸的陽極導(dǎo)線和陰極導(dǎo)線，分別作為一工作電極21(working electrode)及一輔助電極22(counter electrode)。該工作電極21與輔助電極22是以具有良好電傳導(dǎo)特性的材料所制成，例如以單一或混合選擇下列材料碳膠、銀膠、銀/氯化銀膠、金、鉑或鈀。
在該絕緣基板1一側(cè)端的表面上定義出有一反應(yīng)區(qū)平面11，且該反應(yīng)區(qū)平面11在該絕緣基板1上表面的三個側(cè)緣則分別定義為一待測樣品滴入側(cè)12、一生化反應(yīng)啟始側(cè)13、以及一端緣側(cè)140。
該工作電極21的一端是經(jīng)由一延伸區(qū)段211而延伸至該反應(yīng)區(qū)平面11的鄰近約中央?yún)^(qū)域位置，而該輔助電極22的一端亦經(jīng)由一延伸區(qū)段221而延伸至該反應(yīng)區(qū)平面11的生化反應(yīng)啟始側(cè)13處。該工作電極21與輔助電極22的另一端可作為與電子信號轉(zhuǎn)換器的連接區(qū)。
在該工作電極21與輔助電極22上更分別形成有一第一碳電極31與一第二碳電極320該第一碳電極31與第二碳電極32的尺寸寬度及布設(shè)路徑與該工作電極21與輔助電極22的尺寸寬度及布設(shè)路徑一致，其亦分別包括有延伸區(qū)段311、321。該第二碳電極32在延伸至該絕緣基板1上表面的反應(yīng)區(qū)平面11處，更形成一擴大區(qū)域312。
該第一碳電極31與第二碳電極32上及該絕緣基板1上再覆設(shè)有一絕緣層4(DielectricalLayer)。該絕緣層4是部分覆蓋于該第一碳電極31與第二碳電極32與絕緣基板1上，并未覆蓋住絕緣基板1上表面的反應(yīng)區(qū)平面11。
該絕緣層4的功能為保護電極之用，并形成一相當?shù)暮穸?，?gòu)成檢測樣品生化反應(yīng)區(qū)6的三度空間，以輔助生化反應(yīng)層快速地將所要檢測的樣品牽引吸入生化反應(yīng)區(qū)6內(nèi)。該絕緣層4的厚度介于0.01～0.10mm之間，以構(gòu)成足夠的生化反應(yīng)區(qū)6空間，輔助檢測樣品被生化反應(yīng)層中的親水性高分子牽引進入生化反應(yīng)區(qū)6內(nèi)。
該絕緣層4之厚度決定生化反應(yīng)區(qū)6的大小與待測樣品所需的反應(yīng)體積。
選擇適當?shù)牟馁|(zhì)與利用不銹鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)版印刷技術(shù)可以控制其厚度的均一性。
該絕緣層4所使用的絕緣材質(zhì)可以選自下列的材料；acrylate、聚酯(Vinylpolyester)、聚醯胺(polyimide)、環(huán)氧樹酯(epoxy resin)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚對苯二甲酸二乙醇酯(polyethylene glycolterephthalate)、聚碳酸酯(polycarbonate)或聚酯(polyester)。
該絕緣層4更可包括有一對擋制片41、42，分別配置在該絕緣基板1的端緣側(cè)14處。兩個擋制片41、42之間形成一對流間隙43。
而該絕緣層4上最后再覆設(shè)粘貼有一上墊片5(Lamina)，且該上墊片5在對應(yīng)于該絕緣基板1上表面的待測樣品滴入側(cè)12處，形成有一凹槽結(jié)構(gòu)，以作為待測樣品滴入口51。
較佳實施例中，該上墊片5覆蓋于生化反應(yīng)區(qū)6上方的區(qū)域是透明的，可當作是一確認視窗，以方便使用者確認待測樣品是否已完全進入生化反應(yīng)區(qū)6內(nèi)。其上墊片5的材質(zhì)可以單一或混合選擇下列材料聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚對苯二甲酸二乙醇酯(polyethylene glycolterephthalate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚醯胺(polyamide)聚酯(polyester)、或硝化纖維(nitrocellulose)。
經(jīng)由上述各相關(guān)構(gòu)件組立之后，而使得鄰近于該絕緣基板1上表面反應(yīng)區(qū)平面11的裸露薄膜電極(即工作電極21與輔助電極22)的前端、一相當厚度的絕緣層4、及上墊片5所共同構(gòu)成的三度空間形成一生化反應(yīng)區(qū)6(同時參閱圖3所示)。
而在該反應(yīng)區(qū)平面11上涂布有一層生化反應(yīng)試劑，作為生化反應(yīng)層(Reaction Layer)，生化反應(yīng)層除了扮演酵素反應(yīng)的重要角色之外，其親水性高分子附著劑也同時具有牽引待測樣品吸入生化反應(yīng)區(qū)6內(nèi)的起始作用，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的對流間隙更加速將所要檢測的樣品快速地牽引吸入反應(yīng)區(qū)中與之進行一連串的生化反應(yīng)。該生化反應(yīng)層的組成試劑包括緩沖液、生化反應(yīng)酵素、電子傳遞介質(zhì)(mediator)、高分子附著劑與介面活性劑。
該生化反應(yīng)區(qū)6內(nèi)有適當?shù)膶α鏖g隙，以瞬間增加生化反應(yīng)層中親水性高分子牽引待測樣品進入生化反應(yīng)區(qū)6內(nèi)的速度；生化反應(yīng)區(qū)6內(nèi)的空間小到足夠使0.5～3.5ul的待測樣品完全布滿。
再者，由于工作電極21與輔助電極22在該生化反應(yīng)區(qū)6中是以一前一后的電路印刷設(shè)計，如此可確保待測樣品在進入該生化反應(yīng)區(qū)6中時的反應(yīng)起始時間一致，待測樣品經(jīng)由生化反應(yīng)層中親水性高分子的牽引與生化反應(yīng)區(qū)6中對流間隙的作用下，先接觸工作電極21，再到達輔助電極22時，生化反應(yīng)時間才會開始計時，以增加其測試的穩(wěn)定性。
圖4是顯示生物感測器7與生物感測器測試片100之間的電路連接示意圖。該生物感測器測試片100可以其前端(即第一碳電極31與第二碳電極32的一端)插置入一生物感測器7的一預(yù)設(shè)導(dǎo)電插槽71中。以使該生物感測器7可經(jīng)由一電壓供應(yīng)單元72供應(yīng)一測試電壓Vt至該生物感測器測試片100，同時也可以經(jīng)由一電流感測單元73感測該生物感測器測試片100的電流It狀況。
本發(fā)明提供一種生物感測器待機前對生物感測器測試片狀況的偵錯模式，在適當電壓作用于測試片一段時間下，多段式檢測漏電流與啟始電流的變化與邏輯判讀的偵錯設(shè)計模式，以減少測試月的錯誤，更提供消費者多一層的保障。
圖5是顯示本發(fā)明生物感測器在執(zhí)行生化感測器測試片的測試、待測分析液體樣品進行生化反應(yīng)、反應(yīng)電流感測時電流變化狀況的曲線圖。圖6A及圖6B是顯示本發(fā)明之測試流程圖。對本發(fā)明的流程作一說明如后。
首先，以生物感測器測試片100正確地插置入生物感測器7的導(dǎo)電插槽71中(步驟100)，啟始生物感測器的電源(步驟101)，之后生物感測器系統(tǒng)會進行一連串的自我檢測程序判定正常與否(步驟102)。如果系統(tǒng)測試錯誤，則會發(fā)出系統(tǒng)錯誤的信息(步驟103)；而若系統(tǒng)測試正常，則該生物感測器7會繼續(xù)經(jīng)由電壓供應(yīng)單元72供應(yīng)一測試電壓Vt至該生物感測器測試片100(步驟104)。
此時，本發(fā)明會進行生化感測試片的檢測程序，以測試出不同反應(yīng)模式下的電流變化。此一程序是在適當電壓Vt作用于該生化感測器測試片一段時間下，接著在第一測試點A時進行漏電流的測試(步驟105)、以及在第二測試點B時進行漏電流的測試(步驟106)。
在完成該生化感測試片的檢測程序、再經(jīng)生物感測器7的演算，系統(tǒng)將進行邏輯比對以判斷該生物感測器測試片100正常與否(步驟107)，即通過由系統(tǒng)預(yù)先內(nèi)建一電流參數(shù)值與其漏電流值作邏輯判斷之后，生物感測器7將可判斷出生化感測試片的狀況。其中預(yù)先內(nèi)建該電流參數(shù)值是不超過10微毫安培(10μA)。
如果該生化感測試片經(jīng)測試不正常，則顯示生物感測器7測試片的錯誤信息(步驟108)以提醒操作者；若該生化感測試片經(jīng)測試正常，則生物感測器7進入待機狀態(tài)(步驟109)。其所測第一測試點A與第二測試點B的漏電流的測試時間點距開機起始點0～10秒，以減少干擾，確保該生化感測器測試片的穩(wěn)定性。
即第一測試點A的測試時間點是距開機起始點0秒以后，而第二測試點B是在第一測試點A測試時間點之后才進行測試，且第二測試點B的測試時間點距開機起始點不超過10秒。其中所測第一測試點A與第二測試點B的漏電流是不超過內(nèi)建該電流參數(shù)值。
當待測分析液體樣品滴入生化感測器測試片的滴入口時(步驟110)，經(jīng)由該生化感測器測試片100的生化反應(yīng)層中高分子附著劑的牽引與反應(yīng)區(qū)內(nèi)對流孔隙的輔助作用下，快速地使待測分析液體樣品吸入反應(yīng)區(qū)內(nèi)。此時，該生物感測器7會進行臨界值檢測程序(步驟111)，通過由判斷感測出的電流是否大于一臨限電流值Ith，以確認該待測分析液體樣品的量是否足夠。
在通過臨界值檢測程序之后，生物感測器7的電壓供應(yīng)單元72會停止供應(yīng)測試電壓Vt至該生物感測器測試片100(步驟112)，并使待測分析液體樣品與生化感測器測試片100的生化反應(yīng)區(qū)生物分子與酵素進行一段時間的生化反應(yīng)(步驟113)。
當待測分析液體樣品中的生物分子與酵素進行一段時間的生化反應(yīng)之后，接著電子傳遞到導(dǎo)電介質(zhì)(步驟114)。其中待測分析物與生化感測器測試片中的酵素只進行部分生化反應(yīng)，即可將電子傳到電子傳遞介質(zhì)，此部分生化反應(yīng)時間介于1～10秒之間。接著電壓供應(yīng)單元72會再一次供應(yīng)測試電壓Vt至該生物感測器測試片100一段時間(步驟115)，此時導(dǎo)電介質(zhì)的電子經(jīng)由生物感測器的電子信號轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換作用，以量化分析液體樣品中生物分子的濃度(步驟116)，并顯示此生物分子的濃度(步驟117)。
由以上的實施例可知，本發(fā)明確具極佳的產(chǎn)業(yè)利用價值，故本發(fā)明業(yè)已符合專利的要件。但以上的敘述僅為本發(fā)明的較佳實施例說明，凡精于此項技藝者當可依據(jù)上述的說明而作其它種種的改良，但這些改變?nèi)詫儆诒景l(fā)明的創(chuàng)作精神及所界定的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種生物感測器測試片的多段式檢測方法，該生物感測器測試片具有一生化反應(yīng)區(qū)，當該生物感測器測試片插置連接于一生物感測器時，一待測樣品在該生化反應(yīng)區(qū)進行反應(yīng)的信號可送至該生物感測器中，其特征在于，該方法包括下列步驟(a)檢測生化感測器測試片是否插置入生物感測器；(b)當檢測生化感測器測試片正確地插置入生物感測器時，啟始該生物感測器的電源，并供應(yīng)一測試電壓至該生物感測器測試片；(c)在測試電壓作用于該生化感測器測試片一段時間下，在選定的第一測試點時進行該生物感測器測試片的漏電流測試；(d)當判斷出生化感測試片正常時，則生物感測器進入待機狀態(tài)；(e)當待測分析液體樣品滴入該生化感測器測試片的滴入口時，該生物感測器進行臨界值檢測程序；(f)通過臨界值檢測程序之后，生物感測器停止供應(yīng)測試電壓至該生物感測器測試片，并使待測分析液體樣品與生化感測器測試片在生化反應(yīng)區(qū)進行一段時間的生化反應(yīng)(g)依據(jù)該生化感測器測試片在生化反應(yīng)區(qū)所進行的生化反應(yīng)，電子傳遞到導(dǎo)電介質(zhì)；(h)接著電壓供應(yīng)單元會再一次供應(yīng)測試電壓至該生物感測器測試片，以量化分析液體樣品中生物分子的濃度，并顯示此生物分子的濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的生物感測器測試片的多段式檢測方法，其特征在于，步驟(a)之后，更包括一系統(tǒng)測試的步驟，若系統(tǒng)測試錯誤，則會發(fā)出系統(tǒng)錯誤的信息。
3.如權(quán)利要求1所述的生物感測器測試片的多段式檢測方法，其特征在于，步驟(c)在第一測試點時進行該生物感測器測試片的漏電流測試之后，更包括有在一選定的第二測試點時進行該生物感測器測試片的第二次漏電流測試。
4.如權(quán)利要求3所述的生物感測器測試片的多段式檢測方法，其特征在于，在第一測試點與第二測試點進行該生物感測器測試片的漏電流測試的時間點是距該生物感測器啟始電源的時間0～10秒。
5.如權(quán)利要求4所述的生物感測器測試片的多段式檢測方法，其特征在于，第一測試點與第二測試點進行該生物感測器測試片的漏電流測試，是以不超過預(yù)定內(nèi)建的電流參數(shù)值10微毫安培作為判斷的依據(jù)。
全文摘要
一種生物感測器測試片的多段式檢測方法，是可提升生物感測器的操作與量測的方便性、簡易性與準確性。尤其是針對一些微量體積的液體樣品，透過此裝置的設(shè)計與固定化酵素附著劑的特性，可快速地將所要測試分析的樣品牽引吸入其生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)，進行一連串的生化反應(yīng)；而多段式檢測與邏輯判讀的電子回路設(shè)計方法，更進一步地增加此生物感測器的精確度與準確度。
文檔編號G01N27/27GK1904600SQ20051008843
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者王秀珍, 蔡文海, 鄭映雪, 陳在奕, 葉日興 申請人:臺欣生物科技研發(fā)股份有限公司