CN114544725A - 生化试片 - Google Patents

生化试片 Download PDF

Info

Publication number
CN114544725A
CN114544725A CN202111175944.9A CN202111175944A CN114544725A CN 114544725 A CN114544725 A CN 114544725A CN 202111175944 A CN202111175944 A CN 202111175944A CN 114544725 A CN114544725 A CN 114544725A
Authority
CN
China
Prior art keywords
protective layer
layer
reaction
biochemical test
electrode unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111175944.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114544725B (zh
Inventor
周政郁
杨振宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Apex Biotechnology Corp
Original Assignee
Apex Biotechnology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Apex Biotechnology Corp filed Critical Apex Biotechnology Corp
Publication of CN114544725A publication Critical patent/CN114544725A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114544725B publication Critical patent/CN114544725B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3272—Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502723—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0645—Electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819—Microarrays; Biochips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887—Laminated structure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3277—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a redox reaction, e.g. detection by cyclic voltammetry

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

本公开提供一种生化试片，包括电极单元和保护层。保护层电性连接电极单元。保护层用于在电极单元得到电子后氧化电极单元或在电极单元失去电子后还原电极单元。保护层与电极单元具有电位差
Figure DDA0003295564610000011

Description

生化试片
技术领域
本公开关于一种应用于医学测量的生化试片，特别是关于包括保护层的生化试片。
背景技术
体外医学测量在现今医疗工业上扮演极为重要的角色，通过定性及定量的测量生物的体液的变化，可给予快速诊断疾病与治疗的指标资讯。在医学或生化的检测上，电化学试纸的使用已经是一项普遍的技术。
传统的电化学试纸具有两个电极，将样品注入电化学试纸的反应区后，可通过这两个电极来测量样品的电化学特性。电化学试纸多利用反应层与样品进行反应，并透过电化学方式分析该样品的电化学特性。然而，反应层的成份对于温度、湿度、氧含量等环境因素极为敏感。举例来说，反应层中的导电介质容易与空气中的氧气产生氧化反应。此氧化反应容易造成电化学试纸测量失准，进而导致传统的电化学试纸使用寿命不长。
为了解决环境因素对于电化学试纸的影响，多使用具有干燥剂、避光且相对密封的容器存放电化学试纸以避免电化学试纸损坏。然而，在使用者打开容器以取出电化学试纸时，容器的内部环境会因容器开启而产生变化，因此会影响其他存放在容器内的电化学试纸，故其余的电化学试纸仍有可能受环境因子影响而产生变异。举例来说，当电化学试纸中的电极暴露于空气、水气或其他环境中时，电极表面容易发生氧化或还原反应而降低其电子传递能力及/或提高阻抗。因此仍会造成电化学试纸测量失准，以及降低电化学试纸的使用寿命。
上文的「现有技术」说明仅为提供背景技术，并未承认上文的「现有技术」说明揭示本公开的标的，不构成本公开的现有技术，且上文的「现有技术」的任何说明均不应作为本案的任一部分。
发明内容
本公开提供一种生化试片，包括电极单元和保护层。保护层电性连接电极单元。保护层用于在电极单元得到电子后氧化电极单元或在电极单元失去电子后还原电极单元。保护层与电极单元具有电位差
Figure BDA0003295564590000021
在一些实施例中，电位差
Figure BDA0003295564590000022
大于0。
在一些实施例中，保护层为阳极，且电极单元为阴极。
在一些实施例中，保护层为阴极，且电极单元为阳极。
在一些实施例中，生化试片还包括第一绝缘隔片，位于电极单元上，其中第一绝缘隔片具有第一开口和第二开口，第一开口至少部分暴露电极单元，第二开口至少部分暴露保护层。
在一些实施例中，生化试片还包括第二绝缘隔片，位于第一绝缘隔片上，其中第二绝缘隔片具有第三开口，第三开口至少部分暴露保护层。
在一些实施例中，电极单元包括分支，分支用于提供保护层一导电平台。
在一些实施例中，电极单元大体上与保护层位于相同水平面上。
在一些实施例中，至少一部分的电极单元由活性材料组成且与空气接触。
在一些实施例中，保护层用于保护由活性材料组成的部分或全部的电极单元。
本公开提供一种生化试片，包括反应层、电极单元和保护层。反应层电性连接电极单元。保护层电性连接电极单元，保护层透过电极单元与反应层电性连接。保护层用于在反应层得到电子后氧化反应层或在反应层失去电子后还原反应层，其中保护层与反应层具有电位差
Figure BDA0003295564590000023
在一些实施例中，电位差
Figure BDA0003295564590000024
大于0。
在一些实施例中，保护层为阳极，且反应层为阴极。
在一些实施例中，保护层为阴极，且反应层为阳极。
在一些实施例中，反应层的氧化或还原反应电流值大于保护层的氧化或还原反应电流值。
在一些实施例中，反应层的氧化或还原反应电流值大于或等于保护层的氧化或还原反应电流值的10倍。
本公开的生化试片设有保护层，保护层可以帮助生化试片中反应层的安定性，借此达到保护生化试片，减缓或避免生化试片与环境发生非预期的变异，进而延长生化试片的使用寿命。另外，生化试片可设置多个保护层以保护生化试片中的不同单元。举例来说，保护层还可以保护工作电极或对电极等，借此降低测量误差。此外，生化试片还可以包括可拆卸的保护层，以加速生化试片回复到预设状态。
上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，以使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的申请专利范围标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中具有通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的申请专利范围所界定的本公开的精神和范围。
附图说明
参阅实施方式与申请专利范围合并考量附图时，可得以更全面了解本申请的揭示内容，附图中相同的元件符号指相同的元件。
图1是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片的分解示意图。
图2是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片的局部俯视示意图。
图3是图2中A-A'切线的剖面示意图。
图4是图2中A-A'切线的剖面示意图。
图5是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片的分解示意图。
图6是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片的分解示意图。
图7是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片的分解示意图。
图8是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片的局部俯视示意图。
图9是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片的局部俯视示意图。
图10A与图10B绘示五种血糖浓度的检测结果以呈现本公开与现有技术的差异。
【符号说明】
10:绝缘衬底
10C:连结区
20:电极单元
22:工作电极
22A:分支
24:对电极
24A:分支
30:第一绝缘隔片
30F:前侧
30B:后侧
32:开口
34:开口
40:反应层
50:第二绝缘隔片
52:通气孔
54:开口
60:保护层
62:保护层
70:可拆卸保护层
72:绝缘胶带
100:生化试片
200:生化试片
300:生化试片
400:生化试片
500:生化试片
600:生化试片
具体实施方式
以下详细讨论本公开的实施方案。然而，应该理解的是，实施例提供了许多可以在各种具体环境中实施的可应用的发明概念。所讨论的具体实施例仅说明制造和使用实施例的具体方式，并不限制本公开的范围。
在各个视图和说明性实施例中，相同的附图标记经配置以表示相同的元件。现在将详细参考附图中所示的示例性实施例。只要可能，在附图和说明书中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。在附图中，为了清楚和方便，可夸大形状和厚度。该描述将特别针对形成根据本公开的装置的一部分或更直接地与其配合的元件。应该理解，未具体示出或描述的元件可以采用各种形式。贯穿本说明书对“一些实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一些实施例中”或“在实施例中”不一定指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在一个或复数个实施例中以任何合适的方式组合。
在附图中，相同的附图标记经配置以在各个视图中指示相同或相似的元件，并且示出和描述了本发明的说明性实施例。附图不一定按比例绘制，并且在一些情况下，附图已被夸大及/或简化，仅经配置以说明目的。基于以下本发明的说明性实施例，本领域普通技术人员将理解本发明的许多可能的应用和变化。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开的实施例所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。应当理解，例如在常用词典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且不应该被理解为或者理解为除非在此明确定义，否则过于正式的意义。
另外，下文提供本公开的多个实施例为例说明本公开的核心价值，但并非用以限制本公开的保护范围。为清楚说明以及方便理解，针对本公开不同实施例之间相同或类似的功能或元件将不重复叙述或示标示于图中。并且不同实施例中的不同元件或是技术特征，在不相互冲突的前提下，进行组合或置换得到新的实施例仍属于本公开的保护范围。
本公开是关于牺牲自己以保护特定对象的电化学***，特别是关于应用牺牲自己以保护特定对象的电化学***的生化试片。进一步而言，本公开是关于一种包括保护层的生化试片，保护层可以牺牲自己以维持生化试片中的一个或多个元件的安定性。在一些实施例中，保护层用于保护生化试片中被保护层保护的对象，例如生化试片中较不稳定的元件、容易进行氧化或还原的元件等。被保护层保护的对象可例如为生化试片中的电极单元、反应层等，但本公开不以此为限。详细来说，本公开透过牺牲保护层，例如透过保护层进行氧化或还原反应，以减缓或避免生化试片中的一个或多个元件发生医学测量以外的变异，例如与环境发生非预期的变异。依据被保护对象的化学特性，保护层牺牲自己进行对应的牺牲(例如氧化或还原反应)，以帮助元件回复到预设状态，或在元件变异前提供或接受电子，进而达到保护元件的效果。
举例来说，当期望将被保护对象安定于还原态时，保护层选择可以提供电子的材料。换句话说，当被保护对象因失去电子而发生变质时，保护层选择可以提供或失去电子的材料，因此在被保护对象失去电子前，保护层可以先失去电子或补足被保护对象失去的电子。借此使被保护对象安定于还原态。
另一方面，当期望将被保护对象安定于氧化态时，保护层选择可以接受电子的材料。换句话说，当被保护对象因得到电子而发生变质时，保护层选择可以吸收或接纳电子的材料，因此在被保护对象得到电子前，保护层会先得到电子。借此使被保护对象安定于氧化态。
一般而言，标准还原电位越高的物质倾向得到电子，而标准还原电位越低的物质倾向于失去电子。根据吉布斯自由能(Gibbs Free Energy)关系式，亦即，
Figure BDA0003295564590000061
其中ΔG0为自由能变化，n为电子的莫耳数，F为每莫耳的电荷，
Figure BDA0003295564590000062
为电位差。电位差
Figure BDA0003295564590000063
的公式为
Figure BDA0003295564590000064
其中Ecathode为阴极(Cathode electrode)的标准还原电位，Eanode为阳极(Anode electrode)的标准还原电位。当吉布斯自由能ΔG0<0时，该反应属自发反应。由上述可知，当两个具有电位差
Figure BDA0003295564590000065
的可氧化还原物质在同一反应槽时，标准还原电位较高一方会倾向于发生还原反应，反之则倾向于发生氧化反应。举例来说，当阳极的标准还原电位小于阴极的标准还原电位时，阳极会自发性的将电子传递给阴极，阴极因持续得到电子而维持还原状态，故可避免受环境氧化剂(例如：氧气、水气等)的影响。
因此，可通过设置保护层和被保护对象于同一反应槽，并使其具有电位差
Figure BDA0003295564590000066
且电位差
Figure BDA0003295564590000067
大于0，以使保护层和被保护对象产生自发性特定方向的电子流动，进而使被保护对象能够维持原始的氧化还原状态。借此达到保护生化试片，减缓或避免生化试片与环境发生非预期的变异。
依据保护层与被保护对象的材料，保护层与被保护对象可分别为阳极及阴极，保护层与被保护对象亦可分别为阴极及阳极。下文提供本公开的多个实施例为例说明本公开的核心价值，但并非用以限制本公开的保护范围。
请参考图1，图1是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片100的分解示意图。生化试片100可为电化学试片，是一种可供电性连结的装置。生化试片100用于收集样品并对其进行电化学反应以检测其中的目标分析物。样品包括可利用电化学方法进行检测其中目标分析物的任何液态或可溶固体。举例来说，样品可包括血液、组织液、尿液、汗液、泪液等生物采集物，但本公开不以此为限。此外，血液可包括全血、血浆或血清等，但本公开不以此为限。
请参考图1，生化试片100包括绝缘衬底10、电极单元20、第一绝缘隔片30、反应层40、第二绝缘隔片50和保护层60。绝缘衬底10包括具有电绝缘性的基材。在一些实施例，绝缘衬底10的材料可包括聚氯乙烯(PVC)、玻璃纤维(FR-4)、聚醚砜(polyethersulfone，PES)、电木板(bakelite)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚酰亚胺(PI)、玻璃板、陶瓷或上述材料的任意组合，但本公开不以此为限。绝缘衬底10的材料可依***或实际需求而调整。
生化试片100的电极单元20位于绝缘衬底10上。电极单元20设置于绝缘衬底10上以进行电化学测量。电化学测量包括利用电势测定法、电导测定法、伏安法、极谱法、高频滴定法、安培法、库仑法或电解法等电反应分析样品的浓度。电极单元20包括工作电极(working electrode)22和对电极(counter electrode)24，但本公开不以此为限。电极单元20可依***需求配置其他电极。工作电极22是导电介质在其表面进行电氧化反应或电还原反应并可供测量仪作为浓度判读的电极。详细来说，电氧化反应或电还原反应是导电介质在工作电极22表面所进行的电能和化学能之间的相互转换的电化学反应。
工作电极22的极性可为阳极或阴极，视测量反应需求的不同而異。举例来说，若导电介质于工作电极22上发生氧化反应，则工作电极22为阳极；若导电介质于工作电极22上发生还原反应，则工作电极22为阴极。对电极24是指对应工作电极22进行电还原反应或电氧化反应，以使整体电化学***符合电荷平衡原理的电极。对电极24的电位与极性与工作电极22的电位与极性相反。工作电极22和对电极24之间在未与样品接触前彼此绝缘。当工作电极22和对电极24与样品接触后能与测量仪间形成一电性回路。在一些实施例中，工作电极22和对电极24的材料可包括碳电极、银电极、铂电极等，但本公开不以此为限。工作电极22和对电极24的材料可依***需求而变化。
第一绝缘隔片30设置于绝缘衬底10上并位于电极单元20上。第一绝缘隔片30可具有开口32，开口32至少部分暴露电极单元20。在一些实施例中，开口32位于第一绝缘隔片30的前侧30F，并暴露出电极单元20的一部分。开口32可为生化试片100的反应区，用于容纳样品。电极单元20暴露于开口32的部分可与样品进行电化学反应。开口32可根据测量所需电极单元20的面积和样品的量来调整其尺寸或形状。在一些实施例中，第一绝缘隔片30的后侧30B暴露出部分电极单元20以形成连结区10C。暴露于连接区10C的电极单元20可与测量仪(图未示)电性相接。测量仪与生化试片100电性连接以提供电化学测量所需要能量并分析反应信号。在一些实施例中，第一绝缘隔片30的材料包括PVC绝缘胶带、PET绝缘胶带、热干燥型绝缘漆或紫外光固化型绝缘漆，但本公开不以此为限。
图2是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片100的局部俯视示意图。请参考图2并同时参考图1，生化试片100还包括反应层40。反应层40位于第一绝缘隔片30的开口32中。反应层40电性连接电极单元20。在一些实施例中，反应层40的面积小于开口32的尺寸。反应层40至少部分覆盖开口32所暴露的电极单元20。在一些实施例中，反应层40同时覆盖工作电极22和对电极24。在一些实施例中，反应层40仅覆盖工作电极22。反应层40用于与样品产生化学反应。在其他实施例中，生化试片100可不具有反应层40。
在一些实施例中，反应层40包括活性酵素和导电介质。举例来说，活性酵素包括经固定化或未固定化的酵素，如氧化还原酵素、抗原、抗体、微生物细胞、动植物细胞、动植物组织具有生物性辨识能力的成分。导电介质用于接收活性酵素与血液样品反应后所产生的电子，并将该电子经由电极单元20传导到测量仪。在一些实施例中，导电介质可包括赤血盐(potassium hexacyanoferrate(III))、黄血盐(potassium hexacyanoferrate(II)trihydrate)、钌错化物(ruthenium complex)、二茂铁(ferrocene)、二硫亚磺酸钠(sodiumdithionite)、烟碱酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)、烟碱酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+)、硫胺素焦磷酸(thiamin pyrophosphate，TPP)、辅酶A(coenzyme A，HSCoA)、黄素腺二核苷酸(flavin adenine dinucleotide，FAD)或其组合，但本公开不以此为限。在一些实施例中，反应层40还可添加磷酸盐缓冲液及保护剂，例如：蛋白、糊精、葡萄聚糖、胺基酸等，但本公开不以此为限。
请再次参考图1，第二绝缘隔片50位于第一绝缘隔片30上。在一些实施例中，第二绝缘隔片50至少部分覆盖第一绝缘隔片30的开口32，以使开口32形成毛细管结构。在一些实施例中，第二绝缘隔片50于对应于开口32的末端设置有通气孔52。通气孔52可具有任意形状，举例来说，通气孔52可为圆形、椭圆形、长方形、菱形等。在一些实施例中，第二绝缘隔片50亦暴露连结区10C上的电极单元20。在一些实施例中，第二绝缘隔片50可具有任意形状或尺寸。
请参考图2并同时参考图1，生化试片100还包括保护层60。举例来说，环境中的水气或氧气等可能会存在绝缘衬底10与第一绝缘隔片30之间。因此，暴露于空气中的反应层40以及设置于绝缘衬底10与第一绝缘隔片30之间的电极单元20皆有可能会被空气内的水气或氧气等氧化而发生变异。在本实施例中，保护层60可用于保护生化试片100中的反应层40，以减缓或避免生化试片100在环境中发生非预期的变异。
在一些实施例中，如图1所示，第一绝缘隔片30可具有开口34，第二绝缘隔片50可具有开口54，开口34和开口54至少部分暴露保护层60。保护层60和反应层40可暴露于相同的环境中，但本公开不以此为限。举例来说，保护层60可设于设于绝缘衬底10与第一绝缘隔片30之间，并透过开口34和开口54与反应层40暴露于相同的环境中。在其他实施例中，保护层60可和反应层40暴露于不同环境中。举例来说，保护层60可设于绝缘衬底10与第一绝缘隔片30之间，而第一绝缘隔片30和第二绝缘隔片50不具有开口34和开口54。
保护层60设于电极单元20的特定区域。举例来说，保护层60设置于工作电极22上，但本公开不以此为限。如图1所示，保护层60设于电极单元20之上，并电性连接电极单元20。保护层60与反应层40之间透过电极单元20电性相连。在本实施例中，保护层60透过工作电极22与反应层40电性连接，但本公开不以此为限。在其他实施例中，保护层60可透过对电极24与反应层40电性连接。保护层60的位置不以上述为限，在一些实施例中，保护层60可设置于第二绝缘隔片50之上，并透过导线与电极单元20电性连接。在其他实施例中，保护层60可设置于第一绝缘隔片30和第二绝缘隔片50之间，并透过导线与电极单元20电性连接。
保护层60的型态上可包括固体、液体、气体。举例来说，固体可包括纯金属、合金、金属化合物(卤化物、氧化物、混和价态化合物、有机金属配合物)、有机氧化还原剂等。液体可包括水溶液、有机溶液、超临界流体、液态元素(例如：溴、汞)等。气体可包括气态元素(例如：氧气、臭氧)、气态化合物(例如：氨气、一氧化氮)等。
在本实施例中，保护层60用于保护生化试片100中的反应层40。保护层60与反应层40可具有不同的材料或组成。举例来说，保护层60与反应层40可具有不同的标准还原电位，保护层60与反应层40之间具有电位差
Figure BDA0003295564590000101
保护层60与反应层40之间的电位差
Figure BDA0003295564590000102
大于0。保护层60与反应层40处于同一反应环境。在一些实施例中，保护层60与反应层40同时与空气接触，但本公开不以此为限。保护层60与反应层40同时电性连接电极单元20，亦可视为处于同一反应环境。因保护层60与反应层40之间具有电位差
Figure BDA0003295564590000103
且电位差
Figure BDA0003295564590000104
大于0，因此会产生自发性特定方向的电子流动，进而使被保护对象(反应层40)能够维持原始的氧化还原状态。借此达到保护生化试片100，减缓或避免生化试片100与环境发生非预期的变异。
依据保护层60与反应层40的材料，保护层60与反应层40可分别为阳极及阴极，保护层60与反应层40亦可分别为阴极及阳极。以下利用图3和图4，分别说明保护层60为阴极且反应层40为阳极，以及保护层60为阳极且反应层40为阴极的情况。在一些实施例中，保护层60的面积大于反应层40的面积。在一些实施例中，保护层60的面积实质上等于反应层40的面积。保护层60和反应层40的面积和厚度可依***需求而调整。
请参考图3，图3是图2中A-A'切线的剖面示意图。在本实施例中，反应层40的导电介质可为铁氰酸盐(hexacyanoferrate(III))，然而铁氰酸盐在光照下容易被还原成亚铁氰酸盐(hexacyanoferrate(II))，其反应式可表示为
Figure BDA0003295564590000111
当铁氰酸盐因光照而还原成亚铁氰酸盐时，该变异会导致生化试片100在浓度检测时背景电流上升而产生测量偏差。
如图2及图3所示，本公开的生化试片100设置有保护层60，且保护层60透过电极单元20与反应层40电性连接。因此，当生化试片100暴露于环境中且未添加样品前，反应层40、电极单元20、保护层60及空气形成一化学反应槽。在本实施例中，保护层60的材料可为氧化银(silver peroxide)。氧化银可进行还原反应并生成银，其反应式可表示为Ag2O+2H++2e-→2Ag+H2O。氧化银/银的标准还原电位约为1.77V，铁氰酸盐/亚铁氰酸盐的标准还原电位约为0.36V。因此，在本实施例中，保护层60为阴极，而反应层40为阳极。保护层60和反应层40的电位差
Figure BDA0003295564590000112
为1.41V。因两者之间的电位差大于0，自由能变化小于0，因此反应层40的亚铁氰酸盐将会自发进行氧化反应变回铁氰酸盐，其反应式可表示为2Fe(CN)6 4-+Ag2O+2H+→2Fe(CN)6 3-+2Ag+H2O。其中，在反应层40上所发生的半反应为
Figure BDA0003295564590000113
由上述可知，反应层40的亚铁氰酸盐会因保护层60的氧化银的还原反应而被氧化回铁氰酸盐。当保护层60的还原反应发生时，反应层40会进行氧化反应，进而减缓光照所发生的还原反应。因此，通过设置保护层60于生化试片100中，可有效地避免反应层40中的导电介质在进行测量样品前就发生变质。反应层40的导电介质及保护层60的组成材料并不以上述为限。在一些实施例中，反应层40的导电介质及保护层60的组成材料经选择以使两者之间的电位差
Figure BDA0003295564590000121
大于0。
在本实施例中，提供一种保护生化试片100的方法。详细来说，本实施例保护生化试片100的方法包括提供保护层60电性连接至电极单元20，保护层60透过电极单元20与反应层40电性连接。保护层60用于在反应层40得到电子后氧化反应层40。如同前述，反应层40的铁氰酸盐在光照下容易得到电子而还原成亚铁氰酸盐。选择具有标准还原电位大于铁氰酸盐/亚铁氰酸盐的标准还原电位的材料来作为保护层60，例如，选择氧化银来作为保护层60。因此，保护层60可于反应层40得到电子后使其进行氧化反应，进而使反应层40恢复成预设状态。在本实施例中，反应层40的标准还原电位小于保护层60的标准还原电位，但本公开不以此为限。
请参考图4，图4是图2中A-A'切线的剖面示意图。在本实施例中，反应层40的标准还原电位大于保护层60的标准还原电位。在本实施例中，反应层40的导电介质可为亚铁氰酸盐，然而亚铁氰酸盐在空气中容易被氧气氧化成铁氰酸盐，其反应式可表示为2FeII(CN)6 4-+O2+2H+→2FeIII(CN)6 3-+H2O2。当亚铁氰酸盐因接触氧气而被氧化成铁氰酸盐时，该变异会导致生化试片100中导电介质浓度改变，因此会影响背景电流并产生测量偏差。
如图2及图4所示，本公开的生化试片100设置有保护层60，且保护层60透过电极单元20与反应层40电性连接。因此，当生化试片100暴露于环境中且未添加样品前，反应层40、电极单元20、保护层60及空气形成一化学反应槽。在本实施例中，保护层60的材料可为铁(iron)。由于铁在空气中容易与水气进行氧化反应，其半反应式可表示为Fe+2OH-→Fe(OH)2+2e-。铁氰酸盐/亚铁氰酸盐的标准还原电位约为0.36V，而氢氧化亚铁/铁的标准还原电位约为-0.89V。因此，在本实施例中，反应层40为阴极，保护层60为阳极。当生化试片100暴露在具有水气与氧气的环境中时，保护层60和反应层40的电位差
Figure BDA0003295564590000122
为1.25V。因两者之间的电位差大于0，自由能变化小于0，因此反应层40的铁氰酸盐将会自发进行还原反应变回亚铁氰酸盐，其反应式可表示为
Figure BDA0003295564590000131
其中，在反应层40上所发生的半反应为
Figure BDA0003295564590000132
因此，反应层40中的铁氰酸盐会因保护层60的铁的氧化反应而被还原为亚铁氰酸盐。当保护层60的氧化反应发生时，反应层40会进行还原反应，进而减缓空气中的氧气所发生的氧化反应。另外，通过空气中的水气对铁的氧化反应，进而保护反应层40，使反应层40的导电介质可保持良好的安定性。因此，通过设置保护层60于生化试片100中，可有效地避免反应层40中的导电介质在进行测量样品前就发生变质。反应层40的导电介质及保护层60的组成材料并不以上述为限。
在本实施例中，提供一种保护生化试片100的方法。详细来说，本实施例保护生化试片100的方法包括提供保护层60电性连接至电极单元20，保护层60透过电极单元20与反应层40电性连接。保护层60用于在反应层40失去电子后还原反应层40。如同前述，反应层40的亚铁氰酸盐在空气中容易被氧气氧化成铁氰酸盐。选择具有标准还原电位小于铁氰酸盐/亚铁氰酸盐的标准还原电位的材料来作为保护层60，例如，选择铁来作为保护层60。因此，保护层60可于反应层40失去电子后使其进行还原反应，进而使反应层40恢复成预设状态。在本实施例中，反应层40的标准还原电位大于保护层60的标准还原电位，但本公开不以此为限。
前述仅为保护层60和反应层40的实例，本公开不以上述为限。透过选择适当的材料作为保护层60，使保护层60和反应层40两者之间的电位差
Figure BDA0003295564590000133
大于0。借此，使得保护层60和反应层40处于自发反应，进而达到保护生化试片100的效果，并延长生化试片100的使用寿命。
保护层60的材料可根据反应层40的材料来决定。举例来说，当期望将反应层40的导电介质安定于氧化态时，保护层60的材料选择适合作为阴极的材料，亦即选择可以接受电子的材料。换句话说，当反应层40因得到电子而发生变质时，保护层60选择可以吸收或接纳电子的材料，因此反应层40在得到电子前，保护层60会先得到电子。借此使反应层40安定于氧化态。一般而言，标准还原电位越高的物质倾向得到电子，而标准还原电位越低的物质倾向于失去电子。当期望将反应层40安定于氧化态时，选择具有高于反应层40的标准还原电位的物质作为保护层60的材料。
当期望将反应层40的导电介质安定于还原态时，保护层60的材料选择适合作为阳极的材料，亦即选择可以提供电子的材料。换句话说，当反应层40因失去电子而发生变质时，保护层60选择可以提供或失去电子的材料，因此反应层40在失去电子前，保护层60可以会先失去电子或补足反应层40失去的电子。借此使反应层40安定于还原态。如同前述，当期望将反应层40安定于还原态时，选择具有低于反应层40的标准还原电位的物质作为保护层60的材料。
一般而言，除了反应层40外，生化试片100中容易发生氧化还原的地方还包括工作电极22和对电极24。在一些实施例中，生化试片100可额外设置保护层以保护工作电极22或对电极24。在一些实施例中，保护层60可同时保护工作电极22和反应层40。在一些实施例中，保护层60需与保护对象物理接触以提供保护。保护对象可包括反应层40、工作电极22、对电极24或其他生化试片100内的单元。在其他实施例中，保护层60仅需与保护对象电性接触即可提供保护。在一些实施例中，当保护层60接触复合材质的保护对象时，需避免对非保护对象造成反作用。因此，保护层60经设计仅需与保护对象电性接触。
值得一提的是，为避免保护层60在生化试片100进行电化学测量时造成干扰，本公开的保护层60在浓度测量反应中处于断路状态。在一些实施例中，如图2所示，保护层60透过工作电极22和其分支22A与反应层40形成串联。在一些实施例中，保护层60可连接多个工作电极22的分支以与反应层40形成并联。在一些实施例中，生化试片100可连接至一电路学开关，于生化试片100进行电化学测量时，可透过电路学开关将保护层60断路。当生化试片100电性连接至测量仪时，保护层60与电极单元20电性分离。此外，生化试片100进行电化学测量时，透过外部的测量仪提供反应电位来驱动浓度测量反应。反应层40的化学反应数量级将远高于保护层60与反应层40之间的氧化或还原化学反应。因此，保护层60不会影响生化试片100的浓度测量反应。在一些实施例中，反应层40的氧化或还原反应电流值大于或等于保护层60的氧化或还原反应电流值的10倍(含)以上。在一些实施例中，反应层40的氧化或还原反应电流值大于或等于保护层60的氧化或还原反应电流值的50倍(含)以上。在一些实施例中，反应层40的氧化或还原反应电流值大于或等于保护层60的氧化或还原反应电流值的100倍(含)以上。举例来说，为确保保护层60的氧化或还原反应不会干扰测量反应(即反应层40的反应)，若反应层40的最小氧化或还原反应电流值(即***规格上最低浓度的氧化或还原反应电流值)为1微安培(μA)，则保护层60的氧化或还原反应电流值应小于0.01微安培。因此，反应层40的氧化或还原反应电流值较佳大于或等于保护层60的氧化或还原反应电流值的100倍(含)以上。在一些实施例中，保护层60相对于反应层40的角色亦会发生改变，因此保护层60不会影响浓度测量反应的结果。
在一些实施例中，工作电极22的分支22A是为了提供保护层60导电平台而设置。在一些实施例中，工作电极22与其分支22A可具有相同或不同的材料。在一些实施例中，工作电极22的分支22A可包括碳，例如碳层。在其他实施例中，工作电极22可不具有分支22A，且保护层60可直接设置于工作电极22上。
本揭示不限于前述实施例，且可具有其他不同的实施例。为简化说明以及方便本揭示实施例的各者间的比较，在下列实施例的各者中的完全相同组件以完全相同编号标出。为了使得更容易地比较实施例之间的差异，下列说明将详述不同实施例间的不相似处且完全相同特征将不赘述。
在一些实施例中，保护层60可用于保护电极单元20。请参考图5，图5是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片200的分解示意图。如图5所示，生化试片200与生化试片100的差别在于电极单元20大体上与保护层60位于相同水平面上。在一些实施例中，电极单元20仅部分设置于保护层60之上。举例来说，电极单元20包括分支，分支设置于保护层60之上。分支可为工作电极22的分支22A、对电极24的分支24A(示于图8)或参考电极的分支。在一些实施例中，分支可用于提供保护层60一导电平台。
在本实施例中，电极单元20的工作电极22设置于保护层60之上，而电极单元20的对电极22可与保护层60设置于相同水平面上，但本公开不以此为限。在一些实施例中，仅电极单元20中工作电极22的分支22A设置于保护层60之上。举例来说，工作电极22大体上与保护层60位于相同水平面上，仅工作电极22的分支22A设置于保护层60之上。在本实施例中，第一绝缘隔片30和第二绝缘隔片50不具有开口34和开口54，但本公开不以此为限。在其他实施例中，可视***需求于第一绝缘隔片30和第二绝缘隔片50设置开口。举例来说，第一绝缘隔片30可具有开口34，第二绝缘隔片50可具有开口54，开口34和开口54至少部分暴露工作电极22的分支22A。
在一些实施例中，电极单元20完全覆盖保护层60，而反应层40设置于电极单元20上。详细来说，电极单元20的工作电极22完全覆盖保护层60。在一些实施例中，工作电极22的分支22A可完全覆盖保护层60。在一些实施例中，工作电极22的分支22A的面积大于保护层60的面积。在一些实施例中，工作电极22的厚度大于保护层60的厚度。在一些实施例中，工作电极22的厚度可实质上等于保护层60的厚度。
如图5所示，生化试片200设置有保护层60，且保护层60与电极单元20电性连接。在一些实施例中，保护层60用于保护电极单元20。在一些实施例中，保护层60用于保护部分或全部的电极单元20。在一些实施例中，保护层60用于保护由活性材料组成的部分或全部的电极单元20。活性材料可包括导电材料，例如银(silver)或其他适合的金属材料。在本实施例中，保护层60可用于保护电极单元20的工作电极22。举例来说，工作电极22的材料可包括银，然而银容易与空气中的氧气及水气等进行反应而氧化成氧化银，其反应式可表示为4Ag+O2→2Ag2O。当银因接触氧气而被氧化成氧化银时，将导致工作电极22表面毒化，因此工作电极22的导电能力及接收电子能力将会降低，此变异会导致生化试片200在浓度检测时产生测量偏差。
本公开的生化试片200设置有保护层60，且保护层60与电极单元20电性连接。因此，当生化试片200暴露于环境中且未添加样品前，电极单元20、保护层60及空气形成一化学反应槽。在本实施例中，保护层60的材料可包括二茂铁(ferrocene)，其中位于二茂铁中心的铁离子可进行转换价态而发生氧化还原反应，其反应式可表示为FeII(C5H5)2→FeIII(C5H5)2+e-，其标准还原电位约为0.16V。氧化银/银的标准还原电位约为1.17V。二茂铁的标准还原电位小于氧化银/银的标准还原电位。因此，在本实施例中，保护层60为阳极，而电极单元20为阴极。保护层60和电极单元20的电位差
Figure BDA0003295564590000171
约为1.01V。因两者之间的电位差大于0，自由能变化小于0，因此电极单元20的氧化银将会自发进行还原反应变回银，其反应式可表示为2FeII(C5H5)2+Ag2O+2H+→2FeIII(C5H5)2+2Ag+H2O。
由上述可知，工作电极22中的氧化银会因保护层60的二茂铁的氧化反应被还原为银。当保护层60的氧化反应发生时，电极单元20的工作电极22会进行还原反应，进而减缓空气中的氧气和水气等所发生的氧化反应。因此，通过设置保护层60于生化试片200中，可有效地避免电极单元20在进行测量样品前就发生变质。电极单元20及保护层60的组成材料并不以上述为限。
保护层60的材料不以二茂铁为限。在一些实施例中，保护层60的材料可包括金属茂基配合物(metallocene)或大环化合物(macrocycle)，但本公开不以此为限。举例来说，金属茂基配合物可包括二茂钒(vanadocene)、二茂铬(chromocene)、二茂锰(manganocene)、二茂铁(ferrocene)、二茂钴(cobaltocene)、二茂镍(nickelocene)、二茂铑(rhodocene)等。大环化合物可包括酞青铁(iron phthalocyanine)、酞青钴(cobaltphthalocyanine)、酞青镍(nickel phthalocyanine)、酞青铜(copper phthalocyanine)等。
在本实施例中，提供一种保护生化试片200的方法。详细来说，本实施例保护生化试片200的方法包括提供保护层60电性连接至电极单元20。保护层60用于在电极单元20失去电子后还原电极单元20。如同前述，电极单元20的银在空气中容易被氧气氧化成氧化银。选择具有标准还原电位小于氧化银/银的标准还原电位的材料来作为保护层60，例如，选择二茂铁来作为保护层60。因此，保护层60可于电极单元20失去电子后使其进行还原反应，进而使电极单元20恢复成预设状态。在本实施例中，电极单元20的标准还原电位大于保护层60的标准还原电位，但本公开不以此为限。
在其他实施例中，电极单元20的标准还原电位小于保护层60的标准还原电位。举例来说，本公开另提供一种保护生化试片200的方法包括提供保护层60电性连接至电极单元20。保护层60用于在电极单元20得到电子后氧化电极单元20。如同前述，可选择具有标准还原电位大于电极单元20的标准还原电位的材料来作为保护层60。因此，保护层60可于电极单元20得到电子后使其进行氧化反应，进而使电极单元20恢复成预设状态。
前述仅为保护层60和电极单元20的实例，本公开不以上述为限。透过选择适当的材料作为保护层60，使保护层60和电极单元20两者之间的电位差
Figure BDA0003295564590000181
大于0。借此，使得保护层60和电极单元20处于自发反应，进而达到保护生化试片200的效果，并延长生化试片200的使用寿命。
请参考图6，图6是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片300的分解示意图。如图6所示，生化试片300与生化试片100的差别在于生化试片300的电极单元20不包括分支22A。在一些实施例中，保护层60可直接设置于电极单元20的工作电极22上，但本公开不以此为限。在其他实施例中，保护层60可直接设置于电极单元20的对电极24上。
请参考图7，图7是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片400的分解示意图。如图7所示，生化试片400与生化试片100的差别在于生化试片400包括可拆卸保护层70，而不包括保护层60。一般而言，在生产或制造生化试片400的过程中，生化试片400的各单元可能会因为制造的环境而产生变异。举例来说，反应层40在干燥前是液态，而电极单元20会经过高温电极制程，这些不可避免的高温高湿及光照环境容易导致生化试片400产生变质而导致测量误差。因此，在一些实施例中，生化试片400还包括可拆卸保护层70。生化试片400于静置时，可透过可拆卸保护层70将已变异的单元回复到预设状态。值得一提的是，本实施例的可拆卸保护层70意指非设置于生化试片400内的保护层，可拆卸保护层70为可更换的，并可于连接至测量仪前或进行测量反应前卸除。在一些实施例中，可透过外力(如施加电压)于可拆卸保护层70上，以加速恢复生化试片400。
在一些实施例中，可拆卸保护层70电性连接电极单元20以将生化试片400回复到预设状态。如图7所示，可拆卸保护层70可透过绝缘胶带72覆盖于电极单元20上。可拆卸保护层70在生化试片400回复到预设状态后，电性分离电极单元20。举例来说，可拆卸保护层70可透过剥除绝缘胶带72卸除。在一些实施例中，可拆卸保护层70可与反应层40电性连接。在一些实施例中，可拆卸保护层70可与对电极24连接。
请参考图8，图8是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片500的局部俯视示意图。如图8所示，生化试片500与生化试片100的差别在于生化试片500的保护层60设置于对电极24的一侧。在本实施例中，保护层60电性连接对电极24。保护层60可用于保护对电极24。在一些实施例中，保护层60可设置于对电极24的上方。举例来说，保护层60可设置于对电极24的分支24A的上方。在一些实施例中，保护层60亦可设置于对电极24的下方。保护层60与电极单元20的相对位置可依***需求而调整。
请参考图9，图9是依据本公开的一些实施例所绘制的生化试片600的局部俯视示意图。如图9所示，生化试片600与生化试片100的差别在于生化试片600可包括多个保护层60、62，例如保护层60和保护层62。保护层60电性连接工作电极22，而保护层62电性连接对电极24。保护层60可用于保护工作电极22或反应层40，而保护层62用于保护对电极24。在本实施例中，反应层40仅与工作电极22接触，而不与对电极24接触。因此，保护层60可透过工作电极22与反应层40电性连接。
生化试片600可通过设置多个保护层以保护生化试片600中不同的区域。举例来说，保护层60可用于保护反应层40的安定性，而保护层62可用于保护对电极24的安定性。在其他实施例中，保护层60可用于保护工作电极22的安定性，而保护层62用于保护对电极24的安定性。保护层60和保护层62可具有相同或不同的材料。此外，保护层60和保护层62可具有大小不同的面积，但本公开不以此为限。在一些实施例中，保护层60的面积大于保护层62的面积。在一些实施例中，保护层60和保护层62可位于不同的水平面，但本公开不以此为限。举例来说，保护层60可位于工作电极22上方，而保护层62可位于对电极24的下方。
图10A与图10B绘示五种血糖浓度的检测结果以呈现本公开与现有技术的差异。详细来说，图10A与10B为四周50℃加速老化的生化试片与生化分析仪分别进行五种血糖(100mg/dL、200mg/dL、300mg/dL、400mg/dL以及500mg/dL)样品测量的五重复实验所得信号回归分析图。图10A为无保护层的生化试片信号图，图10B为本公开具有保护层的生化试片信号图。图10A和图10B中的实线为标准值。
如图10A所示，在血糖浓度为100mg/dL时，无保护层的生化试片信号表现偏高。此外，在血糖浓度为300mg/dL(含)以上时，无保护层的生化试片信号均较生化分析仪低，且均超出±10％的允收规范。如图10B所示，在血糖浓度为300mg/dL(含)以下时，本公开的生化试片所得信号非常集中且与生化分析仪表现接近。此外，在所有血糖浓度上，本公开的生化试片所得信号均在允收规范内。
本公开的上述说明中提供多种设有保护层的生化试片，其中保护层可以帮助反应层的安定性，借此达到保护生化试片，减缓或避免生化试片与环境发生非预期的变异，进而延长生化试片的使用寿命。另外，生化试片可设置多个保护层以保护生化试片中的不同单元。举例来说，保护层还可以保护工作电极或对电极等，借此降低测量误差。此外，生化试片还可以包括可拆卸的保护层，以加速生化试片回复到预设状态。
虽然已详述本公开及其优点，然而应理解可进行各种变化、取代与替代而不脱离申请专利范围所定义的本公开的精神与范围。再者，本申请的范围并不受限于说明书中所述的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法与步骤的特定实施例。该技艺的技术人士可自本公开的揭示内容理解可根据本公开而使用与本文所述的对应实施例具有相同功能或是达到实质相同结果的现存或是未来发展的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤。据此，此等制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤包含于本申请的申请专利范围内。

Claims (16)

1.一种生化试片，包括：
电极单元；以及
保护层，电性连接所述电极单元，所述保护层用于在所述电极单元得到电子后氧化所述电极单元或在所述电极单元失去电子后还原所述电极单元，其中所述保护层与所述电极单元具有电位差
Figure FDA0003295564580000011
2.如权利要求1所述的生化试片，其中所述电位差
Figure FDA0003295564580000012
大于0。
3.如权利要求1所述的生化试片，其中所述保护层为阳极，且所述电极单元为阴极。
4.如权利要求1所述的生化试片，其中所述保护层为阴极，且所述电极单元为阳极。
5.如权利要求1所述的生化试片，还包括：
第一绝缘隔片，位于所述电极单元上，其中所述第一绝缘隔片具有第一开口和第二开口，所述第一开口至少部分暴露所述电极单元，所述第二开口至少部分暴露所述保护层。
6.如权利要求5所述的生化试片，还包括：
第二绝缘隔片，位于所述第一绝缘隔片上，其中所述第二绝缘隔片具有第三开口，所述第三开口至少部分暴露所述保护层。
7.如权利要求1所述的生化试片，其中所述电极单元包括分支，所述分支用于提供所述保护层一导电平台。
8.如权利要求1所述的生化试片，其中所述电极单元大体上与所述保护层位于相同水平面上。
9.如权利要求1所述的生化试片，其中至少一部分的所述电极单元由活性材料组成且与空气接触。
10.如权利要求9所述的生化试片，其中所述保护层用于保护由所述活性材料组成的所述部分或全部的所述电极单元。
11.一种生化试片，包括：
反应层和电极单元，其中所述反应层电性连接所述电极单元；
保护层，电性连接所述电极单元，所述保护层透过所述电极单元与所述反应层电性连接，所述保护层用于在所述反应层得到电子后氧化所述反应层或在所述反应层失去电子后还原所述反应层，其中所述保护层与所述反应层具有电位差
Figure FDA0003295564580000021
12.如权利要求11所述的生化试片，其中所述电位差
Figure FDA0003295564580000022
大于0。
13.如权利要求11所述的生化试片，其中所述保护层为阳极，且所述反应层为阴极。
14.如权利要求11所述的生化试片，其中所述保护层为阴极，且所述反应层为阳极。
15.如权利要求11所述的生化试片，其中所述反应层的氧化或还原反应电流值大于所述保护层的氧化或还原反应电流值。
16.如权利要求11所述的生化试片，其中所述反应层的氧化或还原反应电流值大于或等于所述保护层的氧化或还原反应电流值的10倍。
CN202111175944.9A 2020-11-25 2021-10-09 生化试片 Active CN114544725B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109141392A TWI768561B (zh) 2020-11-25 2020-11-25 生化試片
TW109141392 2020-11-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114544725A true CN114544725A (zh) 2022-05-27
CN114544725B CN114544725B (zh) 2024-07-05

Family

ID=78598713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111175944.9A Active CN114544725B (zh) 2020-11-25 2021-10-09 生化试片

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220161256A1 (zh)
EP (1) EP4006535A1 (zh)
CN (1) CN114544725B (zh)
TW (1) TWI768561B (zh)

Citations (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5223117A (en) * 1991-05-03 1993-06-29 Mass. Institute Of Technology Two-terminal voltammetric microsensors
US5243516A (en) * 1989-12-15 1993-09-07 Boehringer Mannheim Corporation Biosensing instrument and method
JPH06174679A (ja) * 1992-12-10 1994-06-24 Sumitomo Metal Ind Ltd バイオセンサ
US5922183A (en) * 1997-06-23 1999-07-13 Eic Laboratories, Inc. Metal oxide matrix biosensors
WO2003050900A1 (en) * 2001-12-11 2003-06-19 Powerzyme, Inc. Electrochemical device with adjustable-area electrodes using a hydrogen peroxide catholyte
US20030146110A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-07 Karinka Shirdhara Alva Electrochemical biosensor strip for analysis of liquid samples
CA2419213A1 (en) * 2002-03-07 2003-09-07 Bayer Healthcare, Llc Improved electrical sensor
CA2535833A1 (en) * 2003-08-21 2005-03-10 Agamatrix, Inc. Method and apparatus for assay of electrochemical properties
US20050109618A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-26 Davies Oliver W.H. Meter for use in an improved method of reducing interferences in an electrochemical sensor using two different applied potentials
US20060108236A1 (en) * 2003-04-08 2006-05-25 Joachim Kasielke Biosensor system
CN102147390A (zh) * 2009-12-18 2011-08-10 五鼎生物技术股份有限公司 电化学试片，电化学检测***及其检测方法
WO2011125750A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-13 シーシーアイ株式会社 バイオセンサ
US20110276278A1 (en) * 2008-11-04 2011-11-10 Yu Ishige Potentiometric-sensor chip, potentiometric assay, and assay kit
WO2012118065A1 (ja) * 2011-02-28 2012-09-07 国立大学法人長岡技術科学大学 二酸化炭素の還元固定化システム、二酸化炭素の還元固定化方法、及び有用炭素資源の製造方法
US20140174948A1 (en) * 2012-12-23 2014-06-26 Tyson Bioresearch Inc. Method of a test strip detecting concentration of an analyte of a sample, three-electrode test strip, and method of utilizing a test strip detecting diffusion factor
DE102013202003A1 (de) * 2013-02-07 2014-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung zur direkten und parallelen Bestimmung von kleinmolekularen Stoffen
CN204008654U (zh) * 2014-04-24 2014-12-10 五鼎生物技术股份有限公司 生物试片
CN105301064A (zh) * 2015-12-10 2016-02-03 郑州大学 具有环境温、湿度自补偿能力的In2O3基热线型半导体气体传感器
EP2980576A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-03 Electrochemical Sensor Technological (EST) Limited Electrochemical sensor system and sensing method
WO2016125283A1 (ja) * 2015-02-05 2016-08-11 富士通株式会社 ガスセンサ及びセンサ装置
CN105891296A (zh) * 2016-04-26 2016-08-24 唐晓武 检测样品中待测物含量的设备、方法以及膜
US20170261461A1 (en) * 2014-10-29 2017-09-14 pHase2 Microtechnologies Inc. Polymeric electrode films
CN107315045A (zh) * 2017-07-05 2017-11-03 哈尔滨理工大学 一种石墨烯/氧化锌纳米花/ito电极的制备及应用
US20180143155A1 (en) * 2015-04-30 2018-05-24 Inside Biometrics Limited Electrochemical test device
WO2018095245A1 (zh) * 2016-11-25 2018-05-31 深圳大学 一种肌氨酸检测装置及其制备方法、应用
US20190086356A1 (en) * 2016-04-26 2019-03-21 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Electrochemical measurement method, electrochemical measurement apparatus and transducer
KR20190143644A (ko) * 2018-06-21 2019-12-31 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 신규 루테늄계 전자전달 매개체를 포함하는 산화환원반응용 시약조성물 및 바이오센서
KR20200093871A (ko) * 2019-01-29 2020-08-06 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2543010A1 (en) * 2003-10-24 2005-05-06 Bayer Healthcare Llc Enzymatic electrochemical biosensor
US7879764B2 (en) * 2004-12-28 2011-02-01 Intel Corporation Electrically active combinatorial chemical (EACC) chip for biochemical analyte detection
TWI512287B (zh) * 2014-03-31 2015-12-11 Taidoc Technology Corp 具有樣品偵測功能的電化學生物感測器裝置、系統以及偵測方法
WO2015183792A1 (en) * 2014-05-27 2015-12-03 Case Western Reserve University Electrochemical sensor for analyte detection
CN106932601B (zh) * 2017-05-02 2019-02-05 深圳市活水床旁诊断仪器有限公司 一种生化分析仪及其检测方法

Patent Citations (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5243516A (en) * 1989-12-15 1993-09-07 Boehringer Mannheim Corporation Biosensing instrument and method
US5223117A (en) * 1991-05-03 1993-06-29 Mass. Institute Of Technology Two-terminal voltammetric microsensors
JPH06174679A (ja) * 1992-12-10 1994-06-24 Sumitomo Metal Ind Ltd バイオセンサ
US5922183A (en) * 1997-06-23 1999-07-13 Eic Laboratories, Inc. Metal oxide matrix biosensors
WO2003050900A1 (en) * 2001-12-11 2003-06-19 Powerzyme, Inc. Electrochemical device with adjustable-area electrodes using a hydrogen peroxide catholyte
US20030146110A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-07 Karinka Shirdhara Alva Electrochemical biosensor strip for analysis of liquid samples
CA2419213A1 (en) * 2002-03-07 2003-09-07 Bayer Healthcare, Llc Improved electrical sensor
US20060108236A1 (en) * 2003-04-08 2006-05-25 Joachim Kasielke Biosensor system
CA2535833A1 (en) * 2003-08-21 2005-03-10 Agamatrix, Inc. Method and apparatus for assay of electrochemical properties
US20050109618A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-26 Davies Oliver W.H. Meter for use in an improved method of reducing interferences in an electrochemical sensor using two different applied potentials
US20110276278A1 (en) * 2008-11-04 2011-11-10 Yu Ishige Potentiometric-sensor chip, potentiometric assay, and assay kit
CN102147390A (zh) * 2009-12-18 2011-08-10 五鼎生物技术股份有限公司 电化学试片，电化学检测***及其检测方法
WO2011125750A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-13 シーシーアイ株式会社 バイオセンサ
WO2012118065A1 (ja) * 2011-02-28 2012-09-07 国立大学法人長岡技術科学大学 二酸化炭素の還元固定化システム、二酸化炭素の還元固定化方法、及び有用炭素資源の製造方法
US20140174948A1 (en) * 2012-12-23 2014-06-26 Tyson Bioresearch Inc. Method of a test strip detecting concentration of an analyte of a sample, three-electrode test strip, and method of utilizing a test strip detecting diffusion factor
DE102013202003A1 (de) * 2013-02-07 2014-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung zur direkten und parallelen Bestimmung von kleinmolekularen Stoffen
CN204008654U (zh) * 2014-04-24 2014-12-10 五鼎生物技术股份有限公司 生物试片
EP2980576A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-03 Electrochemical Sensor Technological (EST) Limited Electrochemical sensor system and sensing method
US20170261461A1 (en) * 2014-10-29 2017-09-14 pHase2 Microtechnologies Inc. Polymeric electrode films
WO2016125283A1 (ja) * 2015-02-05 2016-08-11 富士通株式会社 ガスセンサ及びセンサ装置
US20180143155A1 (en) * 2015-04-30 2018-05-24 Inside Biometrics Limited Electrochemical test device
CN105301064A (zh) * 2015-12-10 2016-02-03 郑州大学 具有环境温、湿度自补偿能力的In2O3基热线型半导体气体传感器
CN105891296A (zh) * 2016-04-26 2016-08-24 唐晓武 检测样品中待测物含量的设备、方法以及膜
US20190086356A1 (en) * 2016-04-26 2019-03-21 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Electrochemical measurement method, electrochemical measurement apparatus and transducer
WO2018095245A1 (zh) * 2016-11-25 2018-05-31 深圳大学 一种肌氨酸检测装置及其制备方法、应用
CN107315045A (zh) * 2017-07-05 2017-11-03 哈尔滨理工大学 一种石墨烯/氧化锌纳米花/ito电极的制备及应用
KR20190143644A (ko) * 2018-06-21 2019-12-31 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 신규 루테늄계 전자전달 매개체를 포함하는 산화환원반응용 시약조성물 및 바이오센서
KR20200093871A (ko) * 2019-01-29 2020-08-06 동우 화인켐 주식회사 글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H. A. WAHAB等: "Zinc oxide nano-rods based glucose biosensor devices fabrication", 《RESULTS IN PHYSICS》 *
刘璐: "基于微电极阵列阻抗感测***监测癌细胞迁移特性的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Also Published As

Publication number Publication date
TWI768561B (zh) 2022-06-21
US20220161256A1 (en) 2022-05-26
EP4006535A1 (en) 2022-06-01
TW202221318A (zh) 2022-06-01
CN114544725B (zh) 2024-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10982251B2 (en) Method of making an electrochemical sensor strip
KR101258714B1 (ko) 샘플 내 분석물의 농도를 측정하기 위한 전기화학 시스템 및 전기화학 센서 스트립 및 이를 이용하는 방법
US6726818B2 (en) Biosensors with porous chromatographic membranes
US7573186B2 (en) Electrode for electrochemical measurement
EP1482056A2 (en) Biosensor
CN114544733B (zh) 生化试片
US9116114B2 (en) Electrochemical biosensor electrode strip and a fabrication method thereof comprising a titanium metal layer on a carbon layer as the electrode material
CN117092181A (zh) 电化学***与植入式生化试片
JP6607437B2 (ja) バイオセンサ
JP6785887B2 (ja) 電気的機能化センサ
CN114544725B (zh) 生化试片
KR20190031944A (ko) 글루코스 센서
JP2019039817A (ja) クレアチニンセンサ
JP4404433B2 (ja) 使い捨てｂｕｎセンサー及びその製造法
TW202346857A (zh) 電化學系統與植入式生化試片
KR102197061B1 (ko) 커피링 효과에 강인한 바이오센서
JP2003166990A (ja) センサ
KR20220098525A (ko) 바이오센서
JP2004004057A (ja) バイオセンサ、それに用いるアダプタ、および測定装置
TW200422610A (en) Electrochemical sensor with a function of sample pre-treatment

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant