喷墨式生物试片及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种生物试片，尤是涉及透过喷墨制程制备多个检测区的生物试片。


背景技术：

2.随着现代人的饮食愈来愈富足，因饮食习惯造成的慢性疾病也愈来愈普遍，此慢性疾病也逐渐取代传染疾病，而成为人类死亡的主要原因之一。因此，通过检测并监控人体生物特征，例如血糖、胆固醇、尿酸等的生物试片需求也愈来愈迫切。
3.传统中采用电化学原理的生物试片，一般是由具有电极的基板、具有隔离室的绝缘层以及上隔板所构成。在此传统生物试片中，绝缘层一般是和基板相似的绝缘材料，且仅有单一隔离室进行检测血液。由于，绝缘层是采用贴合的方式，贴附至基板上，因此无法将生物试片微小化。再者，隔离室内的活性酵素与绝缘层也是分开制备，导致制程较为繁琐。传统中的生物试片仅具有单一个隔离室进行检测，若需要检测多种生物特征的数值，必须多次采集血液，且使用多数个生物试片，分批进行检测血液，获取生物特征数值，此导致可能需要在使用者身上多次采集血液，造成对使用者不友善，且使用大量的生物试片，分批收集生物特征数值，也较为浪费，而不环保。在目前市场需求的驱动下，传统的生物试片也愈来愈无法符合现代人的需要。
4.因此，有需要一种新改良的生物试片，以克服上述现有技术的缺陷。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种喷墨式生物试片，此生物试片包含：一基板，具有一第一电极、一第二电极及一第三电极形成于该基板表面，且该第一电极、该第二电极及该第三电极彼此隔离；一支撑层，设置于该基板上，且具有一第一检测区、一第二检测区及一通道于其中，该第一检测区与该第二检测区彼此隔离，并透过该通道与外界连通；以及一盖板，设置于该支撑层上；其中，该第一检测区与该第二检测区内分别含有不同的生物试剂。
6.较佳地，该喷墨式生物试片的该第一检测区与该第二检测区分别包含一开口，贯通该盖板。
7.较佳地，该喷墨式生物试片的该第一检测区内曝露部分该第一电极和部分该第二电极，且在曝露的该第一电极和该第二电极上覆盖有一第一生物试剂。
8.较佳地，该喷墨式生物试片的该第二检测区内曝露部分该第一电极和部分该第三电极，且在曝露的该第一电极和该第三电极上覆盖有一第二生物试剂。
9.较佳地，该喷墨式生物试片的该支撑层包含一uv油墨的堆叠层，且具有一表面张力范围介于20～40达因(dyne)之间。
10.较佳地，该喷墨式生物试片的作为该支撑层的uv油墨堆叠层具有一厚度范围介于10～100微米(μm)之间。
11.较佳地，该喷墨式生物试片的该生物试剂包含酵素、抗原或抗体。
12.较佳地，该喷墨式生物试片的该生物试剂具有一表面张力范围介于25～50达因
(dyne)之间。
13.较佳地，该喷墨式生物试片的该基板表面上还包含有一第四电极和一第五电极，且分别与该第一电极、该第二电极以及该第三电极隔离。
14.较佳地，该喷墨式生物试片的该支撑层还包含一第三检测区和一第四检测区，且分别与该第一检测区和该第二检测区隔离，该第三检测区内曝露部分该第一电极和部分该第四电极，而该第四检测区曝露部分该第一电极和部分该第五电极，且该第三检测区内曝露的该第一电极和该第四电极上覆盖有一第三生物试剂，该第四检测区内曝露的该第一电极和该第五电极上覆盖有一第四生物试剂，该第一生物试剂、该第二生物试剂、该第三生物试剂以及该第四生物试剂皆不相同。
15.本发明的喷墨式生物试片，具有至少两个检测区，且此两个检测区内含有不同的生物试剂，可一次性进行多个检测，以获得多个生物特征的数值。故使用上，不需对病患多次采集生物检测样品，如血液，只要采集一次，就可同时检测并获得多个生物特征的数值，如血糖、血脂、胆固醇、尿酸、血红素等。本发明的具有多个检测区的喷墨式生物试片，在使用上可更加便利，对使用者更加友善。
16.本发明还提供一种喷墨式生物试片的制备方法，包含：提供一基板；形成一第一电极、一第二电极和一第三电极于该基板上，且该第一电极、该第二电极和该第三电极彼此隔离；利用一喷墨制程，喷涂一支撑层于该基板上，且曝露部分的该第一电极和部分的该第二电极，以形成一第一检测区，曝露部分的该第一电极和部分该第三电极，以形成一第二检测区，并曝露部分该基板表面，以形成一通道，其中，该第一检测区和该第二检测区彼此隔离，并透过该通道与外界连通；利用该喷墨制程，喷涂不同的生物试剂于该第一检测区和该第二检测区内；以及设置一盖板于该支撑层上。
17.较佳地，该喷墨式生物试片的制备方法中，喷墨该支撑层包含利用该喷墨制程，喷涂多层uv油墨层并透过照射uv光固化的方式所完成的一堆叠层。
18.较佳地，该喷墨式生物试片的制备方法中，该喷墨制程所喷涂的uv油墨层具有一黏度范围介于2～30厘泊(cp)之间。
19.较佳地，该喷墨式生物试片的制备方法中，该喷墨制程所喷涂的uv油墨层具有一墨液体积介于3～100墨滴(pl)之间。
20.较佳地，该喷墨式生物试片的制备方法中，喷涂不同的生物试剂于该第一检测区和该第二检测区，包含利用该喷墨制程，分别在该第一检测区内喷涂第一生物试剂，和在该第二检测区内喷涂一第二生物试剂。
21.较佳地，该喷墨式生物试片的制备方法中，还包含利用该喷涂制程，喷涂一亲水性材料于该通道内的该基板表面上。
22.较佳地，该喷墨式生物试片的制备方法中，利用该喷墨制程所喷涂的生物试剂具有一黏度范围介于1～20厘泊(cp)之间。
23.较佳地，该喷墨式生物试片的制备方法中，利用该喷墨制程所喷涂的生物试剂具有一墨液体积介于1～100墨滴(pl)之间。
24.较佳地，该喷墨式生物试片的制备方法，该喷墨制程喷涂不同的生物试剂包含通过一压电式喷墨头的方式，分别将不同的生物试剂喷入该第一检测区和该第二检测区内。
25.本发明的喷墨式生物试剂的制备方法，支撑层、第一检测区、第二检测区、通道、生
物试剂等皆可透过喷墨制程的方式喷涂完成，因此可更加精确地、精准地，在所欲形成的区域，以精简地喷涂所需的材料用量，制程上更加便利、节省材料使用，因此具有降低制作成本等优点。再者，本发明实施例的喷墨式生物试剂的制备方法，所采用的喷墨制程，可以数字化的方式操作，控制微细的喷墨液滴，在不需使用半导体制程下，也可获得接近微芯片等级的生物试片。
附图说明
26.图1-2本发明实施例的喷墨式生物试片的示意图。
27.图3是本发明另一实施例的喷墨式生物试片的示意图。
28.图4是图3实施例的喷墨式生物试片沿a-a’切线的剖面图。
29.符号说明：
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喷墨式生物试片
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基板
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第一电极
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第二电极
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10
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第三电极
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12
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支撑层
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14
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通道
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16
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第一检测区
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18
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第二检测区
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20
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盖板
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22
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开口
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24
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入口
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26
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生物试剂
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28
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第四电极
[0037]
30
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第五电极
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32
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第三检测区
[0038]
34
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第四检测区
具体实施方式
[0039]
为能详细了解本发明的技术特征及实用功效，并可依照说明书的内容来实施，进一步以如图式所示的较佳实施例，详细说明如下。
[0040]
请配合图1至图4所示的较佳实施例，本发明提供一种喷墨式生物试片。如图1及图2所示，是本发明实施例的喷墨式生物试片2的示意图，本实施的喷墨式生物试片2是指利用喷墨制程的方式所制备的生物试片2。在本实施例中，喷墨式生物试片2包含有基板4、支撑层12及盖板20，且可以是以此三层堆叠而组成，但并不以此为限。在基板4表面上，形成有第一电极6、第二电极8及第三电极10，且第一电极6、第二电极8及第三电极10可以是彼此隔离设置。在一实施例中，上述基板4可以是具有平整的表面的绝缘材料，例如聚对苯二甲酸二乙酯(pet)、聚氯乙烯(pvc)、玻璃纤维(fr-4)、聚酯、聚碳酸酯(pc)、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、陶瓷等或上述材料的任意组合。
[0041]
在图1的实施例中，第一电极6可以是t字型的图案，而第二电极8和第三电极10可以是i字型或直条的图案，且此些电极可以是由基板4的一端延伸至另一端，一端可用来接触检测样品，而另一端可用来与检测仪器连接。本实施的电极图案仅用来说明本发明的可实施的态样，本领域人士当可依据需求变化合适的电极图案及配置方式，图1所示电极图案并不用以限制本发明。此外，本实施例中的电极可以是任何导电材料，例如铯胶、铂胶、金胶、碳胶、银胶、铜胶等或其组合。
[0042]
如图1所示，支撑层12具有第一检测区16、第二检测区18以及通道14，第一检测区
16和第二检测区18可以是彼此隔离的检测区域，且透过信道14与外界连通，藉此可导入检测样品至检测区内。接着，在支撑层12上设置具有开口22的盖板20，以构成本发明实施例喷墨式生物试片。如图1所示，开孔22可以是分别对应设置在第一检测区16和第二检测区18接近底部的位置，且可提供检测区排出气体用。当从外界导入检测样品时，此开口可将第一检测16和第二检测区18内的气体排出，避免在检测区内的气体阻碍检测样品的导入，而有助于导入检测样品至检测区内。在本实施例中，图1中开口22可以是正方形，且分别形成在盖板20中，并贯通盖板20，但在其它实施例中，也可以是圆形、长方形或其它合适的形状，或者也可以是一条裂缝(slit)贯通盖板20，使得可用于排出检测区内的气体。
[0043]
图2是图1实施例的局部上视示意图。在图2中为了方便说明，省略部分组件，例如省略盖板20，以显示支撑层12中的检测区(如虚线所示)，且虽然在图2中，电极是直接绘示出来，但此只是为了要显示本实施例的电极图案，实际上，第一电极6、第二电极8及第三电极10大部分可以是被支撑层12所覆盖的。如图2所示，支撑层12覆盖基板4表面和第一电极6、第二电极8及第三电极10，且曝露部分第一电极6、第二电极8、第三电极10，以及部分的基板4表面，以分别形成第一检测区16、第二检测区18和通道14。请参照图2，第一检测区16和第二检测区18是彼此隔离，以避免检测时的互相干扰，并透过通道14与外界连通。也就是说，第一检测区域16内可以是曝露部分第一电极6及第二电极8，且在曝露的第一电极6和第二电极8上覆盖生物试剂26，而第二检测区域18内可以是曝露部分第一电极6及第三电极10，且曝露的第一电极6和第三电极10上覆盖生物试剂26。在一实施例中，上述生物试剂26可以是酵素，且在第一检测区16内的生物试剂与第二检测区18内的生物试剂可以是不同的酵素，以在导入检测样品后，一次性地进行生物检测，并同时获得至少两种生物特征的数值。
[0044]
又如图2所示，本发明实施例喷墨式生物试片2还包含入口24，用于将外界的检测样品利用例如是毛细作用的方式吸入，流经信道14，并分别导入第一检测区16和第二检测区18内。在接近第一及第二检测区16、18底部的开口22，会将检测区内的气体排出，有助于将检测样品导入第一及第二检测区16、18内。当检测样品，例如血液，分别被导入至第一检测区16和第二检测区18内时，可将另一端曝露的第一电极6、第二电极8和第三电极10连接检测仪器(未显示)，此时，第一电极6和第二电极8与检测仪器构成一电性回路，而第一电极6和第三电极10可以是与检测仪器构成电性回路。在第一检测区16内的生物试剂与检测样品透过化学反应产生电讯号，并透过电极将电讯号传递至检测仪器后，再将之转换成生物特征的数值。同样地，在第二检测区18内的检测样品也可透检测仪器读取生物特征的数值。由于，第一检测区16与第二检测区18内的生物试剂可以是不同的，因此可同时获得不同的生物特征数值，例如血糖、胆固醇、尿酸、乳酸、血红素等的数值，但不以此为限。
[0045]
在一实施例中，生物试剂26的酵素可以是活性物质，例如葡萄糖样化的酵素、抗原、抗体微生物细胞、动植物细胞等具有生物辨识能力的成分。且，本实施例中，生物试剂26可以是具有一表面张力范围介于20～50达因之间。在一实施例中，上述生物试剂26也可以另外包含导电介质，用于接收上述活性物质的酵素与检测样品反应后所产生的电子，并将电子经由上述电极分别传导至检测仪器。在一实施例中，上述导电介质可以是赤血盐，且生物试剂也可以额外包含其它材料，并不以此为限。值得一提的是，在本实施例中，通道14内的基板2表面上也可以形成有亲水性材料，使得有助于导入检测样品。而，在一实施例中，支
撑层12也可以称为挡墙作为界定、隔离检测区用，且支撑层12的表面张力较佳也可以是介于20～40达因(dyne)之间。
[0046]
如图2所示，本实施的第一检测区16和第二检测区18可以是由支撑层12隔离出来的长方形空间，在其它实施例中，也可以是例如扇形、圆形、楕圆形或多边形等。再者，在检测区内曝露的电极面积大小只要足够传导电讯号即可，并不以图2所示此为限。另外，在一实施例中，入口24也可以是梯形状，由外界往通道14方向呈现渐缩的趋势，以有助于将检测样品导入检测区内。
[0047]
图3是显示本发明另一实施例的喷墨式生物试片2的上视图。与图1及2的实施例的主要差异在于图3的喷墨式生物试片2包含四个检测区(如虚线所示)，相同组件符号的材料及形成方式可参照上述实施例，在此并不再赘述。同样地，图3为了显示电极图案而直接绘出电极，然而实际上支撑层12可以是大部分覆盖电极的。如图3所示，在基板4表面上有第一电极6、第二电极8、第三电极10、第四电极28及第五电极30，如同上述实施例，第一电极6可是t字型的图案，而第二、第三、第四及第五电极8、10、28、30可以是i字型或直条的图案，第一电极6可作为各检测区的共享电极使用。也就是说，各检测区可以是共享第一电极6，并与其它电极搭配，进行生物样品的检测。在本实施例中，支撑层12具有第一检测区16、第二检测区18、第三检测区32和第四检测区34，且第一检测区16可以是曝露部分第一电极6和第二电极8、第二检测区18可以是曝露部分第一电极6和第三电极10、第三检测区32可以是曝露部分第一电极6和第四电极28，以及第四检测区34可以是曝露部分第一电极6和第五电极30。同样地，在上述第一检测区16、第二检测区18、第三检测区32和第四检测区34内可以含有彼此不同的生物试剂26，用以一次性地进行检测并获得多个生物特征数值，例如血糖、血脂、胆固醇、尿酸、乳酸及血红素等。如上述实施例，第一检测区16、第二检测区18、第三检测区32和第四检测区34可以是彼此隔离，透过通道14与外界连通，以导入检测样品。可以理解的是，本实施中的电极、检测区及通道等的数量及形状等皆可依需求增减或调整变化，本发明并不限于实施例图中显示的态样。
[0048]
图4是图3实施例喷墨式生物试片2沿a-a’切线的剖面图。为了方便显示仅绘示第一检测区16作为范例说明，其它检测区也可以是类似的设计。如图4所示，本发明实施例的喷墨式生物试片的制备方法，可以是提供基板4，且在基板4表面上形成第一电极6。在此步骤中，第二电极8、第三电极10、第四电极28及第五电极30可以是与第一电极6同时形成。接着，利用一喷墨制程，在基板4表面上，喷涂支撑层12，覆盖部分电极，同时曝露部分电极以界定出检测区。例如，采用一喷墨头(未显示)，喷涂多层uv油墨材料的堆叠层于基板4上，分别曝露部分第一电极6、第二电极8、第三电极10、第四电极28及第五电极30，以界定出第一检测区16、第二检测区18、第三检测区32及第四检测区34。在一实施例中，支撑层12可以是uv光固化材料，在依次喷涂后，且照射uv光，使得固化uv油墨层的堆叠层。在一较佳实施例中，支撑层12可以是例如三层uv油墨的堆叠层，此堆叠层可以是具有一厚度介于10～100微米(μm)，且支撑层12可以是具有一表面张力范围介于20～40达因之间。在一实施例中，uv油墨材料也可以是疏水性材料，但不以此为限。另外，在本实施例中，此喷墨制程所喷涂的uv油墨层可以是具有一黏度范围介于2～30厘泊(cp)之间的墨液，且所喷涂的uv油墨层的墨液体积介于3～100墨滴(pl)之间。
[0049]
如图4所示，接着，利用同一道喷墨制程，在第一检测区16、第二检测区18、第三检
测区32及第四检测区34内，喷涂生物试剂26，覆盖曝露的第一电极6、第二电极8、第三电极10、第四电极28及第五电极30。在本实施例中，此喷墨制程可以是利用一例如是压电式喷墨头，分别将生物试剂26喷入第一检测区16、第二检测区18、第三检测区32及第四检测区34内。之后，将盖板20设置于支撑层12上，以形成喷墨式生物试片2。在一实施例中，在喷墨制程进行时，也可选择性地在通道14内喷墨亲水性的材料。在一实施例中，盖板20面对支撑层12的表面上也可以是具有黏着层(未显示)，以将盖板20贴附至支撑层12上。在一实施例中，利用喷墨制程所喷涂的生物试剂可以是具有一黏度范围介于1～20厘泊(cp)之间的墨液，且所喷涂的生物试剂的墨液体积介于1～100墨滴(pl)之间。
[0050]
在本发明实施例的喷墨式生物试片是指采用喷墨制程制备支撑层、多个隔离的检测区、生物试剂等。由于，可透过喷墨制程精准地控制所需材料制备支撑层及生物试剂，因此可避免材料浪费，节省制作成本。另外，喷墨制程可精准地控制喷出的墨液大小，因此在不需使用半导体制程下，也可制备接近微芯片等级的生物试片。再者，本发明实施例的多个检测区可共享第一电极或称主电极，因此具有较简便的设计，制作成本也具备更佳的竞争力。
[0051]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明主张的权利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的精神所完成的等效改变或修饰，均应包括在本发明的权利要求内。