TW200530582A - Improved electrochemical biosensor test strip - Google Patents

Description

200530582 ' ' (1) 、 : 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於生物感知器及其於偵測流體中的電解質 方面之使用。 【先前技術】 以前的技術包括用以測定流體中之電解質量的試條’ > 包括電化學生物感知試條。 這樣的試條特別用以測體人體血液中的葡萄糖。這樣 的試條可供糖尿病患者及保健從業者來偵測其血液中的葡 萄糖量。此試條被設計用於染料的光偵測時’此試條常與 測定光反射値的儀表倂用，或者，設計用以偵測電活性化 合物時，其可用以測定一些電力性質（如：電流）° 但是，個人使用者使用以前製造的試條有一些問題存 在。例如，試條相當小，視力受損的糖尿病患者將血液樣 | 品適當地加至試條的樣品添加區域中有很大的困難。將試 條製成視力受損者容易將樣品添加在試條上者有其效用。 試條是毛細管充塡設計時，當試條的化學反應區是一 個毛細空間時，平順地及足量地以欲測試的樣品塡充此區 時會發生特別的問題。因爲毛細空間和用以製造試條的材 料組成少，試驗樣品進入毛細管反應區中時可能會停頓。 此外，引至毛細管反應區中的樣品量可能會不足，因此會 產生不正確的測試結果。若能儘量減少這樣的問題將會非 常有用。 -5- 200530582 (2) 、 最後，大量製造試條，特別是糖尿病患者用以測試的 血液葡萄糖量用的試條。用以製造這些試條的方法（如： 機械打孔）可能會使試劑在測試區域表面上而乾掉破裂或 破碎，因此造成試劑損失或試劑未能位於試條的適當位置 上。設計使得測試試劑能夠忍受加工步驟（如：機械打孔 )也會非常有用。 本發明的電化學生物感知試條提出解決以前的試條的 > 這些前述問題的方法。 【發明內容】 本發明是一種改良之電化學生物感知試條，其有四個 新穎且非常有利的特點。 第一個新的特點是：順著試條的一邊有凹痕狀，容易 辨視樣品施用點，以便於視力受損的人或於無亮光或光亮 條件欠佳時使用。 g 此試條具有毛細測試區，測試區頂部包括此生物感知 試條的第二個新特點。此第二個新特點是一種透明或半透 明視窗，以''充塡於此處〃線的方式操作，藉此辨別是否 有足量的測試樣品（液體樣品，如：血）被加至此測試區 中，以準確地進行測試。此視窗定出準確測試所須的最少 樣品量，因此，降低因爲在試條上的施用量不足而造成誤 判的可能性。 視窗的長和寬比毛細測試區的長和寬來得短。視窗的 尺寸和位置使其覆於生物感知試條之工作電極的整個寬度 -6- 200530582 , Ο) . ° 上及覆於平衡或參考電極的至少約i 〇 %寬度上。較佳情況 中，環繞視窗的頂部區域被著色，使得使用者在透過視窗 觀察時，樣品有良好的顏色對比性，且頂部區域環繞著視 窗以便於辨認試條的足夠添加量。 此試條的第三個新特點是在樣品施用區處有一或多個 缺口。在第一個隔絕底質和試條頂部都有一個缺口。這些 缺口的尺寸和位置使得它們在試條中互相交疊。這些缺口 減少所謂的 ''施用遲疑〃。樣品加至無缺口試條的樣品施 用區時，樣品進入毛細測試區時會有停頓的情況。此 ''施 用遲疑〃會延長測試時間。試條包括缺口時，施用遲疑情 況減少。此外，在第一個絕緣底質和頂部皆有缺口者，使 得試樣能能夠以寬變化角度朝樣品施用區前進。若只有頂 部有缺口，此試樣的前進角度受到的限制會比較大。 最後，此試條的第四個新特點是試劑包括平均分子量 約1 00,000道耳吞至約900,000道耳呑、濃度由約0.2% ( & 重量：重量）至約2% (重量：重量）的聚氧化乙烯’此 使得乾燥的試劑更具親水性也更結實。含括聚氧化乙烯， 此試劑更能忍受在試條組合時的機械打孔及使用試條時的 機械操作。此外，經乾燥的試劑包括約1 · 7 5 % (重量：重 量）至約17.5 % (重量：重量）的聚氧化乙烯，在含水試 樣加至試條區時，容易再度溶解或再度懸浮。 【實施方式】 本發明之生物感知器的較佳實施例之構件示於附圖1 200530582 (4) ' ' 、2、4和5。此生物感知器包括第一個絕緣底質1，其有 第一個表面22和第二個表面23。絕緣底質1可製自任何 可資利用的絕緣材料。基本上，塑膠（如：乙烯聚合物、 聚醯亞胺、聚酯和苯乙烯類提供所欲的電力和結構性質。 第一個絕緣底質1另包含凹痕2、缺口 3和輸出孔4。因 爲附圖1所示的生物感知器要以材料卷大量製造，所以必 須選擇柔軟度足以用於捲筒加工且韌度足以使最終生物感 > 知器具有用韌度的材料，特別佳的第一個絕緣底質1是7 密耳厚的 MELINEX3 29塑料，其是由ICI Films ( 34 1 1 Silverside Road，PO Box 1 5 3 9 1， W i 1 m i n g t ο η，D e 1 a w ar e 1 98 5 0 )提供的聚酯。 如附圖1所示者，導電軌5和6貼在第一個絕緣底質 1的第一個表面22上。軌5可以是工作電極，由導電材料 (如：鈀、鉑、金、碳和鈦）製成。軌6可以是平衡電極 ，由導電材料（如：鈀、鉑、金、銀、含銀合金、鎳一鉻 | 合金、碳、鈦和銅）製成。以貴金屬爲佳，因爲它們提供 更穩定的可再製電極表面。鈀因爲比貴金屬更不容易被氧 化且因其爲相當低廉的材料，所以是特別佳者。 較佳情況中，導電軌5和6附著在絕緣墊片（如：聚 醯亞胺或聚酯）上，以降低在拿取或製造試條期間內撕裂 電極材料的可能性。這樣的導電軌的例子是在UP ILEX聚 醯亞胺墊片上之表面電阻低於5歐姆/平方銷塗層（由 Courtalds-Andus Performance Films， Canoga Park，

California 提供）。 200530582 (5) ' 導電軌5和6代表生物感知試條的電極。這些電極的 距離必須足夠，使得發生於一個電極上的電化學情況不會 干擾到另一電極上的電化學情況。電極5和6之間的較佳 距離約1 . 2毫米。 附圖1所示的試條中，導電軌5是工作電極，導電軌 6是平衡電極或參考電極。軌6如果是由典型的參考電極 材料（如：銀/氯化銀）製得時，可以是參考電極。較佳 g 實施例中，軌5是鈀製的工作電極，軌6是亦製自鈀的平 衡電極且實質上與工作電極具相同尺寸。 也可以配備有三種電極，其中，試條包括額外的導電 軌位於導電軌6和輸出孔4之間。在三個電極排列時，導 電軌5是工作電極，軌6是平衡電極而介於導電軌6和輸 出孔4之間的第三個電極是參考電極。 覆於導電軌5和6上的是第二個絕緣底質7。第二個 絕緣底質7製自與第一個絕緣底質1類似或相同（以相同 | 爲佳）的材料。底質7有第一個表面8和第二個表面9。 第二個表面9以黏合劑（如··熱熔膠）附於底質1的表面 和導電軌5和6上。此膠的一個例子是DYNAPOLS-13 58 膠’侍自 Hills America, Inc·，220 Davidson Street，PO B〇X 682 l，Somerset，NJ 08 8 7 3。底質 7亦可包括第一個開 口 1 〇和第二個開口 n。第一個開口 1 〇使導電軌5和6外 露以與儀表（在試樣與試條的試劑混合之後，測定試樣的 一些電力性質）作電力連接。第二個開口 1 1使不同部分 的導電軌5和6外露以使試劑1 2施用在軌5和6的這些 -9- 200530582 (6) ., Ο 外露表面上。（附圖1中，導電軌5和6的整個寬度因開 口 1 1而外露。但是，也可以僅使作爲平衡電極或參考電 極之用的導電軌6的一部分寬度外露，只要至少約1 0 %的 寬度由開口 1 1外露即可。）此外，第二個絕緣底質7包 括凹痕1 9，其與附圖1所示的凹痕2相符。 試劑1 2是使試條進行測試的特定試劑。試劑1 2可施 用在由第二個開口 11定出範圍中之導電軌5和6的整個 | 外露表面上。也可以將試劑1 2施用於此區域中。例如， 若試條的此區域中的導電軌6具參考電極構造（如：銀/ 氯化銀），則試劑1 2僅須覆蓋此區域中的工作電極5外 露表面。此外，不須以試劑蓋住電極的整個外露表面，只 要電極的指定及可再製表面被試劑蓋住即可。 蓋住第一個表面8和第二個開口 1 1的一部分的是頂 部1 3。頂部1 3包括凹痕14和缺口 1 5。凹痕14和缺口 1 5 的形狀和位置使得它們直接覆於凹痕2和1 9及缺口 3上 | 。頂部1 3可製自塑膠材料（如：約2密耳至約6密耳厚 的透明或半透明聚酯膜）。頂部1 3有第一個表面1 6和第 二個表面1 7。頂部1 3的第二個表面1 7藉適當的黏合劑（ 如：3Μ 945 8 丙烯物，得自 3Μ，Identification and Converter Systems Division，3 M Center，Building 220-7 W-03，St. Paul，MN 5 5 1 44 )附著於第二個絕緣底質7的第一 個表面8上。 較佳情況中，頂部1 3另包括透明或半透明視窗1 8。 視窗I 8的大小和位置使得頂部1 3附於第二個絕緣底質7 -10- 200530582 (7) ' / ，此視窗覆蓋導電軌5的整個寬度和導電軌6的至少約1 0 %寬度。 頂部1 3的第二個表面、開口 1 1的邊緣及絕緣底質1 的第一個表面22(及附於底質1的第一個表面22上的導 電軌5和6 )定義出毛細測試區。以開口 1 1的長度和寬度 定出此毛細區的長度和寬度，以第二個絕緣底質7的厚度 定出此區的高度。 _ 較佳的試條可以附圖3 a- 3 i所示的程序製造。絕緣底 材板21 ( MELINEX 2 3 9，7密耳厚，得自ICI )的一面以 熱熔黏合劑（DYNAPOL S- 1 3 5 8，得自Hiils )塗覆（附圖 3 a )。板2 1延線24切割，藉此形成有黏合劑覆於第一個 表面22上的第一個絕緣底質1及有黏合劑覆於第二個表 面9上的第二個絕緣底質7。（附圖3 b和3 c )以沖模打 孔機在底質7上形成第一個開口 10和第二個開口 11。（ 附圖 3d)之後，在 Upilex墊片（得自 Ι AndusPerformance Films) 上之 鈀製的 導電軌 5 和 6 自捲 軸上先被切成約1.5毫米寬並覆於底質1的表面22上， 使得Upilex墊片與表面22相鄰。將底質7的表面9覆於 鄰近於底質1的表面22及鄰近於導電軌5和6處，藉此 形成附圖3 e所示的三明治結構。熱封此三明治結構。 之後，使試劑1 2分散於開口 1 1中並加以乾燥。（附 圖3 f)在試劑1 2乾燥之後’以沖模打孔孔機形成輸出孔 4。（附圖3 g )之後’包括親水塗層2 5和視窗1 8的頂部 1 3覆於開口】1 ’其覆蓋方式使得視窗1 8覆於導電軌5的 -11 - 200530582 (8) ' ^ 整個寬度及導電軌6的約一半寬度上。如附圖3 h所示者 由脫模襯墊脫下頂部1 3並黏合固定於表面8上。 最後，如附圖3 i所示者，以沖模打孔機在各個試條 上打孔。此沖模打孔機可以在有或無缺口 1 5的試條打孔 。若含括缺口 1 5，則頂點較佳角度是1 〇 5。。其他角度（ 如約4 5 °至約1 0 5 ° )亦可用於缺口 1 5。此外，缺口 1 5 可以是單一缺口或多重缺口。 & 如前述者，試劑1 2分散於試條上之以開口 i 1定義出 的區域中。前述製法中，希望在施用試劑12之前，先使 用電暈處理開口 11。電暈處理用以提高表面22部分及因 開口 1 1而外露的導電軌5和6的表面能量，使得試劑1 2 均勻分佈及預先潔淨因開口 1 1而外露的導電軌5和6部 分。已經發現到預先潔淨導電軌5和6可大幅改善試條的 效能。電暈處理係於瓦特密度由約20至約90瓦特/公分 /秒、弧間隔約1密耳（0.040英吋）的條件下進行。 | 較佳方法中，此電暈處理以前述瓦特密度以全體形式 施用在附圖3 e所示的表面上。施用此處理之後的5分鐘 之內施用試劑1 2最爲有效，基本上是在4 5秒鐘之內施用 試劑1 2。 比較有利的狀況是：降低電暈處理於表面8上的作用 ’以確保試劑1 2完全留在開口 1 1中且與表面8的親和力 不會比與表面22部分及與因開口 1 1而外露的導電軌5和 6的親和力來得大。電暈消散程序（用以選擇性地降低全 面電暈處理程序的效果）用以降低在開口 1 1的網區（經 -12-

200530582 :, Ο) 加工的試條片）的處理效果。此電暈消散程序含 子水薄膜，使得水與表面8接觸，但不會與開口 接觸。水薄膜（以約1 · 5微米至約3.0微米厚（奢 水/平方米）爲佳）之施用可藉芯墊、橡皮版印月 常用的塗覆法來進行。之後，在施用試劑1 2之肓 強迫對流或紅外光線法，使水薄膜自表面乾燥。It 淨效果是：在施用試劑12之前，表面8的表面肯 地降低至低於6 2達因，且開口 1 1內區域表面維f 處理後的表面能量。 在較佳實施例中，試劑1 2經調配用以測定> 樣品中的葡萄糖。使用酵素醌蛋白質（含吡咯基 (PQQ))葡萄糖去氫酶和氧化還原介質氰化物· 較佳葡萄糖試劑的文獻如下：Quinoprotein dehydrogenase is Enzyme Commission No.1.1.99.17 步驟1 :製備NATROSOL的去離子水溶液。在 率不低於2 5 Orpm且攪拌時間不少於3 0分鐘的情況 0.45克NATROSOL-25 0M (微晶狀羥基乙基纖維素 Aqualon )加至414克去離子水中，可達到此目的 是使用三或四片渦輪型螺旋槳的頂部旋轉扇葉來達 的目的。螺旋槳尺寸和構造之選擇大部分以所用混 半徑爲基礎。所選用的螺旋槳基本上半徑大於混合 徑的7 5 %。 步驟2 :在混合速率不低於5 70rpm且攪拌時 於6 0分鐘的情況下，在得自步驟1的溶液中，逐 施用離 0和1 1 9.1克 或他種 ，使用 處理的 量有效 其電暈 體血液 喹咯啉 備一升 glucose 〇 攪拌速 下，將 ，得自 。最好 到混合 合容器 容器半 間不少 漸添加 -13-

200530582 :，(10) 參 AVICEL RC-59 1F (—種微晶狀纖維素，得自 ，而使5 · 6克的A VI C E L分散於此溶液中。 步驟3 :在混合速率不低於690rpm且3 於4 5分鐘的情況下，在得自步驟2的混合衫 加8·4克聚乙烯化氧（平均分子量300,000道： 步驟4 :將1 2 · 1克一鹼價磷酸鉀（無水 二鹼價磷酸鉀（無水）加至4 5 0克去離水中， 液。 步驟5 :自步驟4的製劑中移出5 0克緩赛 5 〇克緩衝溶液中，添加1 2.5毫克的輔酶P Q Q )。攪拌此溶液直到輔酶完全溶解。（製備画 使用磁攪拌棒和磁攪拌器爲佳。） 步驟6 :在得自步驟5的溶液中，逐漸添 單位的醌蛋白質葡萄糖去氫酶，添加時在磁8 速（低於400rpm )攪拌以免起泡。所得溶液\ 小時，使得酵素和輔酶的關係穩定，藉此形辰 萄糖去氫酶溶液。 步驟7 :在得自步驟4的緩衝溶液中，添 氰化鉀。之後，添加6.2克丁二酸鈉。所得淫 溶質完全溶解。溶解之後，評估溶液的pH 6·76±0.05 ° 步驟8 :得自步驟7的溶液逐漸摻入得自 合物中，摻入時的混合速率不低於1 9 0 r p m。 步驟9 :在得自步驟8的混合物中，添加 FMC corp.) i拌時間不少 3中，逐漸添 耳吞）。 )和21.3克 形成緩衝溶 ί溶液。在此 (得自Fluka ί素製劑時以 加1 . 2 1百萬 :拌器上於低 3匕合不超過2 ，醌蛋白質葡 力口 5 9.1克的 =液混合直到 ，其値應約 步驟3的混 5 2 0克海藻 -14- 200530582 (11) ，， 糖，添加時的混合速率不低於1 90 rpm，時間不少於1 0分 鐘。 步驟10 : 0.3 5克TRITON X-100界面活性劑（得自 Boehringer M a η n h e i m B i o c h e m i c a 1 s )加至得自步驟 9 的混 合物中，添加時的混合速率不低於190rpm，時間不少於5 分鐘。 步驟η :得自步驟6的酵素溶液加自得自步驟1 〇的 & 混合物中，此新的完整試劑於不低於1 90rpm的混合速率 下混合，混合時間不少於3 0分鐘。 步驟12 :現視製造設備所需地藉由與濾經100微米過 篩袋或濾經與抽氣系統連接之1 0 0微米濾器的方式過濾此 試劑。 前述醌蛋白質葡萄糖去氫酶的去輔基酶蛋白質得自德 國的 Boehringer MannheimGmbH ( Boehringer Mannheim GmbH編號1 46422 1 )。或者，此去輔基酶蛋白質得自下 | 列文獻：Duine 等人，FEBS Letters，108(2)，443-46。 乙酸 |丐不動桿菌（Acinetobacter Calcoaceticus)在摻 有0.02M 丁二酸鈉或0.10M乙醇的無機鹽介質中於22°C 、氧氣供應良好的情況下生長。在對數生長期（ logarithmicphase )終了時收集此細胞，濕細胞產量約4克 /升。 經冷凍的細胞（1〇克）解凍並與15毫升36mM Tris / 3 9 m Μ甘胺酸緩衝液混合。添加6毫克的溶菌酶之後， 懸浮液於室溫攪拌15分鐘並於4 8 000重力加速度離心10 -15- 00 200530582 :、 (12) ^ 分鐘。丟棄上層淸液，萃出物以含有1 % TRITON X-1 界面活性劑的3 6 m Μ T r i s / 3 9 m Μ甘胺酸緩衝液萃取兩 。合倂離子步驟上層淸液並立刻使用。 將不含細胞的萃出液加至已經以含有1 % TRITON 1〇〇界面活性劑的36mM Tris/39mM甘胺酸緩衝液平 過的 DEAE-Sephacel管柱（13x2.2公分）中，管柱並 相同緩衝液淸洗。此酵素不會黏在管柱材料上，合倂的 | 性餾份以2M醋酸滴定至PH6.0。立刻將此溶液加至已 以5mM磷酸鉀平衡過的CM-Sepharose CL-6B(5xl公 )中。管柱以相同緩衝液淸洗直到無TRITON X-100界 活性劑存在於沖出液中爲止，此酵素以 0 · 1 Μ磷酸鉀 ΡΗ7.0)沖提。 之後，此酵素以含有 3 Μ溴化鉀的 〇. 1 Μ醋酸鈉 ρΗ4· 5 )於4°C滲析72小時。之後，此酵素以0.02Μ隣 鉀（ρΗ7·0 )滲析12小時，得到去輔基酶蛋白質。 | 較佳的試條中，開口 1 1是約3 · 2毫米至約6 · 7毫米 葡萄糖試條的較佳實施例中，4 · 5微升由上述文獻製得 試劑加至開口 1 1。（請參考附圖3 f )試劑量實質上蓋 開口 1 1之導電軌5和6的外露部分。之後，試劑！ 2於 7 〇 °C乾燥約1至2分鐘。 所得之較佳的乾燥葡萄糖試劑膜將含有約2，0 〇 〇至 9,000單位酵素活性/克試劑。較佳試劑中，每克試劑 含有下列組份： 次 X- 衡 以 活 經 分 面 酸 的 住 約 約 另 -16- 200530582 ·' (13) 62·2毫克聚乙烯化氧 3.3 毫克 NATROSOL 2 5 0M 41 .5 毫克 AVICEL RC-591F 89·4毫克一鹼價磷鉀 157·9毫克二鹼價磷鉀 4 3 7 · 3毫克氰化鉀 4 6 · 0毫克丁二酸鈉 148·〇毫克海藻糖 2.6毫克tritON Χ-100界面活性劑 重要地，前述用以提供試劑的濕試劑中，包括約0.2 重量％至約 2重量％分子量由約1〇〇,〇〇〇道耳呑至約 9 00,000道耳呑的聚乙烯化氧，較佳的是含約0.71重量％ 平均分子量爲300,000道耳吞的聚乙烯化氧，在乾燥之後 ’比試條加工步驟（如機械打孔）之前來得結實，比試條 使用者施以機械力之前來得結實，並且在水性樣品（如： 人體血液）添加之後，可再度溶解或再度懸浮。乾燥之後 ，聚乙烯化氧的百分比由約1 .7 5 % (重量：重量）至約 1 7 · 5 % (重量：重量）。在較佳的乾燥試劑中，聚乙烯化 氧的百分比約6.2% (重量：重量）。 此較佳之乾燥的葡萄糖試劑膜厚度使其具有試驗化學 的內稟性質並減少改變分血器對試驗敏感度所造成的干擾 。在本發明的此較佳實施例中，膜厚（以濕試劑分散體積 與因開口 1 1外露的表面積之比値估計）使得4.5微升的 -17- 200530582 : (14) ' 試劑分散於約2 2 · 5平方毫米的面積（開口 1 1的較佳面積 )中。由人類血液樣品測定葡萄糖時，膜厚如上述且包括 平均分子量約1 00,000道耳呑至約900,000道耳吞的聚乙 烯化氧的膜，會使感知器加工時製得對於改變分血器之敏 感度減少者。 試劑1 2在開口 1 1中乾燥時，頂部1 3覆於開口 1 1上 並以前述方式黏合附著於表面8上上。頂部1 3本身由根 > 據下列步驟在獨立程序中製得。 較佳情況中，頂部13製自5密耳厚的MELINEX 561 聚酯薄片，實質上不透明的墨水以圖案27印在第一個表 面1 6上，使得視窗1 8爲透明或半透明。此視窗的大小或 位置使得頂部附於表面8上，如附圖3 h所示者，它會與 開口 1 1排成一列。 在第二個表面1 7上，黏合系統層疊，使得頂部長久 附於表面8上。此黏合系統可便利地爲丙烯系黏合劑（如 | :許多市售品），但以3MInC產品編號94 5 8者爲佳。 此外，將頂部置於表面8上，將一片經塗覆的透明或 半透明塑膠片（以聚對酞酸乙二酯（PET )爲佳，如：約 0.001至約0.004英吋厚的Melinex S塑膠片）置於第二個 表面1 7上的黏合系統上，並與視窗1 8尺寸外成一線。此 經塗覆的塑膠片是親水性塗層2 5。特別選定塗層2 5以使 得毛細測試區的內表面具有親水本質，以有助於水性樣品 (如：血液）流入測試區中。塗層25可選自多種設計用 以展現親水性表面的塗層’但以AdhesivesReasearch Inc· -18- 200530582 :、(15) ' 提供的AC ARE 8 5 8 6爲佳。塗層25也可用以避免頂部黏 合劑與試劑1 2直接接觸。 最後，將頂部1 3置於表面8上。（請參考附圖3 h ) 此時，如附圖3 h中所示者，由頂部1 3沒有印刷墨水而定 義出的透明或半透明的視窗1 8必須與開口 Π成一線。應 選擇透明或半透明視窗1 8的尺寸，使得可由視窗1 8看到 位於下方的毛細通道實質上一部分寬度（超過約75 % )。 _ 視窗1 8的矩形尺寸應使工作電極5的整個寬度外露。因 此，將樣品（如：血液）引至毛細測試區中時，可以讓使 用者經由樣品施用區2 0敏銳地以肉眼看出視窗是否完全 被樣品所塡滿。以此處所述者選擇視窗尺寸，能夠讓試條 的使用者充份地塡滿樣品。利用視窗由肉眼證實，可以完 全確保有足夠的工作電極面積被樣品所覆蓋及平衡或參考 電極6也有足夠的部分被覆蓋。要達到毛細充塡電化學生 物感知器的準確試驗性，重要的是要以試樣覆蓋電極。肉 | 眼證實試條有足夠的施用量，使試條不會因爲施用量不足 而導致錯誤結果的保證。 完整試條26與在試樣加至樣品施用區20之後能夠測 定一些試樣之電力性質的測定計連接。（請參考附圖2 ) 測定的電力性質可以是，如：電流、電動勢、電荷或電阻 測。測量電動勢變化以進行分析試驗的一個例子述於美國 專利案第5,4 1 3,69 0號，茲將其中所述者倂入本文中以資 參考。 測定電流以進行分析試驗的一個例子述於美國專利案 -19- 200530582 :，(16) ., 第5,2 8 8,6 3 6和5,5 0 8，171號，茲將其中所述者倂入本文 中以資參考。 一個較佳的實施例中，試條2 6和儀表（包括電源（ 電池））連接。這樣的儀表和生物感知系統之改善可參考 美國專利案編號 459 99,6 3 2、5,243,5 1 6、5,3 6 6,6 0 9、 5,3 5 2,3 5 1、5,4 0 5,5 1 1和5,43 8,27 1，茲將其中所述者倂入 本文中以資參考。 > 許多含電解質的流體可藉本發明的電化學試條分析。 舉例言之，可以測定人體體液（如：全血、血淸、尿液和 腦脊髓流體）中的電解質。同樣地，可以測定發酵產品中 和環境物質（原含有環境污染物者）中發現的電解質。 使用前述較佳的試條來測定人體血液中的葡萄糖濃度 時，軌5和6是實質上尺寸相同的鈀，葡萄糖劑是前述試 劑，血液樣品可加至樣品施用區2 0。樣品會因毛細作用而 被引至測試區中。一旦進入測試區，血液樣品會與試劑1 2 | 混合。經過一段所欲時間（如：3 0秒鐘）的培養之後，介 於軌5和6之間的儀表的電源會有電動勢差。較佳實施例 中，此電動勢差是300毫伏特。電動勢差爲300毫伏特之 後，在0.5秒之約3 0秒的任何時刻測定電流。測得的電 流大小與血液樣品中的葡萄糖濃度有關。 利用電流測定儀表的演算，分析來自流體樣品的電解 質期間測得的電流與樣品中的電解質濃度有關。此演算可 能是下列例子所列者： 〔電解質〕=Ci7.5 + d其中，〔電解質〕代表樣品中 -20- 200530582 :，(17) 的電解質濃度（請參考附圖6 ) ，i7.5是電極間施 勢差後的7.5秒時測得的電流（毫安培），C是線 率（附圖6 )，而d是軸截線値（附圖6 )。 以已知電解質濃度測定而作出校正曲線3Ό (附 。此校正可儲存於儀錶的唯讀記憶體（ROM )中， 特定幾批試條中。附圖6中的線3 1和3 2代表兩個 試條的其他假想曲線。這些生物感知器批次之校正 _ 〇和（1値通常與述運算式的値略有不同。 由人類全血樣品分析葡萄糖的較佳方法中，在 已產生電動勢差之後的2秒至9秒期間內，每隔0 測定電流。 在此測定血液樣品中之葡萄糖的例子中，於不 (施用電動勢差之後的3秒至9秒）測定電流’而 一固定時間（如前述者）測定’結果運算比較複雜 用下列式子表示： 〔葡萄糖〕=c山 + C2i2 + C3i3 + ...... cnin+d 其中，i !是於第一個測定時間（施用3 0 0毫伏特電 之後3秒鐘）測得的電流’丨2是於第二個測定時間 3 00毫伏特電動勢差之後3.5秒鐘）測得的電流’ 第三個測定時間（施用3 00毫伏特電動勢差之後4 測得的電流，i η是於第η個測定時間（此例子中ί 次測定時間或施用3 00毫伏特電動勢差之後9秒鐘 用電動 3 0的斜 ‘圖6 ) 可用於 不同批 所得的 電極間 .5秒鐘 同時間 非在單 ，可以 動勢差 (施用 h是於 秒鐘） I第13 )測得 -21 - 200530582 ·' (18) ' 的電流，c 1、C 2、c 3和C n是係數，衍生自多變數回歸分 析技巧（如；Principle Compoents Analysisor Partial Least Squares )，而d是回歸截線値（其單位爲葡萄糖濃 度）。 或者，可以將點出電流値而形成的曲線加以積分（一 段時間內（如：施用3 0 0毫伏特電動勢差之後9秒鐘）的 電流積分），藉此得知測量期間內的總電荷轉移，以此測 | 定樣品中的葡萄糖濃度。轉移的總電荷與測量的樣品中的 葡萄糖濃度有關。 此外，可以由實際測量時的不同環境溫度和校正時的 環境溫度來校正所測得的葡萄糖濃度。例如，如果葡萄糖 測定時的校正曲線是在2 3 °C的環境下作成的，則葡萄糖測 定應使用下面的式子作校正： 〔葡萄糖〕corrected:〔葡萄糖〕measuredx(l-K(T-23°C))， 其中，τ是測定樣品時的環境溫度（單位是。c ) ，κ是由 下列回歸式得到的常數： Y = K ( T-23 )， 其中， Y= (於2 3/測得者）—〔葡萄糖〕(於t°c測得者) 〔葡萄糖〕（於Tt測得者） -22- 200530582 :、(19) 種溫度T及於 Ξ線性回歸。K 試條中，如： 5,437,999 、 中所述者倂入 爲了要計算K値，多種葡萄糖濃度於各 23°C測定（基礎情況）。之後，Υ於Τ-23竹 値是此回歸線的斜率。 本發明的其他特點可用於其他的電化學; 美國專利案編號 5,123,420、5，141，868、 5，192,415、 5,264，103 和 5,575,895，茲將其 本文中以資參考。 【圖式簡單說明】

Pi寸圖1是本發明之較佳實施例的外觀圖， 附圖2顯不完全組合的較佳試條。 法。 面圖。 面圖。 附圖3a-3i說明製造本發明試條的較佳方 附國4是圖2的試條貫穿線2 8 — 2 8之截 附圖5是圖2的試條貫穿線29 — 29之截 附圖6說明不同批試條的假想校正曲線< [主要元件符號說明】 1第一個絕緣底質 2凹痕 3缺口 4輸出孔 5導電軌 6導電軌 -23- 200530582 :、(20) 第二個絕緣底質 第一個表面 第二個表面 第一個開口 第二個開口 試劑 頂部 凹痕 缺口 第一個表面 第二個表面 視窗 凹痕 樣品施用區 絕緣底材 第一個表面 第二個表面 線 親水性塗層 試條 圖案 線 線 校正曲線 -24- 200530582 •， (21) 3 1線 d軸截線値

-25-

Claims (1)

1. 200530582 •、 ⑴ 濤 十、申請專利範圍 1. 一種電化學生物感知試條，包含： 一毛細測試區， 一樣品施用區（20)’及 一透明或半透明視窗（1 8 )，提供目測確認試條是否有 足量的劑量，其中該透明或半透明視窗的至少三個邊有不 透明邊緣。 φ 2.—種電化學生物感知試條，包含： 一毛細測試區， 一樣品施用區（20)»及 一透明或半透明視窗（1 8 )，提供目測確認試條是否有 足量劑量的測試樣品，其中該視窗的表面積比開口（ 1 1 ) 的長和寬定出之該毛細測試區的面積來得小。 3 . —種電化學生物感知試條，包含： 一毛細測試區， _ 一樣品施用區（20)’及 一透明或半透明視窗（1 8 )，用以辨別當有足量的測試 樣品被加至該測試區中，而準確地進行測試，其中該視窗 的表面積比開口（ 1 1 )的長和寬定出之該毛細測試區的面 積來得小。 4 ·如申請專利範圍第3項之生物感知試條，其中該視 窗定義出準確測試所須的最少樣品量。 5 . —種電化學生物感知試條，包含： 一毛細測試區， - 26- 200530582 ，,，，⑺ 一樣品施用區（2 0) ’及 一透明或半透明視窗（1 8 )，透過此視窗可看到位於下 方的毛細通道之實質部分寬度，其中該視窗的表面積比開 口（ 1 1 )的長和寬定出之該毛細測試區的面積來得小。 6. 如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知試 條，其中樣品經由樣品施用區（20 )引至毛細測試區中。 7. 如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知試 B 條，另包含至少兩個導電軌（5，6)，且其暴露至該毛細測 試區。 8 ·如申請專利範圍第7項之生物感知試條，其中該至 少兩個導電軌延伸過該毛細測試區。 9 ·如申請專利範圍第8項之生物感知試條，包括試劑 (1 2 )，其覆蓋該導電軌的至少一部份。 1 0.如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知 試條，包括撓性絕緣底質（1 )。 φ 1 1 ·如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知 試條，其中視窗（1 8 )的矩形尺寸使一工作電極（5 )的整個寬 度外露。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之生物感知試條，其中該 視窗覆蓋一平衡電極（6 )寬度的至少約1 〇%。 1 3 ·如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知 試條，其中該視窗包括在頂部（1 3 )之內。 1 4 ·如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知 試條’其中該視窗提供試條是否有足量的測試樣品量之目 -27- 200530582 m '(3) 測回饋。 1 5 ·如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知 試條，其中該視窗的長和寬比該毛細測試區的長和寬來得 短。 1 6 ·如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知 試條，其中試條是否有足量的劑量之目測確認係以充塡於 此處線的視窗操作來達成。 0 1 7 ·如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知 試條，包括一位於樣品施用區之缺口，以減少施用遲疑。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項之生物感知試條，其中該 用以減少施用遲疑之缺口於試條的第一絕緣底質和頂部產 生。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之生物感知試條，其中該 用以減少施用遲疑之缺口的尺寸和位置使得它們在試條中 互相交疊。 φ 2 0 .如申請專利範圍第1 〇項之生物感知試條，其中該 頂部和絕緣底質形成毛細塡充區的相對壁。 2 1 ·如申請專利範圍第1 3或1 8項之試條，包括含親 水性塗層之頂部。 22·如申請專利範圍第1或2或3或5項之生物感知 S式條’包括順著試條一邊之凹痕狀，用於容易辨視樣品施 用區（20)。 2 3 . —種電化學生物感知試條，包含： 一毛細測試區， -28- 200530582 '·，（4) 一樣品施用區（2 0)，及 一透明或半透明視窗（18)， 的至少三個邊有不透明邊緣， 的大於約75%可由視窗（18)看見 2 4 .如申請專利範圍第1或 中該透明或半透明視窗的三個邊 2 5 .如申請專利範圍第1項； • 窗（1 8 )提供目測確認工作電極與 體測試樣品覆蓋而準確地進行洞 其中該透明或半透明視窗 -其尺寸使毛細測試區寬度 〇 23項之生物感知試條，其 卜有不透明邊緣。 之生物感知試條，其中視 平衡或參考電極是否被液 1試。

   -29-