TWI402500B - 流體檢測試片 - Google Patents

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流體檢測試片
本發明係關於一種檢測試片,特別是一種有關於生化檢測與免疫檢測所使用之流體檢測試片。
以流體檢測試片進行生化檢測與免疫檢測的習知技術中,流體檢測試片在其基板或底材上設計有流道或微流道結構及表面親疏水性處理,而因流道周圍並非吸水材質,且待測流體多為含有如蛋白質或是醣類等黏滯度高之組成物,所以當待測流體流過後,會在流道上殘留,使得待測流體無法完全反應,如此一來,不僅造成待測流體的浪費,更可能造成最終測試結果的誤差。
此外,習知技術的流體檢測試片在流體傳送方面,可設計有微流道結構,並係利用微流道結構產生的毛細現象,將流體經過流道被動傳送至反應偵測區域;另一種方式則是在注入待測流體時即利用加壓或真空負壓等方式,給予流體一驅動力,又或於流道中設置一個或以上之微閥門(micro-actuator or valve)等設計,使得流體可主動並依序通過流道,到達反應偵測區域。但是無論是上述任一種方式,待測流體注入流道後常常產生或捲入大小不一的氣泡使得流道阻塞,造成實際測量上之誤差,甚至致使測試失敗,而微閥門(micro-actuator or valve)增設又增加整體設計困難度與試片成本。
最後,習知技術的檢測試片,在製作上多使用模鑄、射出成型或壓印(imprint)的方式在基板上做出流道或微流道結構,所以必須使用聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)或聚丙烯(PP)等價格較高之塑膠聚合物作為材質且模具耗損較快,進而造成試片之總體成本的提高。
為克服上述缺點,本發明提供一種流體檢測試片,主要包含一基板,基 板上表面向下凹設至少一流道,此流道包含依序連接之第一流體區、第二流體區與第三流體區,第一流體區係供流體之注入。此流體檢測試片的特徵在於具有硝化纖維層,形成於第二流體區與第三流體區之底部,此硝化纖維層包含有中空網狀構型,其中第二流體區係供流體之傳送,第三流體區係供流體之反應,且第二流體區的硝化纖維層平均厚度不大於第三流體區硝化纖維層厚度。此外,流體檢測試片亦具有反應材料,形成於硝化纖維層之中空網狀構型中。
因此,本發明之主要目的,係提供一種流體檢測試片,因具有可吸收液體的硝化纖維層,故可避免流道之液體殘留。
本發明之另一目的,係提供一種流體檢測試片,其具有可吸水的硝化纖維層,由於單位體積的硝化纖維吸收液體量係為定值,故可經由設定基板上硝化纖維層的體積,而提供待測流體的定量檢測。
本發明之又一目的,係提供一種流體檢測試片,具有中空網狀構型的硝化纖維層,由於流體流經中空網狀構型時,流體中的氣泡會被破壞,故可消彌較大的氣泡,避免微流道技術中氣泡阻塞流道的狀況發生,進而影響定量分析結果。
由於本發明係揭露一種流體檢測試片,其中所利用物理、化學原理及溶液塗佈技術,已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭,故以下文中之說明,不再作完整描述。同時,以下文中所對照之圖式,係表達與本發明特徵有關之示意,並未亦不需要依據實際情形完整繪製,合先敘明。
如第1A圖所示,為本發明第一實施例之示意圖。流體檢測試片1包含有基板10及支撐件19。基板10自上表面100向下凹設有流道11,流道11包含有依序連接的第一流體區111、第二流體區112與第三流體區113。第一流體區111係供流體之注入,流體在注入第一流體區111後,經由第二流體區112的傳送,到達第三流體區113,流體中的待測成份在此進行各項生 化或免疫反應。在較佳的實施狀態中,基板1為生物相容(biocompatible)材料。
請繼續參考第1B圖,為第1A圖沿AA連線之剖面圖。在第二流體區112與第三流體區113之底部均形成有中空網狀構型的硝化纖維層1121與1131,又在硝化纖維層1121與1131的中空網狀構型中,包含有反應材料,反應材料的組成係與流體中所含有的待測成份的種類有關。此外,由於硝化纖維層1121與1131具有多孔性的中空網狀結構,所以可以吸收由第一流體區111流入的流體,且流體中的待測成份與存在於硝化纖維層1131中的反應材料進行反應。由於硝化纖維層1121與1131係為可吸收液體之材質,故可避免流體殘留於流道11中,且由於流體流經中空網狀構型的硝化纖維層1121與1131時,流體中的氣泡會被破壞,故可避免氣泡阻塞流道11。
由於待測成份不同,檢測所需進行之反應亦有所差異;進而依反應種類的不同,產生出各種不同的訊號。例如進行生化檢測時,係用酵素催化流體中的待測物質與冷光化學試劑,進而產生出特定波長的光訊號以供偵測。所以要進行生化檢測,反應材料則會包含酵素及相對應的化學試劑。另一方面,若要檢測檢體中的某些蛋白質(例如:胎兒蛋白,-fetoprotein)是否存在,則是利用具有專一性之抗體,與待測蛋白質進行專一性結合,再利用其他化學試劑與已結合上待測蛋白質的抗體進行反應,發出可供偵測的訊號。所以要進行免疫檢測,反應材料中則會包含有化學及抗體等免疫試劑。故,本發明所提供之流體檢測試片,可用於各種生物檢體(如尿液、血液等流體)中之各項待測成份的檢測。
此外,第二流體區112的硝化纖維層12平均厚度Da不大於第三流體區113硝化纖維層1131厚度Db,亦即Da會小於或等於Db,本實施例中如第1B圖所示,硝化纖維層12平均厚度Da係小於第三流體區113硝化纖維層1131厚度Db。此外,為降低所需生物檢體之體積,第二流體區112與第三流體區113的寬度Wa與Wb較佳至少為0.3mm。
在製作上,硝化纖維層1121與1131的形成方式與反應材料形成於其中的方式如下所述。先將硝化纖維粉末(nitrocellulose powder)與含有酯類(ester)和酮類(ketone)的有機溶劑混合後形成一硝化纖維溶液;再將硝化纖維溶液澆注(casting)於第二流體區112與第三流體區113的底部,經乾燥後,於第二流體區112底部則會形成硝化纖維層1121,而於第三流體區113的底部則形成硝化纖維層1131。為達較佳的澆注效果,流道11之表面粗糙度(Ra值)以介於3微米至50微米之間為佳。
硝化纖維溶液乾燥後形成具有中空網狀構型的硝化纖維層,為了調整較佳的中空網狀構型,本發明的硝化纖維溶液中,硝化纖維粉末與含有酯類和酮類的有機溶劑混合的較佳體積比例 為1:9。由於單位體積的硝化纖維吸收液體量係為定值,故可由欲吸收之待測流體的體積推算出對應的硝化纖維溶液的體積,之後再行澆注。如此可以固定檢測所需液體之體積量,並適用於微量檢測。
待硝化纖維層12與13分別乾燥成形於第二流體區112與第三流體區113的底部後,將含有反應材料的反應溶液注入硝化纖維層1121與1131,經過風乾或是冷凍乾燥(lyophilization)後,以粉末狀的形式留存在硝化纖維層1121與1131之中。
上述硝化纖維層1121、1131與反應材料形成於其中的方式係以先形成硝化纖維層之後再注入反應材料後的順序形成方式,另外,亦可將含有反應材料的反應溶液,加入由硝化纖維粉末(nitrocellulose powder)與含有酯類(ester)和酮類(ketone)的有機溶劑組成的硝化纖維溶液中;混合完畢之後,再將混合好的溶液澆注(casting)於第二流體區112與第三流體區113的底部,經過風乾或冷凍乾燥程序,同時將硝化纖維溶液形成硝化纖維層1121與1131,以及將反應材料形成粉末狀留存在硝化纖維層1121與1131之中。
上述之第一實施例係為具有三個流體區域的檢測試片,而根據本發明之精神,尚可在流道中加設一第四流體區,以供儲存流道中多餘之流體。以下將就本發明之第二實施例具有四個流體區的檢測試片進行描述。
請參考第2A圖,為本發明第二實施例之流體檢測試片示意圖。流體檢測試片2的基板20自上表面200向下凹設有流道21,流道21包含有依序連接的第一流體區211、第二流體區212、第三流體213區與第四流體區214。第一流體區211係供流體之注入,流體在注入第一流體區211後,經由第二流體區212的傳送,到達第三流體區213,流體中的待測成份在此進行生化或免疫反應。
請參考第2B圖,為第2A圖沿AA連線之剖面圖,第四流體區214之底部與第二及第三流體區212、213相同,亦形成有硝化纖維層2141,且亦為中空網狀構型,以供多餘流體之貯存。又在硝化纖維層2141的中空網狀構型中,與第二及第三流體區212、213底部之硝化纖維層2121與2131相同,亦包含有可與流體中待測成份反應的反應材料。
而第四流體區214底部之硝化纖維層2141,在製作上,與第二及第三流體區212、213底部之硝化纖維層2121與2131相同,均以硝化纖維溶液經澆注於第二流體區212、第三流體區213與第四流體區214之底部再經乾燥後所形成;而硝化纖維層2121、2131與2141中反應材料的形成方式,亦可於硝化纖維層2121、2131與2141乾燥成形於第二、第三及第四流體區212、213、214底部後,再將含有反應材料的反應溶液注入,經過風乾或是冷凍乾燥的方式,將反應材料乾燥成粉末狀留存於硝化纖維層2121、2131與2141之中。或是將含有反應材料的反應溶液與硝化纖維溶液混合後,一同澆注於第二、第三及第四流體區212、213、214,經風乾或冷凍乾燥後,形成具有中空網狀構型的硝化纖維層2121、2131與2141,以及以粉末狀留存於其中的反應材料。
此外,本實施例中第一流體區、第二流體區、第三流體區之構造、尺寸 與相互連接關係、基板之較佳材料、表面粗糙度、試片的硝化纖維層之構型、形成方式、使用之硝化纖維溶液之成份與較佳比例、反應材料之組成,均與第一實施例相同,在此不再重複贅述。
以上所述僅為本發明較佳實施例而已,並非用以限定本發明申請專利權利;同時以上的描述對於熟之本技術領域之專門人士應可明瞭與實施,因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾,均應包含於下述之申請專利範圍。
流體檢測試片‧‧‧1、2
基板‧‧‧10、20
上表面‧‧‧100、200
流道‧‧‧11、21
第一流體區‧‧‧111、211
第二流體區‧‧‧112、212
第三流體區‧‧‧113、213
第四流體區‧‧‧214
硝化纖維層‧‧‧1121、1131、2121、2131、2141
硝化纖維層平均厚度‧‧‧Da
硝化纖維層厚度‧‧‧Db
Wa‧‧‧第二流體區的寬度
Wb‧‧‧第三流體區的寬度
19、29‧‧‧支撐件
第1A圖,為本發明第一實施例流體檢測試片之示意圖。
第1B圖,為本發明第一實施例流體檢測試片剖面之示意圖。
第2A圖,為本發明第二實施例流體檢測試片之示意圖。
第2B圖,為本發明第二實施例流體檢測試片剖面之示意圖。
流體檢測試片‧‧‧1
基板‧‧‧10
第一流體區‧‧‧111
第二流體區‧‧‧112
第三流體區‧‧‧113
硝化纖維層‧‧‧1121、1131
硝化纖維層平均厚度‧‧‧Da
硝化纖維層厚度‧‧‧Db
第二流體區的寬度‧‧‧Wa
第三流體區的寬度‧‧‧Wb
支撐件‧‧‧19

Claims (27)

  1. 一種流體檢測試片,主要包含一基板,該基板自其上表面向下凹設至少一流道,該流道包含依序連接之第一流體區、第二流體區與第三流體區,該第一流體區係供流體之注入,其特徵在於:該流道之表面粗糙度Ra為3微米至50微米之間;一硝化纖維層,形成於該第二流體區與第三流體區之底部,該硝化纖維層包含有中空網狀構型,且該硝化纖維層為可吸收液體材質,其中,該硝化纖維層係以一硝化纖維溶液經澆注於該第二流體區與該第三流體區之底部再經乾燥後形成,該第二流體區係供流體之傳送,該第三流體區係供流體之反應,且該第二流體區的硝化纖維層平均厚度不大於該第三流體區硝化纖維層厚度;以及一反應材料,形成於該硝化纖維層之中空網狀構型中。
  2. 如申請專利範圍第1項的流體檢測試片,其中該第二流體區的硝化纖維層平均厚度小於該第三流體區硝化纖維層厚度。
  3. 如申請專利範圍第1項的流體檢測試片,其中該硝化纖維溶液係以硝化纖維粉末混合酯類及酮類溶劑所形成。
  4. 如申請專利範圍第3項的流體檢測試片,其中該硝化纖維粉末與酯類及酮類溶劑所混合的較佳比例為1:9。
  5. 如申請專利範圍第2項的流體檢測試片,其中該第二流體區與第三流體區的最小寬度為0.3 mm。
  6. 如申請專利範圍第1項的流體檢測試片,其中該反應材料係以一反應溶液注入該硝化纖維層,再經乾燥過程後形成粉末狀。
  7. 如申請專利範圍第6項的流體檢測試片,其中該乾燥過程為冷凍乾燥。
  8. 如申請專利範圍第6項的流體檢測試片,其中該乾燥過程為風乾。
  9. 如申請專利範圍第1項的流體檢測試片,其中該反應材料係以一反應溶液注入該硝化纖維溶液,再經乾燥過程同時將硝化纖維溶液形成硝化纖維層、將該反應材料形成粉末狀。
  10. 如申請專利範圍第9項的流體檢測試片,其中該乾燥過程為冷凍乾燥。
  11. 如申請專利範圍第9項的流體檢測試片,其中該乾燥過程為風乾。
  12. 如申請專利範圍第2項的流體檢測試片,其中該反應材料為化學及酵素試劑。
  13. 如申請專利範圍第2項的流體檢測試片,其中該反應材料為抗體及化學試劑。
  14. 如申請專利範圍第1項的流體檢測試片,其中該第二流體區的硝化纖維層平均厚度等於該第三流體區硝化纖維層厚度。
  15. 如申請專利範圍第14項的流體檢測試片,其中該流道進一步包括第四流體區,該第四流體區之底部亦形成有硝化纖維層,該硝化纖維層包含有中空網狀構型,供多餘流體之貯存。
  16. 如申請專利範圍第15項的流體檢測試片,其中該硝化纖維層係以硝化纖維溶液經澆注於第二流體區、第三流體區與第四流體區之底部再經乾燥後所形成。
  17. 如申請專利範圍第16項的流體檢測試片,其中該硝化纖維溶液係以硝化纖維粉末混合酯類及酮類溶劑所形成。
  18. 如申請專利範圍第17項的流體檢測試片,其中該硝化纖維粉末與酯類及酮類溶劑所混合的較佳比例為1:9。
  19. 如申請專利範圍第15項的流體檢測試片,其中該第二流體區與第三流體區的最小寬度為0.3 mm。
  20. 如申請專利範圍第16項的流體檢測試片,其中該反應材料係以一反應溶液注入該硝化纖維層,再經乾燥過程後形成粉末狀。
  21. 如申請專利範圍第20項的流體檢測試片,其中該乾燥過程為冷凍乾燥。
  22. 如申請專利範圍第20項的流體檢測試片,其中該乾燥過程為風乾。
  23. 如申請專利範圍第16項的流體檢測試片,其中該硝化纖維層中進一步包含一呈粉末狀之反應材料,其係以一含有該反應材料之反應溶液注入該硝化 纖維溶液,經過一乾燥過程而成。
  24. 如申請專利範圍第23項的流體檢測試片,其中該乾燥過程為冷凍乾燥。
  25. 如申請專利範圍第23項的流體檢測試片,其中該乾燥過程為風乾。
  26. 如申請專利範圍第15項的流體檢測試片,其中該反應材料為化學及酵素試劑。
  27. 如申請專利範圍第15項的流體檢測試片,其中該反應材料為抗體及化學試劑。
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