本發(fā)明涉及一種膜傳感器的制造方法，更詳細而言，涉及一種使用有機溶劑在膜上形成圖案來制造生物傳感器的方法。

背景技術(shù)：

近年來，得益于醫(yī)學和醫(yī)用工程的發(fā)展，除公開多種疾病的原因及治療方法之外，還能更準確地診斷各種疾病，還開發(fā)出更有效安全的治療方法，疾病治愈率呈上升趨勢。

即使如此，這種疾病的診斷及治療主要在醫(yī)院等地進行，要接受診斷的診斷對象若不直接訪問醫(yī)院，則根本無法進行疾病的診察及診斷，因此，從診斷對象或患者的立場上看，存在要全部負擔昂貴的檢查費及治療費的困難。

近年來，因電子工業(yè)及有線通信網(wǎng)和無線通信網(wǎng)的發(fā)展，作為解決如上所述的問題和困難而做的努力，推出遠程醫(yī)療(Telemedicin)系統(tǒng)。這種遠程醫(yī)療系統(tǒng)是一種診斷對象或患者無需直接訪問醫(yī)院等而在遠程以比較低廉的費用接受診斷的方式，但目前大部分僅實現(xiàn)對外形異常等的診斷，并且其診斷方法也非常有限，因此進行準確診斷存在很多困難。

尤其，嚴重到對生命產(chǎn)生威脅的疾病(例：各種癌癥、AIDS等)大致是因病原菌等的抗原而受到感染及發(fā)病，這種疾病首先需要迅速地診斷，因此急需開發(fā)能夠診斷包括各種抗原的生物物質(zhì)的裝置。因此，作為無需專業(yè)知識或復(fù)雜的步驟而使用簡便、執(zhí)行時間短的免疫分析裝置使用采用膜的生物傳感器。這種利用生物傳感器的分析裝置一般可適用以細孔性膜作為感應(yīng)蛋白質(zhì)的固定化母體的免疫層析法。從膜帶下端吸收包含分析物質(zhì)的樣本，分析物質(zhì)通過細孔的毛細管現(xiàn)象而被搬運到被固定的感應(yīng)蛋白質(zhì)層，在固體表面引發(fā)抗原與抗體間的附著反應(yīng)，未結(jié)合的成分通過流體流動而分離?；谶@種原理的膜帶免疫層析技術(shù)利用流體的橫向流動(lateral flow)來加速反應(yīng)成分的物質(zhì)傳遞，從而僅通過分析物質(zhì)的測定迅速性及試片的添加就可完成診斷。

近年來，進行著在膜上用蠟、石蠟等印刷通道等來制作這種生物傳感器的研究，但存在的問題是在膜上形成多重圖案時，因溫度和壓力的影響及流體流動的影響而導(dǎo)致檢測可靠性的降低。

國際公開號WO2008-049083號(2008年4月24日公開；以下簡稱“現(xiàn)有文獻1”)的“基于圖案化多孔介質(zhì)的側(cè)向流動和流水式生物測試，其制造方法及其使用方法(LATERAL FLOW AND FLOW-THROUGH BIOASSAY BASED ON PATTERNED POROUS MEDIA，METHODS OF MAKING SAME，AND METHODS OF USING SAME)”中公開了為了圖案化而制作的印章(stamp)上沾聚合物(例，PDMS)并蓋在紙上后使聚合物固化來形成疏水性屏障的圖案化技術(shù)。但是，所述現(xiàn)有文獻1需要先制作用于圖案化的印章，需要按各圖案制作多個印章，因此初期建立圖案時耗費過多制作印章的時間和費用。并且，在保管由塑料和橡膠形成的印章時，若出現(xiàn)受沖擊導(dǎo)致的破損或圖案變形，則需要重新制作印章。并且，蓋在紙上的步驟中，若按壓的力度不一致，則聚合物沾得不均，因此需要按聚合物的粘度或性質(zhì)來調(diào)整按壓的力度。并且，會因聚合物的粘度或性質(zhì)而出現(xiàn)紙上擴散的現(xiàn)象而影響通道的形成，難以通過形成均勻通道來提高檢測可靠性。

美國公開專利US2012-0052250號(2012年3月1日公開；以下簡稱“現(xiàn)有文獻2”)的“具有互聯(lián)多孔網(wǎng)絡(luò)的柔性微流體裝置(Flexible Microfluidic Device with Interconnected Porous Network)”中公開了利用能夠形成微多孔網(wǎng)絡(luò)的聚合物片材(polymeric sheet)及溶劑的圖案化技術(shù)。所述現(xiàn)有文獻2中采用以雙面黏合性塑料作為用于圖案化的制版，使雙面黏合性塑料與形成微多孔網(wǎng)絡(luò)的聚合物片材(例：聚苯乙烯)黏合后將其浸入溶劑的方式。此時，所述聚合物片材中除了與雙面黏合性塑料黏合的部位之外的部分與溶劑接觸而產(chǎn)生反應(yīng)，從而形成微多孔網(wǎng)絡(luò)的同時膨脹，由此形成圖案。但是，對于現(xiàn)有文獻2，若無法正常實現(xiàn)雙面黏合性塑料與聚合物片材的黏合，則將聚合物片材浸入溶劑的步驟中，雙面黏合性塑料與聚合物片材之間產(chǎn)生裂縫且因溶劑流入裂縫而產(chǎn)生反應(yīng)，因此存在無法正常地形成所需圖案的問題。并且，進行圖案化時，為了使微多孔網(wǎng)絡(luò)僅形成于需要圖案的面，需要在其他面上粘貼黏合性片材來防止其與溶劑進行反應(yīng)的處理步驟。并且，形成微多孔網(wǎng)絡(luò)后，因表面具有疏水性，為了利用親水性試片而需要使表面變成親水性的步驟，因此形成圖案的步驟比較復(fù)雜且無法形成均勻的圖案，從而存在難以提高檢測可靠性的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種膜傳感器的制造方法，其用于解決國際公開號WO2008-049083號和美國公開專利US2012-0052250號等現(xiàn)有文獻所具有的共同問題即因難以形成均勻的通道或圖案而降低檢測可靠性的問題，在制作使用膜的集成生物傳感器時，不受溫度和壓力或流體流動的影響且以簡便的方法在膜上準確并均勻地形成用戶所需的多個圖案，從而能夠提高檢測可靠性。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明的實施例涉及一種膜傳感器的制造方法，其可包括：使用工藝印刷機制作紙上形成圖案的制版的步驟；將所述制版用有機溶劑浸濕的步驟；使制版與水溶性樣本能夠流動的膜黏合而進行壓印的步驟；從所述膜去除所述制版的步驟；以及將所述膜干燥既定時間的步驟。

所述有機溶劑可以是從二甲亞砜(DMSO：Dimethyl sulfoxide)、二甲基甲酰胺(DMF：Dimethylformamide)、1，4-二氧六環(huán)(Dioxan)中選擇的任意一種，優(yōu)選地，所述有機溶劑可以是濃度為100％的DMSO。

并且，使制版與水溶性樣本能夠流動的膜黏合而進行壓印(Stamping)的步驟可包括：使所述制版的一面與第二固定板黏合的步驟；按壓所述第一固定板和所述第二固定板來向所述膜和制版施加既定壓力，從而使所述膜與制版接觸的步驟。

并且，實施例中將所述膜干燥既定時間的步驟的特征在于，從所述膜去除所述制版后，在37℃的溫度下干燥既定時間。

在實施例中，可包括：不去除所述膜上被所述有機溶劑融化的部分所存在的有機膜來形成生物傳感器的步驟；及去除所述有機膜來形成生物傳感器的步驟，從而能夠制作利用度不同的膜傳感器。

(三)有益效果

本發(fā)明的實施例利用在膜上壓印用有機溶劑浸濕的紙制版的簡便的方法，從而通過一個步驟就能在膜上形成多個不同樣式的圖案。

即，將紙作為用于圖案化的制版，僅通過圖案的印刷及切割步驟就可制作制版，通過一個步驟就能容易地制作按圖案條件具有多種圖案的制版并進行測試。并且，用具有既定溶劑吸收量的紙形成制版，僅使所需的部位接觸到溶劑，從而能夠防止因溶劑的過多供應(yīng)導(dǎo)致被吸收溶劑產(chǎn)生擴散反應(yīng)的現(xiàn)象。并且，利用構(gòu)成制版的紙的材質(zhì)或厚度來調(diào)整溶劑含量從而能夠調(diào)整圖案的厚度，還能準確并均勻地在膜上形成圖案并使其與紙上形成的圖案一致，能夠大幅提高檢測可靠性。

本發(fā)明的實施例可按照形成圖案的樣式區(qū)分流體的流動來使用，溫度和壓力及流體的流動不會對膜產(chǎn)生影響，因此能夠提高檢測可靠性。

本發(fā)明的實施例可固定抗體或抗原來制作及使用，能夠用簡單的方法制作集成生物傳感器。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例在膜上形成圖案的步驟的圖。

圖2是示出使膜與多個制版以相異的間隔黏合而形成圖案的圖。

圖3是對膜上形成的13個圖案，比較實際制版的寬度和膜上形成的圖案的寬度的圖表。

圖4是按紙的寬度比較制版寬度減去圖案寬度的值的圖表。

圖5a是示出根據(jù)實施例在膜上形成多種樣式的圖案所需的制版的示例的圖。

圖5b是示出根據(jù)實施例形成圖案的實際膜的圖。

圖6是利用已圖案化的膜來進行生物感應(yīng)的結(jié)果的圖表。

圖7是示出利用“去除(Tear off)”圖案化來形成雙通道的膜的圖。

圖8是在現(xiàn)有膜傳感器中分析側(cè)向流動的圖，(a)為肌酸激酶同工酶(CK-MB)的情況，(b)為肌紅蛋白(myoglobin)的情況的圖。

圖9是在適用實施例形成的雙通道結(jié)構(gòu)的膜傳感器中測定對CK-MB的強度的圖表。

圖10是在適用實施例形成的雙通道結(jié)構(gòu)的膜傳感器中測定對肌紅蛋白的強度的圖表。

圖11是示出膜傳感器的照片。

圖12至14是利用圖11的各膜傳感器來測試流體流動的照片及結(jié)果的圖表。

具體實施方式

下面參照附圖來詳細地說明本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不受限或限定于本發(fā)明的實施例。在說明本發(fā)明時，為了明確本發(fā)明的要旨，可省略對公知的功能或構(gòu)成的具體說明。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例在膜上形成圖案的步驟的圖。

膜10起到移送活體樣本的通道功能的同時，可包括能夠確認所需的化學、生物學反應(yīng)結(jié)果的能夠水平流動的膜形態(tài)的所有材質(zhì)。更優(yōu)選地，可使用從硝酸纖維素、尼龍、聚砜、聚醚砜及聚偏二氟乙烯(PVDF：Polyvinylidene fluoride)中選擇的任意材質(zhì)的膜，本實施例中推薦由硝酸纖維素構(gòu)成的膜的圖案形成方法。

根據(jù)實施例的膜傳感器的制造方法可包括：使用工藝(craft)印刷機制作紙上形成圖案的制版的步驟；將所述制版用有機溶劑浸濕的步驟；使制版與水溶性樣本能夠流動的膜黏合而進行壓印(Stamping)的步驟；從所述膜去除所述制版的步驟；及將所述膜干燥既定時間的步驟，并且下面說明各步驟的具體方法。

圖1的(a)示出膜和固定板及用有機溶劑浸濕的制版的準備步驟。

實施例中，可首先制作放在膜10上的制版20。所述制版20可使用紙，但并不限定于此，可使用具有能夠吸收一定程度液狀溶劑的材質(zhì)的部件。

所述紙被切割成具有既定規(guī)格后，可通過印刷機形成用戶所需樣式的圖案。所述印刷機可以是工藝(Craft)印刷機，用戶將需在膜上形成的圖案的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到所述Craft印刷機，通過對應(yīng)所述數(shù)據(jù)的圖案加工所述紙從而制備形成所需圖案的制版20。

實施例中，當形成如上所述設(shè)計的制版20時，可執(zhí)行將紙從工藝印刷機撕下并用有機溶劑30浸濕的步驟。此時，作為所述有機溶劑30，可使用二甲亞砜(DMSO：Dimethyl sulfoxide)、1，4-二氧六環(huán)(Dioxane)、二甲基甲酰胺(DMF)中的任意一種，實施例中為了在膜上形成所需的圖案而使用DMSO作為有機溶劑，作為優(yōu)選例示，使用具有100％濃度的DMSO。

有機溶劑具有融化所述膜的性質(zhì)，實施例中使用的有機溶劑即DMSO因具有選擇性地僅融化與膜接觸的部分的性質(zhì)，如本實施例可用于在膜上形成圖案。被DMSO浸濕的制版20粘附到膜10時，僅融化與膜接觸的面，因此能夠在膜上形成與Craft印刷機中設(shè)計的形狀相同的圖案。

然后，所述膜10和制版20的上下部具備第一固定板11和第二固定板12，膜10以粘附到第一固定板11上表面的形態(tài)被固定，吸收有機溶劑30的制版20可與第二固定板12的下表面黏合。此時，所述制版20與所述第二固定板12的下表面黏合時，應(yīng)與所述膜10的位置相對應(yīng)。

當有機溶劑完全浸濕到制版20后，取出制版并用玻璃板吸附固定，然后向NC膜的上方向按壓玻璃板來使制版與膜相接觸，從而進行壓印的步驟。

圖1的(b)示出如上所述對用有機溶劑即DMSO浸濕的制版和膜進行壓印(Stamping)的步驟及從膜上去除制版的步驟。

使膜與制版黏合來進行壓印的步驟可包括：使所述膜的一面與第一固定板11黏合的步驟；使所述制版20的一面與第二固定板12黏合的步驟；按壓所述第一固定板和第二固定板來向所述膜和制版施加既定壓力，從而使所述膜與制版接觸的步驟。

與制版20黏合的第二固定板被按壓而接觸與膜10黏合的第一固定板11的上表面，可通過向所述第一固定板11和第二固定板12之間具備的膜10施加既定壓力來進行壓印(Stamping)步驟。

執(zhí)行如上所述的壓印步驟后，可執(zhí)行去除第二固定板12并使膜20干燥(Drying)既定時間的步驟。

經(jīng)過既定時間后，可執(zhí)行去除黏合于所述膜10上的制版20的步驟，膜上形成被沾在制版的有機溶劑融化的部分，形成用戶所需樣式的圖案。在37℃的溫度下使其干燥一定時間后，就可使用為集成生物傳感器，注入樣本并通過免疫反應(yīng)等來測定分析對象物質(zhì)。

另外，在(b)的步驟中去除制版20的膜上的融化部分上因有機溶劑而形成有機膜21，如(c)的步驟，利用鑷子去除已形成于膜的融化部分的有機膜21后，可執(zhí)行在37℃的溫度下使其干燥既定時間的步驟。實施例可制作去除或未去除所述有機膜21的生物傳感器，從而可制作利用度不同的生物傳感器。

圖2是示出使膜與多個制版以相異的間隔黏合而形成圖案的圖。

參照圖2，各個制版形成為相互隔開0.5、0.7、1、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10mm的間隔且共具有13種樣式。如上所述，使得以不同寬度形成的制版與膜接觸而形成膜圖案時，可通過比較原先設(shè)計的制版的寬度和以實施例的方法形成的膜圖案的寬度來獲得優(yōu)選的圖案寬度。

具體而言，如圖2的下面的圖，對13個具有不同寬度樣式的膜圖案，用顯微鏡(OLYMPUS uplan 10X 10.30)，以100μm單位的PSI-Stage MIC 10mm/0.1mm DIV分別確認了寬度。

圖3是對膜上形成的13個圖案，比較實際制版的寬度和膜上形成的圖案的寬度的圖表，圖4是根據(jù)制版的寬度比較制版寬度減去圖案寬度的值的圖表。

參照圖3，可確認被制作成在0.5～10mm之間具有不同值的制版的寬度始終大于已形成的NC圖案的寬度?？蓪⒋私忉尀?，沾在制版的有機溶劑與NC圖案接觸時，會一定程度上滲透到膜內(nèi)部而使其融化。

參照圖4，可根據(jù)制版的寬度確認制版寬度減去圖案寬度的值的趨勢。即，以1～4號樣本即0.5～1.3mm的范圍形成制版時，制版寬度和NC圖案寬度的差距相對較大，但形成2mm以上的制版時，可知制版寬度和NC圖案寬度的差距會顯著減少。

因此，本發(fā)明的實施例在形成所需圖案時，從設(shè)計目標的圖案來看，優(yōu)選將制版的寬度至少形成為2mm左右來形成NC膜的圖案。但并不限定于此，實施例可根據(jù)生物傳感器的設(shè)計，在膜上形成至少具有0.5mm以上大小的圖案。

圖5a是示出根據(jù)實施例在膜上形成多種樣式的圖案所需的制版的示例的圖，圖5b是示出根據(jù)實施例形成圖案的實際膜的圖。

參照圖5a和圖5b，如實施例，通過使用Craft印刷機的制版的樣式，能夠在膜上容易地形成用戶所需樣式的多種圖案。實施例如圖示，可容易地設(shè)定各圖案的大小及間隔距離，可根據(jù)需測定的樣本來設(shè)計圖案的模樣，制作能夠執(zhí)行對多種抗原及抗體的測定的膜傳感器。

圖6是利用已圖案化的膜來進行生物感應(yīng)的結(jié)果的圖表。參照圖6，其呈現(xiàn)通過圖案化使膜上形成兩個通道來制作膜傳感器并向各個通道添加互不相同的抗原來執(zhí)行生物感應(yīng)的結(jié)果。

圖7是示出利用“去除(Tear off)”圖案化來形成雙通道的膜的圖。參照圖7，利用本發(fā)明的圖案化技術(shù)形成雙通道(Dual-channel)，左側(cè)的通道確認對肌紅蛋白(Myoglobin)的反應(yīng)，右側(cè)的通道確認對肌酸激酶同工酶(CK-MB)的反應(yīng)。如圖示，通道互不相同時，不會對顯色產(chǎn)生影響。

肌紅蛋白(Myoglobin)和CK-MB是表示心力衰竭、心肌梗塞等心臟異?，F(xiàn)象的指標，為了能夠在應(yīng)急狀態(tài)下使用，可制作成膜傳感器。

圖8是在現(xiàn)有膜傳感器中分析側(cè)向流動的圖，(a)為CK-MB的情況，(b)為肌紅蛋白的情況的圖。

圖9是在適用實施例形成的雙通道結(jié)構(gòu)的膜傳感器中測定對CK-MB的強度的圖表，圖10是在適用實施例形成的雙通道結(jié)構(gòu)的膜傳感器中測定對肌紅蛋白的強度的圖表。

如圖9和圖10所示，若利用實施例的膜的圖案化方法制作雙通道結(jié)構(gòu)的膜傳感器，當與圖8公開的現(xiàn)有的膜傳感器的側(cè)向流動相比較時，能夠確認雙通道中的強度(intensity)增加。

這是因為在雙通道中流體的流動相對緩慢而反應(yīng)活性度較高。

即，如上所述，本發(fā)明的實施例通過利用在膜上壓印用有機溶劑浸濕的制版的簡單方法，能夠在膜上形成多個不同樣式的圖案，可根據(jù)圖案的樣式區(qū)分流體的流動來使用，溫度和壓力及流體的流動不會對膜產(chǎn)生影響，因此能夠提高檢測可靠性。

并且，本發(fā)明的實施例可固定抗體或抗原來制作和使用，可通過簡單的方法制作集成生物傳感器。

<實驗例>

測定已執(zhí)行本發(fā)明的圖案形成步驟的膜傳感器相比現(xiàn)有膜傳感器是否存在流體流動及時間上的變化。

圖11是示出膜傳感器的照片。膜使用硝酸纖維素膜即NC180sec。(A)是用現(xiàn)有的側(cè)流測定(LFA：Lateral flow assay)方式切割來制作成4mm的寬度，(B)是在執(zhí)行本發(fā)明的圖案形成步驟且用鑷子去除因干燥后與制版接觸產(chǎn)生性質(zhì)變化而形成的有機膜的膜傳感器，(C)是表示未去除有機膜的膜傳感器的照片。

為了確認流動狀態(tài)及時間，使用包括1％(v/v)表面活性劑(產(chǎn)品名稱：菲基拉得(fitzgerald)公司的表面活性劑(surfactant)10G)的1X磷酸鹽緩沖鹽水(PBS：phosphate buffered saline)和人血清(Human serum；產(chǎn)品名稱：Sigma H4522)，將此表示在圖12至圖14。此時，為了易于掌握所述“1XPBS”中流體流動程度，另外添加占整體重量0.1～0.5重量％的食用色素。

參照圖12和圖14，使用所述“1X PBS”的溶液測定流動時間的結(jié)果，A、B、C都是101～103秒左右，時間上無差距，A、B、C在流動的狀態(tài)上也沒有太大的差距，可知即使執(zhí)行本發(fā)明的圖案化，流體流動也幾乎未產(chǎn)生變化。

同時，參照圖13和圖14，使用所述“Human serum”的溶液測定流動時間的結(jié)果，A、B、C都是180～185秒左右，可知即使執(zhí)行本發(fā)明的圖案化，流體流動也幾乎未產(chǎn)生變化，因此可知分析性能未降低。并且，可知有機膜的去除與否對流體流動不產(chǎn)生影響。

以上以優(yōu)選實施例為主說明了本發(fā)明，但這僅是例示，并不在于限定本發(fā)明，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解在不脫離本發(fā)明的本質(zhì)特性的范圍內(nèi)可進行以上未例示的各種變形和應(yīng)用。例如，本發(fā)明的實施例中具體示出的各構(gòu)成要素是可變形實施的。并且，應(yīng)解釋為與這種變形及應(yīng)用相關(guān)的差異包括在權(quán)利要求書所規(guī)定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。