一种以非绝缘性固态材料作为电位式电化学离子感测器及生物感测器之方法及其装置

摘要

本发明系以非绝缘性固态无机离子感测膜，制作一种电位式电化学感测元件及生物感测元件之方法及其装置。此种以非绝缘性固态无机离子感测膜制作之电位式电化学感测器及生物感测器，与传统之离子感测场效电晶体不同之处在于其感测电极与场效电晶体分离，仅以金属导线连接，因此感测电极部分可视为低成本之可抛弃式电极，且其感测电极架构较目前商品化之玻璃电极坚固，感测器之制作成本亦较传统之离子感测场效电晶体及玻璃电极低。另外此种感测元件拥有极佳之特性；在氢离子浓度pH2至 pH12量测范围内，此种感测元件之感测度接近奈恩思特响应，在58~60mV/pH范围内、其线性回归之相关系数达0.999以上、因此感测线性度极佳，且元件之光敏感度低，故本发明在电位式电化学感测器及生物感测器之应用上，具有极高之可行性。

主权项

1.一种以非绝缘性固态材料作为电位式电化学离 子感测器之装置,其特征系于绝缘基板或非绝缘基 板上沈积非绝缘性固态离子感测膜,可选自金属氧 化物半导体等固态材料,形成固态离子感测电极, 以侦测溶液之酸硷値,并利用导电线材作为讯号传 输线,以封装材料将非感测区域封装包覆,利用封 装技术定义感测元件感测面积,将金属导线连接至 高输入阻抗之电位计,组成离子感测元件架构。 2.如申请专利范围第1项之装置,于离子感测电极上 固定酵素、免疫及核酸等生化物质,而能形成电位 式电化学生物感测器,可降低如光学生物分析之大 型仪器成本与感测元件具携带特性,适用于即时侦 测与抛弃式元件之制作。 3.如申请专利范围第1项之装置,此离子感测元件之 结构中,其固态离子感测膜可由氧化锡、氧化钛、 氧化铟锡或氧化铱所组成。 4.如申请专利范围第1项之装置,可用以感测氢离子 浓度,而固态感测膜之选择可因使用之范围与特性 而加以改变。 5.如申请专利范围第1项之装置,此离子感测元件之 结构其感测膜之绝缘基版可由矽基版、玻璃基版 、陶瓷基版或高分子聚合物基版所组成。 6.如申请专利范围第1项之装置,此高输入阻抗之电 位计可为金属氧化物半导体场效电晶体、运算放 大器或仪表放大器。 图式简单说明: 图一 各式固态离子感测电极之剖面图 (a)以载玻片作为感测元件基板 (b)以康宁玻璃作为元件基板 (c)以氧化铟锡玻璃作为元件基板 图二 感测电极I-V特性量测架构 图三 离子感测电极量测架构 图四 生物感测电极量测架构 图五 以载玻片为基板之感测电极酸硷感测I-V特性 图六 以康宁玻璃为基板之感测电极酸硷感测I-V特 性 图七 感测电极酸硷感测I-V特性(SnO2/ITO glass) 图八 感测电极之酸硷感测特性(SnO2/ITO glass) 图九 感测电极输出校正曲线(SnO2/ITO glass) 图十 葡萄糖生物感测电极输出曲线 图十一 葡萄糖生物感测电极输出校正曲线