TWI752687B - 感測元件及其製作方法 - Google Patents

感測元件及其製作方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI752687B
TWI752687B TW109137045A TW109137045A TWI752687B TW I752687 B TWI752687 B TW I752687B TW 109137045 A TW109137045 A TW 109137045A TW 109137045 A TW109137045 A TW 109137045A TW I752687 B TWI752687 B TW I752687B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
carbon nanotubes
solution
sensing element
conductive substrate
composite
Prior art date
Application number
TW109137045A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202217295A (zh
Inventor
戴念華
李紫原
張敬
林家穎
吳孝三
陳金亮
郭有迪
Original Assignee
國立清華大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 國立清華大學 filed Critical 國立清華大學
Priority to TW109137045A priority Critical patent/TWI752687B/zh
Priority to US17/146,040 priority patent/US20220125349A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI752687B publication Critical patent/TWI752687B/zh
Publication of TW202217295A publication Critical patent/TW202217295A/zh

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14507—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue specially adapted for measuring characteristics of body fluids other than blood
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1486—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using enzyme electrodes, e.g. with immobilised oxidase
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/226—Construction of measuring vessels; Electrodes therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/308—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells at least partially made of carbon
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3272—Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements
    • A61B2562/125—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements characterised by the manufacture of electrodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/16—Details of sensor housings or probes; Details of structural supports for sensors
    • A61B2562/164—Details of sensor housings or probes; Details of structural supports for sensors the sensor is mounted in or on a conformable substrate or carrier

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

一種感測元件包含一導電基板、一複合層，及一修飾層。該複合層設置在該導電基板上，包括多條隨機地交叉的奈米碳管，及多個任意附著於該等奈米碳管上的奈米金顆粒，該修飾層設置在該複合層上，包括多個部分附著在該等奈米碳管上的還原氧化石墨烯奈米網。此外，本發明還提供一種製作前述感測元件的方法。

Description

感測元件及其製作方法
本發明是有關於一種感測元件及其製作方法，特別是指一種用於檢測唾液葡萄糖濃度的感測元件及其製作方法。
隨著飲食文化的改變，糖尿病已是當前世界各國極為關注的代謝性疾病，透過監測血糖值已為臨床上公認且廣泛運用於糖尿病診斷與治療的檢測方式，因此，為避免健康受到危害亦或增加醫療負擔，對於患有糖尿病的患者與潛在病患而言，定期監控自身血糖值為一重要治療與預防的做法。
然而，目前主流的血糖值監測辦法均以扎針採血的方式進行，此種侵入式做法不僅會造成患者的疼痛感，使其產生抗拒心理而拒絕檢驗，此外，因扎針而產生的傷口會使病人產生不舒服、瘀血，甚至有昏厥、傷口感染的風險，將會增加量測過程的困擾與阻礙。
因此，開發一種非侵入式、友善並可用於居家自行檢測血糖值監測裝置，將可造福眾多糖尿病患及糖尿病潛在患者。
因此，本發明的目的，即在提供一種感測元件。
於是，本發明感測元件適用於檢測一待測者的唾液葡萄糖濃度，該感測元件包含一導電基板、一複合層，及一修飾層。
該複合層設置在該導電基板上，包括多條隨機地交叉延伸的奈米碳管，及多個任意附著於該等奈米碳管上的奈米金顆粒。
該修飾層設置在該複合層上，包括多個部分附著在該等奈米碳管上的還原氧化石墨烯奈米網，將該待測者的唾液與一酵素混合成一待測液後，再將該待測液體設置在該修飾層上，以檢測該待測者的唾液葡萄糖濃度。
此外，本發明還提供一種製作前述感測元件的製作方法，該感測元件的製作方法包含以下步驟。
準備一導電基板單元，及一包括多條奈米碳管、一還原劑，與一含金離子的前驅物的混合溶液，加熱該混合溶液，令該等金離子還原而附著在該等奈米碳管上，以製得具有多條附著有奈米金顆粒的奈米碳管的複合溶液。
將該複合溶液與一氧化石墨烯混合而構成一修飾溶液，並在該導電基板單元上多次滴佈該複合溶液，且在該複合溶液上滴佈該修飾溶液，而形成一半成品。較佳地，在該導電基板單元上多次滴佈該複合溶液時，需待前次滴佈的複合溶液乾燥成膜後，再次於其上滴佈該複合溶液。
最後，對該半成品加熱使該修飾溶液中的該氧化石墨烯部分還原成還原氧化石墨烯，以在該導電基板上製得一具有多個任意附著於該等奈米碳管上的奈米金顆粒的複合層，及一具有多個部分附著在該等奈米碳管上的還原氧化石墨烯奈米網修飾層，而構成該感測元件。
本發明的功效在於，以具有高比表面積的奈米碳管及能提高靈敏度的奈米金顆粒構成該複合層，並使用部分覆蓋的還原氧化石墨烯作為保護該複合層的修飾層，不僅能提供更佳的導電性，還能保護該複合層在後續檢測時造成脫落，而穩定感測元件整體結構，此外，有別於現有技術先鍍製酵素於感測元件後才進行感測，本發明採外加酵素的方式進行唾液葡萄糖濃度的感測，不僅省去額外鍍製酵素層的成本，且有效改善酵素因鍍製在感測元件上無法充分與待測液混合的缺點。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1與圖2，本發明感測元件2的一實施例，適用於檢測一待測者的唾液葡萄糖濃度，該感測元件2包含一導電基板20、一設置在該導電基板20上的複合層21，及一設置在該複合層21上的修飾層22。
具體地說，該導電基板20能選自摻氟氧化錫(FTO)基板、氧化銦錫(ITO)基板，或玻璃碳基板，較佳地，在本實施例中，該導電基板20是使用摻氟氧化錫(FTO)基板。
該複合層21設置在該導電基板20上，包括多條隨機地交叉延伸的奈米碳管(CNTs)211，及多個任意附著於該等奈米碳管211上的奈米金顆粒212，透過使用具有高比表面積的該等奈米碳管211與奈米金顆粒212的貴金屬觸媒，並讓兩者有效均勻的分散而彼此附著在一起，能提供該感測元件2良好的導電性質與感測反應。
該修飾層22包括多個部分附著在該等奈米碳管211上的還原氧化石墨烯(rGO)奈米網，透過將呈2D片狀結構的還原氧化石墨烯奈米網修飾在該複合層21表面，能保護該感測元件2使其在進行檢測時，避免該複合層21脫落。
由上述對各層結構的描述可知，本實施例的該複合層21即是由附著有該等奈米金顆粒212的該等奈米碳管211所構成，因此，該複合層21也可表示為AuCNTs，而與該導電基板20能共同表示為AuCNTs/FTO(以下為了方便說明，部分內容、圖式，及表格以AuCNTs/FTO呈現)；而形成在該複合層21上的該修飾層22則是多個附著在該等奈米碳管211上的還原氧化石墨烯奈米網，因此，設置在該導電基板20上的該複合層21與該修飾層22則是共同表示為rGO/AuCNTs/FTO(以下為了方便說明，部分內容、圖式，及表格以rGO/AuCNTs/FTO呈現)
詳細地來說，前述的該感測元件2的製作方式是由以下步驟所製備而得。
準備一導電基板單元，該導電基板單元包括前述選自摻氟氧化錫(FTO)的導電基板20，及一形成在該導電基板20上的連接層。具體地說，該連接層是以化學聚合(chemical polymerization)方式在該導電基板20上形成的聚苯胺(PANI)導電高分子。透過在該導電基板20上先行形成聚苯胺(PANI)，能更佳地連結後續設置在該導電基板20上的物質。
先將多條奈米碳管(CNTs)進行酸處理，以有效增加其親水性。在本實施例中，是將該等奈米碳管加入硝酸(HNO3)與硫酸(H2SO4)的混合溶液中加熱至70℃~100℃，較佳地，在本實施例是加熱至80℃持續1小時，再將其冷卻後以去離子水(DI water)中和，最後將中和後的液體過濾與乾燥，從而製得經酸處理的該等奈米碳管。
接著，以檸檬酸鈉(sodium citrate)作為還原劑，將經酸處理後的該等奈米碳管加入至該檸檬酸鈉溶液中，並加熱至100℃使其沸騰，以具有完整反應，而形成一預備溶液，接著，以四氯金酸(HAuCl4‧3H2O)作為前驅物分散在該預備溶液中，透過讓檸檬酸鈉扮演還原劑的角色，令含有金離子的前驅物中的該等金離子還原而附著在該等奈米碳管上，以製得具有多條附著有該等奈米金顆粒的奈米碳管(AuCNTs)的複合溶液。
最後，將該複合溶液與一氧化石墨烯(GO)混合而構成一修飾溶液，要說明的是，該氧化石墨烯與該複合溶液是以一預定比例彼此相混合，其混合比例並沒有特別限制，可視情況進行調整，在本實施例中，是以特定比例將兩者混合後，得到具有5Vol%的氧化石墨烯的該修飾溶液。
在完成各溶液的配置之後，在該導電基板20上的該連接層上多次滴附該複合溶液，並在最後一次滴附該修飾溶液，而構成一半成品。較佳地，每次滴佈該複合溶液時，需待前次滴佈的複合溶液乾燥成膜後，再次於其上滴佈該複合溶液。隨後對該半成品加熱至400℃~500℃，從而在該導電基板20上製得具有多個任意附著於該等奈米碳管上的奈米金顆粒的該複合層21，及具有多個部分附著在該等奈米碳管上的還原氧化石墨烯奈米網的該修飾層22，以製得前述該感測元件2。要說明的是，在本實施例中，是以對該半成品加熱至400℃為例做說明，當加熱至400℃後可還原氧化石墨烯且同時移除聚苯胺結構，但加熱大於500℃時，則易破壞奈米碳管結構。
參閱圖3，圖3顯示出該等奈米金顆粒212附著於該等奈米碳管211的TEM影像圖，本發明透過讓該等奈米碳管211與該等奈米金顆粒212的前驅物均勻混合，並使金離子還原而附著在該等奈米碳管211上構成該複合層21，讓奈米金顆粒能在各奈米碳管211上均勻的分布而有助於電子傳遞。
此外，先行將由聚苯胺(PANI)構成的該連接層設置在該導電基板20上，能更有效連結該導電基板20與該附著有奈米金顆粒212的奈米碳管211(AuCNTs)；其中，由聚苯胺構成的該連接層會因為該半成品經過400℃高溫環境下分解消失，且此高溫也會將該修飾液中的氧化石墨烯(GO)大部分還原成還原氧化石墨烯(rGO)。
參閱圖4，圖4顯示出該修飾層22部分覆蓋該複合層21的SEM表面型態，由於還原氧化石墨烯(rGO)能有效增加該感測元件2的表面積，且與氧化石墨烯相較，具有更佳的導電性，使得該修飾層22能增加該感測元件2整體的導電性質與感測表現之外，還能用以保護該複合層21避免後續在進行檢測時造成脫落，穩定該感測元件2整體結構。
特別要說明的是，在製作該修飾層22時，需要將氧化石墨烯與具有多條附著有奈米金顆粒的奈米碳管(AuCNTs)的複合溶液混合製作，原因在於，若單純使用氧化石墨烯作為該修飾層22時，在經過高溫後加熱後，會直接在該複合層21上形成整片平整的還原氧化石墨烯(rGO)，降低了整體比表面積，而會影響後續該感測元件2整體的導電性質與感測表現。
當要以本發明該感測元件2進行檢測唾液葡萄糖濃度時，在本實施例中，是將唾液與要檢測唾液葡萄糖濃度的一酵素混合後，並將其外加在該感測元件2上進行唾液葡萄糖濃度的檢測，也就是說，先讓該待測者的唾液先與具有高度專一性的葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOx)酵素混合成一待測液後，再將該待測液體設置在該感測元件2上，來檢測該待測者的唾液葡萄糖濃度。以此方式進行檢測，除了不用先在該感測元件2上鍍製酵素之外，讓酵素先與唾液中的葡萄糖混合來提升彼此的混合程度，進而可提升後續的感測反應。
詳細地說，與現有技術相較，現有技術直接將酵素鍍製在感測元件上時，其檢測機制是直接偵測酵素的氧化還原反應，但本發明是透過讓酵素先與具有葡萄糖的待測液混合後再外加至該感測元件2上，其檢測機制是偵測待測液中氧氣的還原，進而間接進行葡萄糖感測，由此可知，本發明外加酵素與現有技術直接將酵素鍍製在感測元件上的感測機制不同，且現有技術需要額外鍍製酵素的製作過程增加製作成本，且無法有效讓酵素與待測者的唾液有效混合。
參閱圖5與表1，從圖5的循環伏安圖與表1各種元件的電子轉移阻抗Rct可知，AuCNTs/FTO的氧化還原峰的電流值比原單純的導電基板FTO要來的好，且透過阻抗分析(EIS)量測可得知，rGO/AuCNTs/FTO的電子轉移阻抗大幅的下降，代表AuCNTs確實能提升感測元件的電化學性質與反應表現。
表1
  電子轉移阻抗 R ct(Ω)
FTO 3664
PANI/FTO 280
AuCNTs/FTO 50
rGO/AuCNTs/FTO 46.5
參閱圖6，使用本發明該感測元件2分別以循環伏安法量測磷酸鹽緩衝生理鹽水(phosphate buffered saline，以下簡稱PBS)、PBS+酵素(GOx)，及PBS+酵素+葡萄糖(glucose，圖6中簡稱為glu)時，均會產生還原峰值，此還原峰值的產生是來自氧氣反應產生的還原峰值，也就是說，當待測液含有越多的葡萄糖時，就會有越多的氧氣被反應掉，從而讓還原峰值降低，進而與未加有葡萄糖的還原峰值產生電流差異(current difference)D，從而可透過此電流差異D來得知該感測元件2的反應表現。
參閱圖7，進一步使用本發明的該感測元件2來量測具有不同濃度的葡萄糖待測液時，隨著葡萄糖濃度的上升，其還原峰值會逐漸下降，而能得到明顯的電流差異值。圖7呈現兩段式的偵測反應，第一段是檢測濃度為20~300μM的葡萄糖待測液，其感測度(sensitivity)約為127.06μA/mMcm2，第二段是檢測濃度為300~700μM的葡萄糖待測液，其感測度(sensitivity)則約略下降至43.13μA/mMcm2，由此可知，本發明該感測元件2感測濃度範圍可從20μM至700μM，充分涵蓋唾液葡萄糖濃度範圍，且在低濃度下具有良好的感測靈敏度與選擇性，主要原因在於，因為酵素的量都是固定的，在檢測低濃度的葡萄糖待測液時，酵素比例相對來的高而能有效催化葡萄糖的氧化，因而具有更佳的反應。
參閱圖8至圖10，由於唾液除了含有葡萄糖之外，也具有其他影響檢測的干擾物質，圖8至圖10即是選擇常見於唾液中的例如抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)，及尿酸(UA)等干擾物質進行檢測，由檢測結果可知，即使在具有葡萄糖待測液中加入前述該些干擾物質進行檢測，其對於檢測結果的電流並沒有太大影響，由此可知，本發明該感測元件2對於檢測唾液葡萄糖是有良好的選擇性與專一性。
綜上所述，本發明感測元件及其製作方法，該感測元件2是以非侵入式檢測唾液葡萄糖濃度，且是以具有高比表面積的奈米碳管211及能提高靈敏度的奈米金顆粒212構成該複合層21，透過讓該等奈米碳管211與該等奈米金顆粒212均勻混合，讓奈米金顆粒能在各奈米碳管211上均勻的分布而有助於電子傳遞，並使用部分覆蓋的還原氧化石墨烯作為保護該複合層21的修飾層22，不僅能提供更佳的導電性，還能保護該複合層21在後續檢測時不會脫落，而穩定感測元件整體結構；此外，本發明採外加酵素的方式進行唾液葡萄糖濃度的感測，能讓酵素與先唾液中的葡萄糖混合來提升彼此的均勻混合，進而提升後續的感測反應，且省去額外鍍製酵素層的成本，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
2:感測元件 20:導電基板 21:複合層 211:奈米碳管 212:奈米金顆粒 22:修飾層 D:電流差異
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一示意圖，說明本發明感測元件的一實施例； 圖2是一示意圖，說明本發明感測元件的該實施例的一複合層； 圖3是一穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscope，TEM)影像圖，輔助圖2說明該複合層的態樣； 圖4是一掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)影像圖，說明本發明感測元件的該實施例的一修飾層的表面型態； 圖5是一循環伏安圖，說明對一導電基板，及在該導電基板上分別形成聚苯胺、奈米碳管，及該複合層施加循環電位所對應的氧化還原電流； 圖6是一循環伏安圖，說明以本發明該感測元件檢測不同待測液的氧化還原電流； 圖7是一電流差異對葡萄糖濃度關係圖，說明以本發明該感測元件量測具有不同濃度的葡萄糖待測液的氧化還原電流； 圖8是一循環伏安圖，說明以本發明該感測元件量測具有抗壞血酸(ascorbic acid，AA)與葡萄糖待測液的氧化還原電流； 圖9是一循環伏安圖，說明以本發明該感測元件量測具有多巴胺(dopamine，DA) 與葡萄糖待測液的氧化還原電流；及 圖10是一循環伏安圖，說明以本發明該感測元件量測具有尿酸(urea acid，UA) 與葡萄糖待測液的氧化還原電流。
2:感測元件
20:導電基板
21:複合層
22:修飾層

Claims (10)

  1. 一種感測元件，適用於檢測一待測者的唾液葡萄糖濃度，該感測元件包含：一導電基板；一複合層，設置在該導電基板上，包括多條隨機地交叉延伸的奈米碳管，及多個任意附著於該等奈米碳管上的奈米金顆粒；及一修飾層，設置在該複合層上，包括多個部分附著在該等複合層上的還原氧化石墨烯奈米網，將該待測者的唾液與一酵素混合成一待測液後，再將該待測液體設置在該修飾層上，以檢測該待測者的唾液葡萄糖濃度。
  2. 如請求項1所述的感測元件，其中，該導電基板選自摻氟氧化錫(FTO)基板、氧化銦錫(ITO)基板，或玻璃碳基板。
  3. 一種感測元件的製作方法，包含：準備一包括一導電基板的導電基板單元；準備一包括多條奈米碳管、一還原劑，及一含金離子的前驅物的混合溶液，加熱該混合溶液，令該等金離子還原而附著在該等奈米碳管上，以製得具有多條附著有該等奈米金顆粒的奈米碳管的複合溶液；將該複合溶液與一氧化石墨烯混合而構成一修飾溶液；在該導電基板單元上多次滴佈該複合溶液，並在該複合溶液上滴佈該修飾溶液，而形成一半成品；及對該半成品加熱使該修飾溶液中的該氧化石墨烯部 分還原成還原氧化石墨烯，以在該導電基板單元上製得一具有多個任意附著於該等奈米碳管上的奈米金顆粒的複合層，及一具有多個部分附著在該等複合層上的還原氧化石墨烯奈米網修飾層，以製得如請求項1所述的該感測元件。
  4. 如請求項3所述的感測元件的製作方法，其中，該導電基板單元還包括一以化學聚合方式形成在該導電基板上的連接層，將該複合溶液多次滴佈在該連接層上。
  5. 如請求項3所述的感測元件的製作方法，其中，以該還原劑作為溶劑，將該等奈米碳管加入至該還原劑中，並加熱至100℃，形成一預備溶液，再將該含金離子的前驅物分散於該預備溶液中，令該等金離子還原而附著在該等奈米碳管上，而製得該複合溶液。
  6. 如請求項3所述的感測元件的製作方法，其中，在準備該混合溶液之前，先將該等奈米碳管進行酸處理。
  7. 如請求項3所述的感測元件的製作方法，其中，在該導電基板單元上多次滴佈該複合溶液時，需待前次滴佈的複合溶液乾燥成膜後，再次於其上滴佈該複合溶液。
  8. 如請求項6所述的感測元件的製作方法，其中，該等奈米碳管的酸處理是將該等奈米碳管加入硝酸與硫酸的溶液中加熱至70℃~100℃，冷卻後以去離子水中和，再乾燥而製得經酸處理的該等奈米碳管。
  9. 如請求項4所述的感測元件的製作方法，其中，對該半成品加熱至400℃~500℃，令該氧化石墨烯還原，並同時移 除該連接層。
  10. 如請求項4所述的感測元件的製作方法，其中，該還原劑選自檸檬酸鈉，該含金離子的前驅物選自四氯金酸，該連接層選自聚苯胺。
TW109137045A 2020-10-26 2020-10-26 感測元件及其製作方法 TWI752687B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109137045A TWI752687B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 感測元件及其製作方法
US17/146,040 US20220125349A1 (en) 2020-10-26 2021-01-11 Non-invasive sensing electrode for determining concentration of glucose in liquid sample and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109137045A TWI752687B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 感測元件及其製作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI752687B true TWI752687B (zh) 2022-01-11
TW202217295A TW202217295A (zh) 2022-05-01

Family

ID=80809333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109137045A TWI752687B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 感測元件及其製作方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220125349A1 (zh)
TW (1) TWI752687B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI373325B (zh) * 2009-01-13 2012-10-01 Nat Univ Chung Hsing
CN204832102U (zh) * 2014-04-03 2015-12-02 生旺兴业有限公司 生物检测片
TWI522613B (zh) * 2014-01-10 2016-02-21 國立中央大學 酵素型感測器之感測電極及其製備方法
TW202037333A (zh) * 2019-04-02 2020-10-16 國立雲林科技大學 非酵素型葡萄糖感測器的製法及結構

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8771500B2 (en) * 2007-10-22 2014-07-08 The University Of Connecticut Glucose sensors and methods of manufacture thereof
CN111044591A (zh) * 2013-01-11 2020-04-21 东北大学 唾液葡萄糖监测系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI373325B (zh) * 2009-01-13 2012-10-01 Nat Univ Chung Hsing
TWI522613B (zh) * 2014-01-10 2016-02-21 國立中央大學 酵素型感測器之感測電極及其製備方法
CN204832102U (zh) * 2014-04-03 2015-12-02 生旺兴业有限公司 生物检测片
TW202037333A (zh) * 2019-04-02 2020-10-16 國立雲林科技大學 非酵素型葡萄糖感測器的製法及結構

Also Published As

Publication number Publication date
US20220125349A1 (en) 2022-04-28
TW202217295A (zh) 2022-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Peng et al. Recent advances in nanomaterial‐enabled wearable sensors: material synthesis, sensor design, and personal health monitoring
Zahed et al. Flexible and robust dry electrodes based on electroconductive polymer spray-coated 3D porous graphene for long-term electrocardiogram signal monitoring system
Yi et al. Gold nanomaterials‐implemented wearable sensors for healthcare applications
Cai et al. Air-permeable electrode for highly sensitive and noninvasive glucose monitoring enabled by graphene fiber fabrics
Li et al. New opportunities for emerging 2D materials in bioelectronics and biosensors
Xu et al. A PEDOT: PSS conductive hydrogel incorporated with Prussian blue nanoparticles for wearable and noninvasive monitoring of glucose
Shrestha et al. High-performance glucose biosensor based on chitosan-glucose oxidase immobilized polypyrrole/Nafion/functionalized multi-walled carbon nanotubes bio-nanohybrid film
US9708640B2 (en) Electrospun nanofibrous membranes and disposable glucose biosensor
Yang et al. Selective determination of epinephrine using electrochemical sensor based on ordered mesoporous carbon/nickel oxide nanocomposite
Zahed et al. A nanoporous carbon‐MXene heterostructured nanocomposite‐based epidermal patch for real‐time biopotentials and sweat glucose monitoring
Adeniyi et al. Nanohybrid electrocatalyst based on cobalt phthalocyanine-carbon nanotube-reduced graphene oxide for ultrasensitive detection of glucose in human saliva
Liu et al. Overoxidized polyimidazole/graphene oxide copolymer modified electrode for the simultaneous determination of ascorbic acid, dopamine, uric acid, guanine and adenine
Taylor et al. Washable, sewable, all-carbon electrodes and signal wires for electronic clothing
Han et al. Graphene oxide/gold nanoparticle/graphite fiber microelectrodes for directing electron transfer of glucose oxidase and glucose detection
Sinha et al. Graphene and poly (3, 4-ethylene dioxythiophene): poly (4-styrenesulfonate) on nonwoven fabric as a room temperature metal and its application as dry electrodes for electrocardiography
Chen et al. Silk-based electrochemical sensor for the detection of glucose in sweat
CN110192868B (zh) 基于石墨烯复合材料的柔性钙钾离子检测传感器及其制备方法
Li et al. The impact of recent developments in electrochemical POC sensor for blood sugar care
CN110604581A (zh) 一种提高葡萄糖传感器灵敏度的方法
Sharifuzzaman et al. MXene/fluoropolymer‐derived laser‐carbonaceous all‐fibrous nanohybrid patch for soft wearable bioelectronics
Raza et al. Progress of wearable and flexible electrochemical biosensors with the aid of conductive nanomaterials
Kolanowska et al. Carbon nanotube materials for electrocardiography
Gupta et al. Carbon nanomaterials and their composites for electrochemical glucose biosensors: A review on fabrication and sensing properties
Liu et al. A salivary glucose biosensor based on immobilization of glucose oxidase in Nafion-carbon nanotubes nanocomposites modified on screen printed electrode
TWI522613B (zh) 酵素型感測器之感測電極及其製備方法