TWI837599B - 具有選擇性的非酵素型感測元件及非酵素型感測器 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具有選擇性的非酵素型感測元件，其用以感測目標待測物的濃度，並包含基板及電極組。電極組連接基板，並包含工作電極、參考電極及輔助電極，其中工作電極包含導電層、觸媒層及選擇層。觸媒層包含觸媒，觸媒用以氧化目標待測物。選擇層包含離子液體，離子液體與目標待測物具有高親和性，其中目標待測物通過選擇層與觸媒層接觸，使目標待測物被觸媒氧化。藉此，非酵素型感測元件可針對特定物質具有選擇性。
Description
本發明係提供一種非酵素型感測元件及非酵素型感測器，尤其是一種具有選擇性的非酵素型感測元件及非酵素型感測器。
在臨床醫學的領域上，檢測人體中的有機物質的濃度，可以用來判斷疾病的徵兆，及人體內的生體狀態，並可被進一步地被應用在運動管理領域、疾病檢測等領域，其中感測元件可分為酵素型感測及非酵素型感測。
非酵素型感測器通常使用金屬粒子或導電高分子等作為觸媒催化目標物，用以產生訊號並量測，非酵素型感測元件相較於酵素型感測元件具有較好的穩定性、不受環境因素影響及加工性高等優勢，如中華民國核准之第I738190號專利案揭示一種非酵素型感測器，藉由提供均勻且緻密的工作電極表面以提升濃度感測範圍，其中非酵素型感測器中的工作電極、參考電極及輔助電極彼此電性連接，輔助電極與工作電極會形成電流迴路，且輔助電極
不參與電化學反應，而參考電極具有固定電位，其係用以計算工作電極的電位。因此，在進行電化學量測時，對工作電極施加電壓後，工作電極與目標待測物之間會有電子的交換，交換的電子則會通過輔助電極與工作電極形成封閉迴路而導通，此時量測迴路的電流值便可視為目標待測物的濃度。然而，前述觸媒可以催化多種物質，因此在量測含有多種物質的樣品時不具有選擇性，此為非酵素感測器極大的缺點之一。
有鑑於此，開發一種具有選擇性的非酵素型感測元件及非酵素型感測器，遂成相關領域人員值得研究之目標。
因此，本發明之一目的在於提供一種具有選擇性的非酵素型感測元件，藉由選擇層與特定物質具有高親和性的特性，使得選擇層對於特定物質具有選擇性，並建立萃取效果，使特定物質可通過選擇層與觸媒層之觸媒反應。
本發明之另一目的在於提供一種非酵素型感測器，透過具有選擇性的非酵素型感測元件的設置，使得檢測可更為方便。
本發明之一實施方式提供一種具有選擇性的非酵素型感測元件，其用以感測一目標待測物的濃度，並包含基板以及電極組。電極組連接基板，並包含工作電極、參考電極及輔助電極，其中工作電極包含導電層、觸媒層及選擇層。導電層連接基板，觸媒層連接導電層，並包含觸
媒，觸媒用以氧化目標待測物。選擇層連接觸媒層，選擇層包含離子液體，離子液體與目標待測物具有高親和性，其中目標待測物通過選擇層與觸媒層接觸，使目標待測物被觸媒氧化。
依據前述實施方式之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中離子液體可以電接枝的方式連接於觸媒層。
依據前述實施方式之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中離子液體之化學結構可具有附著段及萃取段，附著段透過共價鍵與觸媒層連接，萃取段與目標待測物形成高親和性。
依據前述實施方式之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中萃取段可包含磷類化合物、胺類化合物、咪唑類化合物。
依據前述實施方式之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中附著段可具有一碳雙鍵結構。
依據前述實施方式之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中導電層可包含金屬或導電高分子。
依據前述實施方式之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中觸媒層之觸媒可為金屬、其化合物或導電聚合物。
依據前述實施方式之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中工作電極可更包含質子交換膜，其連接選擇層。
本發明之另一實施方式提供一種非酵素型感測器，包含依據前述實施方式之具有選擇性的非酵素型感測
元件以及電流感測元件。非酵素型感測元件用以氧化目標待測物，並產生電流。電流感測元件電性連接非酵素型感測元件，電流感測元件將電流轉換為檢測結果。
依據前述實施方式之非酵素型感測器，其中檢測結果可為單一訊號。
100:非酵素型感測元件
110:基板
121:參考電極
122:輔助電極
130:工作電極
131:導電層
132:觸媒層
133:選擇層
134:質子交換膜
200:非酵素型感測器
210:電流感測元件
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示本發明一實施方式之一實施例的非酵素型感測元件的立體示意圖；第2圖繪示依照第1圖實施例之非酵素型感測元件之工作電極的剖面示意圖；第3圖繪示本發明另一實施方式之一實施例的非酵素型感測器的立體示意圖；第4圖繪示本發明之實施例1進行乳酸感測的CV圖；第5圖繪示本發明之實施例1進行乳酸感測的濃度電流線性圖；第6圖繪示本發明之實施例2進行尿酸感測的濃度電流線性圖；第7圖繪示本發明之實施例2進行尿酸感測的另一濃度電流線性圖；以及第8圖繪示本發明之實施例3進行miRNA感測的濃度電流線性圖。
以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
請參閱第1圖及第2圖，第1圖繪示本發明一實施方式之一實施例的非酵素型感測元件100的立體示意圖，第2圖繪示依照第1圖實施例之非酵素型感測元件100之工作電極130的剖面示意圖。如第1圖所示，非酵素型感測元件100包含基板110及電極組(未另標示)，電極組連接基板110。電極組包含工作電極130、參考電極121及輔助電極122。進一步地說，工作電極130包含導電層131、觸媒層132及選擇層133，導電層131連接基板110，觸媒層132連接導電層131，選擇層133連接觸媒層132。
具體而言，非酵素型感測元件100用以感測一生物樣品中目標待測物的濃度，所述生物樣品可為生物的唾液、汗液或血液等，其包含多種有機分子，目標待測物可為乳酸(lactic acid)、尿酸(uric acid)或小分子核糖核酸(miRNA)等。本發明之非酵素型感測元件100透過選擇層133的設置，使得非酵素型感測元件100可針對生物
樣品中的其中一種物質具有選擇性，而針對所述物質進行濃度及含量的檢測。藉此，可改善一般非酵素型感測元件不具有選擇性的問題，並可提升非酵素型感測領域的應用性。以下將詳細說明非酵素型感測元件100的結構配置及其效果。
在第1圖實施方式中，基板110可為一可撓性高分子，例如聚醯亞胺(Polyimide,PI)，以提供非酵素型感測元件100可撓的特性，使得非酵素型感測元件100可被應用在各種感測環境，但本發明並不以此揭示內容為限。
導電層131可包含金屬、導電高分子或其他可導電的物質，參考電極121可包含氯化銀化合物。觸媒層132包含觸媒，所述觸媒用以氧化目標待測物，觸媒可為金屬或其化合物或導電聚合物，其中金屬可為鎳，亦可為貴金屬，例如：金、鉑，金屬化合物可為金屬氫氧化物或金屬氧化物，例如：氧化銅、氧化鎳或氧化鋅，導電聚合物可為聚乙炔(PA)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PT)或聚苯胺。
選擇層133包含一離子液體(ionic liquid)。特別的是，所述離子液體與目標待測物具有一高親和性，目標待測物通過選擇層133與觸媒層132接觸，並使目標待測物被觸媒氧化。藉此，選擇層133可根據目標待測物與離子液體之間親和性的特性，而達到具有選擇性的目的。
具體而言，生物樣品中包含多種有機分子，其中可包含目標待測物及其他物質，在本發明之非酵素型感測元件100，選擇層133之離子液體與目標待測物的親和性大
於選擇層133之離子液體與其他物質的親和性。據此，選擇層133可建立萃取功能，選擇層133之離子液體可萃取特定的目標待測物，其他物質即使能與觸媒層132的觸媒反應，也無法穿過選擇層133而碰觸到觸媒，進而可排除其他物質的干擾。
藉由離子液體與特定的物質具有親和性的特質，只有目標待測物可穿透選擇層133並與觸媒層132之觸媒反應，進而被量測。藉此，本發明之非酵素型感測元件100可被賦予選擇性，並可在具有多種物質的生物樣本中選擇特定的目標待測物進行濃度及含量的感測。除此之外，本發明之非酵素型感測元件100更具有不受環境影響、不易失去活性和廣偵測範圍的優點。
詳細而言，本發明之非酵素型感測元件100的離子液體之化學結構可具有一附著段及一萃取段。附著段可透過共價鍵與觸媒層132連接，其中附著段可被設計成具有碳雙鍵結構，藉此，離子液體可穩定地附著於觸媒層132。另一方面，萃取段與目標待測物形成高親和性，以使選擇層133建立萃取功能。仔細地說，萃取段可包含磷類化合物、胺類化合物或咪唑類化合物，其中磷類化合物與乳酸具有高親和性，胺類化合物與尿酸具有高親和性，咪唑類化合物與miRNA具有高親和性。特別說明的是，可透過分子的選用、立體結構的設計及調整碳鏈長短等方式，設計萃取段的化學結構，使得萃取段與其對應的目標待測物形成高親和性。
藉此，經由選擇不同之離子液體，可特定地檢測不同分子，本發明之離子液體的化學結構可根據目標待測物的特性進行設計及合成，以使離子液體與目標待測物之間具有高親和性，但本發明並不以此揭示內容為限。
進一步地說，在生物樣品中，目標待測物與離子液體具有最大親和性，故目標待測物優先通過選擇層133。利用離子液體之苯環結構的π電子對於目標待測物具有吸引力而達到萃取效果。另外，離子液體是由陰陽離子團以離子鍵鍵結而成，離子液體的立體結構造成其本身靜電力分布不均，使其與目標待測物具有特定靜電力吸附達成萃取效果。再者，離子液體可與目標待測物組成複合物，進而使目標待測物接觸觸媒層132。
另外，如第2圖所示，工作電極130可更包含質子交換膜134，其連接選擇層133，其中質子交換膜134可為納菲薄膜(Nafion)。質子交換膜134可保護選擇層133，使其更不易脫落於觸媒層132。
在製備非酵素型感測元件100的方面，依序在基板110上形成導電層131、觸媒層132及選擇層133。導電層131及觸媒層132可經由適當的修飾電極處理，達到更好的感測效果。
仔細地說，首先進行印刷作業。在基板110上形成導電層131，利用網版印刷將含有導電物質的碳漿料於基板110上印刷出導線圖案，並形成輔助電極122及工作電極130。
接著，進行電極修飾，將碳漿料中的碳酸鈣粉移除，以形成多孔狀電極。將電極組置於濃度為1M的硫酸中，利用循環伏安法(CV)對電極組的表面作清洗，以清除電極表面髒汙。將氧化石墨烯直接以電沉積的方式在電極表面並還原，以修飾電極組的表現。接著，將觸媒電鍍於導電層131，以形成觸媒層132。
特別的是，選擇層133之離子液體可以電接枝的方式連接於觸媒層132。仔細地說，在電接枝的操作中，施加電壓使離子液體之附著段的鍵斷裂並使其接在觸媒層132的表面，以與觸媒層132的表面產生共價鍵結。藉此，選擇層133可更均勻地且牢靠地附著於觸媒層132的表面，並可有效地避免選擇層133脫落於觸媒層132。
特別說明的是，上述非酵素型感測元件100的製備方法及電極組的修飾方法，係可根據應用需求調整及選擇，本發明並不以此揭示內容為限。
請參閱第3圖，其繪示本發明另一實施方式之一實施例的非酵素型感測器200的立體示意圖。本發明進一步提供一種非酵素型感測器200，其包含非酵素型感測元件100以及電流感測元件210。
詳細而言，非酵素型感測元件100用以氧化目標待測物，並產生電流，電流感測元件210將電流轉換為一檢測結果。藉由電流的強弱可得知生物樣本中目標待測物的濃度高低，進而可獲得目標待測物的含量及濃度。
值得一提的是，在本發明之非酵素型感測器200
中，所述檢測結果為單一訊號。詳細而言，一般的感測器在感測含有多種物質的生物樣本，會產生多重訊號，需進一步地過濾訊號，方能獲得特定物質的訊號。然而，在本發明之非酵素型感測器200中，藉由選擇層133的設置，只有單一且特定的目標待測物可通過選擇層133與觸媒層132接觸，因此僅會感測到目標待測物，進而產生單一訊號，藉此可排除其他物質的訊號干擾。相較於一般的感測器，本發明之非酵素型感測器200在訊號的判讀上可更為快速且便利。
茲以下列具體實施例進一步示範說明本發明，用以有利於本發明所屬技術領域通常知識者，可在不需過度解讀的情形下完整利用並實踐本發明，而不應將這些實施例視為對本發明範圍的限制，但用於說明如何實施本發明的材料。
為了更具體地說明本發明之非酵素型感測元件100，遂提出實施例1、實施例2及實施例3。實施例1、實施例2及實施例3用以感測不同的目標待測物，實施例1、實施例2及實施例3分別具有不同選擇層及觸媒層。以下將詳細說明各實施例的製備方法。
實施例1用以感測乳酸，在實施例1中，觸媒層之觸媒為氫氧化鎳(Ni(OH)2)，電解質為氫氧化鈉(NaOH)，選擇層之離子液體為4-三己基氯化磷苯乙烯(Trihexyl(4-vinylbenzyl)phosphonium Chloride)，其具有如以下式(I)之結構：
實施例1之離子液體的合成方法如下，在氮氣氣氛下，將4-氯甲基苯乙烯(3.4g，22mmol)和三己基膦(7.02g，24.4mmol)溶解在10mL的正己烷，並將其攪拌12小時至18小時。接著，使用乙酸乙酯分離離子液體與正己烷，其中離子液體會溶於乙酸乙酯。取出乙酸乙酯，使用幫浦在70℃下蒸乾乙酸乙酯，最終獲得離子液體粉末。
在製備實施例1之非酵素型感測元件的方面，在基板上依序形成導電層及觸媒層。接著，將前述離子液體粉末與2mL的二甲基亞碸(Dimethyl sulfoxide，DMSO)混合，獲得選擇層溶液。以安培法(amperometry,it)將離子液體電接枝於觸媒層上，並形成選擇層，其中在電接枝的操作中，溶液為選擇層溶液，參考電極為商用甘汞電極(vs.3M KCl)，輔助電極為白金線，掃描電壓設定為-1.7V，10秒。
實施例2用以感測尿酸，在實施例2中，觸媒層之觸媒為鎳(Ni)，電解質為磷酸鹽緩衝液(phosphate buffered saline，PBS)(0.1M)，選擇層之離子液體為
N-對苯乙烯基氯化甲基咪唑(N-vinylbenzylimidazolium Chloride)，其具有如以下式(II)之結構：
實施例2之離子液體的合成方法如下，在氮氣氣氛下，將4-氯甲基苯乙烯(19.5ml,139mmol)和N-乙基咪唑(0.720975g,125mmol)溶解在30mL的正己烷中，並將其攪拌12小時至18小時。接著，使用去離子水(DI water)分離離子液體與正己烷，其中離子液體會溶於去離子水中。取出去離子水的部分，使用幫浦在70℃下蒸乾去離子水，最終獲得離子液體粉末。
在製備實施例2之非酵素型感測元件的方面，在基板上依序形成導電層及觸媒層。接著，將前述離子液體粉末(0.1076g)與DMSO(2mL)混合，獲得選擇層溶液。以安培法將離子液體電接枝於觸媒層上，並形成選擇層，其中在電接枝操作中，溶液為選擇層溶液，參考電極為商用甘汞電極(vs.3M KCl)，輔助電極為白金線，掃描電壓設定為-1.7V，10秒。
實施例3用以感測小分子核糖核酸(miRNA)，在
實施例3中，觸媒層之觸媒為石墨烯(Reduced graphene oxide,RGO)，電解質為PBS，選擇層之離子液體為4-三辛基氯化銨苯乙烯(Trioctyl(4-vinylbenzyl)ammonium Chloride)，其具有如以下式(III)之結構：
實施例3之離子液體的合成方法如下，在氮氣氣氛下，將4-氯甲基苯乙烯(3.4g,22mmol)和三辛胺(8.6g,24.4mmol)溶解在10mL的正己烷，並將其在60℃下攪拌12小時至18小時。接著，使用乙酸乙酯分離離子液體與正己烷，其中離子液體會溶於乙酸乙酯。取出乙酸乙酯，使用幫浦在70℃下蒸乾乙酸乙酯，最終獲得離子液體粉末。
在製備實施例3之非酵素型感測元件的方面，在基板上依序形成導電層及觸媒層。接著，將前述離子液體粉末(0.1922g)與2mL的DMSO混合，獲得選擇層溶液。以安培法將離子液體電接枝於觸媒層上，並形成選擇層，其中在電接枝的操作中，溶液為選擇層溶液，參考電極為商用甘汞電極(vs.3M KCl)，輔助電極為白金線，
掃描電壓設定為-1.7V，10秒。
<性能量測>
為了更清楚地說明本發明之非酵素型感測元件的效果，遂將實施例1、實施例2及實施例3分別進行乳酸、尿酸及miRNA的感測。
請參閱第4圖，其繪示本發明之實施例1進行乳酸感測的CV(循環伏安)圖。在第4圖中，實施例1分別量測氫氧化鈉(NaOH)、含有氫氧化鈉及葡萄糖的樣品(NaOH+5mM glucose)、含有氫氧化鈉、葡萄糖及乳酸的樣品(NaOH+5mM glucose+20mM latic acid)。由第4圖的結果可知，在加上選擇層之後，實施例1僅能檢測到乳酸，顯示本發明之非酵素型感測器相對於乳酸具有選擇性。
請參閱第5圖，其繪示本發明之實施例1進行乳酸感測的濃度電流線性圖。具體而言，在第5圖中，實施例1係針對含有不同乳酸濃度的待測樣品以安培法進行感測，其中各待測樣品包含各濃度的乳酸、5mM的尿酸、25μM的抗壞血酸、100μM的葡萄糖以及10μM的多巴胺，並且分別對各待測樣品重複進行三次檢測，取平均值作圖。
請一併參照以下表一，表一記載實施例1進行乳酸感測的數據。
如第5圖及表一所示，乳酸的濃度與電流呈正相關，也就是說，當乳酸的濃度增加時，實施例1感測到的電流便隨之增加，且其關係曲線的線性函數之R2為0.9744。顯示在具有多種有機分子的混合溶液中，實施例1可排除其他物質的干擾，而針對乳酸具有選擇性，並成功地量測乳酸的濃度。
請參閱第6圖，其繪示本發明之實施例2進行尿酸感測的濃度電流線性圖。具體而言，在第6圖中，實施例2係針對含有不同尿酸濃度的待測樣品以安培法進行感測，其中各待測樣品包含各濃度的尿酸、1.5mM的乳酸、125μM的抗壞血酸、6mM的葡萄糖、5μM的多巴胺以及0.1M的PBS，並且分別對各待測樣品重複進行三次檢測，取平均值作圖。
請一併參照以下表二，表二記載實施例2進行尿酸感測的數據。
如第6圖及表二所示，尿酸的濃度分別在0.1mM至0.5mM的範圍及0.5mM至0.9mM的範圍與電流呈正相關，也就是說，當尿酸的濃度增加時，實施例2感測到的電流便隨之增加。此外，0.1mM至0.5mM的範圍的關係曲線之線性函數之R2為0.9292，0.5mM至0.9mM的範圍的關係曲線之線性函數之R2為0.972。顯示在具有多種有機分子的混合溶液中，實施例2確實可排除其他物質的干擾，而針對尿酸具有選擇性，並成功地量測尿酸的濃度。
請參閱第7圖，其繪示本發明之實施例2進行尿酸感測的另一濃度電流線性圖。具體而言，在第7圖中，係針對含有不同尿酸濃度的待測樣品以安培法進行感測，其中各待測樣品的內容物與第6圖的各待測樣品的內容物相同，特別的是，在第7圖中，係分別以四隻實施例2之非酵素型感測元件對同一待測樣品進行感測，並取平均值作圖。
請一併參照以下表三，表三記載實施例2進行尿酸感測的數據。
如第7圖及表三所示，尿酸的濃度分別在0.1mM至0.5mM的範圍及0.5mM至0.9mM的範圍與電流呈正相關。此外，0.1mM至0.5mM的範圍的關係曲線之線性函數之R2為0.9723，0.5mM至0.9mM的範圍的關係曲線之線性函數之R2為0.9746。顯示不同實施例2的非酵素型感測元件皆可排除其他物質的干擾，而針對尿酸具有選擇性，並成功地量測尿酸的濃度。
請參閱第8圖，繪示本發明之實施例3進行miRNA感測的濃度電流線性圖。具體而言，在第8圖中，實施例3係針對含有不同miRNA濃度的待測樣品以電化學阻抗的方式進行感測，其中各待測樣品包含各濃度的miRNA，並分別對各待測樣品重複進行三次檢測，取平均值作圖。
請一併參照以下表四，表四記載實施例3進行
miRNA感測的數據。
如第8圖及表四所示，miRNA的濃度與電流呈正相關，也就是說，當miRNA的濃度增加時，實施例3感測到的電流便隨之增加，其中0.625nM至2.5nM的範圍的濃度與電流的關係曲線，其線性函數之R2為0.9689，5nM至20nM的範圍的濃度與電流的關係曲線，其線性函數之R2為0.9547。顯示在具有多種有機分子的混合溶液中，實施例3確實可排除其他物質的干擾，而針對miRNA具有選擇性，並成功地量測miRNA的濃度。
綜上所述，本發明之非酵素型感測元件及非酵素型感測器，藉由選擇層與特定物質具有高親和性的特性，使得選擇層對於特定物質具有選擇性，並建立萃取效果，使特定物質可通過選擇層與觸媒層之觸媒反應，並排除其他物質的干擾，而產生單一訊號。由此可賦予非酵素型感測
元件及非酵素型感測器選擇性，此外更具有非酵素觸媒不受環境影響、不易失去活性和廣偵測範圍的優點。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110:基板
131:導電層
132:觸媒層
133:選擇層
134:質子交換膜
Claims (9)
- 一種具有選擇性的非酵素型感測元件，包含：一基板；以及一電極組，連接該基板，並包含一工作電極、一參考電極及一輔助電極，其中該工作電極包含：一導電層，連接該基板；一觸媒層，連接該導電層，並包含一觸媒，該觸媒用以氧化一目標待測物；及一選擇層，連接該觸媒層，該選擇層包含一離子液體，該離子液體與該目標待測物具有一高親和性，其中該目標待測物通過該選擇層與該觸媒層接觸，使該目標待測物被該觸媒氧化。
- 如請求項1所述之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中該離子液體以一電接枝的方式連接於該觸媒層。
- 如請求項1所述之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中該離子液體之化學結構具有一附著段及一萃取段，該附著段透過一共價鍵與該觸媒層連接，該萃取段與該目標待測物形成該高親和性。
- 如請求項3所述之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中該萃取段包含磷類化合物、胺類化合物、咪 唑類化合物。
- 如請求項3所述之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中該附著段具有一碳雙鍵結構。
- 如請求項1所述之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中該導電層包含一金屬或一導電高分子。
- 如請求項1所述之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中該觸媒層之該觸媒為金屬、其化合物或導電聚合物。
- 如請求項1所述之具有選擇性的非酵素型感測元件，其中該工作電極更包含一質子交換膜，其連接該選擇層。
- 一種非酵素型感測器，包含：如請求項1-8任一項所述之具有選擇性的非酵素型感測元件，其用以氧化一目標待測物，並產生一電流；以及一電流感測元件，電性連接該非酵素型感測元件，該電流感測元件根據該電流的強度，將該電流轉換為一濃度訊號。
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