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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 重點科技研究學院
  3. 元件材料與異質整合學位學程
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/104031
標題: 延伸式閘極離子敏感場效電晶體結合晶片上 Ag/AgCl 參考電極應用於微流道系統中人工唾液之多離子感測
An Extended-Gate ISFET with On-Chip Ag/AgCl Reference Electrode for Multi-Ion Sensing of Artificial Saliva in a Microfluidic System
作者: 蕭宇軒
Yu-Hsuan Hsiao
指導教授: 林致廷
Chih-Ting Lin
關鍵字: 延伸式閘極離子敏感場效電晶體; 離子選擇膜; Ag/AgCl 參考電極; 微流道系統; 人工唾液; 多離子感測
extended-gate ISFET; ion-selective membrane; Ag/AgCl reference electrode; microfluidic system; artificial saliva; multi-ion sensing
出版年 : 2026
學位: 碩士
摘要: 本論文提出一款整合式延伸式閘極離子敏感場效電晶體(EG-ISFET)感測平台,於單一晶片上同時量測人工唾液中的鈉離子、鉀離子與氫離子。感測層以二氧化鈦(TiO₂)作為 pH 感測介面,並分別以鈉、鉀離子選擇膜(ISM)達成選擇性感測;參考電極則以晶片上自製 Ag/AgCl 電極取代傳統外接商用參考電極,並以微流道系統作為試液遞送方式。為釐清各因素之影響,本研究設計三種量測配置並分別驗證。實驗結果顯示,晶片上 Ag/AgCl 為一準參考電極,對氯離子仍保有約 5–10 mV/decade 之殘餘響應,使鈉、鉀離子之表觀斜率上升(此為參考端假象而非膜之效應);導入微流道後,鈉、鉀離子之遲滯明顯下降。最後於人工唾液中驗證此平台可解析約 0.25 decade 之濃度變化。
This thesis presents an integrated extended-gate ion-sensitive field-effect transistor (EG-ISFET) platform that simultaneously measures sodium (Na⁺), potassium (K⁺), and proton (H⁺) in artificial saliva on a single chip. In the developed device, titanium dioxide (TiO₂) serves as the pH-sensitive interface, while sodium- and potassium-selective membranes (ISMs) provide selective Na⁺/K⁺ transduction. In addition, the external commercial reference electrode is replaced by an on-chip Ag/AgCl reference, and the sample is delivered through a microfluidic chamber. To identify the contribution of each element, three measurement configurations were defined and validated separately. In brief, the developed on-chip Ag/AgCl behaves as a quasi-reference that retains a weak chloride response of about 5-10 mV/decade, which inflates the apparent Na⁺/K⁺ slope; this shift is a reference artifact rather than a membrane effect. Introducing microfluidic flow markedly reduces the Na⁺/K⁺ hysteresis, and the platform is validated in artificial saliva and resolves concentration steps of about 0.25 decade.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/104031
DOI: 10.6342/NTU202603869
全文授權: 未授權
電子全文公開日期: N/A
顯示於系所單位:元件材料與異質整合學位學程

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