李姿儀、梁供才、陳郁文 / 中央大學化材系；涂耀仁 / 聿新生物科技竹科分公司
【內文精選】
3. 葡萄糖感測器之反應機制
在1962年Clark和Lyons首度利用葡萄糖酵素當作生物感測器，來偵測葡萄糖濃度，這也就是第一代葡萄糖感測器。第一代葡萄糖感測器主要是葡萄糖氧化酶(GOx)與葡萄糖進行酵素反應，而透過負電極(Pt電極)感測葡萄糖反應中氧的還原反應來去推算葡萄糖濃度。此技術也被Yellow Spring Instrument (YSI)公司將葡萄糖感測器商業化。但因為過氧化氫氧化會有雜訊，所以第二代葡萄糖血糖感測器以電子傳遞來改善干擾訊號。
上列反應式可由圖六表達出來。原本第一代以過氧化氫當作氧化還原的條件改由為電子轉移，透過還原態(Mred)改變成氧化態(Mox)時，所放出的電子，讓還原態葡萄糖氧化酶(GOx(red))轉化成氧化態葡萄糖氧化酶(GOx(ox))，因此可以透過電子的濃度比來推算葡萄糖濃度量。
圖六、第二代葡萄糖血糖感測器反應機制
化學鍍反應機制
化學鍍鎳(以下簡稱：化鍍鎳)是一種複雜的自我催化過程，把鎳層附著在所要的基板上面，可透過電化學機制、氣相層析法和無電化學的方法得到。當表面層為金時，由於化學鍍金(以下簡稱：化鍍金)電化學方法都是以置換方法去覆蓋在基底層，所以在這之前需上鍍一層鎳，如此一來金就可以透過鎳去進行交換。而化鍍鎳所使用的反應為氧化還原反應。在二維系統中，當基底與鎳離子進行附著時，藉由硫化次磷酸鈉(HPO2ads-)分解為次磷酸鈉後，以進行氧化還原反應，次磷酸鈉當為還原劑，如此可讓鎳離子進行還原反應，貼著在基底層上。
當上鍍金時，因為金需要置換鎳層，此過程金會過於攻擊鎳層，導致鎳脫落於基板上，故需要藉由鈀層當作銜接物，讓金攻擊鎳層不會過於猛烈，有一種保護功用。
印刷電路板製作電化學生物感測器
印刷電路板(Printed Circuit Board; PCB)是以印刷技術製作的電路板產品。在1936年前，是將金屬熔於絕緣板表面作出線路。在那之後主要利用減除法，把不要的區域以蝕刻方法去除。而使用印刷電路的方法，主要從零件需要線路連接到利用印刷或影像轉移將零件接通，形成板路。1950~1960年間，印刷電路利用蝕刻銅膜作為主流方法。
1. 網印法
網印法(Screen Printing Method)開始於1850年，主要在英國和法國利用模板系統來生產紡織品。在1960年代，網印法被利用在工業界上，而一般網印法利用於生物感測器上，主要以拋棄式感測器居多。可以分成三大部分：第一部分為放置油墨或是膠體的部分又稱加壓區，第二部分為篩往橫流區域，而第三部分為油墨收集區。在印刷過程中，刮刀尖會讓網子隨其角度向下變形，讓第一區域的油墨推擠至第二區域圖形區，使油墨跟著圖形向下沉澱至絕緣基板上形成圖形，而剩餘油墨隨著刮刀往第三區集中，再進行取出，但因油墨含有機溶劑，故需經由烘乾後才可得到產物。
2. 曝光顯影法
曝光顯影法(Lithography Method)主要配合薄膜技術來製造平面電極，其是利用微影和曝光方法組合而成。微影方法主要是讓圖案轉移到基板上。曝光方法主要有兩種，一種為陰影曝印法，另一種為投影曝印法。而陰影曝印法又可以區分成兩種，一種為接觸曝印法，另一種為鄰近曝印法。圖十二(a)所示為接觸曝印法，從圖中可以看到當UV光通過濾鏡後，透過模具和基板把圖形透光到基材上，但因為模具與基板緊密接觸時會有灰塵粒子，造成光罩的永久損壞此為重大缺點。因此鄰近曝印法也就被使用（如圖十二(b)），但此法也會因光罩與基板間有10~50 μm的空間，造成光在邊緣會形成光繞射，導致解析度低。而最後一種投影式曝光法如圖十二(c)，先利用光學鏡頭聚焦到模具上，再透過濾鏡至基板，此過程利用---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖十二、光學曝光技術示意圖，(a)接觸曝印法；(b)鄰近曝印法；(c)投影曝印
★本文節錄自《工業材料雜誌》423期，更多資料請見下方附檔。