近年來，隨著高齡化社會的到來，全球罹患慢性腎臟病（CKD）的人數迅速增加。CKD患者的死亡風險和患者護理需求相當高，因此預計隨著CKD患者數量的增加，醫療資源的成本和負擔也將日趨升高。因此，早期發現CKD對於節省醫療資源至關重要。由蛋白質分解產生的尿素是新陳代謝的主要含氮廢物，幾乎完全透過腎臟由尿液排出。由於 CKD 與尿素代謝功能降低有關，因此CKD 患者體內的尿素氮濃度較高。因此為了確定患者體內的尿素氮濃度並評估透析治療的有效性，通常會以侵入性的血液測試來獲取血中尿素氮 (BUN) 的濃度。然而，侵入性測試及其分析只能在醫療中心進行，雖然相當準確但缺乏即時性與可近性。因此，開發低成本、便攜、實時且非侵入性的尿素氮偵測方式是非常重要的，特別適用於醫療資源較為缺乏的偏鄉地區。人所呼出氣體中所含有的揮發性有機化合物 (VOC) 已被提議作為初步診斷肺癌和糖尿病等疾病的生物標記. 許多研究提出呼吸氨（breath-NH 3）與BUN濃度有很強的相關性。在我們之前的工作中，我們收集了 40 名血液透析患者的透析前後呼吸氨濃度和 BUN 濃度，發現呼吸氨與BUN的相關係數為0.82，呈高度正相關。因此，呼氣氨可作很有前景的 CKD 生物標記，用於即時反映腎功能。

其他研究已開發出多種測量 VOC 的方法，包括氣相色譜-質譜 (GC-MS)、質子轉移反應-質譜 (PTR-MS)、選擇離子流管質譜 (SIFT-MS) , 和雷射光譜法。 GC-MS、PTR-MS 和 SIFT-MS 具有高靈敏度和準確度，但儀器體積龐大且價格昂貴。雷射光譜法雖具有便攜的優點，但其操作仍然複雜，不方便臨床使用。由於呼氣中氨的濃度約在數百 ppb ，因此本團隊先前已開發了基於有機半導體的高靈敏度氣體感測器，以實現 ppb 範圍的感測能力，並以便攜式、易於使用的方式提供實時檢測，相當具有成本效益。然而，這些氣體感測器的工作電流僅在亞微米安培範圍內，甚至更低，因此這類元件對於量測儀器的硬體需求較高。因此，我們提出了新穎的元件架構設計，例如垂直奈米結（VNJ）和雙感測層結構，能將電流水平提高到微安培 以及低至 ppb 濃度的檢測極限。

我們在本研究中展示了一種（poly[(4,8-bis(2-ethylhexyloxy)-benzo-(1,2-b:4,5-b)dithiophene)− 2,6-diyl-alt-(4-(2-ethylhexyl)− 3-fluorothieno[3,4-b]thiophene-)− 2-carboxylate-2,6-diyl)]) (PTB7) 的氨氣傳感器，工作電流高達數百微安培。使用(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane)(F4-TCNQ)作為PTB7的p型摻雜劑，在5V的驅動電壓下的工作電流被有效提高。根據空間電荷限制電流和紫外光電子能譜(UPS) 的研究，增強的工作電流可歸因於掺入F4-TCNQ的PTB7具有更高的電洞遷移率和更低的載子注入屏障。我們還研究了摻雜 F4-TCNQ 的感測器與無摻雜F4-TCNQ感測器間的詳細比較分析。摻雜F4-TCNQ的感測器在感測過程中增加的工作電流和電流下降都有利於實現低成本的電路量測系統，這證明了在有機氣體感測器中利用p型摻雜的策略對於開發定點照護（POC）設備的潛力。