Integracija kemijskih senzora i bežičnih tehnologija

Petar Kassal

2

Kemijski senzori

Uređaj koji pretvara kemijsku informaciju (npr. koncentraciju pojedinačnog analita ili skupine analita u uzorku) u analitički koristan signal.

RECEPTOR

PRETVORNIK

Kemijski signal

Analitički signal

3

Kemijski senzori

Podjela kemijskih senzora prema pretvorničkom elementu:

- Električni- Maseni- Elektrokemijski- Optički - Magnetski- Termometrijski

4

Optički kemijski senzori

Imobilizacija receptorskih molekula u tanke filmove (spin-coating)

5

- Bežični kemijski senzori – nastaju integracijom kemijskih senzora i bežičnih tehologija:

- Bluetooth- ZigBee- RFID- NFC (Near field communication)

Bežični kemijski senzori

6

Bežični kemijski senzori

Bežične RFID platformeSuradnja s GoSense Wireless (Cambridge, UK )

7

Bežični kemijski senzori

Ključne prednosti RFID tehnologije:- Vrlo niska potrošnja energije dugotrajna mjerenja- Niska cijena- Kompatibilnost s NFC (Smartphone!)

8

Područja primjene

33%

8%16%

37%

6% Okoliš

Obrana

Prehrana/poljoprivreda

Zdravstvo

Sportska fiziologija

9

Razvoj “pametnog zavoja”Primjer bežičnog kemijskog senzora

10

- stanovništvo stari, dijabetes ↑- učestalost kroničnih rana na svjetskoj razini: 2%, (15% starijih od 70

g.)

- Troškovi liječenja u SAD: $25 milijardi godišnje, slično u drugim razvijenim zemljama

- često (nepotrebno) mijenjanje zavoja uzrokuje dodatne troškove

Potreba za “pametnim zavojima”- kontinuirano praćenje analita u ranama- bežični prijenos podataka (neinvazivno praćenje)

11

- Mali broj analita i parametara važnih za praćenje zacjeljivanja rana: T, pH, pO2, vlaga, bakterije (infekcija)

- Nedavno istraživanje pokazalo je da je u ozbiljnijim kroničnim ranamapovišena koncentracija mokraćne kiseline

- Također, naglo opadanje koncentracije mokraćne kiseline može ukazivati na infekciju rane

biosenzor za mokraćnu kiselinu

12

Screen-printing (sitotisak) elekroda

Izolator

Izolator

Ag/AgCl pasta

Grafitna pasta s Berlinskim modrilom

Zavoj

13

Modifikacija radne elektrode

Wor

king

Cou

nter

Ref

eren

ce

14

Bežični “pametni zavoj”

Linearan odziv u relevantnom području

Zanemarive interferencije drugih vrsta iz eksudata

y = -0,0024x - 0,0739R² = 0,9985

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0 200 400 600 800

I/ µ

A

c(UA) / µM

0

20

40

60

80

100

120

PBS 400 µMuric acid

+ 117 µMcreatinine

+ 1.8 mMglucose

+ 10.9 mMlactate

+ 500 µMascorbic

acid

I rel / %

15

Bežični “pametni zavoj”

Stabilan odziv tijekom 8 sati

Minimalan utjecaj mehaničke deformacije

020406080

100120

0 1 2 3 4 5 6 7 8

I rel/

%

t / h

020406080

100120

nobends

20bends

40bends

60bends

80bends

I rel/

%

16

Bežični “pametni zavoj”