Cảm biến điện hóa đa kỹ thuật tái cấu hình: Nền tảng cho theo dõi sức khỏe cá nhân trên thiết bị di động

( 0 đánh giá )
Miễn phí

Bối cảnh: Bệnh mạn tính và nhu cầu xét nghiệm tại chỗ → cần cảm biến sinh học nhỏ gọn, chính xác, tích hợp thiết bị cá nhân.

  • Nguyên lý: điện cực làm việc (WE), điện cực tham chiếu (RE), điện cực đối (CE); mô hình mạch tương đương Randles (Cdl, Rct, Z_Warburg, Rs).
  • - Ba chế độ đo:
  •   + Amperometric: đo dòng từ phản ứng oxi hóa/khử, độ nhạy <1 nA, dải ±200 µA.
  •   + Potentiometric: đo điện thế giữa hai điện cực (ví dụ ISE), trở kháng vào ~5 TΩ, độ phân giải 0,08 pH.
  •   + EIS: áp tín hiệu AC nhỏ (1 Hz–10 kHz), đo trở kháng 50 Ω–10 MΩ, sai số biên độ 5%, pha 6°.
  • - Thiết kế: bipotentiostat tái cấu hình, 2 WE độc lập, TIA khả chỉnh gain/bandwidth, hiệu chuẩn bằng trở kháng chuẩn, vi điều khiển + DAC/ADC, giao tiếp I²C/SPI/UART.
  • - Ứng dụng thử nghiệm:
  •   + Glucose máu: dùng que thương mại, chronoamperometry, bao phủ dải chẩn đoán tiểu đường.
  •   + Lactoferrin nước tiểu: sandwich assay, CV, LOD ~1 ng/mL, phân biệt UTI.
  •   + pH mồ hôi: ISE, theo dõi mất nước khi vận động.
  •   + EIS không nhãn: phát hiện NeutrAvidin qua bề mặt gắn biotin.
  • - So sánh: hiệu năng tương đương thiết bị cầm tay hiện đại nhưng tích hợp 3 kỹ thuật trong một mô-đun nhỏ.
  • - Tiêu thụ điện: 46–111 mW tùy chế độ, không ảnh hưởng đáng kể pin smartphone.