ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ФАРАДЕЇВСЬКОГО ІМПЕДАНСУ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ В КОНДУКТОМЕТРІЇ І ОТРИМАННЯ ДОДАТКОВИХ ДАНИХ

Автор(и)

  • В. Г. Мельник Інститут електродинаміки НАН України, Україна
  • П. І. Борщов Інститут електродинаміки НАН України, Україна
  • О. Д. Василенко Інститут електродинаміки НАН України, Україна
  • О. Л. Ламеко Інститут електродинаміки НАН України, Україна
  • С. В. Дзядевич Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Україна

DOI:

https://doi.org/10.18524/1815-7459.2022.3.265297

Ключові слова:

сенсор, кондуктометрія, двохелектродний електрохімічний перетворювач, подвійний шар, імпеданс

Анотація

Запропоновано простий алгоритм визначення  сукупності параметрів еквівалентних схем  імпедансу планарного кондуктометричного  перетворювача з зустрічно-гребінчастою топологією, що складається з міжелектродного та  фарадеївського імпедансів. Досліджено частотні  характеристики параметрів імпедансу зразків  перетворювачів та електричного еквівалента з  усередненими значеннями параметрів.  Розроблена та перевірена на серії зразків  перетворювачів методика визначення параметрів трьохелементної еквівалентної схеми, що  включає опір розчину, ємність подвійного шару та опір переносу заряду. Визначено оптимальні робочі частоти імпедансометричного каналу, розроблено його схеми. Демонструється
методика оцінки параметрів імпедансу Варбурга зразків перетворювачів. Отримані в роботі результати дозволяють визначати оптимальний робочий діапазон частот біосенсорних систем,
та зменшити похибки від впливу фарадеївського імпедансу. Показана можливість розширення функцій таких перетворювачів за рахунок  використання параметрів імпедансу  приелектродного шару в якості інформативних.

Посилання

Impedance Spectroscopy Theory, Experiment, and Application. Edited by Evgenij Barsoukov, Ross Macdonald. John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey. – 2005.

Dzyadevich S. V., Soldatkin O. P. Naukovi ta tehnologichni zasadi stvorennya miniatyurnih elektrohimichnih biosensoriv. – K.: Naukova dumka, 2006. – 256 s. (in Ukrainian).

Melnyk V. G ., Mihal A. A., Rubanchuk M. P. Izmeritelnyie tsepi dlya konduktometricheskih preobrazovateley s differentsialnyimi dvuhelektrodnyimi datchikami // Tehnichna elektrodinamika. – 2008. – № 2. – S. 58–64. (in Russian).

Christine Berggren, Bjarni Bjarnason and Gillis Johansson. Capacitive Biosensors Review. Electroanalysis 2001, 13, No. 3. P. 173–180. DOI:10.1002/1521–4109(200103)13:3<173::AID-ELAN173>3.0.CO;2-B

Capacitive Biosensors and Molecularly Imprinted Electrodes. Gizem Ertürk, and Bo Mattiasson. Nicole Jaffrezic-Renault, Academic Editor. Sensors 2017, 17(2), 390; https://doi.org/10.3390/s17020390

Zhiliang Cheng, Erkang Wang, Xiurong Yang. Capacitive detection of glucose using molecularly imprinted polymers. Biosensors & Bioelectronics, 16 (2001), 179–185. DOI:10.1016/s0956–5663(01)00137–3

Longitudinal Zeolite-Iron Oxide Nanocomposite Deposited Capacitance Biosensor for Interleukin‑3 in Sepsis Detection Chao Chen, Subash C. B. Gopinath and Periasamy Anbu. Chen et al. Nanoscale Res Lett (2021) 16:68. https://doi.org/10.1186/s11671–021–03527-w

Grossi, M. and Riccò, B.: Electrical impedance spectroscopy (EIS) for biological analysis and food characterization: a review, J. Sens. Sens. Syst., 6, 303–325, https://doi.org/10.5194/jsss‑6–303–2017, 2017.

Novickij S. P., Pechnikov A. L. Povyshenie tochnosti ocenok parametrov issleduemyh ob»ektov impedans-chastotnym metodom. Science Bulletin of the NSTU Vol. 60, No.3, 2015, pp. 48–57. http://journals.nstu.ru/vestnik (in Russian).

Kneller V. Yu. Borovskih L. P. Opredelenie parametrov mnogoelementnyh dvuhpolyusnikov – M.: Energoizdat, 1986. 144s.: il. (in Russian).

Fedorov T. A. Sintez i uravnoveshivanie mnogoplechih transformatornyh mostov peremennogo toka dlya izmereniya parametrov mnogoelementnyh dvuhpolyusnikov. Diss. kand.tekhn.nauk. Ul’yanovsk 2002 g. (in Russian).

Fedorov T. A. AS SSSR No. 15998039. (in Russian).

Mel’nik V.G., Vasilenko A. D., Dudchenko A. E., Pogrebnyak V. D. Issledovaniya podavleniya sinfaznoj pomekhi v biosensornoj konduktometricheskoj sisteme s differencial’nymi datchikami Sensorna elektronіka і mіkrosistemnі tekhnologії. – 2014. – T.11, № 3. – S.49–61. (in Russian).

Lienkov S. V., Lepikh Ya.I., Melnyk V. H., Romanov V. O., Protsenko V. O. Intelektualni vymiriuvalni kanaly sensornykh system – Nauka y oborona. – 2011. – № 2. – C. 36–43. https://dspace.nau.edu.ua/bitstream/NAU/36662/1/2011_2.pdf (in Ukrainian).

Metody izmerenij v elektrohimii / Pod red. Eger E., Zalkind A. Per. s angl. Pod red. Izmadzhaeva Yu. A. – M.: Mir, 1977. – T.1. (in Russian).

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-18

Номер

Том 19 № 3 (2022)

Розділ

Біосенсори

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Авторське право переходить Видавцю.