Ключові слова
biosensors
differential measurements
sensitivity
common-mode interference кондуктометрія
біосенсори
диференціальні вимірювання
чутливість
синфазні завади
Як цитувати
Анотація
У роботі узагальнено підходи до вирішення проблем, що обмежують чутливість, точність та селективність кондуктометричних вимірювань. Наведено результати тривалих досліджень та розробок, спрямованих на створення портативних та недорогих електрохімічних аналізаторів з метрологічними характеристиками, що задовольняють широке коло практичних потреб у галузі кондуктометрії. Розглянуто основні фактори, що знижують чутливість вимірювального каналу та викликають похибки вимірювань, та диференціальні методи вимірювання, які дають можливість усунути або суттєво зменшити їхній вплив. Ці результати отримані у процесі розробок біосенсорних систем, але можуть бути застосовані й для інших завдань, де необхідні швидкі та точні визначення змін електропровідності розчинів. Наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень кондуктометричних перетворювачів біосенсорів та вимірювальних ланцюгів для їхнього використання. Бібл. 25, табл. 2, рис. 5.
Посилання
1. Impedance Spectroscopy Theory, Experiment, and Application. Edited by E. Barsoukov, R. Macdonald. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc., 2005. 560 p.
2. Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. New York: Wiley, 1980. 718 p.
3. Dzjadevych S.V., Soldatkin O.P. Scientific and technological principles of creation of miniature electrochemical biosensors. Кyiv: Naukova dumka, 2006. 256 р.
4. Coury L. Conductance Measurements Part 1: Theory. Current Separations. 1999. Vol. 18. No 3. Pp. 91–96.
5. Lee R., Kester W. Fully Automatic Self-Calibrated Conductivity Measurement System. Analog Dialogue 50-11. November 2016.
6. Kell D.B., Davey C.L. Conductometric and Impediometric devices. In book: Biosensors. A practical approach. Oxford: IRL Press, 1990. 271 p. DOI: https://doi.org/10.1093/oso/9780199630462.003.0005.
7. Kell D.B. The principles and potential of electrical admittance spectroscopy: an introduction. In book: Biosensors: Fundamentals and Application. Oxford: Oxford Univ. Press, 1987. Pp. 427–468.
8. Terner A., Karube I., Wilson G. Biosensory: Fundamentals and Application. Oxford, NewYork, Tokyo: Oxford Univ. Press, 1987. 770 p.
9. Hnaien Е.M., Lagarde F., Jaffrezic-Renault N. A rapid and sensitive alcohol oxidase/catalase conductometric biosensor for alcohol determination. Talanta. 2010. Vol. 81. Issue 1-2. Pp. 222-227. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2009.11.061.
10. Janata J. Conductometric sensors. In: Principles of Chemical Sensors. Boston: Springer, 2009. Pp. 241–266. DOI: https://doi.org/10.1007/b136378.
11. Dzjadevich S.V., Shulga A.A., Packovskij S.V., Arhipova V.N., Soldatkin A.P., Striha V.I. Thin-film conductometric sensor for enzyme biosensors. Elektrokhimiia. 1994. Vol. 30. No 8. Pp. 982–987. (Rus)
12. Dzjadevich S.V. Conductometric enzyme biosensors: theory technology, application. Biopolymers and cell. 2005. Vol. 21. No 2. Рp. 91–106. DOI: https://doi.org/10.7124/bc.0006E1.
13. Varnakavi Naresh, Nohyun Lee. A Review on Biosensors and Recent Development of Nanostructured Materials-Enabled Biosensors. Sensors. 2021. Vol. 21 (4). Article no:1109. DOI: https://doi.org/10.3390/s21041109.
14. Adley C.C., Ryan M.P. Conductometric biosensors for high throughput screening of pathogens. In: High Throughput Screening for Food Safety Assessment: Biosensor Technologies, Hyperspectral Imaging and Practical Applications. Cambridge: Woodhead Publishing Ltd, 2014. Pp. 315–326. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-85709-801-6.00014-9.
15. Braiek M., Djebbi M.A., Chateaux J-F., Jaffrezic-Renault N. A conductometric sensor for potassium detection in whole blood. Sensor and Actuators B: Chemical. 2016. Vol. 235. Pp. 27–32. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.05.050.
16. Lee S-M., Lee W-Y. Determination of heavy metal ions using conductometric biosensor based on sol-gel immobilized urease. Bulletin of the Korean Chemical Society. 2002. Vol. 23. No 8. Pp. 1169–1172. DOI: https://doi.org/10.5012/bkcs.2002.23.8.1169.
17. Latif U., Dickert F.L. Conductometric sensors for monitoring degradation of automotive engine oil. Sensors. 2011. Vol. 11(9). Pp. 8611–8625. DOI: https:doi.org/10.3390/s110908611.
18. Grossi M., Riccò B. Electrical impedance spectroscopy (EIS) for biological analysis and food characterization: A review. J. Sens. Sens. Syst. 2017. No 6. Pp. 303–325. DOI: https://doi.org/10.5194/jsss-6-303-2017.
19. Watson L.D., Maynard P., Cullen D.C., Sethi R.S., Brettle J., Lowe C.R. A microelectronic conductometric biosensor. Biosensors. 1987-1988. Vol. 3(2). Pp. 101–115. DOI: https://doi.org/10.1016/s0265-928x(87)80003-2.
20. Dzyadevych S.V., Arkhipova V.N., Karpan Ya.I., Elskaya A.V., Soldatkin A.P., Jaffrezic-Renault N., Martelet C. Conductometric formaldehyde sensitive biosensor with specifically adapted analytical characteristics. Analytica Chimica Acta. 2001. Vol. 445. Issue 1. Pp. 47–55. DOI: https://doi.org/10.1016/S0003-2670(01)01249-1.
21. Melnik V.G., Rubanchuk M.P., Mihal A.A. Measuring circuits for conductometric transducers with differential two-electrode sensors. Tekhnichna Elektrodynamika. 2008. No 2. Pр. 58–64. (Rus)
22. Melnyk V.G., Vasylenko A.D., Semenycheva L.N., Slitskiy O.V., Saiapina O.Y., Dzyadevych S.V. Solutions for enhancement of sensitivity and metrological reliability of conductometric biosensor systems. Engineering Research Express. 2021. Vol. 3. No 4. Article no:045008. DOI: https://doi.org/10.1088/2631-8695/ac2a0d.
23. Melnyk V.G., Vasilenko O.D., Dudchenko A.Е., Pogrebnyak V.D. Research common mode rejection in conductometric biosensor system with differential sensors. Sensor Electronics and Мicrosystem Technologies. 2014. Vol. 11. No 3. Рp. 49–61. (Ukr). DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2014.3.108258.
24. Melnyk V.G., Borshchov P.I., Dzyadevych S.V., Saiapina O.Y., Vasylenko O.D. Increasing the sensitivity and metrological reliability of a differential conductometric biosensor system. Tekhnichna Electrodynamica. 2021. No 6. Pp. 68–78. DOI: https://doi/org/10.15407/techned2021.06.068.
25. Melnyk V.G., Dzyadevych S.V., Borshchov P.I., Beliaev V.K., Vasylenko O.D. Nicole Jaffrezic-Renault. Hardware and software complex for conductometric measurements with high metrological reliability. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2023. Vol. 20. No 3. Pp. 59–78. DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2023.3.288160.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2026 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА