ЗМЕНШЕННЯ ВПЛИВУ ОПОРІВ ПЕРЕНОСУ ЗАРЯДУ У БІОСЕНСОРНИХ КОНДУКТОМЕТРИЧНИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧАХ

differential conductometric biosensor
bridge-measuring circuit
quasi- balance диференційний кондуктометричний біосенсор
мостове вимірювальне коло
квазірівновага

Як цитувати

[1]

Борщев, П. і Мельник, В. 2023. ЗМЕНШЕННЯ ВПЛИВУ ОПОРІВ ПЕРЕНОСУ ЗАРЯДУ У БІОСЕНСОРНИХ КОНДУКТОМЕТРИЧНИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧАХ. ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА. 2 (Лют 2023), 074. DOI:https://doi.org/10.15407/techned2023.02.074.

Анотація

У статті запропоновано подальший розвиток способу зменшення похибки вимірювання локальних змін електропровідності розчинів електролітів, обумовленої зміною фонової електропровідності вимірювального середовища. Така похибка виникає в диференційних кондуктометричних біосенсорах з робочим і референсним перетворювачами, якщо їхні електричні параметри суттєво відрізняються. На відміну від раніше відомого, в описаному способі враховується вплив приелектродних опорів переносу зарядів, який стає особливо помітним через суттєву різницю значень цих параметрів перетворювачів. Мета полягає в тому, щоб забезпечити глибоке придушення впливу фонових змін електропровідності розчинів через істотні відмінності реактивних і активних складових імпедансів пар перетворювачів сенсора, в тому числі й приелектродних опорів переносу зарядів. Розглянуто математичні вирази, що характеризують процес приведення мостового вимірювального кола у специфічний стан квазірівноваги, в якому вплив змін фонової електропровідності розчинів електролітів є мінімальним. Отримано формули для розрахунку параметрів напруги на референсному перетворювачі, що надають змогу встановлення вказаного режиму вимірювального кола. Запропоновано методику визначення опорів переносу зарядів з використанням результатів додаткових вимірювань параметрів імпедансів перетворювачів на частоті, що вище робочої. Наведено результати досліджень придушення впливу змін фонової електропровідності розчину в диференційному кондуктометричному каналі з використанням комп’ютерної моделі, які показали можливість суттєвого зниження впливу змін фонової електропровідності розчину порівняно з відомим способом. Бібл. 9, рис. 2, табл. 1.

https://doi.org/10.15407/techned2023.02.074

ARTICLE_10_PDF

Посилання

Impedance Spectroscopy Theory, Experiment, and Application. Edited by Evgenij Barsoukov, Ross Macdonald. New Jersey: John Wiley & Sons Inc., 2005. 595 p.

Grossi M., Riccò B. Electrical impedance spectroscopy (EIS) for biological analysis and food characterization: a review. Journal of Sensors and Sensor Systems. 2017. Vol. 6. Issue 2. Pp. 303-325. DOI: https://doi.org/10.5194/jsss-6-303-2017.

Kolahchi N., Braiek M., Ebrahimipoura G., Ranaei-Siadatc S.O., Jaffrezic-Renaultb F.L.N. Direct detection of phenol using a new bacterial strain-based conductometric biosensor. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2018. Vol. 6. Issue 1. Pp. 478-484. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.12.023.

Kell D.B., Dave C.L. Biosensors. A practical approach in Conductometric and Impediometric devices. Ed. by A.F. Gass. Oxford: IRL Press, 1990. Pp. 125-153.

Turner A.P.F., Karube I., Wilson G.S. Biosensors. Fundamentals and Applications. Oxford: Oxford University Press, 1990. 783 p.

Dzyadevych S.V., Arkhypova V.N., Korpan Y.I., Elskaya A.V., Soldatkin A.P., Jaffrezic-Renault N., Martelet C. Conductometric formaldehyde sensitive biosensor with specifically adapted analytical characteristics. Biopolymers and cell. 2005. Vol. 21 (2). Pp. 91-106.

Marrakchi M., Dzyadevych S.V., Lagarde F., Martelet C., Jaffrezic-Renault N.E. Conductometric biosensor based on glucose oxidase and beta-galactosidase for specific lactose determination in milk. Materials Science and Engineering. 2008. Vol. 28. Issue 5-6. Pp. 872-875. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msec.2007.10.046

Dzyadevych S.V. Conductometric enzyme biosensors: theory, technology, application. Analytica Chimica Acta. 2001. No 445. Pp. 47-55. DOI: https://doi.org/10.1016/S0003-2670(01)01249-1.

Dzyadevich S.V., Soldatkin O.P. Scientific and technological principles of creating miniature electrochemical biosensors. Kyiv: Naukova dumka, 2006. 256 p. (Ukr)

Jaffrezic-Renault N., Dzyadevych S. Conductometric Microbiosensors for Environmental Monitoring. Sensors (Basel). 2008. Vol. 8(4). Pp. 2569-2588. DOI: https://doi.org/10.3390/s8042569.

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 Expres. 2021. Vol. 3. No 4. 045008. DOI: https://doi.org/10.1088/2631-8695/ac2a0d.

Melnyk V.G., Borshchov P.I., Vasylenko O.D., Brahynets I.O. Optimization of balancing in a bridge measuring circuit with a differential conductometric sensor. Tekhnicha Elektrodynamika. 2022. No 4. Pp. 78-88. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2022.04.078.

Melnyk V.G., Borshchov P.I., Vasylenko O.D., Lameko O.L., Dzyadevych S.V. Determination of Faraday impedance parameters to increase accuracy in conductometry and obtain additional data. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. Vol. 19. No 3. Pp. 38-52. (Ukr). URL: http://semst.onu.edu.ua/article/view/265297