✖


Jump to content

Массив химических датчиков

Add links

Массив химических сенсоров представляет собой сенсорную архитектуру с несколькими сенсорными компонентами, которые создают схему обнаружения аналита на основе аддитивных откликов отдельных сенсорных компонентов. Существует несколько типов матриц химических датчиков, включая электронные, оптические, акустические волновые и потенциометрические устройства. В этих массивах химических датчиков могут использоваться датчики нескольких типов, которые являются перекрестно-реактивными или настроены на обнаружение конкретных аналитов. [1] [2] [3] [4]

Обзор

[ редактировать ]

Определение

[ редактировать ]

Компоненты сенсорной матрицы представляют собой отдельные сенсоры, которые выбираются на основе их индивидуальных сенсорных свойств (т. е. метода обнаружения, специфичности для определенного класса аналита и молекулярного взаимодействия). Компоненты сенсора выбираются так, чтобы реагировать на максимально возможное количество аналитов; таким образом, хотя чувствительность и селективность отдельных компонентов датчика различаются, датчики оказывают аддитивный эффект, создавая неселективный «отпечаток пальца» для конкретного аналита при объединении в архитектуру массива. [1] Распознавание отпечатков пальцев позволяет обнаруживать аналиты в смесях. [1] [2] Массивы химических сенсоров отличаются от других мультианалитных тестов, таких как палочный анализ мочи , в котором используется несколько специфических сенсорных материалов для целевого обнаружения аналитов в смеси; [1] вместо этого массивы химических датчиков полагаются на перекрестную реактивность отдельных компонентов датчика для создания отпечатков пальцев на основе аддитивных реакций компонентов датчика на целевой аналит. [1] [2] [5] [3]

Сравнение с другими химическими датчиками

[ редактировать ]

Устройства с одним датчиком распознают целевые аналиты на основе физических, оптических и электронных свойств. Некоторые сенсоры содержат определенные молекулярные мишени, обеспечивающие прочное и специфическое связывание с конкретным аналитом; однако, хотя этот подход является специфическим, работа датчика удара смеси сложная. Некоторые из этих сложных смесей включают запахи и пары, выдыхаемые из легких. [1] Отдельные химические датчики часто используют контролируемую среду измерения, и изменения условий окружающей среды (например, температуры и влажности ) могут влиять на работу датчика. [2] [5] В массивах химических датчиков используется распознавание образов комбинаторных реакций компонентов перекрестно-реактивных датчиков, что позволяет распознавать разнообразные смеси в различных условиях. [1] [2] [5] [3] Массивы химических сенсоров часто отмечают как имитирующие пять чувств — слух , вкус , обоняние , соматоощущение и зрение — поскольку комбинаторные реакции на различные компоненты массива конкретных аналитов создают отпечатки пальцев для конкретных аналитов или смесей, используя как целевые молекулярные взаимодействия, так и структуру. признание. [3] [4]

История

[ редактировать ]

История массивов химических датчиков тесно связана с развитием других технологий химических датчиков: исследования в области электронных химических датчиков начались в 1960-х годах с демонстрации металлооксидных полупроводниковых датчиков, способных воспринимать такие анализы, как кислород. [6] Люди способны идентифицировать и различать примерно 10 000 и более запахов, обладая при этом всего 400 обонятельными рецепторами . [3] Обработка сигналов в мозге отдельных компонентов массива реакций обонятельных рецепторов приводит к распознаванию образов для распознавания определенного запаха. [3] Одна из целей разработки многих массивов химических датчиков — имитировать характеристики обоняния для создания электронного носа, интегрированного с различными материалами. [7] Сочетание массивов химических датчиков с методами распознавания образов имитирует методы биологического сенсорного распознавания. [8] См. рисунок 1 . Существуют коммерчески доступные электронные системы контроля качества, которые используются в пищевой промышленности для контроля качества. Текущие исследования демонстрируют внедрение принципа электронного носа в мониторинг окружающей среды и медицину как в качестве коммерческих инструментов, так и в портативных электронных устройствах потребительского уровня. [9] В основе массивов химических сенсоров лежит принцип, согласно которому разные аналиты по-разному взаимодействуют с различными материалами. Таким образом, в матрице датчиков можно использовать любой материал, при условии, что он по-разному реагирует на разные аналиты или смеси. Исходя из этой идеи, матрицы перекрестно-реактивных датчиков были в центре внимания при разработке матриц химических датчиков из-за их широкой совместимости с соединениями в качестве компонентов смесей. [1]

Рисунок 1. Дизайн и вдохновение для многих массивов химических датчиков основаны на одном или нескольких из пяти чувств, таких как запах или вкус. Как показано здесь, процесс использования данных массива датчиков можно разбить на этапы, аналогичные обнаружению биологического запаха запаха: 1. получение сигнала, 2. обработка сигнала, 3. сравнение сигнала с тем, что уже известно, и 4. производство ответа.

Обработка сигналов массива

[ редактировать ]

Сигнал(ы), поступающие от датчика массива, необходимо обработать и сравнить с уже известными шаблонами. Многие методы полезны при обработке данных массива, включая анализ главных компонентов (PCA), анализ наименьших квадратов , а в последнее время обучение нейронных сетей и использование машинного обучения для разработки и идентификации шаблонов. [1] [4] Машинное обучение стало более поздней разработкой для создания и распознавания шаблонов данных массивов химических датчиков. [10] [11] [12] Выбранный метод анализа данных зависит от множества факторов, включая параметры зондирования, желаемое использование информации (количественное или качественное) и метод обнаружения, который можно разделить на четыре основных типа массивов химических датчиков: электронные, оптические, акустические. волновые и электрохимические сенсорные матрицы. [1] [2] [5]

Электронные химические сенсорные матрицы

[ редактировать ]

Первый тип массива химических датчиков основан на модуляции электронного сигнала для его регистрации. В этом типе матрицы химических датчиков часто используется полупроводниковый материал, такой как металлооксидные полупроводники , проводящие полимеры , наноматериалы или каркасные материалы, такие как металлоорганические и ковалентно-органические каркасы. [1] Одной из простейших архитектур электронных химических датчиков является хемирезистор , а другие архитектуры включают конденсаторы и транзисторы ; Эти материалы обладают сопротивлением, которое можно изменить посредством физической адсорбции или хемосорбции молекул-мишеней, и, таким образом, они представляют собой измеримый сигнал в виде изменения электрического тока , емкости или напряжения . [1]

Металлооксидные полупроводники в матрицах электронных химических сенсоров

[ редактировать ]

Впервые о металлооксидных полупроводниках сообщалось в 1960-х годах как о хемирезисторном датчике для обнаружения паров органических веществ одним аналитом. [1] использовались металлооксидные полупроводники В первых коммерчески доступных хемирезистивных датчиках для обнаружения угарного газа . [1] [12] наиболее известны своим использованием в детекторах угарного газа , они способны обнаруживать другие аналиты посредством стратегической настройки их состава. Хотя металлооксидные полупроводники [12] Высокая рабочая температура, необходимая для работы этих датчиков, делает эти полупроводники неэффективными и перекрестно реагирующими, особенно с водой. [1] [5]

В 1990-х годах несколько исследователей из Уорикского университета создали первую матрицу перекрестно-реактивных (неселективных) металлооксидных полупроводниковых датчиков, интегрированную с программным обеспечением для распознавания образов, для обнаружения и различения органических паров, включая ацетон , этанол , метанол и ксилол . в мультианалитных смесях. [1] [12] Эта система электронного носа была известна как «Нос Уорвика» и объединяла коммерчески доступные полупроводники на основе олова и оксида кремния в массив для определения газа, см. рисунок 2 . [13] В настоящее время предпринимаются усилия по развитию формата металлооксидно-полупроводниковых матриц с использованием методов микропроизводства, позволяющих создавать конструкции матриц меньшего размера и интегрировать компоненты обработки сигналов в каждый компонент матрицы. Эти микроустройства показали себя многообещающими благодаря пониженным пределам обнаружения и улучшенной способности различать летучие органические соединения и окись углерода с помощью массивов, содержащих различное количество устройств, а также эти системы уменьшают количество сенсорного материала с помощью тонких пленок оксидов металлов. [14] Также было показано, что на чувствительность датчиков влияет изменение соотношения металла внутри каждого устройства, а при обработке данных использовался анализ наименьших квадратов. [12]

Другим примером металлооксидных полупроводников являются массивы металлооксидно-полупроводниковых полевых транзисторов (MOSFET), которые состоят из каталитически активного металла затвора (например, палладия ) поверх слоя диоксида кремния на кремниевой основе p-типа с n-легированным каналы, прилегающие к воротам, и они использовались для обнаружения водорода , аммиака и этанола. [1] полупроводникового затвора Эти МОП-транзисторы посредством адсорбированного аналита модулируют работу , что вызывает изменения напряжения на устройстве. [1] МОП-транзисторы хорошо настраиваемы, но остаются ограниченными из-за перекрестной реактивности и высоких рабочих температур. [2]

Внутреннепроводящие полимеры в матрицах электронных химических датчиков

[ редактировать ]

Некоторые полимеры с внутренней проводимостью представляющие интерес включают полиацетилен , политиофен и полианилин , а другие можно сделать проводящими с помощью процессов, включая химическое легирование . [1] [2] Принципиальная химия, лежащая в основе механизма электронного восприятия проводящих полимеров, заключается в модуляции проводимости этих полимеров при изменениях их физической структуры (набухании) в результате взаимодействия с аналитами (в основном за счет абсорбции). [1] Преимущество использования проводящих полимеров в сенсорных матрицах заключается в том, что имеется синтетический доступ к обширной библиотеке полимеров. В результате проводящие полимеры являются многообещающей альтернативой металлооксидным полупроводникам, поскольку можно использовать большее количество датчиков с различными функциональными возможностями для создания более надежной матрицы, адаптированной для конкретных приложений. Идентичность мономера, условия полимеризации и методы изготовления устройств влияют как на морфологические, так и на химические свойства проводящих полимеров, что также способствует большему разнообразию возможных компонентов массива, которые можно спроектировать. [1] [2] [8] Ограничения проводящих полимерных матриц аналогичны ограничениям аналогов с одним датчиком в том, что пути передачи сигнала через полимерный материал плохо изучены, и оба изо всех сил пытаются обнаружить неполярные частицы из-за минимальной адсорбции на полимере. [1] Доступны несколько коммерчески доступных систем, которые используются для анализа пищевых продуктов и определения летучих органических соединений ; однако прогресс в разработке хемирезистивных сенсорных матриц с использованием проводящих полимеров замедлился по мере разработки других материалов и методов измерения. [1]

Наноматериалы в электронных химических сенсорных матрицах

[ редактировать ]

разработка новых наноматериалов, таких как графен , углеродные нанотрубки Сообщается, что , а также 2D и 3D каркасные материалы, является новым классом материалов для применения в матрицах электронных химических датчиков. Для графена и углеродных нанотрубок функционализация поверхности посредством ковалентной или нековалентной модификации, а также краевые дефекты используются в качестве мест для взаимодействия хозяин-гость . Одним из таких примеров являются одностенные углеродные нанотрубки, модифицированные различными металлопорфиринами, позволяющие различать летучие органические соединения . [15] [16]

Проводящие каркасные материалы в матрицах электронных химических датчиков

[ редактировать ]

Проводящие каркасные материалы имеют схожие механизмы восприятия; однако эти материалы могут быть разработаны с установленными активными центрами, настроенными на определенное молекулярное взаимодействие. [17] Биметаллические металлофталоцианиновые металлоорганические каркасы (MOF) и ковалентные органические каркасы (COF) показали себя многообещающими в качестве хемирезисторов для одиночных устройств при измерении сероводорода , аммиака и оксида азота . [18] [19] Разработка этих материалов в качестве хемирезисторов позволяет стратегически разработать массивы, способные к целенаправленным молекулярным взаимодействиям, которые можно использовать для разработки компонентов массивов, адаптированных для обнаружения конкретных соединений. Вычислительные исследования нескольких MOF также были сосредоточены на оптимизации того, какие комбинации MOF лучше всего подходят для обнаружения определенных компонентов в различных смесях. [20] Акцент на курировании компонентов массива каркаса продемонстрировал возможность разработки надежных массивов датчиков экспериментальным и вычислительным путем. [21] [22]

Электронные химические сенсорные матрицы из смешанных материалов

[ редактировать ]

Были предприняты попытки преодолеть специфические ограничения различных классов материалов, подходящих для использования в матрицах электронных химических датчиков, путем объединения датчиков, изготовленных из разных материалов, в одну матрицу. [1] Одним из примеров являются металлооксидные нанопроволоки, покрытые тонкими пленками MOF, которые, как сообщается, имеют улучшенные сенсорные характеристики по сравнению с датчиками, изготовленными из отдельных материалов. [23] Смеси технического углерода и полимера также продемонстрировали улучшенную распознаваемость аналитов и сигналы элементов матрицы, что позволяет улучшить обнаружение летучих органических соединений как различных классов, так и внутри одного и того же класса. [24] [25]

Молекулярно-импринтированные полимеры также были интегрированы в форматы массивов и показали свою полезность, поскольку процесс импринтинга позволяет адаптировать массивы молекулярно-импринтированных полимеров к конкретным аналитам. [26]

Массивы оптических/колориметрических химических датчиков

[ редактировать ]
Рисунок 2. Обзор принципов, лежащих в основе колориметрических и флуорометрических сенсорных матриц. 1. Построен массив из нескольких колориметрических и/или флуорометрических датчиков. 2-3. Воздействие массива на определенные аналиты позволяет идентифицировать компоненты по отпечаткам пальцев. 4. Многокомпонентный анализ смеси может быть осуществлен путем распознавания образов известных отпечатков пальцев. Этот процесс представляет собой еще одно обобщение рисунка 1. Адаптировано на основе рисунка, созданного Аскимом и соавторами. [3]

Отдельно от массивов электронных химических сенсоров существуют массивы оптических химических сенсоров, которые исследуют химические взаимодействия между целевыми аналитами и чувствительным материалом с помощью света ( ультрафиолетового , видимого , инфракрасного ). Как правило, оптические датчики исследуют химические взаимодействия со светом с помощью различных количественных методов, включая поглощение , дифракцию , флуоресценцию , преломление и рассеяние . [3] [4] Как правило, датчики флуоресценции демонстрируют более высокую чувствительность, чем другие оптические методы. [3] Оптические датчики состоят из источника света, фильтра(ов) длины волны, образца и детектора, причем конструкция датчика может различаться в зависимости от используемого метода. [3] Подобно электронному носу, массивы оптических химических датчиков были отнесены к общей теме «оптоэлектронный нос» и аналогичным образом работают, создавая отпечатки пальцев для конкретных соединений и используя распознавание образов для идентификации этих компонентов в смеси. Рисунок 2 . показаны принципы, лежащие в основе колориметрических и флуорометрических сенсорных матриц. Химические взаимодействия с красителями приводят к изменениям света, обнаруживаемого оптическим датчиком.

Оптические датчики требуют селективного взаимодействия с аналитами и требуют двух компонентов: материала зонда и хромо- или флуорофора . [3] [4] Перекрестно-реактивные оптические и флуоресцентные матрицы требуют стратегического учета молекулярных взаимодействий между зондами и аналитами. Подобно массивам электрических химических сенсоров, массивы оптических химических сенсоров сталкиваются с проблемами обнаружения присутствия конкурирующих аналитов, таких как вода. [1] [2] [3] Учет взаимодействий «хозяин-гость» позволяет массиву исследовать различные молекулярные особенности, поскольку интеграция «беспорядочных сенсоров» (неселективных), таких как оптически активные полимеры, позволяет недискриминационно воспринимать различные соединения, в первую очередь на основе гидрофобности , и, таким образом, Так называемые «моногамные» датчики с исключительной привязкой к конкретному аналиту (подобно конструкции «замок и ключ») повысят специфичность и применимость массива колориметрических датчиков. Независимо от типа сенсорного зонда существует пять основных типов межмолекулярного взаимодействия , которые приводят к измеримым колориметрическим изменениям материала. [3]

Кислотно-основные взаимодействия Бренстеда-Лоури в колориметрических химических сенсорных матрицах

[ редактировать ]

Кислотно-основные взаимодействия Бренстеда-Лоури, такие как взаимодействия красителей, обычно используемых в качестве индикаторов pH, являются одним из самых ранних методов колориметрического измерения. С начала 20 века природные красители, такие как 7-гидроксиогеноксазон ( лакмус ) и антоциановый оксониевый краситель, использовались как в качестве индикаторов pH, так и в качестве колориметрических датчиков. [4] Были разработаны многие другие хромофоры с кислотно-основной функциональностью Бренстеда-Лоури, такие как азокрасители , нитрофенолы , фталеины и сульфонфталеины. [4] Кислотно-основная функциональность этих хромофоров по Бренстеду-Лоури связана с конкретными химическими фрагментами в их структурах и соответствующими им pKa . Изменения цвета в результате событий протонирования / депротонирования можно в широком смысле определить как межмолекулярные взаимодействия с кислотой или основанием определенной силы и/или концентрации. [3] [4]

Кислотно-основные взаимодействия Льюиса в колориметрических химических сенсорных матрицах

[ редактировать ]

В то время как кислотно-основные взаимодействия Бренстеда-Лоури чувствительны к широкому спектру соединений, кислотно-основные взаимодействия Льюиса включают один из наиболее чувствительных наборов межмолекулярных взаимодействий, имеющих отношение к колориметрическим химическим сенсорным матрицам. [3] Избирательность взаимодействия кислот и оснований Льюиса при химическом восприятии подчеркивается тем фактом, что наиболее резкие запахи возникают от оснований Льюиса ( тиолы , фосфины , амины содержащих катионы металлов, ) и обонятельных рецепторов, которые используются для их восприятия на самых низких уровнях. концентрации всех молекулярных мотивов в биологии используют рецепторы кислоты Льюиса. [3] Кислотные красители Льюиса (а именно катионы металлов с открытым координационным участком ) используются в биологическом обонянии для сенсорного восприятия. [4] Таким образом, кислоты Льюиса, такие как металлопорфирины, представляют особый интерес для исследователей, разрабатывающих колориметрический датчик, из-за их сильных кислотно-основных взаимодействий Льюиса. [4]

Рисунок 3. Ручной электронный нос (HEN) использует набор химических датчиков для оценки ферментации чая, что позволяет оптимизировать приготовление и качество чая.

Другие взаимодействия в массивах колориметрических химических датчиков

[ редактировать ]

Файл:Cyranose 320 Labelled.jpg

Рисунок 4 . Схема электронного носа Cyranose 320, в котором используется матрица из 32 черных углеродных полимеров для обнаружения бактерий, вызывающих глазные инфекции. Изображение предоставлено Cyranose Sciences Inc. [27]

Было показано, что множество других обратимых молекулярных взаимодействий вызывают изменения цвета при взаимодействии с аналитами. К ним относятся окислительно- восстановительные хромо- и флуорофоры, которые претерпевают специфические изменения цвета при различных приложенных потенциалах. [3] [4] Также существует множество красителей, таких как мероцианин и азобензол , цвет которых меняется в зависимости от полярности окружающей среды. [3] Механизм «тяни-толкай» электронной плотности через эти системы посредством межмолекулярных взаимодействий приводит к увеличению их дипольных моментов между основным и возбужденным состояниями , что проявляется в виде наблюдаемых изменений оптического перехода . [4] Разработка наноматериалов позволила модифицировать поверхность некоторых красителей (особенно красителей с окислительно-восстановительной активностью), чтобы обеспечить высокую чувствительность благодаря большему соотношению площади поверхности к объему, что приводит к увеличению количества активных центров для взаимодействия аналита с красителями. [28]

Изготовление матрицы колориметрических химических датчиков

[ редактировать ]

В отличие от материалов, используемых в матрицах электронных химических датчиков, в которых прямое взаимодействие между чувствительным материалом и аналитом приводит к преобразованию сигнала в виде изменения проводимости или напряжения, изготовление матриц колориметрических датчиков требует учета как взаимодействия аналит-субстрат, так и преобразования оптический сигнал. [29] Один из методов изготовления матрицы колориметрических датчиков включает подготовку микросфер путем суспендирования красителей в инертной и прозрачной матрице. Эти микросферы затем включаются в оптоволокно . [3] Другие методы изготовления матриц колориметрических датчиков включают печать матриц флуоро- и колориметрических красителей (непосредственно или в нанопористой матрице) на различные подложки, включая бумагу , силикагель или пористые полимерные мембраны . [3]

Включение цифрового изображения и/или освещения элементов массива оптических химических датчиков позволяет быстро в реальном времени преобразовывать сигналы измерений колориметрических данных в режиме реального времени колориметрических и флуоресцентных данных от микросферных или пластинчатых датчиков. [3] [28] Детекторы могут обрабатывать определенные длины волн света или использовать программы обработки изображений RGB для анализа данных, полученных в результате прямого изображения массива датчиков. [3] Подобно массивам электронных химических сенсоров, массивы оптических химических сенсоров миниатюризируются с использованием методов микропроизводства для увеличения применимости. Недавние достижения в области оптических химических сенсорных матриц привели к тому, что сенсорные матрицы можно напрямую интегрировать в планшетные сканеры и мобильную электронику, такую ​​как смартфоны (путем изготовления микропланшетов). [3] Эти массивы микропланшетов позволяют проводить колориметрический анализ сложных смесей в различных фазах, а также применять их для идентификации токсичных промышленных химикатов с использованием перекрестно-реактивных нанопористых пигментов. [30] диагностика рака с использованием массива наночастиц золота – зеленых флуоресцентных белков, [31] а также разработка и оценка комбинаторных библиотек комплексов металл-краситель как самих сенсоров. [32]

Другие типы массивов химических датчиков

[ редактировать ]

Хотя они менее распространены, существуют еще две классификации устройств с продемонстрированной функциональностью в качестве массивов химических датчиков. К ним относятся волновые устройства и электрохимические датчики.

Волновые устройства как массивы химических датчиков

[ редактировать ]

Существует несколько основных типов волновых устройств, включая акустические волновые устройства, резонаторы с сдвиговой модой толщины (TSM) и кварцевые микровесы . Эти устройства колеблются на известных частотах, и их частоты колебаний модулируются изменениями массы устройства. Эти устройства могут быть модифицированы с использованием множества материалов, которые уже обсуждались как полезные материалы в матрице химических датчиков. [1] Все эти материалы характеризуются широкой совместимостью их межмолекулярных взаимодействий, а также селективным взаимодействием с различными соединениями, которые при объединении вместе позволяют обнаруживать соединения в смесях по отпечаткам пальцев. [1]

Модификация волновых устройств такими материалами, как микрообработанные металлооксидные кантилеверы, покрытые полимерными пленками, позволяет улучшить обнаружение смесей летучих органических соединений, а также газообразного водорода и паров ртути . [33] [34] Устройства на объемных и поверхностных акустических волнах используются в датчиках более высокого порядка, в которых чувствительный материал создает несколько режимов передачи сигнала, таких как электрический и оптический; кроме того, те же волновые устройства также использовались для создания виртуальных массивов химических датчиков, в которых дополнительно обрабатываются данные от одного компонента датчика. [35] Массив химических датчиков из кварцевых микровесов с модифицированной поверхностью и различными материалами, включая фталоцианин меди, одно- и многостенные углеродные нанотрубки, был показан в качестве многообещающего электронного носа для измерения газа, когда для обработки данных используются алгоритмы машинного обучения. [36]

Электрохимические сенсорные матрицы

[ редактировать ]

Другим классом устройств, используемых в матрицах химических датчиков, являются электроды. Обычно датчики на основе электрохимии называют электронными языками . [37] Модификация поверхности электрода в многоэлектродной системе позволяет нацеливаться на специфические молекулярные взаимодействия. [37] Полупроницаемые мембранные материалы позволяют превращать электроды в датчики благодаря их способности избирательно окислять или восстанавливать целевые аналиты. [1] Одним из примеров является использование набора полупроницаемых мембранных датчиков, изготовленных из потенциометрических полимеров, таких как поливинилхлорид, которые продемонстрировали свою способность контролировать концентрации нитратов , нитритов и аммония в водном растворе. [38] Были разработаны как вольтаметрические, так и потенциометрические методы, и этот метод является активной областью исследований не только для многоаналитного анализа водных растворов, таких как спинномозговая жидкость , но и для дифференциации окислительно-восстановительных продуктов в электрохимических реакциях. [26] [37]

Примеры массивов химических датчиков, которые можно использовать в реальных условиях

[ редактировать ]

Существует множество хорошо изученных и новых исследований, направленных на разработку массивов химических датчиков для различных приложений. Аналитические устройства, интегрированные с массивом химических датчиков, были предложены в качестве диагностических тестов на рак и бактериальные инфекции. [39] на основе дактилоскопического анализа выдыхаемого воздуха, а также для контроля качества пищевых продуктов и продукции. [40] Вот несколько примеров:

  • Клинические испытания химического сенсорного устройства, изготовленного из наночастиц золота, связанных с различными органическими лигандами, способных обнаруживать COVID-19 . инфекции [41]
  • WOLF eNose — это коммерчески доступная система химических сенсоров, в которой используются как электронные, так и колориметрические датчики для обнаружения летучих органических соединений, и она применяется для обнаружения бактерий, вызывающих инфекции мочевыводящих путей . [42] [43]
  • Электронный нос Cyranose 320 [44] представляет собой коммерчески доступную матрицу химических датчиков, изготовленную из 32 датчиков из черного углеродного полимера, способную идентифицировать шесть бактерий, вызывающих глазные инфекции , с точностью 96%, см. Рисунок 4 . [45]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб Альберт, Кейт Дж.; Льюис, Натан С.; Шауэр, Кэролайн Л.; Сотцинг, Грегори А.; Ститцель, Шеннон Э.; Вайд, Томас П.; Уолт, Дэвид Р. (1 июля 2000 г.). «Кросс-реактивные химические сенсорные матрицы» . Химические обзоры . 100 (7): 2595–2626. дои : 10.1021/cr980102w . ISSN   0009-2665 . ПМИД   11749297 .
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Джонсон, Кевин Дж.; Роуз-Перссон, Сьюзен Л. (10 июля 2015 г.). «Проектирование сенсорной матрицы для сложных задач измерения» . Ежегодный обзор аналитической химии . 8 (1): 287–310. Бибкод : 2015ARAC....8..287J . doi : 10.1146/annurev-anchem-062011-143205 . ISSN   1936-1327 . ПМИД   26132346 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В Ли, Чжэн; Аским, Джон Р.; Саслик, Кеннет С. (9 января 2019 г.). «Оптоэлектронный нос: колориметрические и флуорометрические сенсорные матрицы» . Химические обзоры . 119 (1): 231–292. doi : 10.1021/acs.chemrev.8b00226 . ISSN   0009-2665 . ПМИД   30207700 . S2CID   206542436 .
  4. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Аским, Джон Р.; Махмуди, Мортеза; Саслик, Кеннет С. (21 октября 2013 г.). «Массивы оптических датчиков для химического зондирования: оптоэлектронный нос» . Обзоры химического общества . 42 (22): 8649–8682. дои : 10.1039/C3CS60179J . ISSN   1460-4744 . ПМИД   24091381 .
  5. ^ Jump up to: а б с д и Джаната, Иржи; Йосович, Мира; Ванисек, Петр; ДеВэни, Д. Майкл (1 июня 1998 г.). «Химические сенсоры» . Аналитическая химия . 70 (12): 179–208. дои : 10.1021/a1980010w . ISSN   0003-2700 .
  6. ^ Сейяма, Тетсуро; Като, Акио; Фудзиси, Киёси; Нагатани, Масанори (1 октября 1962 г.). «Новый детектор газообразных компонентов с использованием тонких полупроводниковых пленок» . Аналитическая химия . 34 (11): 1502–1503. дои : 10.1021/ac60191a001 . ISSN   0003-2700 .
  7. ^ Светтарова Мила И.; Буззаккера, Ирен; Тоубс, Б. Джелле; Лауко, Ян; Антон, Николета; Уилсон, Кристофер Дж. (2016). «Сенсорные устройства, вдохновленные пятью чувствами: обзор» . Электроанализ . 28 (6): 1201–1241. дои : 10.1002/elan.201600047 . ISSN   1521-4109 .
  8. ^ Jump up to: а б Кайперс, Вим; Либерцайт, Питер А. (2018). «Объединение двух принципов выбора: сенсорные матрицы, основанные как на биомиметическом распознавании, так и на хемометрике» . Границы в химии . 6 : 268. doi : 10.3389/fchem.2018.00268 . ISSN   2296-2646 . ПМК   6088186 . ПМИД   30128311 .
  9. ^ Дикинсон, Тодд А; Уайт, Джоэл; Кауэр, Джон С; Уолт, Дэвид Р. (1 июня 1998 г.). «Современные тенденции в технологии «искусственного носа»» . Тенденции в биотехнологии . 16 (6): 250–258. дои : 10.1016/S0167-7799(98)01185-8 . ISSN   0167-7799 . ПМИД   9652136 .
  10. ^ Шредер, Вера; Эванс, Итан Д.; Ву, Ю-Чи Мейсон; Фолл, Константин-Кристиан А.; Макдональд, Бенджамин Р.; Савагатруп, Сухол; Свагер, Тимоти М. (23 августа 2019 г.). «Матрица хемирезистивных датчиков и классификация пищевых продуктов с помощью машинного обучения» . Датчики СКУД . 4 (8): 2101–2108. doi : 10.1021/acsensors.9b00825 . hdl : 1721.1/128141 . ПМИД   31339035 . S2CID   198192747 .
  11. ^ Юрс, ПК; Баккен, Джорджия; Макклелланд, HE (1 июля 2000 г.). «Вычислительные методы анализа данных массивов химических датчиков летучих аналитов» . Химические обзоры . 100 (7): 2649–2678. дои : 10.1021/cr9800964 . ISSN   0009-2665 . ПМИД   11749299 .
  12. ^ Jump up to: а б с д и Вольфрум, Эдвард Дж.; Меглен, Роберт М.; Петерсон, Даррен; Слейтер, Джастин (23 мая 2006 г.). «Сенсорные матрицы из оксидов металлов для обнаружения, дифференциации и количественного определения летучих органических соединений в концентрациях, составляющих доли частей на миллион» . Датчики и исполнительные механизмы B: Химические вещества . 115 (1): 322–329. дои : 10.1016/j.snb.2005.09.026 . ISSN   0925-4005 .
  13. ^ «Электронные носы» . warwick.ac.uk . Проверено 24 февраля 2021 г.
  14. ^ Су, Мин; Ли, Шую; Дравид, Винаяк П. (1 августа 2003 г.). «Миниатюрная химическая мультиплексная сенсорная матрица» . Журнал Американского химического общества . 125 (33): 9930–9931. дои : 10.1021/ja035727c . ISSN   0002-7863 . ПМИД   12914449 .
  15. ^ Лю, Софи Ф.; Мох, Лайонел CH; Свагер, Тимоти М. (26 мая 2015 г.). «Одностенные углеродные нанотрубки – металлопорфириновые хемирезистивные газовые сенсоры для летучих органических соединений» . Химия материалов . 27 (10): 3560–3563. doi : 10.1021/acs.chemmater.5b00153 . hdl : 1721.1/108262 . ISSN   0897-4756 . S2CID   100421482 .
  16. ^ Ширсат, Махендра Д.; Саркар, Тапан; Какуллис, Джеймс; Мён, Носанг В.; Коннанатх, Бхаратан; Спаниас, Андреас; Мулчандани, Ашок (9 февраля 2012 г.). «Массивы хемирезистивных датчиков с одностенными углеродными нанотрубками, функционализированными порфиринами, для ЛОС» . Журнал физической химии C. 116 (5): 3845–3850. дои : 10.1021/jp210582t . ISSN   1932-7447 . ПМЦ   3292351 . ПМИД   22393460 .
  17. ^ Кэмпбелл, Майкл Г.; Лю, Софи Ф.; Свагер, Тимоти М.; Динкэ, Мирча (04 ноября 2015 г.). «Хеморезистивные сенсорные матрицы из проводящих 2D металлоорганических каркасов» . Журнал Американского химического общества . 137 (43): 13780–13783. дои : 10.1021/jacs.5b09600 . hdl : 1721.1/110513 . ISSN   0002-7863 . ПМИД   26456526 .
  18. ^ Мэн, Чжэн; Айканат, Эйлин; Мирика, Кэтрин А. (06 февраля 2019 г.). «Сварка металлофталоцианинов в биметаллические молекулярные сетки для сверхчувствительного маломощного хемирезистивного обнаружения газов» . Журнал Американского химического общества . 141 (5): 2046–2053. дои : 10.1021/jacs.8b11257 . ISSN   0002-7863 . ПМИД   30596491 . S2CID   58654557 .
  19. ^ Мэн, Чжэн; Штольц, Роберт М.; Мирика, Кэтрин А. (31 июля 2019 г.). «Двумерный хемирезистивный ковалентный органический каркас с высокой внутренней проводимостью» . Журнал Американского химического общества . 141 (30): 11929–11937. дои : 10.1021/jacs.9b03441 . ISSN   0002-7863 . ПМИД   31241936 . S2CID   195694903 .
  20. ^ Густафсон, Дженна А.; Уилмер, Кристофер Э. (23 марта 2017 г.). «Вычислительный дизайн массивов металл-органический каркас для обнаружения газа: влияние размера и состава массива на производительность датчика» . Журнал физической химии C. 121 (11): 6033–6038. дои : 10.1021/acs.jpcc.6b09740 . ISSN   1932-7447 .
  21. ^ Соуза, Рэйчел; Саймон, Кори М. (24 декабря 2020 г.). «Оценка пригодности комбинаций адсорбентов для количественных датчиков газа» . Датчики СКУД . 5 (12): 4035–4047. doi : 10.1021/acsensors.0c02014 . ПМИД   33297672 . S2CID   228087991 .
  22. ^ Стурлусон, Арни; Соуза, Рэйчел; Чжан, Юйцзин; Хьюнь, Мелани Т.; Лэрд, Калеб; Йорк, Артур Х.П.; Силсби, Карсон; Чанг, Чи-Хунг; Саймон, Кори М. (05 февраля 2020 г.). «Использование металлоорганических каркасов для создания надежных матриц датчиков газа в разбавленных условиях» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 12 (5): 6546–6564. дои : 10.1021/acsami.9b16561 . ISSN   1944-8244 . ПМИД   31918544 . S2CID   210133455 .
  23. ^ Яо, Мин-Шуй; Тан, Вэнь-Сян; Ван, Гуан-Э.; Нат, Бхаскар; Сюй, Банда (2016). «Массив нанопроволок из металлооксида с тонким пленочным покрытием MOF: значительно улучшенные характеристики датчика хемирезистора» . Продвинутые материалы . 28 (26): 5229–5234. Бибкод : 2016AdM....28.5229Y . дои : 10.1002/adma.201506457 . ISSN   1521-4095 . ПМИД   27153113 . S2CID   205267428 .
  24. ^ Доулман, Бретт Дж.; Саннер, Роберт Д.; Северин, Эрик Дж.; Граббс, Роберт Х.; Льюис, Натан С. (1 июля 1998 г.). «Использование совместимых полимерных смесей для изготовления матриц детекторов паров из композита технический углерод-полимер» . Аналитическая химия . 70 (13): 2560–2564. дои : 10.1021/ac971238h . ISSN   0003-2700 . PMID   9666726 .
  25. ^ Лонерган, Марк К.; Северин, Эрик Дж.; Доулман, Бретт Дж.; Бибер, Сара А.; Граббс, Роберт Х.; Льюис, Натан С. (1 января 1996 г.). «Измерение паров на основе матрицы с использованием химически чувствительных резисторов из сажево-полимерного резистора» . Химия материалов . 8 (9): 2298–2312. дои : 10.1021/cm960036j . ISSN   0897-4756 .
  26. ^ Jump up to: а б Симидзу, Кен Д; Стивенсон, Клифтон Дж (01 декабря 2010 г.). «Молекулярно-импринтированные полимерные сенсорные матрицы» . Современное мнение в области химической биологии . Модельные системы/Биомолекулярный синтез и модификация. 14 (6): 743–750. дои : 10.1016/j.cbpa.2010.07.007 . ISSN   1367-5931 . ПМИД   20685156 .
  27. ^ «Чувствительный» . Sensigent.com . Проверено 24 февраля 2021 г.
  28. ^ Jump up to: а б Патил, Вирендра С.; Ли, Мён Гу; Юн, Джесоб; Ли, Чон Сок; Лим, Сун Х.; Йи, Ги-Ра (30 октября 2018 г.). «Химически стойкие пористые подложки, наполненные перфторалкокси-наночастицами, и их использование в колориметрических сенсорных матрицах» . Ленгмюр . 34 (43): 13014–13024. doi : 10.1021/acs.langmuir.8b02481 . ISSN   0743-7463 . ПМИД   30278141 . S2CID   52911828 .
  29. ^ Эрнеке, Мэтью Дж.; Уолт, Дэвид Р. (5 ноября 2009 г.). «Оптико-волоконные матрицы для измерения паров» . Датчики и исполнительные механизмы B: Химические вещества . Специальный выпуск в честь профессора Ингемара Лундстрема. 142 (2): 464–469. дои : 10.1016/j.snb.2009.06.054 . ISSN   0925-4005 .
  30. ^ Фэн, Лян; Мусто, Кристофер Дж.; Кемлинг, Джонатан В.; Лим, Сун Х.; Чжун, Вэньсюань ; Саслик, Кеннет С. (15 ноября 2010 г.). «Матрица колориметрических датчиков для определения и идентификации токсичных промышленных химикатов» . Аналитическая химия . 82 (22): 9433–9440. дои : 10.1021/ac1020886 . ISSN   0003-2700 . ПМИД   20954720 . S2CID   10276875 .
  31. ^ Рана, Субиной; Сингла, Арвинд К.; Баджадж, Авинаш; Эльчи, С. Гохан; Миранда, Оскар Р.; Мут, Рубуль; Ян, Бо; Жирик, Фрэнк Р.; Ротелло, Винсент М. (25 сентября 2012 г.). «Матричное зондирование метастатических клеток и тканей с использованием конъюгатов наночастиц и флуоресцентных белков» . АСУ Нано . 6 (9): 8233–8240. дои : 10.1021/nn302917e . ISSN   1936-0851 . ПМК   3603354 . ПМИД   22920837 .
  32. ^ Роша, Себастьен; Северин, Кей (12 июля 2010 г.). «Обнаружение на основе шаблонов с помощью комплексов металл-краситель: сенсорные матрицы в сравнении с динамическими комбинаторными библиотеками» . Журнал комбинаторной химии . 12 (4): 595–599. дои : 10.1021/cc1000727 . ISSN   1520-4766 . ПМИД   20518552 .
  33. ^ Крукс, Ричард М.; Рикко, Антонио Дж. (31 июля 1997 г.). «Новые органические материалы, пригодные для использования в массивах химических датчиков» . Архивировано из оригинала 1 июня 2022 года. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  34. ^ Ланге, Дирк; Хаглейтнер, Кристоф; Хирлеманн, Андреас; Брэнд, Оливер; Балтес, Генри (1 июля 2002 г.). «Дополнительные консольные матрицы из оксидов металлов и полупроводников на одном чипе: масс-чувствительное обнаружение летучих органических соединений» . Аналитическая химия . 74 (13): 3084–3095. дои : 10.1021/ac011269j . ISSN   0003-2700 . ПМИД   12141668 .
  35. ^ Лэнге, Керстин (06 декабря 2019 г.). «Массивы объемных и поверхностных акустических волновых датчиков для обнаружения нескольких аналитов: обзор» . Датчики (Базель, Швейцария) . 19 (24): 5382. Бибкод : 2019Senso..19.5382L . дои : 10.3390/s19245382 . ISSN   1424-8220 . ПМК   6960530 . ПМИД   31817599 .
  36. ^ Макли, Эрик С.; Аназагасти, Кристен; Джейкобс, Кристофер Б.; Хианик, Тибор; Иванов, Илья Н. (27 сентября 2016 г.). Кимиссис, Иоаннис; Шинар, Руфь; Торси, Луиза (ред.). «Недорогой масштабируемый массив кварцевых микровесов для измерения параметров окружающей среды» . Органические сенсоры и биоэлектроника IX . 9944 . Международное общество оптики и фотоники: 99440Y. Бибкод : 2016SPIE.9944E..0YM . дои : 10.1117/12.2237942 . S2CID   114696805 .
  37. ^ Jump up to: а б с Братов А.; Абрамова Н.; Ипатов, А. (30 сентября 2010 г.). «Последние тенденции в области потенциометрических сенсорных матриц — обзор» . Аналитика Химика Акта . 678 (2): 149–159. Бибкод : 2010AcAC..678..149B . дои : 10.1016/j.aca.2010.08.035 . ISSN   0003-2670 . ПМИД   20888446 .
  38. ^ Нуньес, Л.; Чето, X.; Пивидори, Мичиган; Занони, MVB; Дель Валле, М. (1 сентября 2013 г.). «Разработка и применение электронного языка для обнаружения и мониторинга содержания нитратов, нитритов и аммония в водах» . Микрохимический журнал . 110 : 273–279. дои : 10.1016/j.microc.2013.04.018 . ISSN   0026-265X .
  39. ^ «Основные медицинские исследования» . Sensigent.com . 14 марта 2018 года . Проверено 17 июля 2023 г.
  40. ^ Антес, Эмили. «Электронные носы могут сделать болезни предметом обнюхивания» . Научный американец . Проверено 24 февраля 2021 г.
  41. ^ Шан, Бенджи; Броза, Йоав Ю.; Ли, Вэньцзюань; Ван, Юн; Ву, Сихан; Лю, Чжэнчжэн; Ван, Цзюн; Гуй, Шую; Ван, Линь; Чжан, Чжихун; Лю, Вэй (22 сентября 2020 г.). «Мультиплексная сенсорная матрица на основе наноматериалов для обнаружения COVID-19 в выдыхаемом воздухе» . АСУ Нано . 14 (9): 12125–12132. дои : 10.1021/acsnano.0c05657 . ISSN   1936-0851 . ПМЦ   7457376 . ПМИД   32808759 .
  42. ^ «ВОЛК-Энос» . warwick.ac.uk . Проверено 24 февраля 2021 г.
  43. ^ Павлу, Александрос К.; Маган, Нареш; МакНалти, Клиодна; Джонс, Джефф; Шарп, Дороти; Браун, Джонатон; Тернер, Энтони П.Ф. (15 июля 2002 г.). «Использование системы электронного носа для диагностики инфекций мочевыводящих путей» . Биосенсоры и биоэлектроника . 17 (10): 893–899. дои : 10.1016/s0956-5663(02)00078-7 . ISSN   0956-5663 . ПМИД   12243908 .
  44. ^ «Электронный нос Cyranose 320» . Sensigent.com . 14 марта 2018 года . Проверено 17 июля 2023 г.
  45. ^ Дутта, Ритабан; Хайнс, Эвор Л.; Гарднер, Джулиан В.; Бойло, Паскаль (16 октября 2002 г.). «Классификация бактерий с использованием электронного носа Cyranose 320» . Биомедицинская инженерия онлайн . 1 (1): 4. дои : 10.1186/1475-925X-1-4 . ISSN   1475-925Х . ПМК   149373 . ПМИД   12437783 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chemical_sensor_array&oldid=1219273740"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 502af7f48c27699acbb0139d2caaf184__1713284340
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/50/84/502af7f48c27699acbb0139d2caaf184.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Chemical sensor array - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)