1. Конструкция датчика для определения состояния человека путём анализа выдыхаемого воздуха, основанного на эффекте ГКРС с самоочищением 2. Обзор требований и проблем, возникающих при разработке данного типа сенсоров.
Заказать уникальный доклад- 99 страниц
- 6 + 6 источников
- Добавлена 17.07.2021
- Содержание
- Часть работы
- Список литературы
- Вопросы/Ответы
Однако развитие полупроводников все же сыграло свою роль. Первые подложки для SERS датчиков представляли собой твердые диэлектрические или полупроводниковые материалы, а также наноструктурированную поверхность металлов. Они до сих пор имеют большое распространение. Самый простой тип SERS-активных подложек, на котором и был открыт эффект SERS, представляет собой электрохимически матированную поверхность металлического электрода (например, серебра), который подвергается нескольким окислительно-восстановительным циклам. На данный момент все более широкое распространение получают гибкие подложки. Одним из примеров широко используемой гибкой SERS подложки является целлюлозные бумажно-плазмонные подложки [10].Ещё один вид гибких SERS подложек это пластик-плазмонные подложки [11]. В этом случае для создания подложек используется полидиметилсилоксан (PDMS) – органический полимер на основе кремния, который стал очень популярным в качестве вспомогательного материала для плазмонныхнаноструктур для сенсорных применений. PDMS является нетоксичным, негорючим, гибким и оптически прозрачным полимером. Гибкие плазмонные подложки получаются путем нанесения на этот полимер наночастиц металла различными методами. Т.к. это оптически прозрачный материал (в отличие от целлюлозной бумаги или полимерного волокна), то такие подложки могут быть использованы для измерений на основе чувствительности показателя преломления.Список литературы:НовиковЛ.В., МанойловВ.В., КузьминА.Г. Экспресс-диагностика заболеваний по выдыхаемому воздуху на основе квадрупольного масс-спекторомета // Научноеприоборостроение. 2020. Т.30. №4. С. 94-105. Kononov A., Korotetsky B., Jahatspanian I., Gubal A. et al. Online breath analysis using metal oxide semiconductor sensors (electronic nose) for diagnosis of lung cancer.Journal of Breath Research, 2020, vol. 14, no. 1. DOI:10.1088/1752-7163/ab433dVaks V.L., Domracheva E.G., Sobakinskaya E.A., Chernyaeva M.B. [Exhaled breath analysis: physical methods, instruments and medical diagnostics]. UspekhiFizicheskikhNauk [Advances in Physical Sciences], 2014, vol. 184, no. 7, pp. 739–758. DOI: 10.3367/UFNr.0184.201407d.0739 (In Russ.).Манойлов В. В., Кузьмин А. Г.,Заруцкий И.В., Титов Ю.А.,Самсонова Н.С. Методы обработки и исследование возможностей классификации масс-спектров выдыхаемых газов // Научное приборостроение. 2019. Т. 29, № 1. С. 106–110.ВаксВ.Л., ДомрачеваЕ.Г., СобакинскаяЕ.А., ЧерняеваМ.Б. Анализ выдыхаемого воздуха: физические методы, приборы и медицинская диагностика // Успехи физических наук. 2014. Т.184. №7. С. 739-757. Dexheimer S L (Ed.) Terahertz Spectroscopy: Principles and Applications (Boca Raton: CRC Press, 2008)Brundermann E, Hubers H-W, Kimmitt M Terahertz Techniques(Heidelberg: Springer, 2012)Степанов Е.В. Диодная лазерная спектроскопия и анализ молекул. М.:Физмалит. 2014. КозленокА. В., БерезинаА. В., КоганВ. Т., ЛебедевД. С., ГригорьевЕ. Б., КрасичковА. С. Портативный масс-спектрометр для диагностики состояния здоровья человека // Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы. №5(41). 2015. с. 40-45. C. L. Zhang Co-assembly of Au nanorods with Ag nanowires within polymer nanofiber matrix for enhanced SERS property by electrospinning / K. P. Lv, H. T. Huang, H. P. Cong and S. H. Yu, // Nanoscale, –Vol.4, –2012, – P.5348–5355.O. Vazquez-Mena Metallic nanowires by full wafer stencil lithography/ T. Sannomiya, M. Tosun, L. G. Villanueva, V. Savu, J. Voros and J. Brugger // ACS Nano, –Vol.6, –2012, –P.5474–5481
1. Кировская И.А., Земцов А.Е. Анализ выдыхаемых газов с использованием сенсорных датчиков. [Электронный доступ]: http://www.anchem.ru/literature/books/asdv-2004/036.asp
2. Goul R. Quantitative analysis of surface enhanced Raman spectroscopy of Rhodamine 6G using a composite graphene and plasmonic Au nanoparticle substrate / R. Goul, S. Das, Q. Liu, M. Xin, R. Lu, R. Hui, J. Z. Wu // Carbon. – 2017. – Vol. 111. – P. 386-392.
3. C. L. Zhang Co-assembly of Au nanorods with Ag nanowires within polymer nanofiber matrix for enhanced SERS property by electrospinning / K. P. Lv, H. T. Huang, H. P. Cong and S. H. Yu, // Nanoscale, –Vol.4, –2012, – P.5348–5355
4. Андрюков Б.Г., Карпенко А.А., Ляпун И.Н. Обучаясь у природы: бактериальные споры как мишень для современных технологий в медицине (обзор) [Электронный доступ]: http://www.stm-journal.ru/ru/numbers/2020/3/1647/html.
5. Dr. Xuezhi Qiao Xiangyu Chen Dr. Chuanhui Huang Ailin Li Xiao Li Prof. Zhili Lu Prof. Tie Wang Detection of Exhaled Volatile Organic Compounds Improved by Hollow Nanocages of Layered Double Hydroxide on Ag Nanowires // Angew.Chem. Int.Ed. 2019, 58,16523 –16527
6. Ying Chen In Situ Recyclable Surface-Enhanced Raman Scattering-Based Detection of Multicomponent Pesticide Residues on Fruits and Vegetables by the Flower-like MoS2@Ag Hybrid Substrate / Hongmei Liu, Yiran Tian, Yuanyuan Du, Yi Ma, Shuwen Zeng, Chenjie Gu, Tao Jiang, Jun Zhou // ACS Applied Materials & Interfaces, –Vol.12, –2020, –P.14386-14399.
Вопрос-ответ:
Как работает конструкция датчика для определения состояния человека путем анализа выдыхаемого воздуха?
Конструкция датчика основана на эффекте ГКРС с самоочищением. Он позволяет определить химический состав выдыхаемого воздуха и выявить наличие определенных веществ, которые могут свидетельствовать о состоянии человека. Датчик содержит специальные сенсоры, которые реагируют на определенные химические вещества и передают сигналы для анализа.
Какие требования и проблемы возникают при разработке данного типа датчиков?
При разработке датчиков для анализа выдыхаемого воздуха с использованием эффекта ГКРС с самоочищением возникают несколько требований и проблем. Во-первых, необходимо обеспечить высокую чувствительность датчика к определенным веществам для точного определения состояния человека. Во-вторых, требуется разработать специальную конструкцию датчика, которая позволит эффективно улавливать и анализировать выдыхаемый воздух. Кроме того, часто возникают проблемы с самоочищением датчика от посторонних веществ, которые могут повлиять на результаты анализа.
Какое роль сыграло развитие полупроводников в разработке датчиков для определения состояния человека?
Развитие полупроводниковых материалов сыграло значительную роль в разработке датчиков для определения состояния человека. Они позволяют создавать более чувствительные и эффективные сенсоры, которые могут точнее определять химический состав выдыхаемого воздуха. Полупроводники обладают определенными электрическими свойствами, которые позволяют создавать датчики с высокой чувствительностью и стабильностью работы.
Какие материалы были использованы в первых подложках для SERS датчиков?
Первые подложки для SERS датчиков представляли собой твердые диэлектрические или полупроводниковые материалы, а также наноструктурированную поверхность металлов. Эти материалы позволяли увеличить поверхность датчика и тем самым улучшить его чувствительность к химическим веществам в выдыхаемом воздухе. До сих пор такие подложки имеют большое распространение и являются основными компонентами SERS датчиков.
Как работает датчик для определения состояния человека через анализ выдыхаемого воздуха?
Датчик основан на эффекте ГКРС (газово-кристаллического резонансного сенсора) с самоочищением. Он анализирует состав выдыхаемого воздуха и определяет наличие или отсутствие определенных веществ, которые могут указывать на состояние человека, например, наличие болезни или употребление определенных веществ.
Какие требования и проблемы возникают при разработке датчиков такого типа?
Разработка датчиков для определения состояния человека через анализ выдыхаемого воздуха имеет свои требования и проблемы. Например, требуется высокая точность и надежность датчика, чтобы он мог правильно идентифицировать вещества в выдыхаемом воздухе. Кроме того, такие датчики должны быть компактными, удобными в использовании и экономически эффективными.
Какое влияние на разработку таких датчиков оказало развитие полупроводников?
Развитие полупроводников играло важную роль в разработке датчиков для определения состояния человека через анализ выдыхаемого воздуха. Полупроводниковые материалы используются в качестве подложек для SERS (поверхностно-усиленной рассеянной спектроскопии) датчиков. Они позволяют достичь высокой чувствительности и точности измерений.
Какие материалы использовались в первых подложках для SERS датчиков?
Первые подложки для SERS датчиков представляли собой твердые диэлектрические или полупроводниковые материалы, а также наноструктурированную поверхность металлов. Эти материалы до сих пор широко используются при разработке таких датчиков.
Существуют ли простые варианты датчиков для определения состояния человека через анализ выдыхаемого воздуха?
Да, существуют простые варианты датчиков для определения состояния человека через анализ выдыхаемого воздуха. Они могут быть компактными, портативными и доступными по цене. Однако они могут обладать более низкой точностью и чувствительностью по сравнению с более сложными и дорогостоящими моделями.
Как работает конструкция датчика для определения состояния человека путем анализа выдыхаемого воздуха?
Конструкция датчика основана на эффекте газовой хроматографии с самоочищением. Он позволяет определять различные компоненты в выдыхаемом воздухе, которые могут свидетельствовать о состоянии организма человека. Датчик обладает специальными сенсорами, которые реагируют на определенные вещества, такие как спирты, амины, алкены и другие.
Какие требования и проблемы возникают при разработке данного типа сенсоров?
Разработка такого типа сенсоров ставит перед собой ряд требований и сталкивается с определенными проблемами. Одним из требований является высокая чувствительность датчика, чтобы он мог обнаруживать и анализировать даже малейшие концентрации веществ в выдыхаемом воздухе. Также важно обеспечить быстрый и точный анализ, чтобы полученные результаты были достоверными.
Какие материалы используются в датчиках для анализа состояния человека?
Первые подложки для SERS датчиков представляли собой твердые диэлектрические или полупроводниковые материалы, а также наноструктурированную поверхность металлов. Эти материалы до сих пор широко используются в разработке сенсоров. Однако разработка полупроводниковых материалов также сыграла свою роль в улучшении качества и чувствительности датчиков.