ONSEMI
V današnji napredni tehnološki dobi se razširjenost in pomen elektrokemičnih senzorjev hitro povečujeta.
Določanje količine kemikalij izboljšuje varnost, učinkovitost in ozaveščenost na različnih področjih, kot so medicinske in okoljske vede ter industrijska predelava materialov in hrane. Če to sposobnost zaznavanja združite z analogno vhodno napravo (AFE) z nizko porabo energije in tehnologijo Bluetooth® Low Energy, lahko še povečate učinkovitost teh rešitev.
Povezani elektrokemični senzorji lahko prispevajo k napredku znanstvenega razumevanja in izboljšajo kakovost našega življenja. Rešitve, kot so nosljive naprave za spremljanje ravni glukoze pri osebah s sladkorno boleznijo, detektorji plinov, ki se uporabljajo za ocenjevanje onesnaževalcev okolja, histaminski senzorji za izboljšanje varnosti hrane ali industrijski potenciostatski ali korozijski senzorji, imajo pomembno vlogo v sodobnem svetu.
Notranjost elektrokemičnega senzorja
Tipična postavitev elektrokemičnega senzorja v elektroniki vključuje sistem s tremi elektrodami (slika 2).
Jedro senzorja sestavljajo trije glavni deli (slika 2). Na delovni elektrodi (WE) poteka elektrokemična reakcija, ki povzroči pretok elektronov in proizvodnjo električnega toka. Protielektroda (CE) uravnava redoks reakcijo na WE za natančno zaznavanje, medtem ko referenčna elektroda (RE) meri potencial WE in zagotavlja povratno informacijo za napetost CE.
Na koncu se tok, ki ga proizvede WE, pretvori v napetost. Z dodatno digitalno obdelavo in brezžično komunikacijo je mogoče zgraditi zmogljive povezane rešitve, ki lahko omogočajo vpogled v okolje okoli nas in v naše telo.
Elektrokemične merilne aplikacije
Elektrokemični senzorji so bistvenega pomena za številne aplikacije za spremljanje bolnikov na daljavo, kot je neprekinjeno spremljanje glukoze (CGM), ki je ključni element pri zdravljenju sladkorne bolezni, kronične bolezni, ki prizadene vsakega enajstega človeka na svetu [1]. Trg naprav CGM naj bi med letoma 2023 in 2032 rasel po 9-odstotni letni stopnji rasti (CAGR) [2].
V okoljskih razmerah, vključno z merjenjem onesnaženosti/kakovosti zraka, se elektrokemični senzorji uporabljajo za zaznavanje plinov, vključno z ogljikovim monoksidom, vodikovim sulfidom ter dušikovimi in žveplovimi oksidi. V proizvodnji hrane se uporabljajo ročne prenosne naprave in večje avtomatizirane rešitve za elektrokemično zaznavanje, ki zagotavljajo okus in odsotnost alergenov ali nevarnih kemikalij.
Natančne meritve, ki jih omogoča naprava AFE v kombinaciji z elektrokemičnim senzorjem, niso ključnega pomena le za zdravstveno oskrbo in industrijske procese, temveč nam pomagajo tudi pri razvoju znanstvenega znanja. Nosljive ali prenosne medicinske naprave na primer omogočajo neprekinjeno spremljanje ravni glukoze na daljavo, kar raziskovalcem omogoča vpogled brez primere, ki lahko pospeši inovacije in koristi svetovnemu prebivalstvu.
Rešitve za elektrokemične meritve podjetja onsemi
Podjetje onsemi je pred kratkim objavilo, da je na voljo CEM102 – najsodobnejši miniaturni AFE, zasnovan za natančno merjenje elektrokemičnih in amperometričnih tokov. CEM102 je zasnovan tako, da se poveže z brezžičnim mikrokontrolerjem RSL15 s certifikatom Bluetooth 5.2, ki zagotavlja varno Bluetooth Low Energy tehnologijo z najnižjo porabo v industriji. Ta rešitev razvijalcem omogoča, da razvijejo izjemno natančne, nizkoenergijske in kompaktne aplikacije za zaznavanje.
Rešitev CEM102 + RSL15 podjetja onsemi ponuja izboljšano natančnost, manj šuma in manjšo porabo energije v primerjavi s posameznimi rešitvami. Omogoča poenostavljen seznam materialov (BoM) in zagotavlja večjo prilagodljivost pri konfiguraciji, kar na koncu sprosti razvojne vire. Pomembno je, da je zaradi te prilagodljivosti rešitev primerna ne le za senzorje na elektrokemijski osnovi, temveč za številne vrste senzorjev, pri katerih je treba natančno izmeriti majhen tok.
Platforma CEM102 + RSL15 podpira dve možnosti izbire baterije: 1,3-1,65 V in 2,375-3,6 V, pri čemer naprava porabi le 3,5 uA v aktivnem načinu merjenja z 18-bitnim ADC, ki neprekinjeno pretvarja analogno v digitalno vrednost.
To pomeni 14 dni delovanja s samo 3 mAh baterijo, kar je najboljše na trgu. S svojim kompaktnim ohišjem velikosti 1,884 x 1,848 mm in možnostjo delovanja z eno do štirimi elektrodami lahko pomaga ustvariti manjše in učinkovitejše nosljive zdravstvene rešitve ter izboljša uporabniško izkušnjo.
Za poenostavitev razvoja ponudba CEM102 + RSL15 z vrhunsko strojno opremo, obsežno razvojno podporo, ugnezdeno programsko opremo in demo aplikacijami IOSAndroid™ omogoča stalno zaznavanje večjega števila senzorjev (slika 4).
Natančno zaznavanje in merjenje različnih kemijskih tokov odpira vrata novim znanstvenim dosežkom. S svojo majhno obliko in najnižjo porabo energije v panogi omogoča nadaljnjo miniaturizacijo in daljšo življenjsko dobo baterije za vse končne aplikacije. Rešitve, ki jih omogočata platformi CEM102 in RSL15, pomagajo inženirjem pri ustvarjanju kompaktnih, odpornih in cenovno dostopnih povezanih izdelkov, kot so tisti, ki se uporabljajo v zdravstvu in izboljšujejo uravnavanje glukoze, zmanjšujejo tveganja, povezana z diabetesom, ter se bolje vključujejo v naše življenje.
Elektrokemični senzorji se pogosto uporabljajo v zdravstvu, pri spremljanju okolja in industrijski varnosti ter imajo ključno vlogo pri oblikovanju družbe. Vsestranskost te tehnologije daleč presega trenutno uporabo, vrhunske platforme, kot je onsemijeva, pa so bistvene tudi za nadaljnje znanstvene raziskave in odkrivanje novih aplikacij.
Viri:
[1] https://www.diabetes.co.uk/diabetes-prevalence.html
[2] https://www.precedenceresearch.com/continuous-glucose-monitoring-device-market
Povzeto po:
https://tinyurl.com/bddduazb
