【摘要】：電化學(xué)阻抗法作為一種常見的電化學(xué)傳感檢測(cè)手段,其具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)單和出結(jié)果快等優(yōu)點(diǎn),因此特別適合集成微陣列以及小型化的裝置。在本文中,設(shè)計(jì)并研發(fā)了基于智能手機(jī)的電化學(xué)阻抗傳感檢測(cè)系統(tǒng),該檢測(cè)系統(tǒng)主要由小型化的傳感器、便攜式檢測(cè)裝置和智能手機(jī)組成。其中傳感器由石墨烯、氧化鋅和硝酸纖維素膜復(fù)合修飾的叉指電極構(gòu)成,用來(lái)特異性感受目標(biāo)分析物。便攜式檢測(cè)裝置則通過(guò)電化學(xué)測(cè)試原理將傳感器的化學(xué)響應(yīng)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電學(xué)信號(hào)并加以處理。智能手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙等通訊方式控制檢測(cè)裝置、傳輸并顯示目標(biāo)分析物的濃度信息。然后,將該檢測(cè)系統(tǒng)用于揮發(fā)性有機(jī)物(volatile organic compounds,VOCs)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。結(jié)果顯示該檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)特定的VOCs有電化學(xué)阻抗的響應(yīng),但是不具備特異性,因此通過(guò)不同氣體具有不同的特征頻率點(diǎn)對(duì)氣體成分進(jìn)行進(jìn)一步地區(qū)分。特別地,人體呼出氣中的一些VOCs氣體如丙酮可以作為一些疾病如糖尿病等的疾病標(biāo)志物,從而通過(guò)監(jiān)測(cè)人體呼出氣中特定氣體成分對(duì)相應(yīng)疾病進(jìn)行無(wú)創(chuàng)快速監(jiān)測(cè)。最后,通過(guò)對(duì)劇烈運(yùn)動(dòng)前后人體呼出氣成分改變的檢測(cè)獲取呼出氣中特定氣體的濃度情況,檢測(cè)結(jié)果顯示基于智能手機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)可以用于醫(yī)療診斷的實(shí)際應(yīng)用中。因此,基于智能手機(jī)電化學(xué)阻抗檢測(cè)系統(tǒng)提供了 一個(gè)便攜且快速的方法用于檢測(cè)呼出氣中潛在的疾病標(biāo)志物VOC氣體,可以用于一些疾病的早期診斷。
【圖文】：

因此被廣泛應(yīng)用于環(huán)境水和空氣污染監(jiān)測(cè)、食品質(zhì)量監(jiān)管和醫(yī)療衛(wèi)生健康等逡逑領(lǐng)域中［４＇５］。逡逑一般來(lái)說(shuō)，電化學(xué)傳感系統(tǒng)包括三部分俎成，如圖１．１所示，包括電化學(xué)傳逡逑感器、檢測(cè)裝置和控制終端組成。其中，電化學(xué)傳感器通常是由換能器和固定在逡逑上面的特異性敏感元件構(gòu)成的，它能夠?qū)⒛繕?biāo)待測(cè)物與敏感元件反應(yīng)產(chǎn)生的生化逡逑信號(hào)轉(zhuǎn)化為可以被測(cè)量到的電信號(hào)，如電流、電位和電阻等參數(shù)；撿測(cè)裝置通常逡逑是由一系列電路元件構(gòu)成，可以通過(guò)不同的電化學(xué)激勵(lì)模式實(shí)時(shí)采集電化學(xué)傳感逡逑器上傳回的電信號(hào)，并通過(guò)通信模塊傳至控制終端。最終控制終端對(duì)信號(hào)進(jìn)一步逡逑分析處理，根據(jù)電化學(xué)方法提取與目標(biāo)物相關(guān)的參量，探尋參量與目標(biāo)物濃度之逡逑間的線性相關(guān)性，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的定性和定量檢測(cè)分析。逡逑選邐換邐｜邋．檢邐｜結(jié)逡逑擇逡逑待測(cè)物邐＾邋化學(xué)信號(hào)邐

液中的氧化還原反應(yīng)，因此可以通過(guò)持續(xù)檢測(cè)電流信號(hào)來(lái)達(dá)到對(duì)待測(cè)物的實(shí)時(shí)檢逡逑測(cè)。通過(guò)常見的葡萄糖傳感器可以了解電流型電化學(xué)傳感的基本原理及構(gòu)成［７＿８］。逡逑如圖１．邋２所示，葡萄糖氧化酶（ｇｌｕｃｏｓｅ邋ｏｘｉｄａｓｅ，ＧＯＤ）被半透膜通過(guò)物理吸附的逡逑方法固定在靠近鉑電極的表面，葡萄糖與ＧＯＤ反應(yīng)會(huì)生成兩個(gè)電子和兩個(gè)質(zhì)子，逡逑同時(shí)還原了邋ＧＯＤ。還原態(tài)的ＧＯＤ在氧氣和電子的存在下經(jīng)過(guò)反應(yīng)后生成氧化氫逡逑和氧化態(tài)ＧＯＤ，邋ＧＯＤ回到最初狀態(tài)又可以與更多的葡萄糖發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生逡逑更多的電子。在工作電極（如鉑電極、金電極等）和對(duì)電極（銀／氯化銀電極等）逡逑兩電極的測(cè)量體系中，由于電化學(xué)電位的作用下，，一個(gè)分子的過(guò)氧化氫會(huì)分解并逡逑產(chǎn)生兩個(gè)電子的轉(zhuǎn)移，在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生電流，因此通過(guò)檢測(cè)兩電極之間的電逡逑流大小反映溶液體系中的葡萄糖濃度，從而構(gòu)建了對(duì)葡萄糖進(jìn)行快速檢測(cè)的電流逡逑型電化學(xué)傳感方法。逡逑ＧＯＤ逡逑Ｃ（＞Ｈｉ２0６邋＋邋0２邋邐＾邋Ｃ６Ｈｉ00ｓ邋＋邋Ｈ２0２逡逑葡萄糖逡逑葡萄糖氧化酶逡逑氧邐過(guò)氧化氫逡逑或者邐或者逡逑氧化介質(zhì)邐、’還原介質(zhì)逡逑電極逡逑圖１．２電流型電化學(xué)葡萄糖傳感器的基本原理。逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O657.1;R446

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本文編號(hào)：2683161