Научная статья на тему 'Электролитическая электроника как основа для построения биосенсорных систем'

Электролитическая электроника как основа для построения биосенсорных систем Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
88
38
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотр
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Электролитическая электроника как основа для построения биосенсорных систем»

МИС-2000

Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии

Секция аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА КАК ОСНОВА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ БИОСЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

Т.Б. Гальперин, Е.П. Попечителев

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет,

г. С.-Петербург

Электролитическая среда с диффузионными барьерами (ЭСДБ), являющаяся основой для широкого класса приборов электролитической электроники, обладает специфическими свойствами, перспективными для использования в биосенсорных системах. ЭСДБ по своим информационным, адаптационным и энергетическим характеристикам близки к биологическим электролитическим средам и в то же время существенно отличаются от полупроводниковых структур, используемых полупроводниковой электроникой. Отметим ряд физико-химических особенностей ЭСДБ, при этом будем ориентироваться на окислительно-восстановительные системы, обладающие, на наш взгляд, наибольшей многофункциональностью:

- непрерывный энергетический спектр носителей заряда;

- отсутствие объемной рекомбинации и возможность эффективного экранирования "поверхностной рекомбинации" - утечки ионов из объема электролита;

- взаимодействие носителей заряда первого и второго рода, способность к накоплению носителей второго рода в локальном объеме;

- наиболее полное выполнение закона физической симметрии применительно к носителям заряда (окислителю и восстановителю);

- низко потенциальные уровни взаимодействия носителей заряда, определяемая количеством электронов участвующих в реакции на один ион;

- малые размеры межфазных границ - до 10-7- 10-8 см;

- высокая токовая активность границы электрод - раствор.

Электролитическая электроника, использующая перечисленные

особенности, позволяет выполнить приборы со свойствами:

- интегрирования тока во времени,

- адаптации (перестройки) электрических и оптических характеристик в процессе работы, запоминание предыстории работы,

- управляемого и обратимого изменения типа проводимости прибора (п- и р-типа по аналогии с полупроводниками) - биполярный эффект, основанный на изменении вида потенциалопределяющих ионов,

- высокая чувствительность по току и напряжению; возможность обратимого управления чувствительностью, позволяющей распространять возбуждение в пространстве,

- энергетической экономичностью, способностью работать на микротоках,

- линейной зависимостью параметров от температуры, позволяющей использовать эффективные способы термокомпенсации,

- технологической универсальностью и простотой, возможностью создавать структуры "разного типа проводимости" за одну технологическую операцию.

Упомянутые свойства ЭСДБ и проборов электролитической электроники позволяют говорить о возможности построения на их основе биосенсорных систем, содержащих как новые датчики, так и новые устройства сравнения и регистрации,

Известия ТРТУ

Тематический выпуск

причем выполненные в одном устройстве и по одной технологии. Основой для построения датчиков могут служить, например, следующие функциональные зависимости:

- предельных токов от концентрации реагирующих ионов и геометрических размеров (расстояний между электродами);

- динамических сопротивлений от концентрации индифферентных ионов (например, ионов калия);

- коэффициентов выпрямления от геометрических размеров или соотношения концентрации реагирующих ионов;

- коэффициентов выпрямления от " прозрачности " диффузионного барьера (пористой перегородки);

- порога выпрямления от соотношения концентрации реагирующих ионов;

- порога свечения (прозрачности) от соотношения концентраций реагирующих ионов;

- биполярного усилительного эффекта от соотношения концентраций, геометрических размеров, "прозрачности" диффузионного барьеров;

- выходного тока биполярного усилителя при нуле входного напряжения от соотношения концентраций реагирующих и индифферентных ионов, "прозрачности" диффузионного барьера.

Регистрирующими устройствами могут служить - электролитические выпрямительные диоды, усилительные триоды и многополюсные, интегрирующие диоды и тетроды. В качестве сравнивающих электродов - специализированные отсеки и исходными и постоянными параметрами. Источники электропитания возможно выполнить на интегрирующих "заряженных" элементах.

В качестве примера многофункциональной электролитической структуры использованной для построения биосенсорной системы предложена многоэлектродная электролитическая структура, реализующая функции:

- биосенсорного датчика;

- дифференциального усилителя с высоким усилением (более 200) и рабочей точкой при нуле входного напряжения;

- схемы управления характеристикой преобразования усилителя во времени,

- сравнивающего электрода;

- аварийного (буферного) источника электропитания.

Возможности электролитической электроники еще полностью не изучены, но первые результаты показывают перспективность их применения.

УДК 615.471.03.616.08

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ОЦЕНКИ РАЗВИТИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ВЫСШИХ ПСИХИЧЕСКИХ И ДВИГАТЕЛЬНЫХ

ФУНКЦИЙ

Е.В. Матвеев, А.А. Васильев, Д.В. Алешкин, И.В. Гальетов, Н.В. Елина

ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» - НИИ медицинского приборостроения РАМН Россия, 125422, Москва, Тимирязевская, 1, ВНИИМП, Тел.: (095) 2110966, Факс: (095) 2002213, E-mail: psymed@glasnet.ru

Актуальность работы определяется медико-социальной значимостью проблемы (особенно у детей и подростков) и эффективностью применения компьютерных количественных методов и технологий наряду с традиционными клиническими методами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.