تقنية استشعار العين الإلكترونية المتقدمة الموجهة TD-DFT لقياس كمية الحديد والكروم والفلور في الموقع وكما هو الحال في العينات البيئية والبيولوجية والغذائية

نطاق هذا البحث هو تطوير جهاز محمول لنقطة العناية. يطلق عليه اسم e-Eye الذي سيكون قادرا على قياس تركيز المادة السامة في عينات متعددة المقاييس. التحديات التجريبية المرتبطة بجهاز POCT الحالي هي الانتقائية في عينة متعددة المصفوفات.

وتحد آخر هو اكتشاف التركيز المنخفض جدا. في هذه اللحظة، لا يستطيع اكتشاف تركيز منخفض جدا. والنقطة الأخيرة هي أن اكتشاف محلل معين، هدف معين في عينة متعددة المصفوفات.

انظر، هذا المستشعر المطور محليا e-Eye يحاكي بشكل أساسي جهاز الطيف الفوتومتري الكهربائي المحمول الكهربائي. هنا e-Eye تعني المستشعر البصري. تم تطوير هذا الجهاز بناء على مبدئي العمل.

أولا، مبدأ عمل أجهزة الاستشعار الكيميائية القلبية. الثاني هو مبدأ عمل المستشعر البصري بدقة عالية. حاولنا فهم أساسيات هذا العمل إلى مبدأ العمل، وهو مفهوم نظرية دالة الكثافة المعتمدة على الزمن، وطبقنا على حساسات الوسائط البصرية.

تتناول اختراعاتنا الأسئلة الأساسية من المجال الحاسوبي إلى تطوير أجهزة الاستشعار. كيف يمكننا التطور، وقد أجبنا على ذلك. وبناء على هذا العمل، مفهومنا الأساسي يمكننا فهم آلية النظام.

يمكننا التنبؤ بالانتقائية. يمكننا التنبؤ بمدى الكشف، كل هذه الأمور. هدفنا المستقبلي هو تطوير حساسات دقيقة ذات أساس أعلى، قادرة على معالجة مشاكل جودة مراقبة المياه.

ويمكن أن يكون ذلك قابلا للتطبيق في المجال الزراعي والبيئي وكذلك في مجال الرعاية الصحية. وسيكون قادرا على اكتشاف مركب العناصر حتى في بعض الكائنات الحيوية من العينة. للبدء، اختر تفاعلا محددا يتعرف تحديدا على المحلل المستهدف بناء على الكيمياء الأساسية.

إطلاق برنامج Gaussian 09 لإجراء جميع الحسابات باستخدام طريقة Becke، و3-Parameter، وLee-Yang-Parr، وB3LYP الهجينة، ومجموعة أساس Z المزدوج لمختبر لوس ألاموس الوطني 2 للحصول على نتائج أكثر دقة في الحوسبة الإلكترونية التي تشمل المحلل المستهدف. في الإدخال الغاوسي أضف SCRF=PCM واختر الماء وأكد الإعداد وأظهر أن الهندسة التي تحتوي على المدخل تساوي الترابط وقائمة الذرات المرتبطة في كتلة الاتصال. اضغط على إرسال.

احسب طاقة الحالة الأرضية المطلوبة لحساب البنية المثلى للجزيء. الحصول على انتقالات إلكترونية للحالات المثارة باستخدام طريقة الحقل المتسق ذاتيا المعتمدة على الزمن، مع طلب عدد الحالات الذي يساوي 60. بنفس الطريقة ونموذج المذيب، يتم حساب وتصدير طيف امتصاص الأشعة فوق البنفسجية المتوقع.

قم بتنفيذ تحسين هندسة نظرية الكثافة الأرضية باستخدام دالة B3LYP مع مجموعة الأساس LANL2DZ لتحسين البنية الجزيئية. تصدير الهياكل المحسنة ل 110 فينينفيرلين والأيون الحديدي للدراسات اللاحقة. انقل كميات متساوية من ديهيدرات سترات ثلاثي الصوديوم كعامل إخفاء، وحمض الأسكوربيك كعامل تحسين الرقم الهيدروجيني، و110 من الفيانفرولين إلى أنبوب زراعة زجاجي شفاف.

أضف ملليترين من محلول المخزون لتصل إلى حجم إجمالي خمسة ملليتر. ضع كل عينة وكل معيار في كوفيت كوارتز بطول مسار سنتيمتر واحد وحافظ على جميع القياسات عند درجة حرارة الغرفة تحت ظروف المختبر القياسية. قياس الحديد في جميع المعايير والعينات باستخدام التحليل الطيفي المرئي بالأشعة فوق البنفسجية عن طريق المسح من 250 إلى 750 نانومتر.

قم بضبط إعدادات الجهاز لتتوافق مع الظروف المحددة عن طريق اختيار سرعة المسح كمتوسطة. اضبط نوع القياس على الامتصاص. اضبط عرض الشق إلى خمسة نانومتر واضبط الكواشف على التوجيه.

قم بتصحيح خط الأساس باستخدام فراغ يحتوي على نفس مصفوفة الماء التي تحتوي على العينات. بعد تسجيل امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، يلاحظ الحد الأقصى لامبدا عند 510 نانومتر، مما يؤكد تكوين المجمع. للبدء، احصل على جهاز LDR، وLED أبيض، ولوحة تحكم دقيقة أو معالج دقيق، ومقاومات دقيقة.

باستخدام الصندوق المطبوع ثلاثي الأبعاد، قم بمحاذاة LED والمقاومة المعتمدة على الضوء مقابل بعضهما البعض مباشرة عبر فتحة الكوفيت. أكمل الدائرة بتركيب مقاومة متسلسلة بقوة 3.3 كيلو أوم لإضاءة LED، وتوصيل الأسلاك النظيفة وتوصيل شاشة LCD رقم الطراز 11497. قم بربط المستشعر بالمتحكم الدقيق عبر مقسم جهد يحول تغيرات مقاومة المقاومة المعتمدة على الضوء إلى جهد قابل للقياس.

قم بتركيب مرشحات قمع الضوضاء التناظرية بإضافة مقاومة متسلسلة أو مقاومة تحيز بقوة 10 كيلو أوم ومكثف ميكروفاراد واحد لتشكيل شبكة تمرير منخفض عند كل مدخل تناظري. ضع المكونات بالقرب من دبابيس المتحكم الدقيق ووجه أسلاك الإشارة القصيرة الملتوية لتحسين الاستقرار. اطبع لوحة الدوائر المطبوعة عندما يتم الانتهاء من النموذج الأولي للمخطط والتخطيط والتحقق من صحتها كهربائيا.

زود الطاقة عن طريق تشغيل المفتاح الإلكتروني وتسجيل استجابة المستشعر كمقاومة أو جهد محول من كل قناة. راقب مسار الضوء أثناء مرور ضوء LED عبر غرفة التفاعل، وتستشعر المقاومة المعتمدة على الضوء شدة الانتقال المقابلة لمعلومات فارو. ربط المقاومة المقاسة بتركيز الأيونات الحديدية لإنشاء مخطط معايرة وإدخال المعادلة الناتجة في خوارزمية الجهاز للتقارير الفورية.

راجع رسم الدائرة الكامل لتأكيد الأسلاك النهائية وتخصيص القنوات. ثم اطبع وتجميع غلاف الجهاز النهائي. أنشئ أربع فتحات مخصصة في الصندوق ثلاثي الأبعاد لوضع أربعة كوفيتات في أماكن ثابتة.

عزل كل فتحة كشف بصريا باستخدام حواجز فيزيائية معتمة وإلكترونيا باستخدام أزواج منفصلة من مقاومات LED والضوء المعتمدة على الضوء وفواصل جهد فردية لمنع تداخل الإشارة. خصص خانة واحدة لمحلل واحد وحافظ على تثبيت المهمة. تأكد من أن الكوفيت الموضوع في كل فتحة يحتوي فقط على المادة الخاصة بذلك المحلل.

شغل المفتاح الرئيسي لتزويد الطاقة بحيث تضيء جميع المصابيح الأربعة في نفس الوقت. اسمح للمقاومات المعتمدة على الضوء باستشعار كل محلل بشكل متوازي وعرض النتائج لجميع القنوات في آن واحد. قام النموذج الأولي المتعدد الإرسال بقياس تركيزات الحديد الكلية في عينات الفول السوداني بدقة مع نتائج تطابق بشكل وثيق لمطياف الأشعة فوق البنفسجية وظلت فوق حد الكشف في جميع الحالات.

كانت مستويات الكروم والفلورايد المقاسة في عينات الشعر باستخدام النموذج الأولي متعدد الأبعاد مماثلة لقياسات الأشعة فوق البنفسجية المرئية. ارتفعت مستويات الزرنيخ في عينات مياه براهمابوترا تدريجيا عبر أعداد العينات، وتم اكتشافها بشكل موثوق من قبل كل من النموذج الأولي متعدد الشبكات ونظام الرؤية فوق البنفسجية.