Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Araştırma makalesi
Bu protokol, urea'yı tespit etmek için düşük maliyetli, optik olarak kontrollü bir mikrodalga sensörü tanımlar. Işık bağımlı direnç ve fraktal tasarım kullanarak, idrarın optik özelliklerini doğrusal bir RF empedans yanıtına çevirir. FR4 tabanlı tasarım bakım noktası kullanımı için umut vaat etse de, gelecekteki çalışmalar düşük kayıplı materyaller ve taşınabilir bir sistemin klinik doğrulamasını gerektiriyor.
İdrardaki üre seviyelerinin izlenmesi, böbrek fonksiyonu ve hidrasyon durumunu değerlendirmek için çok önemlidir. Mevcut yöntemler genellikle müdahaleci, maliyetli veya zaman alıcı biyokimyasal testlere dayanır ve bunlar bakım noktası veya sürekli izleme için ideal değildir. Bu protokol, üre seviyesi tespiti için tasarlanmış yeni, düşük maliyetli ve son derece hassas bir mikrodalga sensörünün üretimini ve testini açıklar. Sensör, 1.22 GHz rezonans frekansında çalışan FR4 alt tabakası üzerinde dairesel spiral indüktör (CSI), dijital arası kondansör (IDC) ve ışığa bağımlı bir direnç (LDR) entegre eder. Temel yenilik, idrar örneği aracılığıyla sabit bir ışık kaynağına maruz kaldığında, sensörün yerleştirme kaybını (S₂₁) üre konsantrasyonuna göre doğrusal ve ölçülebilir şekilde modüle eden LDR üzerinden optik kontroldür. Tasarım, kırınım etkilerini en aza indirmek ve empedans uyumunu artırmak için geri döngü izi ve Hilbert fraktal kıvılcımları içeriyor; böylece ölçüm doğruluğunu artırıyor. Sensörün sayısal simülasyonunu CST Mikrodalga Stüdyosu kullanarak, kimyasal gravür ile üretimini ve insan idrar örnekleriyle deneysel doğrulamasını detaylandırıyoruz. Sonuçlar, değişken üre seviyeleriyle S₂₁ parametresinde tutarlı ve tekrarlanabilir bir kayma göstermekte; bu durum veri sınıflandırması için bir sinir ağı modeliyle doğrulanmıştır. Bu sensör, invaziv olmayan, gerçek zamanlı biyomedikal tanılar için umut vadeden bir araç sunmaktadır.
Mikrodalga algılama teknolojisi, minimal temas gereksinimleri, yıkıcı olmayan nüfuz ve iyonlaştırıcı olmayan elektromanyetik dalgaların güvenli doğası sayesinde biyolojik materyallerin istilacı olmayan karakterizasyonu için güçlü bir araç olarak ortayaçıkmıştır 1. İdrar gibi vücut sıvılarının dielektrik özellikleri, kimyasal bileşimleri, aralarında üre konsantrasyonu da dahil olmak üzere, mikrodalga yayılımındaki değişikliklerle tespit edilebilirhale gelir 2. Geleneksel mikrodalga sensörleri mevcut olsa da, genellikle hassas hassasiyet, küçültme ve idrar3 gibi kar....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Etik onay IATRC İnceleme Kurulu'ndan alındı. İnsan idrarı örneklerini içeren tüm prosedürler, Helsinki Bildirgesi'nin ilkelerine uygundu. Tüm katılımcılardan yazılı bilgilendirilmiş onay alındı ve gizliliği korumak için tüm örnekler anonimleştirildi.
Sensör tasarımı ve sayısal simülasyon
Bir sensör tasarımının ilk adımı elektromanyetik bir simülasyon çalıştırmaktır. CST Mikrodalga Stüdyosu, düzeni yapmak için kullanılır; bu düzen, seri olarak dairesel spiral indüktör (CSI) ile dijital arası kondansatörler (IDC) içeren bir rezonatör içerir. Bu parçalar arasında bir ....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Şekil 1'de tasarlanıp sunulan üretim sırasında, sensörün performansı önce üretilmiş, bkz. Şekil 2, ve herhangi bir örnek olmadan doğrulanmıştır. Ölçülen S-parametreleri, simüle edilen sonuçlarla mükemmel uyum gösterdi; birincil rezonans 1.22 GHz ve S21'de -27 dB'ye ulaştı, Şekil 2'de gösterildiği gibi. Küçük tutarsızlıklar (%<5) üretim toleransları ve lehimleme etkilerine bağlanır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol, insan idrarında üre tespiti için özel olarak tasarlanmış yenilikçi optik kontrollü mikrodalga sensörünün başarılı gelişimini özetlemektedir. Protokolün temel yönleri, elektromanyetik alan dağılımını optimize etmek ve idrar örneklerinin LDR üzerindeki cam slayt üzerinde tutarlı şekilde yerleştirilmesini sağlamak için Hilbert fraktal stublarının titizlikle tasarlanmasını içerir; böylece tekrarlanabilir optik bağlantı sağlanır. Sonuçlar, uzun mesafeli ilişkinin idrarın optik özell.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların beyan edecek çıkar çatışmaları yoktur.
Yazarlar, laboratuvar olanakları ve teknik destek sağladığı için Bağdat, Irak'taki Uluslararası Uygulamalı ve Teorik Araştırma Merkezi'ne (IATRC) içten teşekkürlerini sunarlar. Bu araştırma, kamu, ticari veya kar amacı gütmeyen sektörlerdeki finansman kuruluşlarından özel bir hibe almamıştır.
....Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| CST Mikrodalga Stüdyosu | Dassault Sistemiè mes | 2023 | Tam dalga elektromanyetik simülasyonu |
| Dijital multimetre | Şans | 87V | Direnç doğrulaması için |
| Distile su | Yerel tedarikçi | Yok | Numune seyreltme ve temizlik için |
| Gravür banyosu | Genel | Yok | Sıcaklık kontrollü, 50°C; C |
| Etanol (%70) | Merck | 100983 | Cam slaytların temizlenmesi için |
| Ferrik klorür (FeCl3) | Sigma-Aldrich | 157740 | 0,5 M çözeltisi, gravür ajanı |
| FR4 bakır kaplamalı laminat | Genel | Yok | Tek taraflı, 1,6 mm kalınlığında ve epsilon; r 4.3 |
| Cam kaydıraklar | Corning | 2947-75X25 | 75 mm ve süre; 25 mm ve zamanlar; 1 mm, örnek yerleştirme için |
| Sıcak plaka | Genel | Yok | Geliştirme ve kürleme için |
| Işık kaynağı | Genel LED | Yok | Beyaz LED, 6000 K renk sıcaklığı, 1000 lüks sabit yoğunluk |
| Işık bağımlı direnç (LDR) | Jenerik (GL5528) | GL5528 | Direnç: 10 kΩ (ışık), 1 MΩ (karanlık); 5 mm çapı |
| MATLAB | MathWorks | R2023b | Veri analizi ve KNN sınıflandırması; İstatistik ve Makine Öğrenimi Araç Kutusu |
| Mekanik kalibrasyon kiti | Çevik | 85052D | Open, short, load, through (OSLT) ile iki portlu kalibrasyon için |
| Mikropipet | Eppendorf | 3120000062 | 0.5– 10 µ L hacim aralığı |
| Microsoft Excel | Microsoft | Office 365 | Veri kaydı ve analizi |
| Osiloskop | Tektronix | TBS1052B | Doğrultucu çıkış voltajı ölçümü için |
| Fotomaske | Özel Yapı | Yok | Sensör desenine sahip yüksek çözünürlüklü krom maske |
| Fotorezist | MicroChem | SU-8 2000 | Fotolitografi için negatif fotorezist |
| Pipet uçları | Eppendorf | 30015.119 | 0.01– 10 µ L, steril |
| Polipropilen numune kapları | Thermo Fisher | 342020-0030 | 30 mL steril kaplar |
| RF doğrultucu devresi | Özel Yapı | Yok | Schottky diyot bazlı; RF'yi DC voltajına dönüştürür |
| SMA dişi kenar fırlatma konnektörü | Amphenol RF | 132169 | 50 Ω, mikroşerit bağlantısı için |
| Urea (sivri çiğne için) | Sigma-Aldrich | U5128 | Farmasötik sınıf, ≥ %99,5 saflık |
| UV maruz kalma sistemi | Karl Suss | MA6 | Pozlama süresi: 120 s |
| Vektör ağ analizörü (VNA) | Çevik | PNA Serisi | Frekans aralığı: 0.1&ntir; 4 GHz, IF bant bantı: 100 Hz, süpürme noktaları: 1001 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.