理想的な化学薬品 センサー は、任意の好ましい媒体中の特定の分析物に対して理想的かつ瞬時の選択性で反応し、必要な分析物濃度で測定可能な出力信号を生成する、ポータブルで安価な確実なデバイスです。一般に、これらのセンサーは、濃度、検出可能な存在 (または) 検体の量を決定するデバイス (または) 機器です。化学センサーのアプリケーションの複雑さは、これらの測定や分析対象の化学物質の特定の性質に関連する技術的な複雑さに関係しています。化学センシングの選択性と感度の側面は、好ましい測定の次元、位相、および時間的側面によって影響を受ける可能性があります。検体は、バルクリットルからピコリットルまでのさまざまな次元スケールで、液相または固相で入手できます。この記事では、 化学センサー 、その動作、およびそのアプリケーション。
ケミカルセンサーとは何ですか?
分析対象内の化学量（組成、特定元素（または）イオンの存在、化学活性、濃度）を測定および検出して電子データに変換するために使用されるセンサーは、化学センサーとして知られています。これらのセンサーは主に、住宅検知システム、医療、ナノテクノロジー、自動車などの無数の用途に利用されています。
ケミカルセンサーの構造
ケミカルセンサーの構造を以下に示します。このセンサーは 2 つの重要なコンポーネントで構成されています。受容体または感知材料とトランスデューサー。センシング材料は、センサーの種類に基づいてさまざまな方法でターゲット分析物と相互作用します。この相互作用の結果、導電率や質量などの材料特性が変化します。
このセンサーの次のコンポーネントは、 トランスデューサー 受容体と分析物の間の相互作用の化学データを取得し、それを電子信号に変換する役割を果たします。その後、このデータはコンピュータ (または) 機械部品に与えられます。
化学センサーは電気化学反応の原理に基づいて動作し、有機および無機化合物の組成と濃度を電気信号に変換します。
化学センサー回路とその動作
この回路は、一酸化炭素センサーがどのように機能するかを説明します。このセンサーには、液体電解質内に浸漬された 3 つの電極があります。これら 3 つの電極は主に作用電極、対電極、参照電極ですが、最も重要な電極は作用電極です。この電極は、一酸化炭素に対する触媒金属である白金でできており、疎水性ではあるがガス透過性の膜で裏打ちされています。一酸化炭素ガスは多孔質膜を通って拡散し、電気化学的に酸化されます。
電極からの電気化学反応の流れに関与する電子がセンサーの出力信号を生成します。参照電極は、電解質内に安定した電気化学ポテンシャルを提供します。この電極は一酸化炭素ガスへの曝露から保護されているため、その熱力学的ポテンシャルは常に同様であり、安定した状態を保ちます。さらに、参照電極全体に電流が流れることはできません。電気化学セル回路を完成させるために対電極が提供されます。
この電極は 2 番目の半電池としてのみ機能し、電子を電解質に出入りさせます。以下の回路は、作用電極の電位を制御し、信号電流をポテンショスタットとして知られる電圧に変更します。 WE (作用電極) からの電流は、U2 オペアンプを介して電圧に変換されます。したがって、この回路は作用電極の電圧をバイアス電位 (Vbias) に維持します。 RE (基準電極) の電位は、一定の入力電圧 (Vbias) と比較されます。回路内の U1 オペアンプは、作用電極電流と正確に等価で逆方向の電流を生成するのに十分な電圧を CE (対極) に生成します。同時に、作用電極と参照電極の間で一定の電圧を維持することができます。
一酸化炭素センサーには、潜在的な干渉ガスが作用電極に到達する前に除去する化学選択フィルターも装備されています。化学選択フィルターが正しく動作すると、化学センサーは妨害ガスに対する反応が少なくなります。上で説明した技術を変更して、さまざまなガスに反応するセンサーを提供できます。したがって、これは、さまざまな作用電極、化学的に選択的なフィルターのバイアス電位を使用して実現できます。
化学センサーの種類
化学センサーにはさまざまなタイプがありますが、これについては以下で説明します。
飲酒検知器
飲酒検知器は、呼気サンプルから BAC (血中アルコール含有量) を推定するために使用される化学センサーです。人がアルコールを飲むときは必ず、飲む量に正比例する一定量のアルコール分子を吐き出します。したがって、このセンサーは、人の BAC を頻繁に測定して、車両を安全に運転しているかどうかを判断するために特別に設計されています。アルコール分子が受容体を介して相互作用すると、硫酸、硝酸銀、水、重クロム酸カリウムなど、受容体に封入されているもう 1 つの化学物質に遭遇します。 2 つのチャンバー間の化学的相違が認識されると、電気信号が生成され、その針またはスクリーンを通じて表示されます。
二酸化炭素センサー
二酸化炭素センサーは、 CO2センサー CO2ガスの測定に使用されます。このセンサーの共通原理は、赤外線ガスセンサーと化学ガスセンサーです。したがって、CO2 ガスの測定は、屋内の空気の質、カプノグラフ装置の形態やさまざまな産業分野における肺の機能を観察する上で重要です。
一酸化炭素検知器
一酸化炭素検知器は、一酸化炭素中毒を避けるためにCOガスの存在を感知するために使用される装置です。一酸化炭素ガスは、炭素含有物質の部分発火によって生成される無色、無臭、無味のガスです。このガスが高レベルに存在すると、存在量と暴露期間に基づいて、人体に非常に危険となる可能性があります。これらの検出器は主に、最終的に CO レベルを測定し、危険な CO レベルが周囲に蓄積する前に警報を発し、人々がその地域を安全にリフレッシュするか立ち去るための十分な警告を発するように設計されています。
電子鼻
アン 電子鼻 または、e-nose は、味や匂いを検出するために使用されるデバイスです。これは、センサーアレイとパターン認識システムを使用して人間の感覚を再現することができます。したがって、認識プロセスの段階は人間の嗅覚に関連しており、比較、識別、定量化、およびその他の用途のために実行されます。データの保存と取得。認識プロセスの各段階は人間の嗅覚と似ており、識別、比較、定量化、およびデータの保存と検索を含むその他の用途のために実行されます。
酸化亜鉛ナノロッドセンサー
酸化亜鉛ナノロッド センサー (ZnO ナノロッド センサー) は、周囲大気内の液体分子または特定の気体の存在を検出するために使用される光学または電子デバイスです。この化学センサーは、ZnO ナノロッドなどのすべてのナノサイズの材料の表面積を強化しています。ナノロッドへの分子の吸収は、フォトルミネッセンス、振動周波数、電気伝導率、質量などのナノロッドの特性の違いを通じて検出できます。最も簡単で最も一般的な方法は、ナノロッド全体に電流を流し、ナノロッドに曝露したときのその変化を監視することです。ガス。
電位差センサー
電位差センサーは、検体ガス (または) 溶液中の一部の成分の分析濃度を調べるために使用される化学センサーの一種です。このセンサーは、電圧が存在しないときに電極の電位を測定します。このセンサーは、従来の分析機器と比較して、シンプルさ、コスト効率など、多くの利点があります。したがって、これらのセンサーは、食品、ヘルスケア、農業、食品品質監視、水質監視、健康監視、環境監視などのさまざまな分野で使用できます。
水素センサー
水素センサーはセンサーの一種です。さまざまな分野で水素ガスの存在を検出するために使用されます。これらのセンサーは、他のガスセンサーと比較して、低コスト、耐久性、コンパクトで、メンテナンスが非常に簡単です。水素は無色、無味、無臭の気体です。このセンサーは、環境内の水素含有量の検出とガス漏れの監視に使用する必要があります。このセンサーは、ガス漏れを検出する水素ガス検知器に使用されます。
蛍光塩化物センサー
蛍光塩化物センサーは、化学分析に使用される化学センサーの一種で、細胞膜を通過する塩化物輸送を測定して、細胞体積、電荷バランス、膜の興奮性、および静止電位を調整します。これらは主に嚢胞性線維症の診断にも使用されます。生理学的プロセスにおける塩化物 (Cl-) の関与の発見は、生細胞内の細胞内 Cl- 測定と蛍光ツールの開発を刺激します。
B/W ケミカルセンサーとバイオセンサーの違い
化学センサーとバイオセンサーの違いは次のとおりです。
| 化学センサー | バイオセンサー |
| 化学センサーは分析装置です。 | あ バイオセンサー 分析装置です、 |
| 化学信号を電気信号に変換するために使用されます。 | 物理化学検出器を介して生体成分と結合する化学物質を検出するために使用されます。 |
| このセンサーは受容体とトランスデューサーを使用します。 | このセンサーは生物学的および物理的コンポーネントを使用します。 |
| 化学センサーは、化合物を測定および特性評価します。 | バイオセンサーは有機材料を測定し、特性評価します。 |
| 化学センサーの例は次のとおりです。飲酒検知器、電気化学的ガスセンサー、一酸化炭素センサー。 | バイオセンサーの例は次のとおりです。妊娠検査薬と血糖値監視センサー。 |
| これらのセンサーは、環境監視、食品産業、鉱業、医療検出、防衛安全、生物工学などで使用されています。 | バイオセンサーは、病気の監視、汚染物質の検出、創薬、病気の原因となる微生物などに使用されます。 |
メリットとデメリット
化学センサーの利点は次のとおりです。
- 化学センサーはさまざまなガスや蒸気に迅速に応答します。
- これらは手頃な価格です。
- 化学センサーは非常に使いやすく、持ち運びが簡単です
- これらは高価ではありません。
化学センサーには次のような欠点があります。
- これらのセンサーは狭い (または) 温度範囲が限られています。
- このセンサーは、生態学的モニタリングの必要性をすべて満たすことはできません。
- 有効期限には限りがあります。
化学センサーの用途
の 化学センサーの応用 以下のものが含まれます。
- 化学センサーは、医療検出、食品産業の環境監視、生物工学、防衛安全および鉱業において重要な用途を持っています。
- 化学センサーの用途には、主に安全、救命救急、産業衛生、製品の品質管理、プロセス管理などが含まれます。
- このセンサーは、分析対象物の化学的性質を測定および検出するのに役立ちます。
- これらは医療、ホームセキュリティ、環境汚染などに使用されます。
- 化学センシングは、次のような幅広い分野で使用されています。電気化学分析、生物医学測定、汚染監視および産業制御。
- これらのセンサーは、汚染や汚染物質の検出を監視するためのさまざまな用途に使用できます。
その他の化学センサーとそのインターフェースについては、これを参照してください。
- MQ4 メタンガスセンサー。
- MQ8 水素ガスセンサー。
したがって、これは化学物質の概要です センサー、構造、働き g、回路、種類、違い、メリット、デメリット、用途など。これらのセンサーは、化学信号を分析信号に変換するために使用されるデバイスです。ここで、化学信号は、センサー内にある感知材料と標的分析物の間の選択的相互作用を通じて形成されます。化学センサーの例は次のとおりです。一酸化炭素検出器、グルコース検出器、蚊、妊娠検査薬など。ここで質問があります。バイオセンサーとは何ですか?
