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MEMS,传感技术相关技术文章美国和澳大利亚研究人员开发了一种基于光学原理的新型pH传感器ph传感器

MEMS,传感技术相关技术文章美国和澳大利亚研究人员开发了一种基于光学原理的新型pH传感器

据麦姆斯咨询报道,为了替代传统的石蕊试纸,美国和澳大利亚的一支国际研究小组正在研发一种基于光学原理的新型pH传感器,它可以在不干扰被监测生物系统的情况下,为用户读取实时的pH值,并保持一段时间连续的信号记录。

相关研究结果近期发表在传感器领域知名期刊Sensors and Actuators B上。研究人员认为,这款尚处于概念验证实验阶段的传感器,还可以作为其它类型生物组织传感器的设计基础。

该篇论文的合著者、美国国家标准与技术研究院(NIST)的化学家Zeeshan Ahmed表示,这种多功能的pH传感器可用于生物组织工程或监测癌症等疾病的进展。他说,监测组织的关键属性,比如pH值,可以极大地帮助研究牙齿、心脏、骨骼等组织的生长能力。

“我们的主要动机是开发一系列非侵入性的测量工具,使生物组织研究人员无需从培养箱中取出细胞或仪器,能无干扰地追踪其细胞培养的健康状况。”Ahmed说:“我们从pH值测量开始,因为它在我们合作者的愿望清单上排名第一。接下来可能是用于研究骨骼形成的钙离子检测器。”

美国和澳大利亚研究人员开发了一种基于光学原理的新型pH传感器

图1:美国和澳大利亚的研究人员开发了一种非侵入性、即时测量液体pH值的方法,该方法使用了激光光源、光纤探头以及一些基本的化学试剂。

跨学科技术

这种新型概念器件结合了光子学和化学的技术。研究团队成员主要来自美国美利坚大学和澳大利亚昆士兰科技大学,他们使用光纤器件来测量发色团吸收光之后释放的热量,这些发色团吸光后pH值和颜色会显著改变。

发色团被合并到交联的水凝胶涂层中,该涂层上涂覆了被刻蚀成布拉格光栅结构的小光纤。温度或压力的变化会改变穿过光栅的光的波长,从而光纤可作为一种光子温度计。pH值可以通过分析光热光谱随时间变化而记录下来,或在特定时刻通过发色团基质的颜色变化而直接读取。