En High Performance Impedans-basert plattform for Fordunstingstall Detection

Summary

Dette notatet presenterer en impedans-basert apparat for fordampingen påvisning av løsninger. Det gir klare fordeler i forhold til en konvensjonell vekttap tilnærming: en rask respons, høy følsomhet deteksjon, en liten prøve kravet, flere eksempler på målinger, og enkel demontering for rengjøring og gjenbruk formål.

Abstract

Dette dokumentet beskriver en fremgangsmåte for en ny impedans-basert plattform for påvisning av fordampningshastigheten. Modellen sammensatte hyaluronsyre ble ansatt her for demonstrasjonsformål. Flere fordampning tester på modellen forbindelsen som et fuktemiddel med forskjellige konsentrasjoner i oppløsninger ble utført for sammenligningsformål. En konvensjonell vekttap metode er kjent som den enkleste, men tidkrevende, måleteknikken for fordampningshastighet deteksjon. Likevel, er en klar ulempe at et stort volum av prøven er nødvendig, og flere stikkprøver ikke kan gjennomføres på samme tid. For første gang i litteraturen, er en elektrisk impedans følerbrikke med hell anvendt på en sanntids fordampning undersøkelse i en tidsdeling, kontinuerlig og automatisk måte. Dessuten, så lite som 0,5 ml av testprøvene er nødvendig i denne impedans basert apparat, og en stor impedans variasjon påvises blandt forskjellige fortynnet solutions. Den foreslåtte høy følsomhet og rask respons impedans sensing system er funnet å utkonkurrere en konvensjonell vekttap tilnærming i form av fordampning avlesningen.

Introduction

Fordampning er en type væske fordampning og opptrer langs den gass-væske-grensesnittet til et felles legeme av vann. Vannmolekylene i nærheten av overflaten blir i stand til å unnslippe fra væsken som følge av kollisjon av vannmolekyler. Fordampningshastigheten er en viktig avgjørende faktor under prosessen med inndampning. Generelt er en balanse eller volumetrisk rør ^1-3 er mye brukt for å detektere fordampning av løsninger. Det tar imidlertid lang tid for å måle fordampningshastigheten på grunn av den presisjon begrensning av en balanse eller en volumetrisk rør. Av denne grunn må en rask og høy følsomhet instrument bli utviklet for å sondere inn i detaljene i fordampningsprosessen.

Elektrokjemisk impedans spektroskopi (EIS) er en rask respons, sensitive og effektive eksperimentelle midler i form av in-situ impedans deteksjon for elektrokjemisk system karakterisering ^4. Derfor kan EIS brukes i ulike fyLDS, slik som nyere studier om mobilatferd ^5, bioanalytical sensing ^6-7, elektrolyse ^8, ledende polymerer ⁹ og elektrokjemisk utvinning ^10. Selv om EIS systemer hadde med hell vært anvendt i en rekke disipliner, eksisterer det et svært lite antall publikasjoner i sin anvendelse til fordampning forskning.

Hyaluronsyre, et høymolekylært polysakkarid med sterkt vannbindende potensial, er et kjent fuktemiddel for kosmetiske anvendelser. En hyaluronsyre molekyl kan binde opptil 500 vannmolekyler ¹¹ og nå 1000 ganger sin opprinnelige volum ^12. En ekstremt liten mengde av hyaluronsyre kan ha fuktende funksjon ^13-14. På grunn av høy fuktighet oppbevaring, har hyaluronsyre blitt en viktig del av kosmetiske fuktighetsbevarende produkter med høy kommersiell verdi på verdensbasis ^15.

Tsin studie presenterer metoden av en roman impedans-basert apparat med høy hastighet gjenkjenning, lite volum prøve kravet, og flere eksempler på målinger ^16-19. Det er presentert med fokus på den relative fordampingen sammenligning mellom løsninger som en måte å validere overlegenhet av den innovative onspåvisningsmekanisme over en vanlig veiing måte.

Protocol

1. Experimental Chip Module Dikte indium tinn oksid (ITO) elektrode chip ved fotolitografi og kjemiske våte etseprosesser Skaff en ITO substrat (370 mm x 480 mm x 0,5 mm (L x B x H)) med en 2600 Å ITO lag kommersielt (Se Materials List). Skjær ITO substratet til dimensjonene 90 mm x 90 mm x 0,5 mm med en glass kutter for ITO elektrode mønstringsprosess i en 4 tommers aligner. Bruke en ultralydrenser for å rengjøre Ito glass med aceton og deretter med avionisert vann, …

Representative Results

I løpet av fordampningen, de ledende ioner i den testede oppløsning ble konsentrert med avtagende volum oppløsning, og impedansen av denne oppløsning ble redusert. Satsene for vekttap og impedans reduksjon i fordampningen fremgang for hver testet løsningen ble målt. For sammenligningsformål dataene i satsene for vekttap og impedansen reduseres ble normalisert til vann og deretter plottet sammen på figur 5. Som illustrert i figur 5, viser det vekttap den samme tendensen som imped…

Discussion

Det kritiske trinnet for fordamping måling i denne impedans-baserte deteksjons er fremstillingen av de testede løsninger. Deionisert vann kan ikke brukes på grunn av sin enorme impedans. I stedet, ble springvann inneholdende elektrisk ledende ioner anvendes for fremstilling av hyaluronsyre-løsninger for eksperimenter. Men de elektriske egenskapene til ledningsvann var ikke konstant for bruk. Derfor normalisering, slik som den relative fordampningshastigheten til vannet i denne studien ble…

Materials

95 % ethanol	Echo Chemical Co., Ltd., Miaoli, Taiwan	484000001103C-00EC
Acetone	Avantor Performance Materials Inc., Center Valley, PA, USA	JTB-9005-68
Development solution	Kemitek Industrial Crop., Hsinchu, Taiwan	12F01031	KTD-1
Etching solution	eSolv Technology Co., Taipei, Taiwan		EG-462
Hyaluronic acid	Shandong Freda Biopharm Co., Ltd., Jinan, China	1010212	Molecular weight 980k, Cosmetic Grade
Photoresist solution	AZ Electronic Materials Taiwan Co., Ltd., Hsinchu, Taiwan	65101M19	AZ6112
8-well silicone array	Greiner bio-one Inc., Frickenhausen, Baden-Württemberg, Germany	FlexiPERM
ITO glass	GemTech Optoelectronics Co., Taoyuan, Taiwan
Vial	Sigma-Aldrich Co. LLC., St. Louis, MO, USA	854190
Film photomask	Taiwan Mesh Co., Ltd, Taoyuan, Taiwan
Lock-in amplifier	Stanford Research Systems, Inc., Palo Alto, CA, USA	SR830
Switch relay	Instrument Technology Research Center, National Applied Research Laboratories, Hsinchu, Taiwan
Electronic balance machine	Precisa Co., Dietikon, Switzerland	XS225A