November 21 23, 2012 Electrochemicalmicrosensorsfor non invasivemeasurementof partialpressureof O 2 and CO 2 inarterialbloodby invivo epidermal method Tadeusz Palko Warsaw University of Technology(Poland) Forum is part financed by Podlaskie Region
Mikro- i Nano-Systemy w Chemii i Diagnostyce Biomedycznej Mikroczujniki elektrochemiczne do nieinwazyjnego pomiaru prężności O 2 i CO 2 we krwi tętniczej Tadeusz Pałko, Józef Przytulski, Włodzimierz Łukasik Instytut Metrologii iinżynierii Biomedycznej Politechniki Warszawskiej ul. Św. A. Boboli 8; 02-525 Warszawa tel: 22 848 37 64; fax: 22 234 8663 http://imiib.mchtr.pw.edu.pl
ZADANIA: 1. Opracowanie założeń do projektu czujników. 2. Opracowanie konstrukcji i technologii czujników naskórnych po 2, pco 2 oraz odpowiednich mikroukładów i układów pomiarowych. 3. Badania i testowanie układów pomiarowych oraz opracowanie metod i systemów kalibracji czujników do gazometrii krwi. 4.Testowanie opracowanych urządzeń do pomiaru po2 i pco2, popularyzacja uzyskanych wyników.
Schemat blokowy układu do pomiaru po 2 Temperatura UKŁAD GRZANIA ZASILACZ U CZUJNIK po 2 I WZMACNIACZ Z UKŁADEM POLARYZACJI CZUJNIKA UKŁAD PREZENTACJI I KOMUNIKACJI skóra O 2 zero czułość
WYKRESY KRZYWYCH POLAROGRAFICZNYCH DLA RÓŻNYCH STĘŻEŃ TLENU 2 I[nA] 2 I[nA] U [V] Stężenie O 2 [%]
Model czujnika po 2
Pomiar po 2
Pomiar po 2 z okluzją
Schemat blokowy układu do pomiaru pco 2 PC Układ pomiaru i regulacji temperatury Układ sterowania i komunikacji Wyświetlacz LCD Czujnik pco 2 CO 2 Elektrolit ISFET D S Układ pomiarowy Przetwornik A/C z programowanym wzmocnieniem E ref Skóra Membrana
Czujnik pco 2 Reakcja: CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + CO 3 _ Zależność między ph i pco 2 : ph = A log pco 2 (log pco 2 ) = S ph S = -0,9-1
Głowica do testowania struktur BSC ISFET
TESTOWANIE STRUKTUR BSC-ISFET Struktury BSC- ISFET z dodatkową izolacją z azotku krzemu zostały wykonane przez ITE w dwóch rozmiarach: 3 mm i 5 mm. Opracowano projekt i wykonano układ elektroniczny urządzenia do testowania struktur BSC-ISFET. Opracowano model cyfrowy (program CAD - SolidWorks) i fizyczny głowicy do testowania struktur BSC- ISFET, która stanowi interfejs do w/w układu. Dodatkowa izolacja z azotku krzemu tranzystora BSC ISFET, obniża jego czułość do około 45 mv/ph i zwiększa odporność na zakłócenia optyczne
Model czujnika pco 2
Wyniki pomiarów eksperymentalnych 9,9 % CO 2 t 1
Wyniki pomiarów eksperymentalnych 5% CO 2 9,9 % CO 2 t 1 t 2
Fotografia stanowiska do badań eksperymentalnych
PROMOCJE Pałko T., Przytulski J., Łukasik W.: Układ grzania i termostatowania modelu naskórnego czujnika prężności O 2 w krwi. Plakat na Konferencję w Białowieży 2011. Ekwińska M.A., Jaroszewicz B., Domański K., Grabiec P., Zaborowski M., Tomaszewski D., Pałko T., Przytulski J., Łukasik W., Dawgul M., Pijanowska D.: Transcutaneous blood capnometry sensor head based on Back Side Contacted ISFET. Poster on 9 Intern. Conf. MECHATRONICS 2011 Warsaw, September 21-24, 2011. Prezentacja wyników osiągniętych w zadaniu 4d projektu MNS- DIAG na Forum BEST OF EAST FOR EASTERN PARTNERSHIP, November 28-30, 2011, Warsaw, Poland Pałko T., Przytulski J., Łukasik W. Model naskórnego czujnika prężności tlenu we krwi z układem termostatowania. XI Konferencja Naukowa Czujniki Optoelektroniczne i Elektroniczne COE 2010 Nałęczów, 20-23.06.2010 Model naskórnego czujnika prężności tlenu w krwi Elektronika 12/2010 s.91 Pałko T., Przytulski J., Łukasik W. - Transcutaneous sensor for CO 2, Światowy Kongres Fizyki Medycznej i Inżynierii Biomedycznej, Beijing, Chiny 26-31 maja 2012r. Pałko T., Przytulski J., Łukasik W. - Model naskórnego czujnika prężności CO 2, XII Konferencja Naukowa Czujniki Optoelektroniczne i Elektroniczne, Karpacz, 24-27.06.2012 M. A. Ekwińska, B. Jaroszewicz, K. Domański, P. Grabiec, M. Zaborowski, D. Tomaszewski, T. Pałko, J. Przytulski, W. Łukasik, M. Dawgul, D. Pijanowska - BSC ISFET as transcutaneous blood capnometry sensor. III National Conference of Nano and Micromechanics 4 6 July 2012 IPPT PAN, Warszawa
PUBLIKACJE Ekwińska M.A., Jaroszewicz B., Domański K., Grabiec P., Zaborowski M., Tomaszewski D. Pałko T., Przytulski J., Łukasik W., Dawgul M., Pijanowska D.: Transcutaneous blood capnometry sensor head based on Back Side Contacted ISFET. Mechatronics. Resent technological and scientific advances. Springer Verlag Berlin Heidelberg 2011, 607-614. M. A. Ekwińska, B. Jaroszewicz, K. Domański, P. Grabiec, M. Zaborowski, D. Tomaszewski, T. Pałko, J. Przytulski, W. Łukasik, M. Dawgul, D. Pijanowska - BSC ISFET as transcutaneous blood capnometry sensor. - w przygotowaniu
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ
Wyniki termostatowania naskórnego czujnika po 2 moment of sensor location on theskin
November 21 23, 2012 Electrochemicalmicrosensorsfor non invasivemeasurementof partialpressureof O 2 and CO 2 inarterialbloodby invivo epidermal method Tadeusz Palko Warsaw University of Technology(Poland) Forum is part financed by Podlaskie Region