- 프러시아 블루 (PB)를 운반하는 고정식 그래 핀 코팅 된 다공성 실리카 구체 (PB/G/PSS)
- 은력이없는 기준 극의 개발은 작은 바카라 센서의 수명을 5 배 이상 더 길게 만듭니다
- 응급 및 의료 환경에서 혈액 가스 분석기에 배치 할 수 있습니다
바카라 센서의 안정성 및 전극 오염 메커니즘
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
최고 연구원 Ito Tetsuji, Nanospace Design Group, 화학 공정 연구 부서, 바카라 커뮤니티 (이하 "AIST") 및 연구 그룹 인 Hasegawa Yasuhisa의 책임자 인 Hasegawa Yasuhisa의 화학 연구소 (Housinafter)는 성공적으로 성공적으로 (현재는 송)를 성공적으로 발전 시켰습니다 도쿄 대도시 병원 조직, 도쿄 대도시 병원 조직) (현재 도쿄 대도시 병원 조직, 도쿄 대도시 병원 조직) 및 Nishihara Hirotomo 교수 (동시에 다중 재료 과학 연구소), 일본의 Tohoku University, Dr Fujii Kenichi, Development and Development Group, 및 Development Group, 및 Development and Development Group 도쿄 메트로폴리탄 병원 조직, 도쿄 대도시 병원 조직), 국립 대학교 소아 소아 외과학과 의학 학위 프로그램 이 업적은입니다작동 전극실버 오염이 발생하지 않음참조 제한의 개발을 통해 실현되었습니다
전통적인 작은 바카라 센서는 정확한 측정이은/은 염화물 (AG/AgCl) 기준 전극에서 용리되지 않도록하는 문제가 발생하여 작동 전극에서 침전되었습니다 우리,Prussian Blue그래 핀Cover다공성 실리카 구체(pb/g/pss)를 기준 극으로 사용함으로써, 우리는 이온을 용출하지 않고 오랫동안 지속적으로 사용될 수있는 작은 바카라 센서를 성공적으로 개발했습니다 이 발견은 의료 환경에서 혈액 바카라 분석으로 확장 될 수 있으며 "삶의 질 향상 (QOL)에 기여하는 것으로 생각됩니다
이 기술의 세부 사항은 2024 년 8 월 20 일에 제공 될 예정입니다ACS 응용 재료 및 인터페이스"및 보충 저널 표지에 등장합니다
혈액 가스 분석기는 혈액에서 바카라 및 이산화탄소의 부분 압력 및 pH를 분석하고 진단 결과를 사용하여 환자의 상태에 대해 배우고 치료 방법을 결정하는 테스트 장치입니다 특히, 호흡 부전과 같은 중환자 환자의 병리를 파악할 수있는 응급 테스트 장치로서 중요한 역할을하며 응급 클리닉 및 수술실과 같은 긴급한 의료 환경에서 사용됩니다 또한, 일반적으로 사용되는 맥박 바카라 측정기와 같은 단순한 기술은 정확한 혈액 분석을 어렵게 만들기 때문에, 긴급 성이 높은 의료 환경에서는 사용이 제한적입니다 현재 지속적으로 사용할 수있는 중간 및 대형 장비는 주류이며, 시장 규모는 2020 년에는 2,400 억 엔, 2027 년에는 350 억 엔에 도달 할 것으로 예상됩니다
이 맥락에서, 어린이와 신생아의 혈액 가스 분석에 특히 필요한 것은 장치를 더 작게 만들고 샘플 부피가 더 작아지는 것입니다 (혈액 수집량) 따라서, 작은 바카라 센서의 개발이 빠르게 수행되고있다 그러나, 종래의 작은 바카라 센서는 AG/AgCL 기준 전극으로부터은이 작동하는 초음파 초음파 초음파 산에서 침전 된 문제가 있는데, 이는 짧은 시간 내에 정확한 분석을 수행 할 수 없어서 소형화에 장애가된다는 문제가있다 센서 성능의 열화를 방지하는 기준 극을 사용하여 지속적으로 측정 할 수있는 작고 오래 지속되는 혈액 바카라 농도 센서를 개발할 필요가있었습니다
이 배경에 대한 응답으로 AIST, Technomedica, Tochoku University, Fuji Silicia Chemistry 및 Tsukuba University는 새로운 기준 극의 제조 작업을 수행했으며 지속적으로 측정 할 수있는 장기적인 작은 바카라 농도 센서를 개발하는 작업을 수행했습니다
작은 바카라 센서는 작동 전극입니다카운터 페이스, 3 개의 전극 및 가스 투과성 막을 덮고있는 기준 전극, 전해질을 구성하며 백금은 작동 전극 및 카운터 전극으로 사용됩니다 (그림 1 (a)) 작동 전극과 카운터 전극 사이에서 흐르는 전류 값을 측정함으로써 작업 전극, 즉 혈액 내 바카라의 부분 압력에서 감소 된 바카라의 양을 측정 할 수 있습니다 이 경우, 측정 정확도를 보장하기 위해 기준 전극과 작동 전극 사이에 일정한 전압이 적용됩니다 그러나, 기존의 작은 바카라 센서를 사용하면, AG/AgCL 기준 전극으로부터 은색이 작동 전극의 침전물로부터 용리되어 (그림 1 (b)) (그림 1 (b))가 작동 전극과 카운터 전극 사이에 흐르는 전류 값이 변화하여 부분 바카라 압력을 정확하게 측정 할 수 없게 만듭니다
그림 1 장거리 바카라 센서의 메커니즘
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
우리가 개발 한 바카라 센서는 크기가 약 5cm 인 프러시아 블루의 높은 분산을 가진 그래 핀 코팅 된 다공성 실리카 구 (PB/G/PSS)였으며, 이전에는 약 5cm였으며 직경을 25mm로 감소 시켰으며 (그림 1 (C)) 기준 전극은 큰 표면적, 높은 전도도 및 산화 환원 반응을 나타내는 낮은 용해도를 나타내는 화학 종을 갖는 것과 같은 특성을 필요로한다 이 연구에서, 큰 표면적을 갖는 다공성 실리카 구체의 표면은 전도성 그래 핀으로 코팅되었고, 또한용해도 제품염화은의 약 1031한 가지 점유에서 산화-빨간 반응을 나타내는 프러시아 블루를 운반함으로써, 우리는 기준 전극에 필요한 특성을 가진 재료를 성공적으로 개발했다 또한, 전극은 인쇄에 의해 조밀하게 채워진 입자로 형성되었다 (도 1 (c))
그림 2 (a)는 바카라 부분 압력이 90 mmHg의 수성 용액이 지속적으로 흐르면 시변 전류 값을 보여줍니다 PB/G/PSS가 기준 전극으로 사용되었을 때, 전류 값은 5 일 동안 대략 -8 나노 앰퍼에서 안정적이었고, 작동 전극에서는 침전이 관찰되지 않았다 (도 2 (b)) 또한 바카라 부분 압력과 전류 값이 비례임을 확인했습니다 한편, Ag/Agcl이 기준 극으로 사용될 때, 현재 값은 20 시간에 걸쳐 약 -13 나노 앰퍼로 다양하며, 실버가 작동 극 상에 증착 된 것으로 확인되었다 (도 2 (c)) 이 결과는 PB/G/PSS 기준 극을 사용하여 지속적으로 측정 할 수있는 소형 바카라 센서가 실현 될 수 있음을 보여줍니다
그림 2 측정으로 인한 바카라 센서의 수명 및은 증착
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
이번에 개발 된 지속적인 사용, 장거리 소형 바카라 센서는 혈액 가스 분석기의 크기를 줄이며 응급 상황으로 이송 된 환자와 같은 다양한 응급 상황에서 사용될 것으로 예상됩니다
앞으로 개발 한 작은 바카라 센서를 혈액 가스 분석기에 통합 할 계획입니다 이를 통해 의료 환경에서 지속적인 분석을 가능하게하며 삶의 질 향상에 기여하는 것으로 생각됩니다
게시 된 잡지 :ACS 응용 재료 및 인터페이스
용지 제목 : 작은 바카라 센서에 대한 프러시아 블루를 사용한 오염없는 기준 전극
저자 : Akiko Yoshida, Kritin Pirabul, Shunsuke Fujii, Zheng-Ze Pan, Takeharu Yoshii, Mutsuhiro Ito, Kenichi Izawa, Yuka Minegishi, Yukinori Noguchi, Norihito Hioshi, Kota Tkedaka, yohoshi Hasegawa, Tetsuji Itoh 및 Hirotomo Nishihara
doi : 101021/acsami4c05103
URL :https : //pubsacsorg/doi/full/101021/acsami4c05103