مجموعة مستشعرات كيميائية

الموسوعة الحرة

مصفوفة المستشعرات الكيميائية هي بنية استشعارية تتألف من عدة مكونات استشعارية تُشكل نمطًا للكشف عن المادة المراد تحليلها، وذلك من خلال الاستجابات التراكمية لكل مكون من مكونات الاستشعار. توجد أنواع عديدة من مصفوفات المستشعرات الكيميائية، منها الإلكترونية والبصرية والموجات الصوتية والجهدية. ويمكن لهذه المصفوفات استخدام أنواع متعددة من المستشعرات، بعضها متفاعل بشكل متبادل، والبعض الآخر مُصمم خصيصًا للكشف عن مواد محددة. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

ملخص

تعريف

مكونات مصفوفة المستشعرات عبارة عن مستشعرات فردية، يتم اختيارها بناءً على خصائصها الاستشعارية الفردية (أي طريقة الكشف، والنوعية لفئة معينة من المواد المراد تحليلها، والتفاعل الجزيئي). تُختار مكونات المستشعرات بحيث تستجيب لأكبر عدد ممكن من المواد المراد تحليلها؛ لذا، فبينما تختلف حساسية وانتقائية مكونات المستشعرات الفردية، فإن للمستشعرات تأثيرًا تراكميًا من خلال إنشاء بصمة غير انتقائية لمادة معينة عند دمجها في بنية مصفوفة. [ 1 ] يُمكّن التعرف على البصمات من الكشف عن المواد المراد تحليلها في المخاليط. [ 1 ] [ 2 ] تختلف مصفوفات المستشعرات الكيميائية عن اختبارات التحليل المتعدد الأخرى، مثل اختبار شريط تحليل البول الذي يستخدم مواد استشعار متعددة ومحددة للكشف المستهدف عن المواد المراد تحليلها في الخليط؛ [ 1 ] بدلاً من ذلك، تعتمد مصفوفات المستشعرات الكيميائية على التفاعل المتبادل لمكونات المستشعرات الفردية لتوليد بصمات بناءً على الاستجابات التراكمية لمكونات المستشعرات للمادة المراد تحليلها. [ 1 ] [ 2 ] [ 5 ] [ 3 ]

مقارنة مع أجهزة الاستشعار الكيميائية الأخرى

تستشعر أجهزة الاستشعار الفردية المواد التحليلية المستهدفة بناءً على خصائصها الفيزيائية والبصرية والإلكترونية. تحتوي بعض أجهزة الاستشعار على جزيئات محددة لتحقيق ارتباط قوي ودقيق مع مادة تحليلية معينة؛ ومع ذلك، فبينما يُعد هذا النهج دقيقًا، إلا أن المخاليط المعقدة تؤثر على أداء جهاز الاستشعار. تشمل العديد من هذه المخاليط المعقدة الروائح والأبخرة المنبعثة من الرئتين. [ 1 ] غالبًا ما تستخدم أجهزة الاستشعار الكيميائية الفردية بيئات استشعار مضبوطة، ويمكن أن تؤثر الاختلافات في الظروف المحيطة (مثل درجة الحرارة والرطوبة ) على أداء جهاز الاستشعار. [ 2 ] [ 5 ] تستخدم مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية تقنية التعرف على الأنماط للاستجابات التوافقية لمكونات الاستشعار المتفاعلة بشكل متقاطع لتمكين استشعار مجموعة متنوعة من المخاليط في ظروف مختلفة. [ 1 ] [ 2 ] [ 5 ] [ 3 ] غالبًا ما يُشار إلى مصفوفات المستشعرات الكيميائية بأنها تحاكي الحواس الخمس - السمع ، والتذوق ، والشم ، والإحساس الجسدي ، والبصر - لأن الاستجابات التوافقية لمكونات المصفوفة المختلفة لمادة تحليلية معينة تُنشئ بصمات مميزة لمواد تحليلية أو مخاليط محددة باستخدام كل من التفاعلات الجزيئية المستهدفة والتعرف على الأنماط. [ 3 ] [ 4 ]

تاريخ

يرتبط تاريخ مصفوفات المستشعرات الكيميائية ارتباطًا وثيقًا بتطوير تقنيات المستشعرات الكيميائية الأخرى، حيث ازدهر البحث في مجال المستشعرات الكيميائية الإلكترونية في ستينيات القرن الماضي مع إثبات جدوى مستشعرات أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة القادرة على استشعار تحليلات مثل الأكسجين. [ 6 ] يستطيع الإنسان تحديد وتمييز ما يُقدّر بنحو 10,000 رائحة أو أكثر، على الرغم من امتلاكه 400 مستقبل شمّي فقط . [ 3 ] تؤدي معالجة الإشارات في الدماغ، الناتجة عن استجابات مستقبلات الشم لكل مكون من مكونات المصفوفة، إلى التعرف على الأنماط لتمييز رائحة معينة. [ 3 ] يتمثل أحد أهداف تصميم العديد من مصفوفات المستشعرات الكيميائية في محاكاة أداء حاسة الشم لتصميم أنف إلكتروني مُدمج مع مجموعة متنوعة من المواد. [ 7 ] يُحاكي دمج مصفوفات المستشعرات الكيميائية مع أساليب التعرف على الأنماط أساليب التعرف الحسي البيولوجي. [ 8 ] انظر الشكل 1. تتوفر أنظمة الأنف الإلكتروني تجاريًا وتُستخدم في صناعة الأغذية لمراقبة الجودة. تُظهر الجهود البحثية الحالية إمكانية تطبيق مبدأ الأنف الإلكتروني في مجالي الرصد البيئي والطب، سواءً في الأجهزة التجارية أو في الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء والمتاحة للمستهلكين. [ 9 ] ويكمن جوهر مصفوفات المستشعرات الكيميائية في مبدأ تفاعل المواد المختلفة مع مختلف المواد التحليلية. وبالتالي، يمكن استخدام أي نوع من المواد في مصفوفة المستشعرات، طالما أنها تستجيب بشكل مختلف للمواد التحليلية أو المخاليط المختلفة. وانطلاقًا من هذه الفكرة، ركز تطوير مصفوفات المستشعرات الكيميائية على مصفوفات المستشعرات التفاعلية المتبادلة، نظرًا لتوافقها الواسع مع المركبات كمكونات للمخاليط. [ 1 ]

الشكل 1. يستوحي تصميم العديد من مصفوفات المستشعرات الكيميائية إلهامها من واحدة أو أكثر من الحواس الخمس، كالشم والتذوق. وكما هو موضح هنا، يمكن تقسيم عملية استخدام بيانات مصفوفة المستشعرات إلى خطوات مشابهة لخطوات الكشف البيولوجي عن الروائح: 1. استقبال الإشارة، 2. معالجة الإشارة، 3. مقارنة الإشارة بالمعلومات المعروفة مسبقًا، 4. إصدار الاستجابة.

معالجة إشارات المصفوفة

يجب معالجة الإشارات الواردة من مصفوفة المستشعرات ومقارنتها بأنماط معروفة مسبقًا. وتُعدّ العديد من التقنيات مفيدة في معالجة بيانات المصفوفات، بما في ذلك تحليل المكونات الرئيسية (PCA)، وتحليل المربعات الصغرى ، ومؤخرًا تدريب الشبكات العصبية واستخدام التعلّم الآلي لتطوير الأنماط وتحديدها. [ 1 ] [ 4 ] وقد مثّل التعلّم الآلي تطورًا حديثًا في توليد الأنماط والتعرّف عليها في بيانات مصفوفات المستشعرات الكيميائية. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] وتعتمد طريقة تحليل البيانات المختارة على مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك معايير الاستشعار، والاستخدام المطلوب للمعلومات (كميًا أو نوعيًا)، وطريقة الكشف التي يمكن تصنيفها ضمن أربعة أنواع رئيسية من مصفوفات المستشعرات الكيميائية: المصفوفات الإلكترونية، والبصرية، ومصفوفات الموجات الصوتية، ومصفوفات المستشعرات الكهروكيميائية. [ 1 ] [ 2 ] [ 5 ]

مصفوفات المستشعرات الكيميائية الإلكترونية

يعتمد النوع الأول من مصفوفات المستشعرات الكيميائية على تعديل الإشارة الإلكترونية لاكتسابها. غالبًا ما تستخدم هذه المصفوفات مواد شبه موصلة، مثل أشباه موصلات أكاسيد المعادن ، أو البوليمرات الموصلة ، أو المواد النانوية ، أو مواد هيكلية مثل الهياكل المعدنية العضوية والهياكل العضوية التساهمية . [ 1 ] يُعد المقاوم الكيميائي أحد أبسط بنى الأجهزة للمستشعرات الكيميائية الإلكترونية ، وتشمل البنى الأخرى المكثفات والترانزستورات ؛ إذ تتميز هذه المواد بمقاومة يمكن تغييرها من خلال الامتزاز الفيزيائي أو الكيميائي للجزيئات المستهدفة، وبالتالي الحصول على إشارة قابلة للقياس كتغير في التيار الكهربائي أو السعة أو الجهد . [ 1 ]

أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية الإلكترونية

تم الإبلاغ عن أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة لأول مرة في ستينيات القرن الماضي كمستشعر كيميائي مقاوم للكشف عن الأبخرة العضوية أحادية التحليل. [ 1 ] استخدمت أولى المستشعرات الكيميائية المقاومة المتوفرة تجاريًا أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة للكشف عن أول أكسيد الكربون . [ 1 ] [ 12 ] على الرغم من شهرتها باستخدامها في كاشفات أول أكسيد الكربون ، إلا أن أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة قادرة على استشعار مواد تحليلية أخرى من خلال ضبط تركيبها بشكل استراتيجي. [ 12 ] إن درجة حرارة التشغيل العالية المطلوبة لتشغيل هذه المستشعرات تجعل أشباه الموصلات هذه غير فعالة وعرضة للتفاعل المتبادل، خاصة مع الماء. [ 1 ] [ 5 ]

في تسعينيات القرن الماضي، ابتكر باحثون في جامعة وارويك أول مصفوفة استشعار لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة ذات تفاعل متقاطع (غير انتقائية)، مدمجة مع برمجيات التعرف على الأنماط، وذلك لاستشعار وتمييز الأبخرة العضوية، بما في ذلك الأسيتون والإيثانول والميثانول والزيلين ، في مخاليط متعددة التحليلات. [ 1 ] [ 12 ] عُرف نظام الأنف الإلكتروني هذا باسم "أنف وارويك"، وقد جمع بين أشباه موصلات أكسيد القصدير وأكسيد السيليكون المتوفرة تجاريًا في شكل مصفوفة لاستشعار الغازات، كما هو موضح في الشكل 2. [ 13 ] تُبذل الجهود الحالية لتطوير شكل مصفوفات أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة باستخدام تقنيات التصنيع الدقيق لتمكين تصميم مصفوفات أصغر حجمًا ودمج مكونات معالجة الإشارات في كل مكون من مكونات المصفوفة. وقد أظهرت هذه الأجهزة الدقيقة نتائج واعدة مع انخفاض حدود الكشف وتعزيز القدرة على تمييز المركبات العضوية المتطايرة وأول أكسيد الكربون باستخدام مصفوفات تحتوي على أعداد مختلفة من الأجهزة، كما تُقلل هذه الأنظمة من كمية مادة الاستشعار باستخدام أغشية رقيقة من أكاسيد المعادن. [ 14 ] كما تبين أن حساسية أجهزة الاستشعار تتأثر بتغيير نسبة المعدن داخل كل جهاز، وأن معالجة البيانات تستخدم تحليل المربعات الصغرى. [ 12 ]

من الأمثلة الأخرى على أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة مصفوفات ترانزستورات تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOSFET)، والتي تتكون من معدن بوابة نشط تحفيزيًا (مثل البلاديوم ) فوق طبقة من ثاني أكسيد السيليكون على قاعدة من السيليكون من النوع p مع قنوات مطعمة بالنوع n مجاورة للبوابة، وقد استُخدمت هذه الترانزستورات لاستشعار الهيدروجين والأمونيا والإيثانول . [ 1 ] تعمل هذه الترانزستورات من خلال المادة المُحللة الممتزة على تعديل دالة شغل بوابة شبه الموصل ، مما يُسبب تغيرات في الجهد عبر الجهاز. [ 1 ] تتميز ترانزستورات MOSFET بقابلية ضبط عالية، ولكنها لا تزال محدودة بسبب تفاعلها المتبادل ودرجات حرارة التشغيل العالية. [ 2 ]

البوليمرات الموصلة بطبيعتها في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية الإلكترونية

تشمل العديد من البوليمرات الموصلة ذاتيًا ذات الأهمية البولي أسيتيلين ، والبولي ثيوفين ، والبولي أنيلين ، ويمكن جعل بعضها موصلًا من خلال عمليات مثل التطعيم الكيميائي . [ 1 ] [ 2 ] تعتمد الكيمياء الأساسية الكامنة وراء آلية الاستشعار الإلكتروني للبوليمرات الموصلة على تعديل موصلية هذه البوليمرات عند حدوث تغييرات في بنيتها الفيزيائية (التورم) نتيجةً لتفاعلاتها مع المواد المراد تحليلها (بشكل رئيسي من خلال الامتصاص). [ 1 ] تتمثل إحدى مزايا استخدام البوليمرات الموصلة في مصفوفات المستشعرات في إمكانية تصنيع مكتبة واسعة من البوليمرات. ونتيجةً لذلك، تُعد البوليمرات الموصلة بديلاً واعدًا لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة، إذ يُمكن استخدام عدد أكبر من المستشعرات ذات الوظائف المختلفة لتصميم مصفوفة أكثر متانة مُصممة خصيصًا لتطبيقات محددة. يؤثر نوع المونومر، وظروف البلمرة، وطرق تصنيع الجهاز على كلٍ من الخصائص المورفولوجية والكيميائية للبوليمرات الموصلة، مما يُسهم أيضًا في زيادة تنوع مكونات المصفوفة التي يُمكن تصميمها. [ 1 ] [ 2 ] [ 8 ] تتشابه قيود مصفوفات البوليمرات الموصلة مع قيود نظائرها من أجهزة الاستشعار الفردية، حيث أن مسارات نقل الإشارة عبر مادة البوليمر غير مفهومة جيدًا، ويعاني كلاهما من صعوبة في استشعار الأنواع غير القطبية نظرًا لضعف امتصاصها على البوليمر. [ 1 ] تتوفر العديد من الأنظمة التجارية وتُستخدم في تحليل الأغذية واستشعار المركبات العضوية المتطايرة ؛ ومع ذلك، فقد تباطأ التقدم في تطوير مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية المقاومة التي تستخدم البوليمرات الموصلة مع تطور مواد وطرق استشعار أخرى. [ 1 ]

المواد النانوية في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية الإلكترونية

تم الإبلاغ عن تطوير مواد نانوية جديدة ، مثل الجرافين وأنابيب الكربون النانوية ومواد الهياكل ثنائية وثلاثية الأبعاد، كفئات جديدة من المواد لتطبيقات في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية الإلكترونية. بالنسبة للجرافين وأنابيب الكربون النانوية، تُستخدم وظائف السطح عبر التعديل التساهمي أو غير التساهمي، بالإضافة إلى عيوب مواقع الحواف، كمواقع لتفاعلات المضيف والضيف . ومن الأمثلة على ذلك أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار المُعدّلة بمختلف أنواع البورفيرينات المعدنية لتمكين التمييز بين المركبات العضوية المتطايرة . [ 15 ] [ 16 ]

مواد الإطار الموصلة في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية الإلكترونية

تتشابه المواد الهيكلية الموصلة في آليات الاستشعار؛ إلا أنه يمكن تصميم هذه المواد بمواقع نشطة مُجهزة خصيصًا لتفاعل جزيئي محدد. [ 17 ] وقد أظهرت الأطر المعدنية العضوية ثنائية المعدن من نوع ميتالوفثالوسيانين (MOFs) والأطر العضوية التساهمية ( COFs) إمكانات واعدة في مجال المقاومات الكيميائية أحادية الجهاز لاستشعار كبريتيد الهيدروجين والأمونيا وأكسيد النيتريك . [ 18 ] [ 19 ] يتيح تطوير هذه المواد كمقاومات كيميائية تصميمًا استراتيجيًا لمصفوفات قادرة على التفاعلات الجزيئية المستهدفة، والتي يمكن استخدامها لتطوير مكونات مصفوفة مصممة خصيصًا لاستشعار مركبات محددة. كما ركزت الأبحاث الحاسوبية على العديد من الأطر المعدنية العضوية على تحسين تركيبات هذه الأطر لتكون الأنسب لاستشعار مكونات معينة في مخاليط مختلفة. [ 20 ] وقد أظهر التركيز على تحسين مكونات مصفوفة الهيكل إمكانية تصميم مصفوفات استشعار قوية تجريبيًا وحسابيًا. [ 21 ] [ 22 ]

مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية الإلكترونية متعددة المواد

بُذلت جهودٌ للتغلب على القيود الخاصة بفئات المواد المختلفة المناسبة للاستخدام في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية الإلكترونية، وذلك بدمج أجهزة استشعار مصنوعة من مواد مختلفة في مصفوفة واحدة. [ 1 ] ومن الأمثلة على ذلك أسلاك نانوية من أكاسيد المعادن مطلية بأغشية رقيقة من إطارات معدنية عضوية (MOFs)، والتي أُفيد بأنها تتمتع بأداء استشعار مُحسَّن مقارنةً بأجهزة الاستشعار المصنوعة من المواد الفردية. [ 23 ] كما أظهرت مزائج الكربون الأسود والبوليمرات تمييزًا مُحسَّنًا للمواد المُحلَّلة وإشارات عناصر المصفوفة، مما يُتيح كشفًا مُحسَّنًا للمركبات العضوية المتطايرة عبر فئات متنوعة، وكذلك ضمن الفئة نفسها. [ 24 ] [ 25 ]

كما تم دمج البوليمرات المطبوعة جزيئياً في تنسيقات المصفوفات، وقد أظهرت فائدة كبيرة حيث أن عملية الطباعة الجزيئية تُمكّن من تصميم مصفوفات البوليمر المطبوعة جزيئياً لتناسب تحليلات محددة. [ 26 ]

مصفوفات مستشعرات كيميائية بصرية/لونية

الشكل 2. نظرة عامة على المبادئ الأساسية لمصفوفات المجسات اللونية والفلورية. 1. مصفوفة من عدة مجسات لونية و/أو فلورية. 2-3. يسمح تعريض المصفوفة لمواد تحليلية محددة بتحديد مكوناتها ببصمة مميزة. 4. يمكن إجراء تحليل متعدد المكونات لمزيج ما من خلال التعرف على أنماط البصمات المعروفة. هذه العملية هي تعميم آخر للشكل 1. مقتبس من الشكل الذي أنشأه أسكيم وزملاؤه. [ 3 ]

تختلف مصفوفات المستشعرات الكيميائية الضوئية عن مصفوفات المستشعرات الكيميائية الإلكترونية، إذ تستكشف التفاعلات الكيميائية بين المواد المراد تحليلها ومادة الاستشعار باستخدام الضوء ( الأشعة فوق البنفسجية ، والضوء المرئي ، والأشعة تحت الحمراء ). وبشكل عام، تستكشف المستشعرات الضوئية التفاعلات الكيميائية مع الضوء من خلال مجموعة متنوعة من الطرق الكمية، بما في ذلك الامتصاص ، والحيود ، والتألق ، والانكسار ، والتشتت . [ 3 ] [ 4 ] وتُظهر مستشعرات التألق حساسية أعلى من الطرق الضوئية الأخرى. [ 3 ] تتكون المستشعرات الضوئية من مصدر ضوئي، ومرشح (أو مرشحات) للطول الموجي، وعينة، وكاشف، مع وجود اختلافات في تصميم المستشعر بناءً على الطريقة المستخدمة. [ 3 ] وكما هو الحال مع الأنف الإلكتروني، تُصنف مصفوفات المستشعرات الكيميائية الضوئية ضمن مفهوم الأنف الكهروضوئي، وتعمل بنفس الطريقة من خلال تطوير بصمات مميزة لمركبات محددة، واستخدام تقنية التعرف على الأنماط لتحديد هذه المكونات في الخليط. يوضح الشكل 2 المبادئ الأساسية لمصفوفات المستشعرات اللونية والفلورية. تؤدي التفاعلات الكيميائية مع الأصباغ إلى تغييرات في الضوء الذي يتم اكتشافه في المستشعر البصري.

تتطلب المستشعرات البصرية تفاعلاً انتقائياً مع المواد المراد تحليلها، وتتكون من عنصرين أساسيين: مادة المجس، ومادة ملونة أو فلورية . [ 3 ] [ 4 ] تتطلب المصفوفات البصرية والفلورية المتفاعلة بشكل متقاطع دراسة استراتيجية للتفاعلات الجزيئية بين المجسات والمواد المراد تحليلها. وكما هو الحال في مصفوفات المستشعرات الكيميائية الكهربائية، تواجه مصفوفات المستشعرات الكيميائية البصرية تحديات في الاستشعار في وجود مواد منافسة مثل الماء. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] يسمح مراعاة تفاعلات المضيف والضيف للمصفوفة باستكشاف مجموعة متنوعة من الخصائص الجزيئية، لأن دمج "المستشعرات غير الانتقائية" (المستشعرات متعددة الوظائف) مثل البوليمرات النشطة بصرياً، يتيح الاستشعار غير التمييزي لمجموعة متنوعة من المركبات بناءً على خاصية كراهية الماء بشكل أساسي ، كما أن ما يسمى بالمستشعرات "أحادية الارتباط" ذات الارتباط الحصري بمادة معينة (مثل تصميم القفل والمفتاح) من شأنه أن يعزز خصوصية وتطبيقية مصفوفة المستشعرات اللونية. بغض النظر عن نوع مسبار الاستشعار، هناك خمسة أنواع رئيسية من التفاعل بين الجزيئات تؤدي إلى تغيير لوني قابل للقياس في المادة. [ 3 ]

تفاعلات برونستد-لوري الحمضية القاعدية في مصفوفات المستشعرات الكيميائية اللونية

تُعدّ تفاعلات برونستد-لوري الحمضية القاعدية، كتلك الموجودة في الأصباغ الشائعة الاستخدام كمؤشرات للأس الهيدروجيني، من أقدم طرق الاستشعار اللوني. فمنذ أوائل القرن العشرين، استُخدمت أصباغ طبيعية مثل 7-هيدروكسي هينوكساسون ( ورق عباد الشمس ) وصبغة أنثوسيانين أوكسونيوم كمؤشرات للأس الهيدروجيني ومستشعرات لونية. [ 4 ] وقد طُوّرت العديد من الكروموفورات الأخرى ذات وظائف برونستد-لوري الحمضية القاعدية، مثل أصباغ الآزو ، والنيتروفينولات ، والفثالينات ، والسلفون فثالينات. [ 4 ] وترتبط وظائف برونستد-لوري الحمضية القاعدية لهذه الكروموفورات بمجموعات كيميائية محددة ضمن بنيتها وقيم pKa المقابلة لها . ويمكن تعريف تغيرات اللون الناتجة عن عمليات البروتنة / إزالة البروتون بشكل عام على أنها تفاعلات بين الجزيئات مع حمض أو قاعدة ذات قوة و/أو تركيز معينين. [ 3 ] [ 4 ]

تفاعلات حمض لويس وقاعدته في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية اللونية

بينما تتسم تفاعلات برونستد-لوري الحمضية القاعدية بحساسيتها لمجموعة واسعة من المركبات، تُشكل تفاعلات لويس الحمضية القاعدية بعضًا من أكثر التفاعلات بين الجزيئات حساسيةً، وهي ذات صلة بمصفوفات المستشعرات الكيميائية اللونية. [ 3 ] وتتجلى انتقائية تفاعلات لويس الحمضية القاعدية في الاستشعار الكيميائي في حقيقة أن أكثر الروائح نفاذيةً تنشأ من قواعد لويس ( الثيولات ، والفوسفينات ، والأمينات )، وأن مستقبلات الشم التي تحتوي على كاتيونات معدنية، والمستخدمة لاستشعارها عند أدنى تركيزات بين جميع الأنماط الجزيئية في علم الأحياء، تستخدم مستقبلات لويس الحمضية. [ 3 ] وتُستخدم أصباغ لويس الحمضية (أي كاتيونات معدنية ذات موقع تنسيق مفتوح ) في حاسة الشم البيولوجية للاستشعار. [ 4 ] ولذلك، تُعد أحماض لويس، مثل الميتالوبورفيرينات، ذات أهمية خاصة للباحثين الذين يطورون مستشعرات لونية، نظرًا لتفاعلاتها القوية من نوع لويس الحمضية القاعدية. [ 4 ]

الشكل 3. يستخدم الأنف الإلكتروني المحمول (HEN) مجموعة من أجهزة الاستشعار الكيميائية لتقييم تخمير الشاي لتمكين تحسين تحضير الشاي وجودته.

تفاعلات أخرى في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية اللونية

الشكل 4. رسم تخطيطي للأنف الإلكتروني Cyranose 320 الذي يستخدم مصفوفة من 32 بوليمر كربوني أسود للكشف عن البكتيريا المسببة لعدوى العين. الصورة مقدمة من شركة Cyranose Sciences Inc. [ 27 ]

أظهرت العديد من التفاعلات الجزيئية العكوسة الأخرى قدرتها على إحداث تغيرات لونية عند تفاعلها مع المواد المراد تحليلها. وتشمل هذه التفاعلات الكروموفورات والفلوروفورات النشطة في تفاعلات الأكسدة والاختزال ، والتي تخضع لتغيرات لونية محددة عند تطبيق جهود كهربائية مختلفة. [ 3 ] [ 4 ] كما توجد مجموعة متنوعة من الأصباغ، مثل ميروسيانين وأزوبنزين ، التي تُظهر تغيرات لونية بناءً على قطبية بيئتها. [ 3 ] وتؤدي آلية "الدفع والسحب" لكثافة الإلكترون عبر هذه الأنظمة من خلال التفاعلات بين الجزيئات إلى زيادة عزم ثنائي القطب بين الحالة الأرضية والحالة المثارة ، وهو ما يتجلى في تغيرات ملحوظة في الانتقال البصري . [ 4 ] وقد أتاح تطوير المواد النانوية تعديل سطح بعض الأصباغ (وخاصة الأصباغ النشطة في تفاعلات الأكسدة والاختزال) لتوفير حساسية عالية نظرًا لزيادة نسبة مساحة السطح إلى الحجم، مما ينتج عنه مواقع نشطة أكثر لتفاعل المادة المراد تحليلها مع الأصباغ. [ 28 ]

تصنيع مصفوفة مستشعرات كيميائية لونية

على عكس المواد المستخدمة في مصفوفات المستشعرات الكيميائية الإلكترونية، حيث يؤدي التفاعل المباشر بين مادة الاستشعار والمادة المراد تحليلها إلى تحويل الإشارة على شكل تغيير في الموصلية أو الجهد، يتطلب تصنيع مصفوفات المستشعرات اللونية مراعاة كل من تفاعل المادة المراد تحليلها مع الركيزة وتحويل الإشارة الضوئية. [ 29 ] تتضمن إحدى طرق تصنيع مصفوفات المستشعرات اللونية تحضير كريات مجهرية عن طريق تعليق الأصباغ في مادة خاملة وشفافة. ثم تُدمج هذه الكريات المجهرية في الألياف البصرية . [ 3 ] تشمل الطرق الأخرى لتصنيع مصفوفات المستشعرات اللونية طباعة أصباغ فلورية ولونية (إما مباشرة أو في مادة نانوية مسامية) على ركائز مختلفة، بما في ذلك الورق ، وهلام السيليكا ، أو أغشية البوليمر المسامية . [ 3 ]

يُتيح دمج التصوير الرقمي أو إضاءة عناصر مصفوفة المستشعرات الكيميائية الضوئية تحويلًا سريعًا وفوريًا لإشارات قياسات البيانات اللونية والفلورية من مستشعرات مجهرية كروية أو مطلية. [ 3 ] [ 28 ] يمكن لأجهزة الكشف معالجة أطوال موجية محددة من الضوء، أو استخدام برامج معالجة صور RGB لتحليل البيانات المُستقاة من التصوير المباشر لمصفوفة المستشعرات. [ 3 ] وكما هو الحال في مصفوفات المستشعرات الكيميائية الإلكترونية، يجري تصغير مصفوفات المستشعرات الكيميائية الضوئية باستخدام تقنيات التصنيع الدقيق لزيادة قابليتها للتطبيق. وقد أدت التطورات الحديثة في مصفوفات المستشعرات الكيميائية الضوئية إلى دمجها مباشرةً في الماسحات الضوئية المسطحة والإلكترونيات المحمولة مثل الهواتف الذكية (من خلال تصنيع الألواح الدقيقة). [ 3 ] تُمكّن هذه المصفوفات الدقيقة من إجراء تحليل لوني للخلائط المعقدة في مجموعة متنوعة من الأطوار، مع تطبيقات في تحديد المواد الكيميائية الصناعية السامة باستخدام أصباغ نانوية مسامية متفاعلة، [ 30 ] وتشخيص السرطان باستخدام مصفوفة من جسيمات الذهب النانوية - البروتينات الفلورية الخضراء، [ 31 ] وتطوير وتقييم المكتبات التوافقية لمركبات المعدن والصبغة كمستشعرات بحد ذاتها. [ 32 ]

أنواع أخرى من مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية

على الرغم من أنها أقل شيوعاً، إلا أن هناك تصنيفين آخرين للأجهزة ذات وظائف مثبتة كمصفوفات استشعار كيميائية. وتشمل هذه الأجهزة الموجية وأجهزة الاستشعار الكهروكيميائية.

أجهزة الموجات كمصفوفات استشعار كيميائية

توجد عدة أنواع رئيسية من أجهزة الموجات، منها أجهزة الموجات الصوتية، ورنانات نمط القص السُمكي (TSM)، وموازين الكوارتز البلورية الدقيقة . تتذبذب هذه الأجهزة بترددات معروفة، وتتغير هذه الترددات بتغير كتلة الجهاز. يمكن تعديل هذه الأجهزة باستخدام العديد من المواد التي سبق ذكرها كمواد مفيدة في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية. [ 1 ] تتميز جميع هذه المواد بتوافقها الواسع في التفاعلات بين الجزيئات، بالإضافة إلى تفاعلاتها الانتقائية مع مجموعة متنوعة من المركبات، مما يسمح، عند دمجها، بالكشف عن المركبات في المخاليط بطريقة مميزة. [ 1 ]

يُتيح تعديل أجهزة الموجات باستخدام مواد مثل النوابض الدقيقة المصنوعة من أكاسيد المعادن والمغطاة بأغشية بوليمرية، تحسينَ الكشف عن مخاليط المركبات العضوية المتطايرة، بالإضافة إلى غاز الهيدروجين وبخار الزئبق . [ 33 ] [ 34 ] وقد استُخدمت أجهزة الموجات الصوتية الحجمية والسطحية في أجهزة استشعار متطورة، حيث تُنتج مادة الاستشعار أنماطًا متعددة لنقل الإشارة، مثل الأنماط الكهربائية والبصرية؛ كما استُخدمت أجهزة الموجات نفسها لإنشاء مصفوفات استشعار كيميائية افتراضية، حيث تُعالَج البيانات من أحد مكونات الاستشعار. [ 35 ] وقد أظهرت مصفوفة استشعار كيميائية من موازين بلورية كوارتزية دقيقة مُعدّلة السطح، مع مجموعة متنوعة من المواد بما في ذلك فثالوسيانين النحاس، وأنابيب الكربون النانوية أحادية ومتعددة الجدران، أنها أنف إلكتروني واعد لاستشعار الغازات عند استخدام خوارزميات التعلم الآلي لمعالجة البيانات. [ 36 ]

مصفوفات المستشعرات الكهروكيميائية

تُعدّ الأقطاب الكهربائية فئة أخرى من الأجهزة القابلة للاستخدام في مصفوفات المجسات الكيميائية. ويُشار عادةً إلى المجسات الكهروكيميائية باسم " الألسنة الإلكترونية" . [ 37 ] يسمح تعديل سطح القطب الكهربائي في نظام متعدد الأقطاب باستهداف تفاعلات جزيئية محددة. [ 37 ] كما تُمكّن مواد الأغشية شبه النفاذة من تحويل الأقطاب الكهربائية إلى مجسات بفضل قدرتها على أكسدة أو اختزال المواد التحليلية المستهدفة بشكل انتقائي. [ 1 ] ومن الأمثلة على ذلك، استخدام مصفوفة من مجسات الأغشية شبه النفاذة المصنوعة من بوليمرات قياس الجهد، مثل بولي (كلوريد الفينيل)، والتي أثبتت قدرتها على رصد تركيزات النترات والنتريت والأمونيوم في المحاليل المائية. [ 38 ] وقد طُوّرت كل من الطرق الفولتامترية وقياس الجهد ، وتُعدّ هذه التقنية مجالًا بحثيًا نشطًا ليس فقط لتحليل متعدد المواد في المحاليل المائية مثل السائل النخاعي ، بل أيضًا لتمييز نواتج الأكسدة والاختزال في التفاعلات الكهروكيميائية. [ 26 ] [ 37 ]

أمثلة على مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية ذات الاستخدامات الواقعية

يوجد تنوع كبير في الأبحاث المعروفة والناشئة التي تركز على تطوير مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية لتطبيقات متعددة. وقد اقتُرحت أجهزة تحليلية مُدمجة مع مصفوفة أجهزة استشعار كيميائية كاختبارات تشخيصية للسرطان ، والعدوى البكتيرية [ 39 ] استنادًا إلى تحليل بصمة هواء الزفير، بالإضافة إلى استخدامها في مراقبة جودة الأغذية والمنتجات. [ 40 ] ومن الأمثلة على ذلك:

مراجع

  1. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ١٧ ١٨ ١٩ ٢٠ ٢١ ٢٢ ٢٣ ٢٤ ٢٥ ٢٦ ٢٧ ٢٨ ألبرت ، كيث جيه ؛ لويس، ناثان إس؛ شاوير، كارولين إل؛ سوتزينغ، غريغوري إيه؛ ستيتزل، شانون إي؛ فايد، توماس بي؛ والت، ديفيد آر. (٢٠٠٠-٠٧-٠١). "مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية المتفاعلة" . مراجعات كيميائية . ١٠٠ (٧): ٢٥٩٥-٢٦٢٦ . doi : 10.1021/cr980102w . ISSN ٠٠٠٩-٢٦٦٥ . PMID ١١٧٤٩٢٩٧ .  
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 جونسون، كيفن جيه؛ روز-بيرسون، سوزان إل. (10 يوليو 2015). "تصميم مصفوفة المستشعرات لمهام الاستشعار المعقدة" . المراجعة السنوية للكيمياء التحليلية . 8 (1): 287-310 . Bibcode : 2015ARAC....8..287J . doi : 10.1146/annurev-anchem-062011-143205 . ISSN 1936-1327 . PMID 26132346 .  
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 لي، تشنغ؛ أسكيم، جون ر.؛ سوسليك، كينيث س. (2019-01-09). "الأنف الكهروضوئي: مصفوفات استشعار لونية وفلورية" . مراجعات كيميائية . 119 (1): 231-292 . doi : 10.1021/acs.chemrev.8b00226 . ISSN 0009-2665 . PMID 30207700. S2CID 206542436 .   
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 أسكيم، جون ر.؛ محمودي، مرتضى؛ سوسليك، كينيث س. (21-10-2013). "مصفوفات المستشعرات البصرية للاستشعار الكيميائي: الأنف الكهروضوئي" . مجلة الجمعية الكيميائية . 42 (22): 8649-8682 . doi : 10.1039/C3CS60179J . ISSN 1460-4744 . PMID 24091381 .  
  5. 1 2 3 4 5 جاناتا، جيري؛ جوزوفيتش، ميرا. فانيسيك، بيتر؛ ديفاني ، د. مايكل (1998/06/01). "أجهزة الاستشعار الكيميائية" . الكيمياء التحليلية . 70 (12): 179-208 . دوى : 10.1021 / a1980010w . ISSN 0003-2700 . 
  6. ↑ سيياما، تيتسورو؛ كاتو، أكيو؛ فوجيشي، كيوشي؛ ناغاتاني، ماسانوري (1962-10-01). "كاشف جديد للمكونات الغازية باستخدام أغشية رقيقة شبه موصلة" . الكيمياء التحليلية . 34 (11): 1502-1503 . doi : 10.1021/ac60191a001 . ISSN 0003-2700 . 
  7. ↑ سفيتشتاروفا، ميلا إي؛ بوتزاكيرا، إيرين؛ توبس، بي. جيلي؛ لاوكو، يان؛ أنطون، نيكوليتا؛ ويلسون، كريستوفر جيه. (2016). "أجهزة استشعار مستوحاة من الحواس الخمس: مراجعة" . التحليل الكهربائي . 28 (6): 1201-1241 . doi : 10.1002/elan.201600047 . ISSN 1521-4109 . 
  8. 1 2 كويبرز، ويم؛ ليبرزيت، بيتر أ. (2018). "الجمع بين مبدأين للاختيار: مصفوفات استشعارية تعتمد على كل من التعرف الحيوي وعلم القياس الكيميائي" . مجلة فرونتيرز إن كيمستري . 6 268. Bibcode : 2018FrCh....6..268C . doi : 10.3389/fchem.2018.00268 . ISSN 2296-2646 . PMC 6088186. PMID 30128311 .   
  9. ↑ ديكنسون، تود أ؛ وايت، جويل؛ كاور، جون س؛ والت، ديفيد ر (1998-06-01). "الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا الأنف الاصطناعي" . اتجاهات في التكنولوجيا الحيوية . 16 (6): 250-258 . doi : 10.1016/S0167-7799(98)01185-8 . ISSN 0167-7799 . PMID 9652136 .  
  10. ↑ شرودر، فيرا؛ إيفانز، إيثان د.؛ وو، يو-تشي ماسون؛ فول، قسطنطين-كريستيان أ.؛ ماكدونالد، بنجامين ر.؛ سافاجاتروب، سوتشول؛ سواغر، تيموثي م. (23 أغسطس 2019). "مصفوفة مستشعرات كيميائية مقاومة وتصنيف الأغذية باستخدام التعلم الآلي" . مجلة ACS Sensors . 4 (8): 2101-2108 . Bibcode : 2019ACSSe...4.2101S . doi : 10.1021/acssensors.9b00825 . hdl : 1721.1/128141 . PMID: 31339035. S2CID : 198192747 .  
  11. ↑ جورس، بي سي؛ باكن، جي إيه؛ ماكليلاند، إتش إي (1 يوليو 2000). "الأساليب الحسابية لتحليل بيانات مصفوفة المستشعرات الكيميائية من المواد التحليلية المتطايرة" . مراجعات كيميائية . 100 (7): 2649-2678 . doi : 10.1021/cr9800964 . ISSN 0009-2665 . PMID 11749299 .  
  12. 1 2 3 4 5 وولفروم، إدوارد جيه؛ ميغلين، روبرت إم؛ بيترسون، دارين؛ سلوتر، جاستن (23 مايو 2006). "مصفوفات مستشعرات أكسيد المعادن للكشف عن المركبات العضوية المتطايرة وتمييزها وتحديد كميتها عند مستويات تركيز أقل من أجزاء في المليون" . مجلة المستشعرات والمحركات ب: الكيميائية . 115 (1): 322-329 . رمز Bibcode : 2006SeAcB.115..322W . doi : 10.1016/j.snb.2005.09.026 . ISSN 0925-4005 . 
  13. ↑ "الأنوف الإلكترونية" . warwick.ac.uk . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-02-2021 .
  14. ↑ سو، مينغ؛ لي، شويو؛ درافيد، فيناياك ب. (1 أغسطس/آب 2003). "مصفوفة استشعار كيميائية متعددة الإرسال مصغرة" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 125 (33): 9930-9931 . Bibcode : 2003JAChS.125.9930S . doi : 10.1021/ja035727c . ISSN 0002-7863 . PMID 12914449 .  
  15. ↑ ليو، صوفي ف.؛ موه، ليونيل سي إتش؛ سواغر، تيموثي إم. (26-05-2015). "مصفوفات مستشعرات الغاز المقاومة كيميائيًا من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار والميتالوبورفيرين للمركبات العضوية المتطايرة" . كيمياء المواد . 27 (10): 3560-3563 . doi : 10.1021/acs.chemmater.5b00153 . hdl : 1721.1/108262 . ISSN 0897-4756 . S2CID 100421482 .  
  16. ↑ شيرسات، ماهيندرا د.؛ ساركار، تابان؛ كاكوليس، جيمس؛ ميونغ، نوسانغ ف.؛ كوناناث، بهاراتان؛ سبانياس، أندرياس؛ مولتشانداني، أشوك (9 فبراير 2012). "مصفوفات مستشعرات كيميائية مقاومة من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار المُعدَّلة بالبورفيرين للمركبات العضوية المتطايرة" . مجلة الكيمياء الفيزيائية ج . 116 (5): 3845-3850 . doi : 10.1021/jp210582t . ISSN 1932-7447 . PMC 3292351. PMID 22393460 .   
  17. ^ كامبل، مايكل ج. ليو، صوفي F.؛ سواجر، تيموثي م. دينكا ، ميرسيا (2015/11/04). "مصفوفات الاستشعار الكيميائي من الأطر المعدنية العضوية الموصلة ثنائية الأبعاد" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 137 (43): 13780–13783 . بيب كود : 2015JAChS.13713780C . دوى : 10.1021/jacs.5b09600 . اتش دي ال : 1721.1/110513 . ISSN 0002-7863 . بميد 26456526 .  
  18. ^ منغ، تشنغ؛ ايكانات، ايلين؛ ميريكا ، كاثرين أ. (2019/02/06). "لحام ميتالوفثالوسيانين في شبكات جزيئية ثنائية المعدن للكشف عن الغازات بحساسية فائقة ومنخفضة الطاقة" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 141 (5): 2046–2053 . بيب كود : 2019JAChS.141.2046M . دوى : 10.1021/jacs.8b11257 . ISSN 0002-7863 . بميد 30596491 . S2CID 58654557 .   
  19. ↑ مينغ، تشنغ؛ ستولز، روبرت م.؛ ميريكا، كاثرين أ. (31 يوليو 2019). "إطار عضوي تساهمي ثنائي الأبعاد مقاوم للكيمياء ذو ​​موصلية جوهرية عالية" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 141 (30): 11929-11937 . Bibcode : 2019JAChS.14111929M . doi : 10.1021/jacs.9b03441 . ISSN 0002-7863 . PMID 31241936. S2CID 195694903 .   
  20. ↑ غوستافسون، جينا أ.؛ ويلمر، كريستوفر إي. (23 مارس 2017). "التصميم الحاسوبي لمصفوفات الأطر المعدنية العضوية لاستشعار الغازات: تأثير حجم المصفوفة وتركيبها على أداء المستشعر" . مجلة الكيمياء الفيزيائية ج . 121 (11): 6033-6038 . doi : 10.1021/acs.jpcc.6b09740 . ISSN 1932-7447 . 
  21. ↑ سوزا، راشيل؛ سيمون، كوري م. (24-12-2020). "تقييم مدى ملاءمة تركيبات المواد الماصة لمصفوفات مستشعرات الغاز الكمية" . مجلة ACS Sensors . 5 (12): 4035-4047 . Bibcode : 2020ACSSe...5.4035S . doi : 10.1021/acssensors.0c02014 . PMID: 33297672. S2CID : 228087991 .  
  22. ↑ ستورلسون، آرني؛ سوزا، راشيل؛ تشانغ، يوجينغ؛ هوينه، ميلاني ت.؛ ليرد، كاليب؛ يورك، آرثر إتش بي؛ سيلسبي، كارسون؛ تشانغ، تشيه-هونغ؛ سيمون، كوري إم. (2020-02-05). "تنسيق الأطر المعدنية العضوية لتكوين مصفوفات استشعار غاز قوية في ظروف التخفيف" . مجلة ACS للمواد والتطبيقات . 12 (5): 6546-6564 . Bibcode : 2020AAMI...12.6546S . doi : 10.1021/acsami.9b16561 . ISSN 1944-8244 . PMID 31918544. S2CID 210133455 .   
  23. ↑ ياو، مينغ شوي؛ تانغ، وين شيانغ؛ وانغ، غوان إي؛ ناث، بهاسكار؛ شو، غانغ (2016). "مصفوفة أسلاك نانوية من أكسيد معدني مغلفة بغشاء رقيق من إطار معدني عضوي: تحسين ملحوظ في أداء مستشعر المقاومة الكيميائية" . المواد المتقدمة . 28 (26): 5229-5234 . Bibcode : 2016AdM....28.5229Y . doi : 10.1002 / adma.201506457 . ISSN 1521-4095 . PMID 27153113. S2CID 205267428 .   
  24. ↑ دولمان، بريت جيه؛ سانر، روبرت دي؛ سيفيرين، إريك جيه؛ جروبس، روبرت إتش؛ لويس، ناثان إس. (1998-07-01). "استخدام مزائج البوليمرات المتوافقة لتصنيع مصفوفات من كاشفات بخار مركبة من الكربون الأسود والبوليمر" . الكيمياء التحليلية . 70 (13): 2560-2564 . doi : 10.1021/ac971238h . ISSN 0003-2700 . PMID 9666726 .  
  25. ↑ لونيرجان، مارك سي؛ سيفيرين، إريك جيه؛ دولمان، بريت جيه؛ بيبر، سارة إيه؛ جروبس، روبرت إتش؛ لويس، ناثان إس. (1996-01-01). "استشعار البخار باستخدام مصفوفات من المقاومات الحساسة كيميائيًا المصنوعة من الكربون الأسود والبوليمر" . كيمياء المواد . 8 (9): 2298-2312 . doi : 10.1021/cm960036j . ISSN 0897-4756 . 
  26. 1 2 شيميزو، كين د؛ ستيفنسون، كليفتون ج (2010-12-01). "مصفوفات مستشعرات البوليمر المطبوعة جزيئيًا" . الرأي الحالي في البيولوجيا الكيميائية . أنظمة نموذجية/تخليق وتعديل الجزيئات الحيوية. 14 (6): 743-750 . doi : 10.1016/j.cbpa.2010.07.007 . ISSN 1367-5931 . PMID 20685156 .  
  27. ↑ "Sensigent" . sensigent.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-02-2021 .
  28. باتيل ، فيريندرا س.؛ لي، ميونغ غو؛ يون، جايسوب؛ لي، جونغ سيوك؛ ليم، سونغ هـ.؛ يي، جي را (30 أكتوبر 2018). " ركائز مسامية معبأة بجزيئات نانوية من بيرفلورو ألكوكسي مقاومة كيميائيًا واستخدامها في مصفوفات مستشعرات قياس الألوان" . لانغمير . 34 ( 43): 13014-13024 . doi : 10.1021/acs.langmuir.8b02481 . ISSN 0743-7463 . PMID 30278141. S2CID 52911828 .   
  29. ↑ إيرنيك، ماثيو جيه؛ والت، ديفيد آر. (5 نوفمبر 2009). "مصفوفات الألياف الضوئية لاستشعار الأبخرة" . أجهزة الاستشعار والمحركات ب: الكيميائية . عدد خاص تكريمًا للأستاذ إنجيمار لوندستروم. 142 (2): 464-469 . رمز Bibcode : 2009SeAcB.142..464A . doi : 10.1016/j.snb.2009.06.054 . ISSN 0925-4005 . 
  30. ↑ فينغ، ليانغ؛ موستو، كريستوفر جيه؛ كيملينغ، جوناثان دبليو؛ ليم، سونغ إتش؛ تشونغ، وينشوان ؛ سوسليك، كينيث إس. (15 نوفمبر 2010). " مصفوفة استشعار لونية لتحديد وتعريف المواد الكيميائية الصناعية السامة" . الكيمياء التحليلية . 82 (22): 9433-9440 . doi : 10.1021/ac1020886 . ISSN 0003-2700 . PMID 20954720. S2CID 10276875 .   
  31. ↑ رانا، سوبينوي؛ سينغلا، أرفيند ك.؛ باجاج، أفيناش؛ إلسي، س. جوكهان؛ ميراندا، أوسكار ر.؛ موت، روبول؛ يان، بو؛ جيريك، فرانك ر.؛ روتيلو، فينسنت م. (25-09-2012). "الاستشعار القائم على المصفوفات للخلايا والأنسجة النقيلية باستخدام اقترانات البروتين الفلوري مع الجسيمات النانوية" . ACS Nano . 6 (9): 8233-8240 . Bibcode : 2012ACSNa...6.8233R . doi : 10.1021/nn302917e . ISSN 1936-0851 . PMC 3603354. PMID 22920837 .   
  32. ↑ روشات، سيباستيان؛ سيفيرين، كاي (12 يوليو 2010). "الاستشعار القائم على الأنماط باستخدام معقدات المعدن والصبغة: مصفوفات المستشعرات مقابل المكتبات التوافقية الديناميكية" . مجلة الكيمياء التوافقية . 12 (4): 595-599 . doi : 10.1021/cc1000727 . ISSN 1520-4766 . PMID 20518552 .  
  33. ↑ كروكس، ريتشارد م.؛ ريكو، أنطونيو ج. (31 يوليو 1997). "مواد عضوية جديدة مناسبة للاستخدام في مصفوفات أجهزة الاستشعار الكيميائية" . DTIC . مؤرشف من الأصل في 1 يونيو 2022.
  34. ↑ لانج، ديرك؛ هاجلايتنر، كريستوف؛ هيرليمان، أندرياس؛ براند، أوليفر؛ بالتس، هنري (1 يوليو 2002). "مصفوفات ناتئة من أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة التكميلية على شريحة واحدة: الكشف الحساس للكتلة عن المركبات العضوية المتطايرة" . الكيمياء التحليلية . 74 (13): 3084-3095 . Bibcode : 2002AnaCh..74.3084L . doi : 10.1021/ac011269j . ISSN 0003-2700 . PMID 12141668 .  
  35. ↑ لانج، كيرستين (2019-12-06). "مصفوفات مستشعرات الموجات الصوتية الحجمية والسطحية للكشف عن تحليلات متعددة: مراجعة" . مجلة Sensors (بازل، سويسرا) . 19 (24): 5382. Bibcode : 2019Senso..19.5382L . doi : 10.3390/s19245382 . ISSN 1424-8220 . PMC 6960530. PMID 31817599 .   
  36. ↑ موكلي، إريك س.؛ أنازاغاستي، كريستيان؛ جاكوبس، كريستوفر ب.؛ هيانيك، تيبور؛ إيفانوف، إيليا ن. (27-09-2016). كيميسيس، يوانيس؛ شينار، روث؛ تورسي، لويزا (محررون). "مصفوفة ميزان بلوري كوارتز دقيقة قابلة للتطوير ومنخفضة التكلفة للاستشعار البيئي" . أجهزة الاستشعار العضوية والإلكترونيات الحيوية IX . 9944. الجمعية الدولية للبصريات والضوئيات: 99440Y. Bibcode : 2016SPIE.9944E..0YM . doi : 10.1117/12.2237942 . S2CID 114696805 . 
  37. 1 2 3 براتوف، أ.؛ أبراموفا، ن.؛ إيباتوف، أ. (30-09-2010). "الاتجاهات الحديثة في مصفوفات المجسات الكهروكيميائية - مراجعة" . مجلة Analytica Chimica Acta . 678 (2): 149-159 . Bibcode : 2010AcAC..678..149B . doi : 10.1016/j.aca.2010.08.035 . ISSN 0003-2670 . PMID 20888446 .  
  38. ↑ نونيز، ل.؛ سيتو، إكس.؛ بيفيدوري، إم آي؛ زانوني، إم في بي؛ ديل فالي، إم. (2013-09-01). "تطوير وتطبيق لسان إلكتروني للكشف عن مستويات النترات والنتريت والأمونيوم في المياه ومراقبتها" . مجلة الكيمياء الدقيقة . 110 : 273-279 . doi : 10.1016/j.microc.2013.04.018 . ISSN 0026-265X . 
  39. ↑ "أبرز نتائج البحوث الطبية" . sensigent.com . 14 مارس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يوليو 2023 .
  40. ↑ أنثيس، إميلي. "الأنوف الإلكترونية قد تجعل الأمراض شيئًا يُستهان به" . مجلة ساينتفك أمريكان . تاريخ الاسترجاع: 24 فبراير 2021 .
  41. ↑ شان، بينجي؛ بروزا، يواف ي.؛ لي، وينجوان؛ وانغ، يونغ؛ وو، سيهان؛ ليو، تشنغ تشنغ؛ وانغ، جيونغ؛ غوي، شو يو؛ وانغ، لين؛ تشانغ، تشي هونغ؛ ليو، وي (22 سبتمبر 2020). "مصفوفة استشعار متعددة القنوات قائمة على مواد نانوية للكشف عن كوفيد-19 في هواء الزفير" . ACS Nano . 14 (9): 12125–12132 . Bibcode : 2020ACSNa..1412125S . doi : 10.1021/acsnano.0c05657 . ISSN 1936-0851 . PMC 7457376. PMID 32808759 .   
  42. ↑ "WOLF - Enose" . warwick.ac.uk . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-02-2021 .
  43. ↑ بافلو، ألكسندروس ك.؛ ماجان، ناريش؛ ماكنولتي، كليودنا؛ جونز، جيف؛ شارب، دوروثي؛ براون، جوناثون؛ تيرنر، أنتوني ب. ف. (15 يوليو 2002). "استخدام نظام الأنف الإلكتروني لتشخيص التهابات المسالك البولية". أجهزة الاستشعار الحيوية والإلكترونيات الحيوية . 17 (10): 893-899 . doi : 10.1016/s0956-5663(02)00078-7 . ISSN 0956-5663 . PMID 12243908 .  
  44. ↑ "الأنف الإلكتروني Cyranose 320" . sensigent.com . 14 مارس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يوليو 2023 .
  45. ↑ دوتا، ريتابان؛ هاينز، إيفور ل.؛ غاردنر، جوليان و.؛ بويلو، باسكال (16-10-2002). "تصنيف البكتيريا باستخدام الأنف الإلكتروني Cyranose 320" . الهندسة الطبية الحيوية على الإنترنت . 1 (1): 4. doi : 10.1186/1475-925X-1-4 . ISSN 1475-925X . PMC 149373. PMID 12437783 .