Design and fabrication of a miniaturized pH sensor

Abstract

Tässä diplomityössä on aluksi tarkoitus kartoittaa olemassa olevia pH-anturiteknologioita ja sen pohjalta suunnitella, kehittää ja testata työssä valmistettava pH-anturi. Vaikka pH:n mittaus on mahdollista useilla tavoilla, tarvitaan edelleen uudentyyppisiä mittausmenetelmiä, joilla voidaan mitata vesipohjaisten elollisten ympäristöjen happamuutta bioyhteensopivasti, etäluettavasti, kustannustehokkaasti ja luotettavasti. Erityiset hydrogeelimateriaalit ovat pH-herkkiä ja soveltuvalla polymeeriketjun rakenteen suunnittelulla niitä voidaan muokata sellaisiksi, että ne vastaavat hallitusti tietyllä alueella pH:n muutokseen. Kapasitiiviset anturit on suunniteltu osoittamaan kapasitanssin muutosta ympäristön pH:n muutoksen funktiona. Hyödyntämällä sellaista hydrogeelipinnoitetta kondensaattorilevyjen välissä, joka turpoaa ja muuttaa dielektristä vakiotaan analysoitavan liuoksen molekyylien absorboituessa siihen, voidaan valmistaa kemiallisessa anturissa tarvittava muunnin. Tässä työssä on esitetty, kuinka pH-herkkää hydrogeeliä voidaan hyödyntää kapasitiivisessa kondensaattorissa. Tällaista anturia voidaan hyödyntää muun muassa lääketieteellisessä diagnostiikassa, veden puhtauden seurannassa sekä kemian ja elintarviketeollisuuden prosesseissa. Erityisesti työssä keskitytään bioyhteensopiviin pH-antureihin, jotka voidaan valmistaa etäluettavasti.