Sensores

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Sensores

  1. 1. Sensores<br />Jesús Anzano<br />Diciembre 2010<br />
  2. 2. Idea de sensor<br />SENSOR: dispositivo que transforma un parámetro físico o químico de un entorno en una SEÑAL analíticamente útil.<br />ANALIZADOR: dispositivo que transforma un parámetro físico o químico de un entorno en una INFORMACOÓN analíticamente útil.<br />
  3. 3. Funciones de un sensor<br />Transductor: magnitud en señal eléctrica<br />Información útil<br />Fiabilidad<br />Sus propiedades deben ser complementarias<br />Sensores de palanca: varios transductores<br />
  4. 4. Receptor<br />Grupo de reactivos que se adaptan al analito<br />Reactivos sintéticos: reactivos de Impresión Molecular MIPs (reactivos de polímeros artificiales que se adaptan química y estructuralmente al analito.<br />MIP se fabrica utilizando como molde físico y químico el propio analito para el que se diseña. (Ej. Cristales fotónicos para glucosa)<br />Reactivos naturales<br />
  5. 5. Reactivos sintéticos de Cavidad<br />Éteres corona <br />Ciclodesxtrinas (ej. Retención de colesterol)<br />PROBLEMAS:<br />Detección:<br /> Óptica<br /> Electroquímica<br />
  6. 6. Receptor<br />Reactivos naturales:<br />Material genético<br />Biochips<br />Aptámetros, trozos de DNA<br />Ácidos nucleicos peptídicos (PNAs)<br />Proteínas<br />Transporte<br />Reguladoras<br />Enzimas<br />Anticuerpos<br />Fragmentos de anticuerpos<br />Material Biológico<br />Células completas<br />Aptámetros, trozos de DNA<br />Ácidos nucleicos peptídicos (PNAs)<br />
  7. 7. Enzimas<br />Sustancias endógenas<br />Selectividad adecuada<br />Requieren un reactivo adicional<br />No tienen buenas propiedades transductoras<br />
  8. 8. Anticuerpos<br />Sustancias exógenas<br />Buena selectividad<br />Diiciles de regenerar<br />Malas propiedades transductoras<br />NOTA: el diseño de un sensor va a depender de la complejidad de un sistema.<br />
  9. 9. Ejemplos de sensor<br />Alcohol (sin receptor)<br />pH de la piel (Membrana selectiva)<br />Gases de combustión (Hilo de Pt)<br />Glucosa en sangre (enzimático)<br />
  10. 10. Cómo elegir un sensor químico<br />1.- Definir el problema: considerar toda la información necesaria (concentración, componentes…).<br />2.- Usar componentes comerciales: búsqueda de información comercial (exactitud, repetividad, linealidad…).<br />3.- Adaptar un sensor existente aplicando los conocimientos básicos.<br />4.- Diseñar el sensor.<br />
  11. 11. SENSORES PARA LÍQUIDOS<br />En fase líquida algunas interacciones se atenúan o desaparecen.<br />Las muestras son químicamente más complejas.<br />Los dispositivos se diseñan para analitos en concreto.<br />No hay muchos dispositivos comerciales.<br />TIPOS:<br />Electroquímicos: potenciométricos y voltamperométricos.<br />Ópticos: colorimétricos, absorción, fluorescencia..<br />
  12. 12. Sensores Electroquímicos Potenciométricos<br />Electrodos de membrana<br />Membrana de vidrio, pH<br />Membrana cristalina, cristal de sal de plata<br />Membrana líquida (membrana porosa/disolución intercambiador) : www.horiba.com<br />
  13. 13. Sensores Electroquímicos Voltamperométricos<br />Medidas voltamperométricas<br />Se aplica una ddp entre electrodos y se mide su intensidad, que será proporcional a la concentración.<br />Efecto del potencial.<br />Transporte de materia al electrodo.<br />Forma de aplicar el E.<br />Material del electrodo de trabajo (rango de trabajo, grafito, Pt, pasta de C..)<br />
  14. 14. Sensotres Electroquímicos Amperométricos<br />Sensores de medida directa<br />Sensores de cloro libre<br />www.hach.com<br />http://analyticaltechnology.com<br />Sensores para H2O2<br />Sensores para O2<br />
  15. 15. Sensores para líquidos<br />Sensores electroquímicos amperométricos<br />Sensores basados en métodos indirectos<br />Sensores para glucosa (Sensores de primera y segunda generación).<br />Sensores espectroquímicos colorimétricos<br />Determinación cuantitativa.<br />Sistemas desechables. Análisis in situ.<br />Sensores espectroquímicos de absorción y fluorescencia<br />Medida directa<br />Analizadores de materia orgánica y nitratos de agua.<br />Analizadores de O2 en sangre.<br />Análisis de clorofila en agua.<br />Sensores Espectroquímicos de Plasmón Superficial<br />Se basan en la medida del índice de refracción (parámetro que cambia con cualquier sustancia). Su lectura es no selectiva y se hace selectiva añadiendo un reactivo que sea selectivo con lo que deseamos medir.<br />
  16. 16. SENSORES PARA GASES<br />Aspectos generales:<br />Sensores para propiedades y concentración.<br />Las expresiones de concentración en volúmenes (%, ppm, ppb)<br />Objetivo de análisis:<br />Peligrosidad: combustión y toxicidad.<br />Especies individuales: contaminación-calidad<br />Parámetros:<br />Repetitividad.<br />Medida de referencia<br />Linealidad<br />Especificidad<br />
  17. 17. Tipos de sensores para gases<br />Visuales<br />Fotoionización, medidas de potencial de ionización<br />Ópticos, IR (sensibilidad baja, poco mantenimiento, determinación de alifáticos, calibración estable)- Luminiscentes.<br />Térmicos: cambio térmico asociado al calor liberado o consumido en una reacción. Termistor: material que cambia su resistencia eléctrica con la temperatura.<br />www.nemototech.com/technology.htm<br />De masa<br />Efecto piezoeléctrico: presión, efecto dipolar, vibración.<br />Materiales piezoeléctricos: cristales sin centro de simetría, cuarzo. <br />Ecuación de Sauberbery, efecto de la masa añadida.<br />Microbalanza de cuarzo, QCM; http://www.ametekpi.com<br /><ul><li>Sensores de onda acústica superficiales SAW, en desarrollo
  18. 18. http: www.microsensorsystems.com
  19. 19. Sensor tipo trampolín (Cantilever), en investigación. Microscopio de Fluorescencia tómica.</li></ul>(http://www.engineering.usu.edu/bie/bio/index.php<br />Electroquímicos<br />Óxidos metálicos semiconductores (SMO), equivalente eléctrico de los sensores térmicos)<br />Trabajan a alta temperatura.<br />Hay un proceso redox..<br />Basados en medidas de intensidad. Ecuación de Ilkovic<br />Amperométricos de gases: Gas reductor: (se reduce O2) y gas oxidante (se oxida H2O).<br />Hhp://www.biosystems-sa.com<br />Voltamperométricos: Pilas combustibles en los que el analito es uno de los dos componentes de la pila.<br />Magnéticos<br />

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