Prado OJ, Padilla MJA, Díaz CJ, Nadi M

Idioma: Español
Referencias bibliográficas: 42
Paginas: 110-120
Archivo PDF: 254.91 Kb.

RESUMEN

El presente artículo describe un método para la obtención de las propiedades eléctricas de una disolución basado en la medición de la espectroscopia electroquímica de impedancia (EIS, por sus siglas en inglés) utilizando un sensor de dimensiones micrométricas. Los efectos de la impedancia de polarización en las mediciones también son presentados. El rango de frecuencia utilizado en las mediciones fue de 100 Hz a 1 MHz, con una temperatura de la solución de 37 ± 0.5°C y la medición se realizó utilizando un medidor LRC. Se utilizó un voltaje de 25 mV aplicado al microsensor, el cual consiste en una matriz de microelectrodos de platino que se aplica en tomografía de impedancia eléctrica (EIT, por sus siglas en inglés). Las dimensiones de los microelectrodos son de 100 µm x 100 µm y 180 nm de espesor. Para la caracterización del microsensor se utilizó una solución de cloruro de potasio, cuyas propiedades eléctricas son conocidas. Con el fin de comparar los datos obtenidos en la etapa de experimentación, se realizó una simulación numérica basada en el método de los elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés) del modelo teórico del microsensor. De acuerdo a los resultados obtenidos el método de medición propuesto permite confirmar la tendencia de los valores de las propiedades eléctricas reportados en otros trabajos de investigación a frecuencias superiores de 10 kHz, particularmente para la conductividad eléctrica.

REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)

1. l. Macdonald JR, Kenan WR. Impedance Spectroscopy: Emphasizing Solid Materials and Systems. Wiley1987.

2. Sluyters-Rehbach. Impedances of electrochemical systems: Terminology nomenclature, and representation, Part I: cells with metal electrodes and liquid solutions. (IUPAC Recommendations 1994) M., Pure Appl Chem 1994; 66; 1831-1891.

3. Zhai NS, Li MW, Wang WL, Zhang DL, Xu DG. The application of the EIS in Li-ion batteries measurement. J Physics conference series. 2006; 48: 1157-1161.

4. Prado J. Conception et realisation d’un microsystème par spectroscopie de bioimpedance. Tesis Doctoral, Nancy Francia, 2006.

5. Wise KD. Integrated sensors, microactuators, and microsystems (MEMS). Proc IEEE 1998; 86: 1531–1746.

6. Manz A, Becker H. Microsystem Technology in Chemistry and Life. Sciences Springer (New York) 1999.

7. Whitesides GM, Ostuni E, Takayam S, Jiang X, Ingber DE. Soft lithography in biology and biochemistry. Annu Rev Biomed Eng 2001; 3: 335–373.

8. Thielecke H, Mack A, Robitzki A. Living Chips: Cell Sensors for Toxicity and Therapeutical Biomonitoring. Germany Proc of micro tec. 2000.

9. Ziaie B, Baldi B, Lei M, Gu Y, Siegel RA. Hard and soft micromachining for BioMEMS: review of techniques and examples of applications in microfluidics and drug delivery. Advance Drug Delivery 2004; 56: 145-172.

10. Prado J, Margo C, Kouider M, Nadi M. Auto balancing bridge method for bioimpedance measurement at low frequency. 1st international conference on sensing technology November 21-23, Palmerston North New Zealand, 2005: 23-27.

11. Thielecke H, Mack A, Robitzki A. A Multicellular Spheroid-Based Sensor for Anti-Cancer Therapeutics. Biosens Bioelectron 2001; 16: 261-269.

12. Martinoia S, Massobrio P, Bove M, Massobrio G. Cultured Neurons Coupled to Microelectrode Arrays: Circuit Models, Simulations and Experimental Data. IEEE Trans on Biomed 2004; 51(5): 859-863.

13. Rahmana ARA, Lob CM, Bhansali S. A micro-electrode array biosensor for impedance spectroscopy of human umbilical vein endothelial cells. Sensors and Actuators B 2006; 118: 115–120.

14. Kovacs GTA. Microelectrode models for neural interfaces. In: Stenger DA, McKenna TM, Eds. Enabling technologies for cultured neural networks. Chapter in, Enbling Technologies for Cultured Neural Networks. Academic Press, New York, 1994; 121-166. ISBN: 0126659702

15. Helmholtz HL. Studien ber electrische grenzschichte. Ann Phys Chem 1879; 7: 377-382.

16. Gouy M. Sur la constitution de la charge électrique a la surface d’un electrolyte. J Phys 1910; 9: 457-468.

17. Chapman DL. A contribution to the theory of electro capillarity. Phil Mag 1913; 25(6): 475–481.

18. Schwan HP. Electrode polarization impedance and measurements in biological materials. Annals of the New York Academy of Science 1968; 148(1): 191-209.

19. Robinson DA. The electrical properties of metal microelectrodes. Proceeding of the IEEE, 1996; 56(6): 1065-1071.

20. Ivorra A, Gomez R, Noguera N, Villa R, Sola A, Palacios et al. Minimally invasive silicon probe for electrical impedance measurements in small animals. Biosensors Bioelectron 2003; 19: 391–399.

21. Schwan HP. Determination of biological impedances Physical techniques in biological research. Academic press, 1963.

22. Macdonald JR, Kenan WR. Impedance Spectroscopy: Emphasizing Solid Materials and Systems. Wiley1987.

23. Sluyters-Rehbach. Impedances of electrochemical systems: Terminology nomenclature, and representation, Part I: cells with metal electrodes and liquid solutions. (IUPAC Recommendations 1994) M., Pure Appl Chem 1994; 66; 1831-1891.

24. Zhai NS, Li MW, Wang WL, Zhang DL, Xu DG. The application of the EIS in Li-ion batteries measurement. J Physics conference series. 2006; 48: 1157-1161.

25. Prado J. Conception et realisation d’un microsystème par spectroscopie de bioimpedance. Tesis Doctoral, Nancy Francia, 2006.

26. Wise KD. Integrated sensors, microactuators, and microsystems (MEMS). Proc IEEE 1998; 86: 1531–1746.

27. Manz A, Becker H. Microsystem Technology in Chemistry and Life. Sciences Springer (New York) 1999.

28. Whitesides GM, Ostuni E, Takayam S, Jiang X, Ingber DE. Soft lithography in biology and biochemistry. Annu Rev Biomed Eng 2001; 3: 335–373.

29. Thielecke H, Mack A, Robitzki A. Living Chips: Cell Sensors for Toxicity and Therapeutical Biomonitoring. Germany Proc of micro tec. 2000.

30. Ziaie B, Baldi B, Lei M, Gu Y, Siegel RA. Hard and soft micromachining for BioMEMS: review of techniques and examples of applications in microfluidics and drug delivery. Advance Drug Delivery 2004; 56: 145-172.

31. Prado J, Margo C, Kouider M, Nadi M. Auto balancing bridge method for bioimpedance measurement at low frequency. 1st international conference on sensing technology November 21-23, Palmerston North New Zealand, 2005: 23-27.

32. Thielecke H, Mack A, Robitzki A. A Multicellular Spheroid-Based Sensor for Anti-Cancer Therapeutics. Biosens Bioelectron 2001; 16: 261-269.

33. Martinoia S, Massobrio P, Bove M, Massobrio G. Cultured Neurons Coupled to Microelectrode Arrays: Circuit Models, Simulations and Experimental Data. IEEE Trans on Biomed 2004; 51(5): 859-863.

34. Rahmana ARA, Lob CM, Bhansali S. A micro-electrode array biosensor for impedance spectroscopy of human umbilical vein endothelial cells. Sensors and Actuators B 2006; 118: 115–120.

35. Kovacs GTA. Microelectrode models for neural interfaces. In: Stenger DA, McKenna TM, Eds. Enabling technologies for cultured neural networks. Chapter in, Enbling Technologies for Cultured Neural Networks. Academic Press, New York, 1994; 121-166. ISBN: 0126659702

36. Helmholtz HL. Studien ber electrische grenzschichte. Ann Phys Chem 1879; 7: 377-382.

37. Gouy M. Sur la constitution de la charge électrique a la surface d’un electrolyte. J Phys 1910; 9: 457-468.

38. Chapman DL. A contribution to the theory of electro capillarity. Phil Mag 1913; 25(6): 475–481.

39. Schwan HP. Electrode polarization impedance and measurements in biological materials. Annals of the New York Academy of Science 1968; 148(1): 191-209.

40. Robinson DA. The electrical properties of metal microelectrodes. Proceeding of the IEEE, 1996; 56(6): 1065-1071.

41. Ivorra A, Gomez R, Noguera N, Villa R, Sola A, Palacios et al. Minimally invasive silicon probe for electrical impedance measurements in small animals. Biosensors Bioelectron 2003; 19: 391–399.

42. Schwan HP. Determination of biological impedances Physical techniques in biological research. Academic press, 1963.