Файл: Датчики и приводы B. Химический 301 (2019) 126855 Оглавления, доступные в ScienceDirect.rtf

3

^{3 +Без обозначения даты и бром. Результаты −}показали, что предложенная система достигла предела чувствительности 11,53 нм, 0,65 нм и 11,25 нм для Как^{3 +, Без обозначения даты3 +} и ^{−бром, соответственно}. Та же группа [100, 101] также далее выполнила исследование TAAC с флуоресцентным бумажным устройством, чтобы улучшить аналитическую производительность флуоресцентного колориметрического обнаружения. В почве, сыворотке и образцах технической воды, ЛОД может быть увеличен к 0,88 нм ^{3 +для La,} 0,19 нм для меди^{2 +}, 0,15 нм для брома⁻, 11 нм для Mn^{2 +}, 4 нм для Cr^{3 + и 19 нм} для ^{−F. Таблица 1} кратко суммирует несколько других μPADs, о которых сообщают в недавней литературе для тяжелого металла в анализе загрязнения почвы.
3.1.3. Другое загрязнение [102–113]
Ван и др. [105] представил количественного бумажного читателя DNA (qPDR) для определения количества переданного почвой helminth (STH) на молекулярном уровне с помощью «расстояния» в качестве считывания. Так как dsDNA зависит от концентрации, расстояние миграции SG-1 в испытательном регионе может быть количественно определено концентрацией dsDNA, так, чтобы dsDNA мог быть определен количественно путем простого чтения расстояния миграции SG-1 в qPDR. Устройство эксплуатировало уникальное взаимодействие на границе раздела фаз Зеленого цвета SYBR я (краска вставления DNA) с родной матрицей целлюлозы хроматографической бумаги и выполнило полимеразные цепные реакции с помощью управляемого смартфоном портативного теплового датчика циклов для обнаружения мелких сумм генетических маркеров от взрослых червей, высланных STH-зараженными детьми. Лю и др. [108] разработал простой и быстрый метод для обнаружения tetrabromobisphenol (TBBPA) в почвах и отложениях с помощью бумажного объединенного метода масс-спектрометрии ионизации брызг
с изотопическим методом внутреннего стандарта (см. Рис. 1 (c)). В предложенном устройстве почва и экстракты осадка, пронзенные с 13C12 TBBPA (Кольцо-13C12), были загружены и отделились на хроматографической бумаге и затем распылили и ионизировались высоким отрицательным напряжением. Бумажная подложка была тогда проанализирована масс-спектрометрией без процессов разделения очистки и хроматографии. Устройство показало линейный диапазон 0.1–100 μg/L, ЛОД 0.039 μg/L и относительное среднеквадратичное отклонение 5,3%.
Naik и др. [110] preaented установленное петлей изотермическое увеличение DNA (LAMP) бумажное устройство, объединяющее испытание с одним шагом и тепловой лизис для обнаружения E. coli и M. smegmatis клетки. Устройство объединяет тепловой лизис и LAMP в единственную реакционную стадию на бумажном устройстве без любого промежуточного вмешательства и использует флуоресценцию от связанной ДНК краски PicoGreen для обнаружения ампликонов. Результаты показали, что 100 CFU/mL E. coli и M. smegmatis увеличение DNA могут быть закончены в 30 минут. Similary, авторы в [111, 112] использовали бумажные устройства для обнаружения E. coli в пыли/почве или образцах частицы морских водорослей. Таблица 1 кратко суммирует несколько других μPADs, о которых сообщают в недавней литературе для анализа загрязнения почвы.
3.2. Воздушный анализ
Загрязнение воздуха имеет серьезные и всесторонние эффекты на здоровье человека и окружающую среду (См. Дополнительную Материальную Таблицу S1). Воздушные загрязнители, как правило, включают твердые частицы, жидкие капельки или газы, и могут быть или естественного происхождения или искусственны. Много μPADs были

4

5

развитый в последние годы для анализа загрязнения воздуха или воздушных свойств [114–148]. Как правило, эти устройства нацелены на обнаружение органического conpunds (летучие органические соединения (VOCs), этилен (C2H4), бисфенол А (BPA), метилизотиоцианат (MITC), пар этанола (C2H6O), горчица серы), inorginaic conpunds (аммиачный газ (NH3), сероводород (H2S), гипохлорит ^{−(ClO), диоксид азота} _(NO2)), и другие вещества (металл, кислород _(O2), влажность, давление).
3.2.1. Загрязнение органических соединений [114–123]
Soga и др. [114] развивал бумажное колориметрическое множество датчика для обнаружения химических соединений. Устройство было изготовлено на стандартной бумаге копии с помощью струйного метода печати и было скопировано с краской, заключенной в капсулу с наночастицами полимера с разными полярностями для обнаружения изменчивого первичного амина (см. Рис. 2 (a)). Было показано, что при разработанных условиях измерения, устройство достигло высокой способности к дискриминации и хорошей воспроизводимости для концентраций амина всего 50 частей на миллион. Сильный запах и Солнце [115] разработали высокочувствительное бумажное колориметрическое сенсорное устройство для обнаружения незначительных количеств метилизотиоцианата (MITC) в воздухе. Бумажный датчик MITC основан на реакции детоксикации глутатиона (GSH), связывающий с электрофильными ядами во время токсикологии-icantsduring при метаболических условиях и становящийся уникальным, непосредственно ощущая концентрацию MITC. ЛОД, как находили, составлял 100 частей на миллиард.
Чен и др. [116] разработал бумажный датчик для обнаружения изменчивых газов в воздухе посредством интегрированного оптического и электронного множества датчика, скопированного на поверхности подложки через прямой почерк ощущения материалов (см. Рис. 2 (b)). Датчик был проверен в окружающем воздухе на различные изменчивые газы, включая метанол, аммиак, толуол, ацетон и этанол. Для каждого аналита классификация и обнаружение выполнялись с помощью метода машины вектора поддержки (SVM). Результаты показали, что объединенный оптический и электрический ответ обеспечил лучшую отличительную власть, чем то достигнутое использование одного только любого метода ощущения. Авторы в [117–120] использовали бумажный консольный датчик множества и бумажный ферментативный биодатчик, соответственно, для обнаружения летучих органических соединений (VOCs) и этанола (анализ дыхания). Ло и др. [121] представил бумажный plasma-as-sisted cataluminescence (PA-CTL) датчик для этиленового обнаружения, включающего основание, включенное с 0,320% веса лакируемые Mn наноматериалы SiO2 (см. Рис. 2 (c)). Устройство показало линейный ответ в диапазоне 33 6 667 частей на миллион и достигло предела обнаружения 10 частей на миллион. Таблица 1 кратко суммирует несколько других μPADs, о которых сообщают в недавней литературе для органических соединений в анализе загрязнения воздуха.
3.2.2. Загрязнение неорганических соединений [124–134]
Хуан и др. [124] изготовил бумажный датчик для обнаружения аммиачного газа (NH3) с помощью серебра и полей (сульфоновая кислота m-аминобензола) functionalized одностенные углеродные нанотрубки (SWNT-PABS), депонированный на фотобумаге с помощью струйного принтера. Датчик показал превосходный ответ, короткое время восстановления при концентрациях NH3 на ppm уровне и хорошая стабильность в течение по крайней мере нескольких месяцев. Авторы в [125–127] использовали SWNTs и галид перовскита CH3NH3PbI3 (MAPI) депонированный на бумаге для обнаружения присутствия токсичного газа NH3. Петручи и Кардозу [128] разработали систему обнаружения, включающую бумажную подложку, которой придают с ацетатом ртути флуоресцеина (FMA), светодиодом (LED) и спектрометром с длиной волны
470 нм для определения сероводорода (H2S) в воздухе (см. Рис. 3 (a)). Время реакции устройства, как показывали, составляло меньше чем 60 с с ЛОДОМ приблизительно 3 частей на миллиард.
Канзас и др. [132] развивал PBS нанопроводы бумажное сенсорное устройство для комнатной температуры обнаружение газа NO2. В предложенном устройстве нанопроводы PBS были покрытием, наносимым распылением на находящееся в apaper основание при комнатной температуре для усиления чувствительности и гибкости газового датчика, потому что датчик нанопроводов на бумаге PBS показывает пористую сетевую микроструктуру. Ответ бумажного датчика к 50 частям на миллион газа NO2 был 17.5 при комнатной температуре, с ответом и время восстановления, будучи 3 и 148 с, соответственно. Устройство показало линейный ответ для концентраций NO2 в диапазоне 1-50 частей на миллион с пределом чувствительности 1 части на миллион. Dhummakupt и др. [134] предложил бумажное устройство ионизации брызг для анализа фосфата триметила, этана methylphosphonate и диизопропила methylphosphonate собранный на стеклянной фильтровальной бумаге. В процессе обнаружения доступный патрон, содержащий оптоволоконный фильтр, установлен на специально разработанном 3D держателе печати, эффективно и восстанавливаемо захватывающем аэрозоль на бумажное основание брызг. Устройство было способно к обнаружению концентраций аэрозоля всего 1 × 10－^{63 mg/m} и допускало повышенную прямую эффективность захвата аэрозоля, больше, чем 40%.
3.2.3. Другой анализ веществ [135–148]
Солнце и др. [135] разработало бумажное микрожидкое устройство для локального мультиосевого определения количества переносимых по воздуху металлов следа с помощью беспилотного воздушного транспортного средства (UAV) для выборки целей и интегрированного колориметрического способа определения, осуществленного по смартфону (см. Рис. 3 (b)). Результаты эксперимента показали, что предложенная система достигла пределов обнаружения 1.86 × 10^{2, 45.84,} 80.40, 8.16, 10,08 and1.52 ×^{2 10 нг для} шести металлов, обычно находимых в бортовых премьер-министрах, а именно, Fe, медь, Ni, Co, Миннесота и Cr соответственно. Та же группа [136] далее объединила графеновую окись (GO) с бумажным устройством, чтобы улучшить аналитическую производительность колориметрического обнаружения. LODs может быть увеличен к 16,6, 5.1, и 9,9 нг для Fe, меди и Ni, соответственно. Авторы в [137, 138] используемое скопление μPAD-coated AgNPs и многослойное бумажное устройство для колориметрического и электрохимического определения количества, соответственно, для обнаружения загрязнения частиц (PM) и шести металлов (CD, Свинец, Fe, медь, Ni и Cr) в воздушном образце. Специальное бумажное устройство используется для обнаружения ATP от бортовых бактерий, зараженных Нгуеном и др. [139]. Бумажное устройство может обнаружить ATP, извлеченную из очищенного E. coli всего 1,17 × 103 CFU/mL.
Gimenez и др. [140] разработал простой бумажный кислородный датчик, состоящий из фильма кристаллов ZnO, рассеянных по бумажной поверхности. Было показано, что, когда устройство было освещено ультрафиолетовым светом, ток, проходящий через датчик, подвергся небольшому изменению под эффектами кислородной десорбции. Кроме того, величина этого изменения была пропорциональна концентрации кислорода, смежного с поверхностью датчика. Устройство было способно к обнаружению концентраций кислорода всего 27,6 гр/м^{3 даже} при низких условиях влажности 40%-й относительной влажности (RH). Чжао и др. [142] представил основанный на углероде датчик влажности, в котором электроды были написаны на бумажной подложке коммерческими карандашами, и чувствительный слой был оттянут с окисленными мультиокруженными стеной углеродными нанотрубками (o-MWCNTs) маркер чернил (см. Рис. 3 (c)). Динамическая характеристика показала высокий наклон (0.41)^{2 и хорошая линейность (R} = 0.9976) в 33 95%-х диапазонах RH. Авторы в [143, 144]

6

изготовленные бумажные датчики влажности, состоящие из проводящих (3,4-ethylenedioxythiophene) полей соединений и полимеров графена карбида молибдена (MCG) - поли (стиролсульфонат) (PEDOT:PSS), депонированный на бумажных подложках, соответственно. Цзан и др. [147] разработал бумажный датчик для окружающего определения давления, включающего проведение полимера (CP) - основание мелованной бумаги. Результаты эксперимента показали, что датчик достиг ЛОДА всего 0,3 Па и чувствительности 2 кПа⁻¹ (P ≤ 75 Па). Таблица 1 кратко суммирует несколько других μPADs, о которых сообщают в недавней литературе для анализа загрязнения воздуха.
3.3. Анализ экологии ― пестицид
Пестициды широко используются всюду по сельскому хозяйству для убийства грибковый или
вредители животных. Однако последний тур может нести пестициды в водную окружающую среду, в то время как ветер может нести их к другим областям, задевая области, населенные пункты и неразработанные области. Кроме того, пестициды легко входят в тело человека посредством вдыхания аэрозолей, пыли и пара; устное воздействие путем потребления загрязненной еды или воды; и воздействие кожи непосредственным контактом. По сути, пестициды имеют всесторонние отрицательные эффекты и на окружающую среду и на здоровье человека (См. Дополнительную Материальную Таблицу S1). Соответственно, много платформ μPAD были предложены для анализа пестицидов в последние годы [149–176], включая инсектициды (дихлофос (DDV), trichlorfon, я-thiocarb, паратион метила, carbaryl, nitenpyram, chlorpyrifos, метамфетамин-omyl, profenofos, chlorpyrifos, альдикарб), фунгициды (thiram, тиабендазол, ferbam, карбамат, imazalil), и другие (меламин,