However the practical application o

However the practical application of enzyme sensors based on the measurement of pH
changes in an enzymatic membrane is limited by several factors. These factors that
complicate the response are the buffer capacity of the sample, which itself is also a
function of pH, the pH-dependent enzyme kinetics and the fact that the products of
the enzyme reaction may be weak protolytes so that the amount of H+
or OH-
ions
produced per mole of converted substrate also depends on pH. On the other hand, the
pH of more alkaline solutions will be decreased by the same molecules. As a result of
these factors, the response of ISFET-based enzyme sensors is strongly non-linear and
the dynamic range depends on the composition of the sample solution. The general
conclusion must be that an elaborate calibration procedure is required and that the
practical value of these sensors is limited.


In subsequent research it was demonstrated that by coulometric control of the pH
inside the enzymatic membrane, it is possible to overcome these problems. The pHstatic
enzyme sensor measures the pH inside the membrane with an ISFET and
controls it through the generation of protons or hydroxyl ions at a noble metal
electrode, spaced closely around the ISFET gate area as shown in figure 10(a). The
acidic or alkaline products of the enzyme reaction are thus continuously neutralised.
The generating current needed to maintain the pH at a constant level now becomes the
output signal of the sensor. It is linearly related to the substrate concentration and
independent of the buffer capacity of the sample. In fact, an electrochemical pHactuating
mechanism, the current-controlled electrolysis of water, is used to
compensate the biochemical pH actuator, i.e. the enzyme, converting substrate
molecules and thus generating pH change.

The response of an enzyme-modified ISFET is generally pH dependent. However, if
the pH is kept constant, the sensitivity may also be considered to be constant. This
sensitivity, the change in the steady-sate ISFET output voltage Vout per change in
substrate concentration [S], is given by

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

อย่างไรก็ตาม โปรแกรมการปฏิบัติของเอนไซม์เซนเซอร์ตามการวัดค่า phการเปลี่ยนแปลงในเยื่อเอนไซม์ในระบบถูกจำกัด ด้วยปัจจัยหลายประการ เหล่านี้ปัจจัยที่การตอบสนองที่ซับซ้อนมีความจุบัฟเฟอร์ของตัวอย่าง ซึ่งตัวเองก็มีฟังก์ชันของค่า pH จลนพลศาสตร์ของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับค่า pH และความจริงที่ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเอนไซม์อาจ protolytes อ่อนแอดังนั้นปริมาณของ H + หรือ OH- ไอออนผลิตต่อโมลของพื้นผิวแปลงแล้วยังขึ้นอยู่กับค่า pH บนมืออื่น ๆ การอัลคาไลน์มากค่า pH จะลดลง โดยโมเลกุลเดียวกัน เป็นผลปัจจัยเหล่านี้ การตอบสนองของเซนเซอร์ตาม ISFET เอนไซม์เป็นอย่างยิ่งไม่ใช่เชิงเส้น และช่วงความถี่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสารละลายตัวอย่าง ทั่วไปสรุปต้องมีกระบวนการสอบเทียบที่ซับซ้อนที่จำเป็นและการค่าจริงของเซ็นเซอร์เหล่านี้มีจำกัดในการวิจัยต่อมา มันก็แสดงให้เห็นที่ควบคุมคูวัดค่า phภายในเมมเบรนเอนไซม์ มันเป็นไปได้ที่จะเอาชนะปัญหาเหล่านี้ PHstatic การเอนไซม์เซ็นเซอร์วัดค่า pH ภายในเมมเบรนด้วยการ ISFET และควบคุมผ่านการสร้างของโปรตอนหรือไฮดรอกไอออนที่เป็นโลหะอิเล็กโทรด เว้นระยะอย่างใกล้ชิดบริเวณ ISFET ประตูดังแสดงในรูป 10(a) การผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรด หรือด่างของปฏิกิริยาเอนไซม์จึงจัดอยู่อย่างต่อเนื่องสร้างปัจจุบันเพื่อรักษาค่า pH ในระดับคงตอนนี้กลายเป็นสัญญาณของเซนเซอร์ สัมพันธ์เชิงเส้นกับความเข้มข้นของสารตั้งต้น และอิสระความจุบัฟเฟอร์ของตัวอย่าง ในความเป็นจริง pHactuating การไฟฟ้ากลไก กระแสไฟฟ้าควบคุมกระแสน้ำ จะใช้ในการชดเชยค่า pH ชีวเคมี actuator เช่นของเอนไซม์ การแปลงพื้นผิวโมเลกุลและสร้างการเปลี่ยนแปลงค่า pH ดังนั้นการตอบสนองของ ISFET การแก้ไขเอนไซม์โดยทั่วไปขึ้นอยู่กับค่า pH อย่างไรก็ตาม ถ้าค่า pH จะถูกเก็บไว้คง ความไวยังถือต่อไป นี้ความไวแสง การเปลี่ยนแปลงใน ISFET มั่นคงชั้นสูงออกแรงดัน Vout ต่อการเปลี่ยนแปลงในความเข้มข้นของสารตั้งต้น S ถูกกำหนดโดย

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

อย่างไรก็ตามการใช้ประโยชน์ของเอนไซม์เซ็นเซอร์อยู่บนพื้นฐานของการวัดค่า pH
เปลี่ยนแปลงในเยื่อเอนไซม์จะถูก จำกัด ด้วยปัจจัยหลายประการ ปัจจัยเหล่านี้ที่
มีความซับซ้อนการตอบสนองที่มีความจุบัฟเฟอร์ของกลุ่มตัวอย่างที่ตัวเองยังเป็น
หน้าที่ของค่า pH ค่า pH ที่ขึ้นอยู่กับจลนพลศาสตร์ของเอนไซม์และความจริงที่ว่าผลิตภัณฑ์ของ
ปฏิกิริยาเอนไซม์อาจจะ protolytes อ่อนแอเพื่อให้ปริมาณของ H +
หรือ OH-
ไอออน
ผลิตต่อโมลของสารตั้งต้นที่แปลงยังขึ้นอยู่กับค่า pH บนมืออื่น ๆ ที่
มีค่า pH ของการแก้ปัญหาด่างมากขึ้นจะลดลงโดยโมเลกุลเดียวกัน อันเป็นผลมาจาก
ปัจจัยเหล่านี้ตอบสนองของเซ็นเซอร์เอนไซม์ ISFET ตามเป็นอย่างยิ่งที่ไม่ใช่เชิงเส้นและ
ช่วงไดนามิกขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของการแก้ปัญหาตัวอย่าง ทั่วไป
ข้อสรุปว่าจะต้องมีขั้นตอนการสอบเทียบที่ซับซ้อนเป็นสิ่งจำเป็นและที่
คุ้มค่าการปฏิบัติของเซ็นเซอร์เหล่านี้จะถูก จำกัด . ในงานวิจัยที่ตามมามันก็แสดงให้เห็นว่าโดยการควบคุมค่า pH coulometric ภายในเมมเบรนของเอนไซม์ก็เป็นไปได้ที่จะเอาชนะปัญหาเหล่านี้ pHstatic เซ็นเซอร์เอนไซม์วัดค่า pH ภายในเมมเบรนที่มี ISFET และควบคุมมันผ่านรุ่นโปรตอนหรือไอออนไฮดรอกที่เป็นโลหะมีเกียรติไฟฟ้าระยะใกล้รอบ ๆ บริเวณประตู ISFET ดังแสดงในรูปที่ 10 (ก) ผลิตภัณฑ์เป็นกรดหรือด่างของการเกิดปฏิกิริยาเอนไซม์จึงเป็นกลางอย่างต่อเนื่อง. สร้างปัจจุบันที่จำเป็นเพื่อรักษาความเป็นกรดด่างในระดับที่คงที่ในขณะนี้กลายเป็นสัญญาณของเซ็นเซอร์ มันเป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับเส้นตรงกับความเข้มข้นของสารอาหารที่เป็นอิสระของความจุบัฟเฟอร์ของกลุ่มตัวอย่าง ในความเป็นจริง pHactuating ไฟฟ้ากลไกที่กระแสไฟฟ้าในปัจจุบันที่มีการควบคุมน้ำที่ใช้ในการชดเชยกระตุ้นค่า pH ชีวเคมีเช่นเอนไซม์แปลงสารตั้งต้นโมเลกุลและทำให้การสร้างการเปลี่ยนแปลงค่า pH. การตอบสนองของ ISFET เอนไซม์ที่มีการปรับเปลี่ยนโดยทั่วไปค่า pH ขึ้น . แต่ถ้าค่า pH จะถูกเก็บไว้คงไวก็อาจได้รับการพิจารณาให้คงที่ นี้ความไวของการเปลี่ยนแปลงในมั่นคงป้อยอเอาท์พุทแรงดันไฟฟ้า ISFET Vout ต่อการเปลี่ยนแปลงในความเข้มข้นของสาร [s] จะได้รับจาก

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติการใช้เซ็นเซอร์ในการวัด pH ของเอนไซม์จากการเปลี่ยนแปลงในเมมเบรนโดยถูกจำกัดด้วยปัจจัยหลายอย่าง ปัจจัยเหล่านี้ว่าทำให้การตอบสนองมีบัฟเฟอร์ขนาดตัวอย่าง ซึ่งตัวเองก็เป็นการทำงานของ pH pH ขึ้นอยู่กับเอนไซม์จลนศาสตร์และความจริงที่ว่าผลิตภัณฑ์ของของปฏิกิริยาอาจจะอ่อนแอ protolytes ดังนั้นปริมาณ H +หรือ โอไอออนผลิตโมล ต่อแปลงพื้นผิวยังขึ้นอยู่กับ pH ในมืออื่น ๆความเป็นกรดด่างมากขึ้นโซลูชั่นจะลดลงจากโมเลกุลเดียวกัน ผลของปัจจัยเหล่านี้ การตอบสนองของ isfet เอนไซม์ที่ใช้เซ็นเซอร์เป็นแบบขอและช่วงแบบไดนามิกขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของตัวอย่างสารละลาย โดยทั่วไปสรุป ต้องมีการสอบเทียบความ ถูก ต้อง และ ที่คุณค่าประโยชน์ของเซ็นเซอร์นี้จำกัดในการวิจัยต่อไป มันแสดงให้เห็นว่า โดยควบคุม coulometric ของอภายในเยื่อเอนไซม์ , มันเป็นไปได้ที่จะเอาชนะปัญหาเหล่านี้ การ phstaticเอนไซม์เซนเซอร์วัดพีเอชภายในเยื่อหุ้มด้วย isfet และการควบคุมผ่านรุ่นของโปรตอนหรือไฮดรอกซิลไอออนที่เป็นโลหะ โนเบิลขั้วไฟฟ้าเว้นระยะอย่างใกล้ชิดรอบพื้นที่ isfet ประตูดังแสดงในรูปที่ 10 ( ) ที่ผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรดหรือด่างของเอนไซม์ปฏิกิริยาจึงมีอย่างต่อเนื่องทำลายสร้างกระแสต้องการรักษา pH อยู่ในระดับคงที่ ตอนนี้กลายเป็นสัญญาณของเซ็นเซอร์ มันเป็นลักษณะที่เกี่ยวข้องกับพื้นผิวและความเข้มข้นอิสระของบัฟเฟอร์ขนาดตัวอย่าง ในความเป็นจริง phactuating ไฟฟ้าเคมีกลไกควบคุมกระแสไฟฟ้า ปัจจุบันน้ำใช้ชดเชย Actuator Ph ชีวเคมี เช่น เอนไซม์ แปลงพื้นผิวโมเลกุลและจึงสร้าง pH เปลี่ยนการตอบสนองของเอนไซม์ดัดแปลง isfet ทั่วไป pH ขึ้นอยู่กับ แต่ถ้าความเป็นกรดเป็นด่างให้คงที่ ความไวอาจจะถือว่าเป็นค่าคงที่ นี้ความไวในการเปลี่ยนแปลง คง isfet ผลิตแรงดัน vout ต่อเปลี่ยนในความเข้มข้นสารอาหาร [ S ] จะได้รับโดย