ППР-сенсоры Spreeta. Съемные рецепторные чипы. ППР-иммуносенсоры и волоконно-оптические сенсоры

Набор для практики

Вопросы для самопроверки

1. Что такое "модуль Spreeta"?
2. Является ли модуль Spreeta законченным ППР сенсором?
3. Что такое "съемный рецепторный чип"?
4. В чем состоит преимущество применения "съёмных рецепторных чипов"?
5. Как обеспечивается надёжный оптический контакт съемного рецепторного чипа с оптической призмой?
6. Каково оптимальное соотношение показателей преломления оптической призмы, стеклянной подложки съемного рецепторного чипа и иммерсионной жидкости?
7. Какие способы борьбы с вредным влиянием запыленности в полевых условиях на работу ППР сенсоров Вы знаете?
8. На чем основана возможность применения ППР сенсора для выявления наличия ретровирусов лейкоза в молоке коров?
9. Можно ли ППР иммуносенсор, разработанный для выявления ретровирусов лейкоза коров в их молоке, применить для других целей? Что для этого требуется?
10. Что такое "волоконно-оптические ППР сенсоры"?
11. Приведите пример применения волоконно-оптического ППР сенсора.
12. Являются ли активными или пассивными ППР сенсоры?

Упражнения

Упражнение 24.1. Дайте ответы на некоторые вопросы, касающиеся микроэлектронных ППР сенсоров Spreeta.

Вариант 1. Кратко расскажите о конструкции микроэлектронного ППР сенсора Spreeta. Что в них служит в качестве оптической призмы?

Вариант 2. Нарисуйте и вкратце опишите оптическую схему микроэлектронного модуля Spreeta.

Вариант 3. Нарисуйте и вкратце опишите функциональную электрическую схему микроэлектронного модуля Spreeta.

Вариант 4. Вкратце опишите предложенный фирмой Texas Instruments подход к построению ППР сенсоров на основе микроэлектронного модуля Spreeta.

Вариант 5. Назовите основные недостатки модулей Spreeta и дайте краткое обоснование этого.

Упражнение 24.2. Дайте ответы на некоторые вопросы, касающиеся технологии работы со съемными рецепторными чипами.

Вариант 1. Какова область применения технологии работы со съемными рецепторными чипами? Почему в этой области не является оптимальной работа с проточными ячейками?

Вариант 2. Нарисуйте конструкцию простейшего съемного рецепторного чипа и расскажите о назначении каждого из её элементов. Является ли такая конструкция единственно возможной? Если нет, то приведите пример другой конструкции.

Вариант 3. Опишите вкратце технологию работы ППР сенсора со сменными рецепторными чипами и охарактеризуйте её преимущества при проведении массовых анализов.

Вариант 4. Перечислите все основные проблемы, возникающие при работе ППР сенсора со сменными рецепторными чипами на практике. Почему их надо исследовать?

Вариант 5. Каким образом при работе со съёмными рецепторными чипами обеспечивают надёжный оптический контакт между ними и призмой? Нарисуйте схему прохождения световых лучей в такой структуре. Какие нежелательные побочные явления при этом возникают?

Вариант 6. Является ли достаточно обоснованным требование, чтобы показатели преломления оптической призмы, стеклянной подложки съёмного рецепторного чипа и иммерсионной жидкости точно совпадали? Каково оптимальное соотношение указанных показателей преломления?

Вариант 7. С какими трудностями при наблюдении ППР в технологии съёмных рецепторных чипов приходится сталкиваться, когда измерения должны проводиться не в стерильно чистых лабораторных, а в обычных и, тем более, в полевых условиях? Опишите вкратце возможные способы уменьшения этих рисков.

Вариант 8. Нарисуйте оптоэлектронную схему, позволяющую решить задачу точной автоматической ориентации рецепторного чипа, и вкратце объясните её работу.

Упражнение 24.3. Сделайте расчеты, касающиеся технологии работы со съемными рецепторными чипами. В задачах использованы следующие обозначения: – показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа; – показатель преломления стекла оптической призмы; – показатель преломления иммерсионной жидкости.

Вариант 1. Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 65 . Каков при этом должен быть угол падения света на грань призмы, на которой установлен этот чип, в случае, когда показатель преломления призмы меньше, чем у стеклянной подложки чипа? ( = 1,6; = 1,52).

Вариант 2. Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 68 . Каков при этом должен быть угол падения света на грань призмы, на которой установлен этот чип, в случае, когда показатель преломления призмы меньше, чем у стеклянной подложки чипа? ( = 1,52; = 1,6).

Вариант 3. Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 64°. Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред, если = 1,6; = 1,52; = 1,55.

Вариант 4. Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен = 62 . Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред, если = 1,6; = 1,52; = 1,59. Сделайте расчет также для значения угла = 65 и сравните результаты.

Вариант 5. Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 63 . Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред в случае, когда показатель преломления призмы больше, чем у стеклянной подложки чипа. ( = 1,56; = 1,62; = 1,60).

Вариант 6. Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 64 . Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред, если = 1,6; = 1,52; = 1,55. Сделайте расчет также для значений = 1,53 и = 1,59 и сравните результаты.

Вариант 7. Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 64 . Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред, если = 1,6; = 1,52; = 1,55. Сделайте расчет также для значений = 1,46 и = 1,58 и сравните результаты.

Вариант 8. Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 64 . Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред, если = 1,6; = 1,52; = 1,55. Сделайте расчет также для значений = 1,55 и = 1,62 и сравните результаты.

Упражнение 24.4. Дайте ответы на некоторые вопросы, касающиеся портативного ППР иммуносенсора для выявления заболевания коров на лейкоз.

Вариант 1. Кратко расскажите, зачем нужен такой иммуносенсор.

Вариант 2. Перечислите требования к портативному ППР иммуносенсору для выявления заболевания коров на лейкоз.

Вариант 3. Опишите конструкцию иммуносенсора для выявления заболевания коров на лейкоз и, если сможете, сделайте её эскиз.

Вариант 4. Изобразите функциональную схему иммуносенсора для выявления заболевания коров на лейкоз и кратко опишите его работу.

Вариант 5. Объясните вкратце принцип работы иммуносенсора для выявления заболевания коров на лейкоз.

Вариант 6. К чему приводит наличие пыли в полевых условиях работы иммуносенсора для выявления заболевания коров на лейкоз и как надо это учитывать?

Вариант 7. Какие изменения в конструкции и программном обеспечении ППР иммуносенсора требуются для того, чтобы его можно было использовать для другой цели, напр., для выявления заболевания коров туберкулезом?

Упражнение 24.5. Дайте ответы на некоторые вопросы, касающиеся волоконно-оптических ППР сенсоров.

Вариант 1. Кратко объясните, как на оптическом волокне можно установить ППР чувствительный элемент?

Вариант 2. Нарисуйте функциональную схему волоконно-оптического ППР сенсора и кратко опишите её работу.

Вариант 3. В каком режиме лучше работать волоконно-оптическому ППР сенсору: в режиме монохроматического света и снятия угловой зависимости ППР или в режиме постоянного угла падения и снятия спектральной характеристики ППР? Почему?

Вариант 4. Может ли волоконно-оптический ППР сенсор быть многоканальным? Что для этого требуется? Какие дополнительные возможности возникают?

Вариант 5. Назовите области возможного применения волоконно-оптических ППР сенсоров. Приведите пример применения.