电气工程与电子技术学报

用于无标记检测电解质浓度的电容式触摸屏生物传感器

塞巴斯蒂安·霍斯特曼

我们正在研究将相互投射电容式触摸屏用作无标签传感技术。据预测，到 2021 年，全球使用电容式触摸屏移动设备的用户数量将增长到 38 亿，短短五年内增长 52%。智能手机在发展中国家的普及率尤其高，并因其在低成本医疗应用中收集传感器读数或解释传感数据而受到关注。在医疗技术领域，体外诊断是主要的增长领域，预期的应用包括生物传感器，可用于监测饮用水质量或测量血糖水平等生理参数。在这里，我们报告了使用电容式触摸屏进行生物传感研究的好处和挑战，这是移动设备的一个组件，在文献中经常被忽视。电容式边缘场投射到触摸屏的玻璃表面上方，以感应和与触控笔或手指交互。相反，我们研究与流体样品的相互作用，特别是感应电解质的存在。这是通过研究电解质样品对不同电扰动频率（最高可达兆赫兹）的极化特性来实现的。初步结果显示，对于低于 200 μM 的低离子浓度的钠、镁、钙或氯化钾，静态电容测量具有线性响应。这有可能直接转移到人体汗液传感以监测慢性肾功能障碍，并为探索使用电容式触摸屏显示器进行更复杂的生物传感打开了大门。