Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sensory optoelektroniczne do detekcji markerów chorobowych z laserami przestrajalnymi w zakresie < 2,5 μm

Stacewicz T., Wojtas J., Magryta P., Ligor T., Szabra D., Prokopiuk A., Bielecki Z., Buszewski B., Mikołajczyk J., Nowakowski M., Mędrzycki R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

66--69

PL

Pewne związki chemiczne występujące w oddechu ludzkim (zwane biomarkerami) dostarczają informacji o stanie zdrowia organizmu. W artykule tym prezentujemy wyniki doświadczeń dotyczących wykrywania biomarkerów takich jak tlenek węgla, metan, amoniak i aceton przy użyciu laserowej spektroskopii absorpcyjnej w zakresie UV-NIR. Dla większości związków wymienionych powyżej osiągnięte zostały czułości detekcji umożliwiające zastosowanie optoelektronicznych sensorów do wykrywania chorób.

EN

Some chemical compounds occurring in human breath (biomarkers) provide information about health state of the organism. In this paper we present results of the experiments about detection of the biomarkers as: carbon oxide, methane, ammonia and acetone using laser absorption spectroscopy in UV-NIR range. For majority of these compounds good detection limits were achieved. These systems provide opportunity to construct fully optoelectronic disease markers sensors.

2

Optoelektroniczny system sensorów biomarkerów zawartych w wydychanym powietrzu

Bielecki Z., Buszewski B., Stacewicz T., Ligor T., Wojtas J., Gawron W., Mikołajczyk J., Nowakowski M., Szabra D., Magryta P., Mędrzycki R., Prokopiuk A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

51--54

PL

W artykule omówiono optoelektroniczny system sensorów biomarkerów zawartych w wydychanym powietrzu. System ten składa się z pięciu bloków funkcjonalnych: układu pobierania próbek (UPP), układu kondycjonowania (UK), czujnika CEAS (ang. Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy), dwuwidmowego czujnika MUPASS (ang. MUltiPass Absorption Spectroscopy System), oraz układu przetwarzania sygnałów (UPS). Układ UPP służy do pobrania od pacjenta próbki wydychanego powietrza z górnych lub z dolnych dróg oddechowych. Zadaniem UK jest minimalizacja wpływu interferentów, jakimi są m.in. para wodna, czy ditlenek węgla. Czujnik CEAS umożliwia wykrywanie tlenku azotu. Dla tego markera uzyskano granicę wykrywalności około 30 ppb. Do detekcji metanu i tlenku węgla zastosowano dwuwidmowy sensor MUPASS z jedną komórką wieloprzejściową. Dla metanu uzyskano granicę wykrywalności 100 ppb, natomiast dla tlenku węgla wyniosła ona 400 ppb.

EN

The article is related to the optoelectronic sensors system of the biomarkers contained in the exhaled human air. This system consists of five functional blocks: the sampling system (UPP), air conditioning system (UK), the cavity enhanced absorption spectroscopy (CEAS) sensor, two-wavelength multipass absorption spectroscopy system (MUPASS), and the signal processing system (UPS). UPP is used to collect a sample of the patient’s breath from the upper airways or lower airways of respiratory tract. The task of the UK is to minimize the effect of interfering substances, which include water vapor and carbon dioxide. CEAS sensor, which is designed to nitric oxide detection, provides the lowest detection limit of approximately 30 ppb. MUPASS is used for methane and carbon monoxide detecting. Lowest detection limit of 100 ppb was obtained for methane and of 400 ppb for carbon monoxide.

3

Optoelektroniczny system do wykrywania markerów chorobowych w wydychanym powietrzu

Bielecki Z., Stacewicz T., Wojtas J., Mikołajczyk J., Szabra D., Prokopiuk A., Nowakowski M., Mędrzycki R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2015

|

Vol. 56, nr 8

10-12

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac dotyczących możliwości wykrywania markerów chorobowych w oddechu człowieka. Praca realizowana jest w ramach projektu pk. Sensormed finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Docelowo, prowadzone badania umożliwią opracowanie zintegrowanego systemu pomiarowego składającego się m.in. z układu kondycjonowania próbek powietrza, trzech modeli wysokoczułych optoelektronicznych sensorów oraz układu przetwarzania sygnału. Do wykrywania metanu i amoniaku zastosowano układ spektroskopii laserowej z modulacją długości fali i z wykorzystaniem komórek wieloprzejściowych, natomiast do detekcji tlenku azotu układ spektroskopii strat we wnęce optycznej.

EN

The paper presents the work on disease biomarkers detection in human breath. This work is performed in the frame of the project Sensormed funded by the National Center of Research and Development (2012-2015). It describes special measurement device consisting of a sample probing unit, three optoelectronic sensors and signal processing unit which has been developed. For the detection of methane and ammonia, wavelength modulation spectroscopy and multipass cells were applied, while concentration measurement of nitric oxide was performed basing on cavity enhanced spectroscopy setup.

4

Optoelektroniczne sensory gazów

Bielecki Z., Wojtas J., Stacewicz T., Mikołajczyk J., Rutecka B., Mędrzycki R., Prokopiuk A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 4

287--291

PL

W artykule przedstawiono prace dotyczące optoelektronicznych sensorów gazów oraz osiągnięcia własne w zakresie wykrywania tlenków azotu (NOx). W sensorach do wykrywania NOx zastosowano polskie lasery emitujące promieniowanie o długości fali 410 nm oraz nowoczesne kwantowe lasery kaskadowe na zakres podczerwieni. Opracowane sensory charakteryzują się czułością graniczną na poziomie ppb i mogą być zastosowane do monitoringu zanieczyszczeń atmosfery, wykrywania materiałów wybuchowych oraz w diagnostyce chorób.

EN

The paper presents an overview of a few optoelectronic technologies for gases detection. Two sensors of nitrogen oxides (NOx) are also described. In the sensors the cavity enhanced absorption spectroscopy was applied. It is characterized by a very good sensitivity and selectivity of the detection process. The main aspect of its operation bases on absorption of the light by specific compounds. The identification of the matter is determined by spectral matching of the two spectra: optical radiation and absorption lines of species of interest. In contrast to the remote detection methods, the measurements are made at the place of sampling. Polish laser diodes and modern quantum cascade lasers were used there. Laser emission wavelengths were located in the visible (410 nm) and infrared range. The detection limit of ppb level was achieved. Due to that, they can be successfully applied to monitoring of atmospheric pollution, explosives detection and in diseases diagnosis. The preliminary studies using the developed sensors showed that it was possible to detect explosives such as TNT, PETN, RDX, HMX at the level of ng. Additionally, there is also discussed application of sensors to analysis of the exhaled air. This will be particularly useful for: the early detection of a disease, the monitoring of the therapy, the monitoring of the greenhouse exogenous (bacterial emissions or toxins), or the analysis of metabolic gases.

5

Diody elektroluminescencyjne na bazie GaN z powierzchniowymi kryształami fotonicznymi

Gołaszewska K., Kruszka R., Myśliwiec M., Ekielski M., Jung W., Piotrowski T., Juchniewicz M., Bar J., Wzorek M., Kamińska E., Piotrowska A., Sarzała R. P., Dems M., Wojtas J., Mędrzycki R., Prystawko P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 9

46-49

PL

W artykule omówiono proces technologiczny wytwarzania diody elektroluminescencyjnej Al(In)GaN/GaN o emisji promieniowania w zakresie 380…400 nm z maksimum dla 384 nm oraz dostosowanych do niej kryształów fotonicznych. Zastosowanie kryształu fotonicznego w formie współśrodkowych pierścieni o stałej sieci 3 μm i wypełnieniu 60% wytrawionych w strukturze DEL pozwoliło na ponad dwukrotny wzrost mocy promieniowania, ograniczenie stożka emisji ze 150 do 90° oraz uzyskanie pojedynczego maksimum emisji w kierunku normalnym do powierzchni diody.

EN

This communication describes the fabrication of an Al(In)GaN/GaN light emitting diode (LED) emitting in the range 380...400 um with a maximum at 384 um along with the fabrication of appropriate photonic crystals. The etching of photonic crystals with a concentric ring structure with a 3 μm lattice constant and 60% filling factor in the LED structure yielded a more than doubled radiation power, more focused radiation cone of 90 instead of the initial 150° and a single energy maximum normal to the LED surface.

6

Analiza możliwości wykrywania biomarkerów w wydychanym powietrzu

Bielecki Z., Stacewicz T., Wojtas J., Mikołajczyk J., Nowakowski M., Szabra D., Garlińska M., Mędrzycki R., Prokopiuk A., Rutecka B.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 7

7-10

PL

W artykule przedstawiono analizę i stan prac dotyczących możliwości wykrywania biomarkerów w wydychanym powietrzu. Podano biomarkery wybranych schorzeń, typowe stężenia tych markerów u ludzi zdrowych, oraz metody ich wykrywania. Przedstawiono system pomiarowy składający się z układu pobierania próbek, trzech torów wykrywania biomarkerów, oraz układu przetwarzania sygnału. Opracowano model laboratoryjny sensora do wykrywania tlenku azotu. Zastosowano w nim metodę zw. spektroskopią strat we wnęce optycznej i uzyskano czułość graniczną na poziomie 70 ppb.

EN

The paper presents a research concerning disease biomarkers detection in human breath. The change of concentration of certain molecules in the exhaled air can be used for monitoring of specific diseases. Selected biomarkers and related detection methods are described. Optoelectronic system for detection of nitric oxide as biomarker of respiratory inflammation or asthma is presented. A system consists of sampling module, three biomarker detection modules and signal-processing module. Preliminary tests showed that sensor provides opportunity to detect 70 ppb of nitric oxide. Such systems enable detection of pathogenic changes at the molecular level. Due to non-invasive operation, easy maintenance, the ability for immediate reusing, the measurement in real time and minimal nuisance of the patients, the system might be very useful tool for the health monitoring.

7

Bramka do wykrywania materiałów wybuchowych

Wawer J., Wojtas J., Mędrzycki R., Mikołajczyk J., Bielecki Z., Dąbrowski T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 11b

29-31

PL

W artykule przedstawiono projekt i badania eksperymentalne bramki bezpieczeństwa umożliwiającej wykrywanie par wybranych materiałów wybuchowych. W tym celu opracowano optoelektroniczny sensor ditlenku azotu, w którym zastosowano metodę spektroskopii strat we wnęce optycznej, zaliczanej do metod o najwyższej czułości. Badania wstępne wykazały, że prezentowana bramka może być stosowana do kontroli wejść w strategicznych obiektach wojskowych oraz użyteczności publicznej, szczególnie o dużym nasileniu ruchu, takich jak lotniska, porty, dworce, stacje metra, itp.

EN

The paper presents a project and investigations of a security portal with explosives sensor . In the portal, an optoelectronic NO2 sensor operating on basis of Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy (CEAS) is applied. CEAS technique is one of the most sensitive detection methods. The presented portal is likely to become a very effective tool for explosives detection. That is why, it could be used to control entries of important objects e.g. airports, government buildings, skyscrapers, military bases, and so on.

8

Bramka bezpieczeństwa z optoelektronicznym czujnikiem NO2

Wawer J., Bielecki Z., Mikołajczyk J., Wojtas J., Mędrzycki R., Nowakowski M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 3

245-248

PL

W pracy przedstawiono projekt bramki bezpieczeństwa umożliwiającej wykrywanie śladowych ilości par wybranych materiałów wybuchowych. W tym celu opracowano optoelektroniczny sensor ditlenku azotu. W sensorze tym zastosowano metodę spektroskopii strat we wnęce optycznej, zaliczanej do metod o najwyższej czułości. Prezentowany system może być stosowany do kontroli wejść w strategicznych obiektach państwowych i wojskowych oraz użyteczności publicznej, szczególnie o dużym nasileniu ruchu, takich jak lotniska, porty, dworce, stacje metra, itp.

EN

This paper presents a security gateway that allows detection of trace amounts of selected explosives. Most explosives are nitro compounds containing the group-NO2 (Fig. 1) which decompose emitting trace amounts of nitrogen oxides. The optoelectronic sensor designed to detect nitrogen dioxide operates on a basis of the Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy (CEAS) method. The CEAS technique is a modification of Cavity Ring Down Spectroscopy (CRDS) technique. It is based on off-axis arrangement of an optical cavity. The gas concentration in this method is determined by measuring the intensity of optical radiation reaching the detector (photomultiplier tube) caused by absorption of radiation λ = 416 nm, Fig. 2, of the gas filling the optical cavity. Fig. 3 shows the measuring system. Preliminary measurement results are illustrated in Fig. 6 which shows the dependence of the decay time of optical radiation in the optical cavity on the concentration of NO2 in the gas filling the cavity. The NO2 detection limit is set at 1 ppb, with the uncertainty of 10%. The presented portal is likely to become a very effective tool for explosives detection. Therefore it could be used to control entries of important objects e.g. airports, government buildings, skyscrapers, military bases, and so on. (Project of the security portals for explosives detection using CEAS sensor).

9

Cavity ring down spectroscopy : detection of trace amounts of substance

Stacewicz T., Wojtas J., Bielecki Z., Nowakowski M., Mikołajczyk J., Mędrzycki R., Rutecka B.

Opto-Electronics Review

|

2012

|

Vol. 20, No. 1

53-60

EN

We describe several applications of cavity ring-down spectroscopy (CRDS) for trace matter detection. NO₂ sensor was constructed in our team using this technique and blue-violet lasers (395–440 nm). Its sensitivity is better than single ppb. CRDS at 627 nm was used for detection of NO₃. Successful monitoring of N₂O in air requires high precision mid-infrared spectroscopy. These sensors might be used for atmospheric purity monitoring as well as for explosives detection. Here, the spectroscopy on sharp vibronic molecular resonances is performed. Therefore the single mode lasers which can be tuned to selected molecular lines are used. Similarly, the spectroscopy at 936 nm was used for sensitive water vapour detection. The opportunity of construction of H₂O sensor reaching the sensitivity about 10 ppb is also discussed.

10

Optoelektroniczny sensor tlenku i podtlenku azotu

Wojtas J., Mędrzycki R., Rutecka B., Mikołajczyk J., Nowakowski M., Bielecki Z., Stacewicz T.

Mechanik

|

2011

|

R. 84, nr 7(CD)

927-934

PL

W pracy przedstawiono sensory tlenku i podtlenku azotu, w których zastosowano jedną z najczulszych metod optoelektronicznych – spektroskopię strat we wnęce optycznej CEAS (ang. Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy). Głównymi elementami sensorów są: impulsowe źródła promieniowania, wnęki optyczne o dużej dobroci, moduły detekcyjne z fotodiodami HgCdTe oraz układ cyfrowego przetwarzania sygnałów. Jako źródła promieniowania zastosowano jednomodowe lasery kaskadowe (QCL), których długości fal emitowanego promieniowania zostały dopasowane do maksimów przekroju czynnego na absorbcję analizowanych tlenków azotu. Na podstawie przeprowadzonych analiz, wybrano zakres średniej podczerwieni odpowiednio 5,23-5,29 mikrometra dla NO oraz oraz 4,46-4,54 mikrometra dla N2O. Dzięki temu znacząco ograniczony został wpływ widm absorpcyjnych cząsteczek takich jak H2O i CO2. Dzięki możliwości wykrywania śladowych ilości tlenku i podtlenku azotu możliwe jest wykrywanie wielu materiałów wybuchowych posiadających grupy nitrowe –NO2. Dlatego opracowanie sensorów tlenków azotu ma duże znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa w strategicznych obszarach, obiektach państwowych oraz wojskowych, do kontroli podejrzanych obiektów, a także w medycynie i ochronie środowiska.

EN

The paper presents a project of the NO and N2O detection system. In the system was applied one of the most sensitive optoelectronic gas detection technique - Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy (CEAS). The setup consist of two optical channel equipped with an pulsed radiation sources, high quality optical cavities built with spherical mirrors of high reflectance, photoreceiver and signal processing system. Two singlemode quantum cascade lasers (QCL) are applied as a light sources. Their spectra can be precisely tuned to absorption lines of NO and N2O using temperature or current modulation. In order to fulfill CEAS requirements the lasers radiations are injected into respective optical cavity under a very small angle in respect to its axis. Optimal parameters of the sensor (sensitivity and selectivity) are expected for following spectral regions: 5,23-5,29 micrometers for NO and 4,46-4,54 micrometers for N2O. The radiations leaving the both cavities are registered with two detection module consisting of HgCdTe (MCT) detectors with low noise transimpedance amplifiers. The constructed detection system is able to measure NO and N2O concentration at several ppb and sub ppb level level. Thus the developed sensor can be applied in atmosphere monitoring applications or it is also possible to use this system in detection of vapours from some explosive materials.

11

Projekt sensora par materiałów wybuchowych

Wojtas J., Bielecki Z., Mikołajczyk J., Szabra D., Rutecka B., Mędrzycki R., Gutkowska M., Stacewicz T., Czyżewski A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 11a

222-224

PL

W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań sensora par materiałów wybuchowych. Idea pracy sensora polega na pomiarze stężenia tlenków azotu jedną z najczulszych metod spektroskopowych – spektroskopii strat we wnęce optycznej (CEAS - ang. cavity enhanced absorption spectroscopy). W sensorze planuje się zastosowanie dwóch torów detekcyjnych umożliwiających wykrywanie tlenku i podtlenku azotu. W celu uzyskania dużej czułości i selektywności przyrządu, jako źródła promieniownia docelowo zostaną użyte lasery QCL pracujące w zakresie długości fal: 5,23m – 5,29m dla NO, oraz 4,46 m – 4,48 m dla N2O.

EN

The preliminary outcomes of investigations concern a sensor of explosive materials vapours are presented. In the sensor concentration measurements of nitrogen oxides with cavity enhanced absorption spectroscopy method (CEAS) is applied. It is one of the most sensitive optoelectronic gas detection technique. There are two diagnostics lanes provide to parallely detect both nitric oxide (NO) and nitrous oxide (N2O) trace concentrations. To achive high sensitivity there will be used two quantum cascade lasers (QCL), the lasing wavelength of which will be from ranges: 5.23m – 5.29m (for NO) and 4.46m – 4.48m (for N2O).