Biosensorimittalaitteen elektroniikan suunnittelu ja testaus
Korva, Jaakko (2015)
Oulun ammattikorkeakoulu
2015
Creative Commons Attribution 1.0 Suomi
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015090214249
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015090214249
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tehtävänä oli tutkia, millaisella elektroniikkatoteutuksella voitaisiin muodostaa biosensoreiden amperometriseen mittaukseen tarkoitettu laite. Tämä laite tulisi olla helppo monistaa ja sitä kautta edelleen käyttää eri tutkimus- ja kehitysorganisaatioissa biosensoreihin liittyvien sovellusten kehittämiseen. Prototyypin tilaajana oli Manne Hannula, joka edusti Hyvinvointiteknologian tutkimus- ja tuotekehityskeskusta (HYTKE).
Mittalaitteen tehtävänä on toimia prototyyppialustana yritysten erilaisille biosensorisovelluksille sekä toimia samalla biosensorisovellusten kehittämisen käytännöllisenä opetusvälineenä. Mittalaite suunniteltiin yhteensopivaksi PrinLabin (Painettavien antureiden kehityslaboratorio) suunnittelemien sensoreiden kanssa. Kehitystyössä toteutettu nk. Sara-prototyyppi kehitettiin ja testattiin tältä pohjalta OAMK:n tiloissa ( HYTKE ja PrinLab).
Prototyypin alustaksi valittiin hinnan ja saatavuuden takia Arduino (mikrokontrolleri-elektroniikka-alusta ja ohjelmointiympäristö), jonka avulla erilaisia komponentteja pystyttiin helposti testaamaan ja niiden kanssa voitiin kommunikoida. Prototyyppiin valittiin potentiostaatti (LMP91000), jonka avulla saatiin biosensorin pinnalla tapahtuva kemiallinen reaktio muutettua jännitteeksi, sekä AD-muunnin (ADS1100), joka puolestaan muuntaa potentiostaatilta saatavan jännitteen digitaaliseen muotoon. Arduinon avulla voitiin hallita ja lukea näitä komponentteja. Arduinon avulla kytkentään saatiin käyttöjännite, I²C-yhteys sekä sarjaporttiyhteys tietokoneelle USB-väylän avulla.
Prototyypille suunniteltiin alustavasti myös Eagle-piirisuunnitteluohjelmalla sopiva piirilevy, joka sopii suoraan Arduino-alustan päälle. Tätä piirilevyä ei opinnäytetyön aikana saatu täysin valmiiksi. Laadittujen suunnitelmien pohjalta tehdystä toteutuksesta on jatkossa helppo rakentaa toimiva piirilevykokonaisuus, jota voidaan käyttää suunniteltuun tarkoitukseen.
Mittalaitteen tehtävänä on toimia prototyyppialustana yritysten erilaisille biosensorisovelluksille sekä toimia samalla biosensorisovellusten kehittämisen käytännöllisenä opetusvälineenä. Mittalaite suunniteltiin yhteensopivaksi PrinLabin (Painettavien antureiden kehityslaboratorio) suunnittelemien sensoreiden kanssa. Kehitystyössä toteutettu nk. Sara-prototyyppi kehitettiin ja testattiin tältä pohjalta OAMK:n tiloissa ( HYTKE ja PrinLab).
Prototyypin alustaksi valittiin hinnan ja saatavuuden takia Arduino (mikrokontrolleri-elektroniikka-alusta ja ohjelmointiympäristö), jonka avulla erilaisia komponentteja pystyttiin helposti testaamaan ja niiden kanssa voitiin kommunikoida. Prototyyppiin valittiin potentiostaatti (LMP91000), jonka avulla saatiin biosensorin pinnalla tapahtuva kemiallinen reaktio muutettua jännitteeksi, sekä AD-muunnin (ADS1100), joka puolestaan muuntaa potentiostaatilta saatavan jännitteen digitaaliseen muotoon. Arduinon avulla voitiin hallita ja lukea näitä komponentteja. Arduinon avulla kytkentään saatiin käyttöjännite, I²C-yhteys sekä sarjaporttiyhteys tietokoneelle USB-väylän avulla.
Prototyypille suunniteltiin alustavasti myös Eagle-piirisuunnitteluohjelmalla sopiva piirilevy, joka sopii suoraan Arduino-alustan päälle. Tätä piirilevyä ei opinnäytetyön aikana saatu täysin valmiiksi. Laadittujen suunnitelmien pohjalta tehdystä toteutuksesta on jatkossa helppo rakentaa toimiva piirilevykokonaisuus, jota voidaan käyttää suunniteltuun tarkoitukseen.