Desenvolvimento e construção de sensor magnetoelástico de pH com eletrônica portátil
Abstract
Sensores com material magnetoelástico vêm sendo desenvolvidos pois possibilitam medidas sem contato de fios (wireless). Apresentam variação da frequência de ressonância (redução) quando submetidos a um carregamento de massa. Podem ser empregados para detecção e determinação de grandezas físicas através de instrumentação remota que vem se tornando cada vez mais importante. As grandezas podem ser desde a quantificação de pH até a detecção da presença de microrganismos. Neste trabalho descrevemos um sistema de detecção rápida e wireless de grandezas físicas como pH e a presença de microorganismos. São utilizados como substrato tiras de material magnetoelástico amorfo Metglas 2826MB3. O material foi cortado em tamanhos de 30 mm x 6 mm e 5 mm x 1 mm, através de uma serra de micro corte, sendo parte destas logo em seguida foram revestidas com finas camadas de Cr e Au através de sputtering. Foi desenvolvido um dispositivo portátil com a função de análise de frequência de ressonância das fitas magnetoelásticas. Este dispositivo pode operar completamente de forma autônomo ou em conjunto com computador. Ele é composto de um central de processamento, circuitos auxiliares e interface de entrada e saída de dados. A operação do dispositivo portátil está em expor o material magnetoelástico (transdutor/sensor) a um campo magnético variável com o tempo, que por sua vez responde com uma onda elástica longitudinal que é detectada de forma magnética. Foram realizados ensaios com o transdutor (superfície livre) e também após a aplicação de camadas sensíveis ao pH e bem como a captura de microrganismo. Para os sensores detectores de pH foram utilizadas tiras do transdutor revestidas com Cr e Au sendo nestas aplicada uma camada de cistamina (CYS) para gerar aderência do polímero de pH sintetizado a partir de monómeros de ácido acrílico e acrilato de isooctilo. O sensor de pH foi exposto a uma faixa de pH (1,5 a 7,5) sendo analisado através do dispositivo portátil e comparado com analisador de rede Agilent E5061B. As medidas da frequência de ressonância do sensor de pH apresentaram uma variação de 70 Hz/pH para sensores 30 mm x 5 mm e para sensores de 5 mm x 1 mm foi de 1000 Hz/pH. Também foram realizadas medidas com o transdutor funcionalizado com Poli- L-Lisina para captura de S. cerevisiae. Com a aderência da S. cerevisiae à superfície do sensor, houve uma redução da frequência de ressonância em 531 Hz, que concorda quantitativamente com valores calculados para este carregamento de massa.