ԳԼՈՒԿՈԶԻ ԽՏՈՒԹՅԱՆ ԱՆԸՆԴՀԱՏ ՄՇՏԱԴԻՏԱՐԿՈՒՄԸ ՄԻԿՐՈԱԼԻՔԱՅԻՆԵՂԱՆԱԿՈՎ21-րդ դարում բարձր զգայունությամբ և ճշգրիտ կենսասենսորների մեծ պահանջարկ կա ինչպես կլինիկական մշտադիտարկման ու կենսաբանական հետազոտություններում,  այնպես  էլ  սննդի  արդյունաբերությունում։
   Գլյուկոզի  կենսասենսորներըզարգացման  ընթացքում  ընդունել  են  մի  քանի  ձևեր,  որոնք  հիմնված  են  աշխատանքի՝ էլեկտրաքիմիական, օպտիկական, պիզոէլեկտրական, ջերմային կամ մեխանիկական սկզբունքների վրա [1]։
 Լուծույթում գլյուկոզի խտությունն ավելի լավ բնութագրելու համար սովորականմեթոդների փոխարեն օգտագործվել է առանց հպման և ներթափանցման մոտակադաշտային միկրոալիքային միկրոզոնդով (ՄԴՄՄ՝ near-field microwave microprobe NFMM) գնահատման հնարավորությունը։
  Բարձր զգայունությամբ ՄԴՄՄ-ն մշակվել էմիկրոալիքային և միլիմետրային տիրույթի չափումների համար, որի կարևոր ունակությունը  գլյուկոզի  ջրային  լուծույթում  առանց  թափանցման  և  հպման  գլյուկոզիէլեկտրամագնիսական  հատկությունների,  մասնավորապես՝  գլյուկոզի  խտությանորոշումն է [2]։
  Գլյուկոզի խտության անընդհատ մշտադիտարկումը կարևոր նշանակություն ունի կլինիկական առումով։
  Այս աշխատանքում գլյուկոզի խտության մոնիթորինգն իրականցվել է ՄԴՄՄ եղանակով։
  ՄԴՄՄ գլյուկոզի կենսասենսորը կազմվածէ մեծ բարորակությամբ դիէլեկտրիկական ռեզոնատորից, որին միացված է մետաղական սրածայր զոնդը՝ համալրված համապատասխանաբար 4․5 ԳՀց աշխատանքային հաճախությունյան համար [3]։
  Գլյուկոզի խտության փոփոխությամբ պայմանավորված՝  լուծույթի  դիէլեկտրական  թափանցելիությունների  փոփոխությունը  ուսումնասիրվել է  ռեզոնատորի  միքրոալիքային անդրադարձման S11  գործակիցների չափման  միջոցով։
   Փորձերի  արդյունքում  ստացվել  է  գլյուկոզի  նվազագույն  խտությանչափման 0.5 մգ/մլ հնարավորություն։
 Տեսություն. Աշխատանքում ուսումնասիրվել է ապակե տակդիր - գլյուկոզի ջրային լուծույթ - օդ երեք միջավայրերով համակարգը։
  Երևույթի աշխատանքի սկզբունքըկարելի  է  բացատրել  հարթ  ալիքի  մոդելով  [4]։
   S11  անդրադարձման  գործակցիմեծությունը միջավայի ալիքային դիմադրությամբ մեկնաբանվում է հետևյալ կերպ`որտեղ  S11-ը  միկրոալիքային  անդրադարձման  գործակիցն  է,  Z0-ն՝  զոնդի  ծայրիկոմպլեքս  ալիքային  դիմադրությունը,  Z0=Z0 I,  Zin-ը՝  համակարգի  մուտքայինկոմպլեքս ալիքային դիմադրությունը, որը կարելի է գրել հետևյալ տեսքով`որտեղ  KS-ը  տակդիրի  ալիքային  վեկտորն  է  (103  մ-1,  εS=5,  2  ԳՀց-ի  դեպքում), t(cid։
 2911)-ն՝ համապատասխանաբար օդի ալիքային դիմադրությունն (377 օհմ) ու ալիքայինվեկտորն (46 m-1, 2 ԳՀց-ի դեպքում)։
  (2) և (3) արտահայտություններից մուտքայինկոմպլեքս դիմադրության համար կարելի է գրել`որտեղ ε(cid։
 2917) -ն  գլյուկոզի  դիէլեկտրիկ  թափանցելիությունն  է։
   (1)  հավասարությունըկունենա հետևյալ վերջնական տեսքը`կոմպլեքս  դիմադրությունը  կարգավորվում  է Z(cid։
 Չափուների  և  տեսական  հաշվարկները  լավ  համընկնում  են,  երբ  զոնդի  ծայրիԱյսպիսով, երբ գլյուկոզի խտությունը մեծանում է, անդրադարձման գործակիցը նվազում է՝ համաձայն (4) և (5) արտահայտությունների։
  Դիէլեկտրիկ թափանցելիությանկախվածությունը  լուծույթում  գլյուկոզի  խտությունից  գծային  է  և  հաճախ  արտահայտվում  է  δ  մոլյար  աճով։
   Գլյուկոզի  ջրայինլուծույթի  հարաբերականդիէլեկտրական թափանցելիությունը կարելի է գրել`որտեղ ε(cid։
 4593)՝ դիէլեկտրական թափանցելիության աճը՝ իրական և կեղծմասերի  համար,  երբ  գլյուկոզի  խտությունը  մեծանում  է  մեկ  միավորով  (δ(cid։
 Սարքի փորձարարական սխեման․ Փորձի ընթացքում օգտագործված ՄԴՄՄի  փորձարարական  հիմնական  սխեման  պատկերված  է  Նկար  1-ում։
   Գլյուկոզիկենսասենսորը կազմված է մեծ բարորակություններով դիէլեկտրիկական ռեզոնատորից, որը միացված է զոնդի ծայրին։
  Օգտագործելով կամերտոնով հետադարձ կապիհամակարգը՝  զոնդ-նմուշ  հեռավորությունը  կարգավորվում  է  գլյուկոզի  լուծույթիմակերևույթից` մոտ 0.5 մկմ հեռավորության վրա։
  Փորձում օգտագործած ոսկեծայրզոնդի  տրամագիծը  50  մկմ  է  և  ամրացված  է  կամերտոնի  ոտքերից  մեկին։
   20  մկլծավալով  տարբեր խտություններով  գլյուկոզի  լուծույթով  նմուշները  տեղադրվում  ենեռաչափ հարթակի վրա։
  Գլյուկոզի խտությունների փոփոխումները որոշելու համարչափվել  է  միկրոալիքային  ռեզոնատորի  S11  անդրադարձման  գործակիցը  4.5  ԳՀցռեզոնանսային հաճախության դեպքում։
 Նկար 1․ ՄԴՄՄ բլոկ սխեման, որը օգտագործվում է տվյալ հետազոտությունում։
 Բոլոր հետազոտություններն իրականացվել են 25  0C ջերմաստիճանում։
  Օգտագործվել  է  TE01  մոդը,  որի  համար  ռեզոնատորի  չբեռնավորված  բարորակությունը24000  է։
   S11  անդրադարձման  գործակիցների  չափման  համար  օգտագործվել  էցանցային վարլուծիչ։
 Կիրառությունները․ Նկար 2-ում պատկերված է գլյուկոզի խտությունով` միկրոալիքային  անդրադարձման  գործակցի  կախումը  թորած  ջրից`  մինջև  300  մգ/մլ՝  50մգ/մլ  քայլով  փոփոխելու  դեպքում։
   Գլյուկոզի  խտությունը  ավելացման  դեպքումդիտարկվում է միկրոալիքային ռեզոնատորների S11 անդրադարձման գործակցի աճ։
 Նկար 2․ S11 միկրոալիքային անդրադարձման գործակցի կախվածությունըհաճախությունից՝ (a) թորած ջուր, գլյուկազի լուծույթ՝ (b) 50 մգ/մլ, (c) 100 մգ/մլ, (d) 150 մգ/մլ,(e) 200 մգ/մլ, (f) 250 մգ/մլ, և (g) 300մգ/մլ խտություններով։
 Միկրոալիքային անդրադարձման S11 գործակցի փոփոխությունը պայմանավորված  է  գլյուկոզի  լուծույթի  դիէլեկտրիկական  թափանցելիության  փոփոխությամբ։
 Նկար  3-ում  բերված  է  միկրոալիքային  անդրադարձման  S11  գործակցի  գլյուկոզիխտությունից  կախվածության  վարքը։
   Թորած  ջրի  դեպքում  S11-ի  արժեքը  -52  դբ  է։
 Գլյուկոզի խտության մեծացմանը զուգընթաց մեծացել է դիէլեկտրիկ թափանցելիությունը,  հետևաբար  նաև՝  անդրադարձման  գործակիցը։
   Անդրադարձման  S11գործակիցը թորած ջրում ունի նվազագույն արժեք։
 Նկար 3․ Միկրոալիքային անդրադարձման S11 գործակցի կախվածությունը գլյուկոզիխտությունից։
 Անդրադարձման գործակցի առավելագույն արժեքը նկատվել է գլյուկոզի առավելագույն  խտությամբ  նմուշի  դեպքում,  այսինքն՝  300  մգ/մլ։
   Գլյուկոզի  զգայունությունը  բնութագրելու  համար  չափվել  է  S11  գործակիցը  ցածր  խտություններիդեպքում`  մինչև  5  մգ/մլ՝  0.5  մգ/մլ  միջակայքով։
   Լուծույթների  դիէլեկտրականթափանցելիությունների  մեծացման  հետևանքով  անդրադարձման  S11  գործակցիինտենսիվությունն աճել է (ինչպես որ սպասվում էր)։
 Եզրակացություն. Ստացված արդյունքները ցույց են տալիս, որ միկրոալիքայինռեզոնատորի  S11 անդրադարձման  գործակիցը  4.5  ԳՀց  ռեզոնանսային  հաճախության դեպքում միանշանակ կախված է լուծույթում գլյուկոզի խտությունից, իսկ ՄԴՄՄմեթոդը  կարող  է  օգտագործվել  գլյուկոզի  անընդհատ  մշտադիտարկման  նպատակով։
 ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆResonator Biosensor for Aqueous Glucose Solution, Rev. Sci. Instrum, 2008, 79։
 086107.Հովհաննիսյան ԲաբկենԳԼՅՈՒԿՈԶԻ ԽՏՈՒԹՅԱՆ ԱՆԸՆԴՀԱՏ ՄՇՏԱԴԻՏԱՐԿՈՒՄ ՄԻՔՐՈԱԼԻՔԱՅԻՆԲանալի բառեր՝ գլյուկոզ, միկրոալիքային մանրադիտակ, անդրադարձմանԵՂԱՆԱԿՈՎգործակից, ալիքային դիմադրություն։

Մոտակա դաշտային միկրոալիքային միկրոզոնդի (ՄԴՄՄ՝ near-field microwave  microprobe - NFMM) օգնությամբ դիտարկվել է ջրային լուծույթում գլյուկոզայի խտությունն` առանց հպման և ներթափանցման։
  Մեծ բարորակությամբ դիէլեկտրիկական  ռեզոնատորով ՄԴՄՄ-ն թույլ է տալիս գրանցել գլյուկոզի խտության փոփոխությամբ  պայմանավորված լուծույթի դիէլեկտրական թափանցելիությունների փոփոխությունն  անդրադարձման  S11  գործակիցների  չափման  միջոցով  4․5  ԳՀց  աշխատանքային  հաճախության  համար։
   Փորձերի  արդյունքում  ստացվել  է  գլյուկոզի  նվազագույն  խտության չափման 0.5 մգ/մլ հնարավորություն։
  ՄԴՄՄ մեթոդը կարող է օգտագործվել գլյուկոզի անընդհատ մշտադիտարկման նպատակով։
