Elektrochemisches Impedanzspektrometer
Allgemeine Beschreibung
Das CYBRES MU (Measurement Unit) ist ein kompaktes Gerät für die differentielle elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) mit zwei und vier Elektroden im Niederfrequenzbereich. Das Gerät ist in der Lage, genaue differentielle Messungen im Zeit- und Frequenzbereich durchzuführen und die Eigenschaften von zwei flüssigen oder organischen Proben zu vergleichen. Eine solche Aufgabe ergibt sich bei Anwendungen, bei denen eine schwache ionische, elektrochemische oder elektrophysiologische Dynamik in Echtzeit in vivo und in situ aufgezeichnet und analysiert werden soll. Dieses EIS-Messgerät ist in der Lage, Anregungsspektroskopie auf optischem oder elektromagnetischem Wege durchzuführen. Neben der Spektral-, Korrelations- und Regressionsanalyse eignet sich der Signal-Scope-Modus auch für eine schnelle Verzerrungsanalyse. Das System wurde für Einzelmessungen oder zur Langzeitüberwachung entwickelt, auch mit grafischer Online-Ausgabe im Web. Das elektrochemische Messsystem ist Finalist der EC-Innovationswettbewerbe 2016, 2019.
Anwendungen
- elektrochemische Impedanzspektroskopie
- präzise industrielle Flüssigkeitsmessungen
- differentielle elektrochemische Messgeräte für Forschungs-/Laborzwecke
- Detektoren für schwache ionische Veränderungen in Flüssigkeiten, die durch optische, elektromagnetische, magnetische und andere Anregungen verursacht werden
- Analyse und Nachweis von nicht-chemischen Behandlungen von flüssigen Proben
- Langzeitüberwachung von Flüssigkeiten und organischen Geweben, z. B. zur Qualitätskontrolle, bei der Analyse biochemischer Reaktionen
- Analyse von spin-gesteuerten elektrochemischen Eigenschaften (z.B. chemische Reaktivität)
Eigenschaften
– main processor
– hardware support of EIS analysis
– non-volatile (flash) memory
– sampling frequency
– electric excitation
– optical excitation
– consumed current
– conductivity measurements
– temperature resolution
– frequency spectra for EIS
– measurement modes
– EIS analysis
– duration of long-term measurements
– interface
ARM cortex M3 MPU, 80 MHz
PSoC system
512 Mb
(12-24 bits) up to 1 Msps
0.01V, 0.1V, 1V
470nm (blue light), other excitations are possible
90-120mA
0.6 uS/cm-200 mS/cm
up to 0.001C
8Hz-0.1MHz/0.2MHz/0.65MHz (recommended/typical/maximal)
impedance spectrometer, signal scope, long-term impedance measurements
FRA, RMS, correlation, regression, statistical, excitation, electrochemical stability
on the level of weeks
USB 2.0 (USB hub and USB-to-USB isolator are recommended)
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- Verschiedene Elektroden
Handbücher & Anwendungshinweise
- CYBRES Measurement Unit MU3: SHORT MANUAL (English, German, French, Ukrainian, Arabic, Chinese)
- CYBRES EIS Differential Impedance Spectrometer for electrochemical and electrophysiological analysis of fluids and organic tissues: EXTENDED USER MANUAL
- Application Note 20. Increasing accuracy of repeated EIS measurements for detecting weak emissions
- Application Note 24. Analysis of electrochemical noise for detection of non-chemical treatment of fluids
- Application Note 26. Methodology and protocols of feedback-based EIS experiments in real time
- Application Note 27. Using regression scan for electrochemical ’treatment-during-measurement’ experiments
- short information: Innovation — CYBRES EIS spectrometer, 2016
- Presentation “Characterizing the non-chemical water treatment – advanced biological and electrochemical approaches” on the XIII conference of physics, chemistry and biology of water, 2018
- Presentation “Remote Consciousness: Latest Results from Optically Excited Electrochemical Impedance Spectroscopy”, on the XIII conference of physics, chemistry and biology of water, 2019
Veröffentlichungen
- S.Kernbach, Replication Attempt: Measuring Water Conductivity with Polarized Electrodes, J. of Scientific Exploration, Vol. 27, No. 1, pp. 69–105, 2013
- S. Kernbach, O. Kernbach. On precise pH and dpH measurement, IJUS, 5(2), 83-103, 2014
- S.Kernbach, I.Kuksin, O.Kernbach, A.Kernbach, The Vernadsky scale — on metrology of EIS in time-frequency domain, IJUS, 15–16(5), pp.143–150, 2017
- S.Kernbach, O.Kernbach, Reliable detection of weak emissions by the EIS approach, IJUS, E1, pp.90-103, 2017
- S.Kernbach, I.Kuksin, O.Kernbach, On Accurate Differential Measurements with Electrochemical Impedance Spectroscopy, WATER, 8, 136-155, 2017, doi: 10.14294/WATER.2016.8
- S. Kernbach. Biophysical effects of the circular Poynting vector emitter, IJUS, Issue E2, pages 23-40, 2018, doi: 10.17613/sp8t-gz69
- S.Kernbach, Distant Monitoring of Entangled Macro-Objects, NeuroQuantology, 17(3), 19-42, 2019, doi: 10.14704/nq.2019.17.03.197
- S. Kernbach, M. Trukhanova, V. Zhigalov, V. Panchelyuga, Para- and ortho- isomers of water: theory, experiments and new opportunities for multidisciplinary water research, Conference on the Physics, Chemistry, and Biology of Water, Oct, 13-16, 2022, Bad Soden, Germany
- S. Kernbach, O. Kernbach, Environment-dependent fluctuations of potentiometric pH dynamics in geomagnetic field. Electromagnetic Biology and Medicine, 41(4), 409–418, 2022, doi: 10.1080/15368378.2022.2125527
- S. Kernbach Electrochemical Characterization of Ionic Dynamics Resulting from Spin Conversion of Water Isomers, 2022 J. Electrochem. Soc. 169 067504, doi: 10.1149/1945-7111/ac6f8a
- S. Kernbach, Electric-field-coupled oscillators for collective electrochemical perception in biohybrid robotics. Bioinspiration & Biomimetics. 17, 2022, doi: 10.1088/1748-3190/ac93d8
- S. Kernbach, O. Kernbach, I. Kuksin, A. Kernbach, Y. Nepomnyashchiy, T. Dochow, A.V. Bobrov, The biosensor based on electrochemical dynamics of fermentation in yeast Saccharomyces cerevisiae, Environmental Research, Volume 213, 2022, 113535, doi: 10.1016/j.envres.2022.113535