Impedanční spektroskop

Abstract

Cílem práce je návrh měřicího přístroje určeného k impedanční spektroskopii. Jsou zde definovány pojmy impedance a impedanční spektroskopie a způsoby jejich měření. K měření byl použit obvod AD5933 od firmy Analog Devices. Měřicí přístroj je řízen mikrokontrolérem PIC32MX460F512L, který zajišťuje komunikaci s měřicím obvodem, samotné měření a také komunikaci s řídicím PC přes rozhraní USB. Součástí práce je tvorba řídicího programu, který zajišťuje kalibraci, měření, ukládání a vizualizaci naměřených dat. Navíc je v řídicím programu možnost opakovaného automatického měření a přepínání více vstupů. Na závěr je navržený přístroj ověřen na dvou mikrobiologických experimentech. V prvním je dokázána změna impedance v závislosti na koncentraci bakterií v měřeném roztoku. Cílem druhého experimentu je pomocí navrženého přístroje odlišit bakteriální kmeny Staphylococcus epidermidis tvořící biofilm a kmeny, které biofilm netvoří. Pomocí PLS byl vytvořen validační model, který je možné použít k detekci kmenů tvořících biofilm.

The aim of this thesis is to design a measuring instrument intended for impedance spectroscopy. There are definitions of the terms impedance and impedance spectroscopy and methods of its measurement. The integrated circuit AD5933 from Analog Devices was used for measurement. The measuring device is controlled by a microcontroller PIC32MX460F512L, which communicates with the measuring circuit, controls the actual measurement and communication with the control PC via the USB interface. The work also includes the creation of the control program, which ensures calibration, measurement, storage data, and data visualization. Device has also the possibility of repeated measurements and automatic switching of multiple inputs. Finally, the proposed device has been tested on two microbiological experiments. Impedance change depending on the concentration of bacteria in the measured solution was proved in first experiment. The aim of the second experiment is to distinguish bacterial strains of Staphylococcus epidermidis which creates biofilm and which not. With PLS was created validation model that can be used as a detector strains forming biofilm.