I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   3 J u n e   201 7 ,   p p .   1423 ~ 14 29   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 7 i 3 . p p 1 4 2 3 - 1429          1423       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Portab le Elec troc he m i ca l Sensing  S y ste m  At tached  t o   Sm a rt pho nes a nd  Its Inco rpo ra tion   w ith  Paper - ba se Electroche m ica l   G luco se S enso r       T a k uy a   F uji m o t o 1 ,   Sh o g o   K a w a ha r a 2 ,   Yuk io   F uchig a m i 3 ,   Sh o j i Shi m o k a w a 4 ,   Yo s uk Na k a m ura 5   K enichi F u k a y a m a 6 ,   M a s a o   K a m a ho ri 7 Sh ig ey a s u U no 8   1, 2, 3, 4 , 5, 6 , 8   De p a rtem e n o f   El e c tri c a l   a n d   El e c tro n ic   En g in e e rin g Ri tsu m e ik a n   Un iv e rsit y   7   Hitac h i ,   L td .       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   30 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   A p r   2 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A p r   27 ,   2 0 1 7       T h is  p a p e d e sc rib e d   th e   d e v e lo p m e n o a   s m a ll   a n d   lo w   c o st   b io se n so r   c o n sistin g   o f   a   sm a rtp h o n e - b a se d   e lec tro c h e m ica b io se n so d e v ice   a n d   a   p a p e r - b a se d   b i o se n so r.   T h e   d e v ice   h a rv e st ed   p o w e f ro m   th e   s m a rtp h o n e   a n d   tran sf e r re d   d a ta  th ro u g h   a u d i o   ja c k .   W e   d e si g n ed   CM OS  c ircu it i n c lu d in g   p o w e su p p ly   c ircu it ,   a   p o ten ti o st a t,   a n d   a   ΔΣ   m o d u lato r T h e   f a b rica ti o n   o f   a   p a p e r - b a se d   b i o se n so w a s   si m p le:  th e   th re e   e lec tro d e s   w e r e   d ire c tl y   d r a w n   o n   c h ro m a to g ra p h y   p a p e u sin g   a   c a rb o n   p e n c il .   T h e   p a p e r - b a se d   b i o se n so r   w a s   lo c o st,  d isp o sa b le,  p o rta b le  a n d   f rien d ly   to   th e   e n v iro n m e n t.   T h e   se n sin g   sy ste m   w a s   d e sig n e d   t o   p e rf o rm   th e   c h ro n o a m p e ro m e tr y   m e a su re m e n t,   a n d   th e   g lu c o se   c o n c e n tratio n   in   a   li q u id   sp e c ime n   w a s   d e tec ted .   Re su lt s h o w ed   th a t   th e   se n sin g   sy ste m   wa s   c a p a b le  o f   m e a su rin g   th e   g lu c o se   c o n c e n tratio n   a s p re c i se l y   a s e x p e n siv e   e q u ip m e n t s .   K ey w o r d :   Glu co s e   P ap er - B ased   b io s en s o r   P en cil - D r a w n   e lectr o d   S m ar tp h o n b ased   E lectr o ch e m ical   b io s e n s o r     Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sh i g e y a s u   Un o   Dep ar te m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ic  E n g in ee r i n g ,   R its u m ei k an   U n i v er s it y   1 - 1 - 1   No j i - Hig a s h i,  Ku s a ts u ,   Sh i g a,   525 - 8 5 7 7 ,   J ap an .   E m ail:  s u n o @ f c. r its u m ei. ac . j p       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   r ec en y ea r s ,   p r ev e n ti v h ea lth   ca r at   lo w   co s t   f o r   t h m ed ical  co s r ed u ctio n   h a s   g a th er ed   atten tio n   b ec au s o f   th in cr e ase  o f   p atien ts   w it h   th li f est y le - r elate d   d is ea s e   [ 1 ] .   Un d er   t h is   cir cu m s ta n ce ,   th p o in t - of - ca r test in g   ( P OC T )   m ar k et   i s   e x p ec ted   to   g r o w .   As  a   p lat f o r m   f o r   t h P OC T ,   th e   s m ar tp h o n i s   p r o m is i n g   d ev ice  b ec au s it  h as  b ee n   s p r ea d   all  o v er   th w o r ld   [ 2 ] .   Stu d ies  u tili z in g   s m ar tp h o n e s   f o r   b io s en s i n g   h a v b ee n   ac ti v e l y   co n d u cted .   T h ese  b io s en s o r s   h a v b ee n   u s ed   in   v ar io u s   d etec tio n   m et h o d s ,   s u c h   as  co lo r - b ased   d etec tio n   [ 3 ] ,   lu m i n esce n ce - b ased   d etec tio n   [ 4 ]   an d   elec tr o ch em i s tr y - b ased   d etec tio n   [ 5 ] .   E lectr o ch e m i s tr y - b ased   d etec t io n   p r o v id es q u an titati v in f o r m atio n   b y   m ea s u r in g   th e   cu r r e n t,  a n d   it   is   w id el y   u s ed   i n   b lo o d   g lu co s e   s e n s o r s .   I n   o r d er   to   u tili ze   th e   s m ar tp h o n a s   a   p lat f o r m   f o r   t h P O C T   ef f ec tiv e l y ,   th e   m i n iat u r izatio n   o f   b io s en s o r   is   cr u cial.   B io s e n s o r s   b ased   o n   ch r o m ato g r ap h y   p ap er   ar attr ac tiv b ec au s e   o f   its   s m all  s ize  an d   lo w   co s t.  As  m et h o d s   f o r   f ab r icati n g   t h elec tr o d o n   a   p ap er ,   p en   d r aw in g   [ 6 ] ,   p en cil  d r a w in g   [ 7 ] , [ 8 ] ,   an d   in k j et  p r i n ti n g   [ 9 ]   h av b ee n   s t u d ied .   T h co n v e n tio n al   s t u d ies   r ep o r th s e n s in g   s y s te m   co n n ec ted   to   t h ea r p h o n e   j ac k   o f   t h e   s m ar tp h o n [ 5 ] , [ 10 ] .   I is   ca p a b le  o f   d r aw i n g   elec tr ic  p o w er   f r o m   th s m ar tp h o n w ith o u th ex ter n al  p o w er   s u p p l y   d ev ice s ,   an d   it  is   also   p o s s ib le  to   p r o v id an   ap p r o p r iate  ad v ice  to   u s er s   b y   s en d i n g   t h m ea s u r e m e n t   r esu lt s   to   th ex p er ts .   Ho w ev er ,   t h ese  s t u d ies  h av s o m p r o b lem s   s u c h   as  th u s o f   th p o ten tial   m ea s u r e m e n t   w h ich   ca n   b u s ed   o n l y   f o r   li m i ted   t y p e s   o f   a n al y tes  [ 10 ] ,   h ig h   co s d u e   t o   th u s e   o f   s cr ee n   p r in ted   elec tr o d es  ( SP E ) ,   an d   in co n v en ien ce   d u to   t h u s o f   lar g e   d ev ice  [ 5 ] .   T h er ef o r e,   it  h as   n o b ee n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 4 2 3     14 29   1424   ab le  to   ac h ie v s m all   a n d   lo w   co s s en s i n g   s y s te m .   W f ab r icate   a   b io s e n s o r   b y   m er el y   d r a w in g   th e   elec tr o d w ith   a   ca r b o n   p en ci o n   ch r o m ato g r ap h y   p ap er   [ 7 ] , [ 8 ] .   T h is   b io s en s o r   is   n o o n l y   f ab r icate d   in   t h e   s i m p le s w a y .   I also   r ea lized   lo w   co s t,  d is p o s ab le  an d   p o r tab le  s en s o r ,   s o   it  is   co n s id er ed   to   b o p tim al  f o r   u s e   i n   co m b i n atio n   w i th   t h s e n s i n g   s y s te m   attac h ed   to   th s m ar tp h o n e.   I n   th is   p ap er ,   u s i n g   t h s e n s i n g   s y s te m   a ttach ed   to   t h s m ar tp h o n a n d   p ap er - b ased   b io s en s o r   b y   d r a w in g   t h elec tr o d w it h   a   c ar b o n   p en cil  o n   c h r o m ato g r ap h y   p ap er ,   w ca r r y   o u t   g l u co s m ea s u r e m e n t b y   th ch r o n o a m p er o m e tr y   ( C A )   m et h o d .   T h is   s tu d y   is   ex p ec t ed   to   r ea lize  th s en s o r   w h ic h   ca n   d iag n o s th e   h ea lt h   co n d itio n s   f o r   an y o n e,   an y t i m a n d   an y w h er e.       2.   E XP E R I M E NT A L   M E T H O D   W co n d u ct  th g lu co s m ea s u r e m en u s i n g   th s e n s i n g   d ev ice  in   co n n ec tio n   w it h   th e   iP o d   to u ch   ( MD 7 2 3 J /A ,   iO S 9 . 2 ,   A p p le  I n c. )   ( Fi g u r e   1( a )).   T h C MO S   ch ip   m o u n ted   o n   t h s en s o r   d ev ice  i s   d esi g n ed   i n   o u r   lab o r ato r y   an d   f ab r icate d   in   s ta n d ar d   C MO p r o ce s s   ( T SMC   0 . 3 5 μ m   2 P 4 M)   ( Fig u r e   1 ( b ) ) .   T h C MO S   ch ip   co n s i s ts   o f   p o w er   s u p p l y   cir cu it,  p o ten tio s tat,   an d   Δ Σ   m o d u lato r .   T h s elec to r   s w itc h   ch a n g e s   th e   elec tr o ch e m ical   p o ten tia ap p lied   to   t h s o l u tio n ,   a n d   U SB   co n n ec to r   is   u s ed   f o r   t h e   co n n ec tio n   w it h   a   p ap er - b ased   b io s en s o r   th at  g e n er ate s   t he   elec tr o ch e m ica l   cu r r en co r r esp o n d in g   to   th a n a l y te   co n ce n tr atio n .   T h r o les  o f   th s en s o r   cir cu it   ar m ea s u r i n g   t h cu r r en t   g en er ated   b y   th r ea ctio n   o f   th a n al y tes,  an d   tr an s f er r in g   th d ata  to   th s m ar tp h o n v ia  ea r p h o n j ac k .     T h b lo ck   d iag r a m s   o f   t h s e n s in g   s y s te m   ar e   s h o w n   i n   F ig u r e   2 .   T h p o w er   s u p p l y   cir cu i t   co n v er ts   th A C   v o ltag f r o m   th r i g h ch an n el   to   th D C   v o lta g e   to   b s u p p lied   to   th en tire   cir cu it  ( Fig u r e   2 ( b ) ) .   T h p o w er   s u p p l y   cir c u it  co n s is ts   o f   tr an s f o r m er ,   C MO b r id g r ec tif ier   cir cu i t,  s to r ag ca p ac ito r ,   an d   r eg u lato r   ( Fi g u r e   3) .   I t   o u tp u ts   th e   co n s tan t   v o lta g e   ab o u t   2 . 7 a f ter   a m p l itu d tr an s f o r m in g ,   f u ll - w av e   r ec tif icatio n   an d   s m o o t h i n g .   T h p o ten tio s tat  co n d u cts   t h e   m ea s u r e m e n o f   t h e   elec t r o ch e m ical   c u r r en t   g en er ated   b y   th r ea ctio n   o f   t h an al y tes,  an d   th o u tp u ( an alo g   s i g n al)   is   f ed   in to   th Δ Σ   m o d u lato r   ( Fig u r e   2 ( c) ) .   T h cir cu it  d iag r a m s   o f   th p o ten tio s ta an d   t h o p er atio n al  a m p li f ier   ar s h o w n   i n   F ig u r e   4   ( a)   an d   ( b ) .   T h p o ten tial  b et w ee n   t h w o r k in g   elec tr o d ( W E )   an d   th r ef er en ce   elec tr o d ( R E )   is   co n tr o lled   b y   t h V IN an d   is   g iv e n   b y   t h e   V CM   V IN Si n ce   V OUT   R F   I cell   V CM ,   th e   o u tp u v o lta g r ef lects   t h c u r r en t   g en er ated   b y   th e   elec tr o ch e m ical   r ea ctio n   o f   t h an a l y te s   ( I cell ).   T h Δ Σ   m o d u lato r   p er f o r m a n alo g - d ig i tal  ( A / D )   co n v er s io n ,   an d   its   d ig i tal  o u tp u is   tr an s f er r ed   to   th iP o d   to u ch   v ia  th m ic r o p h o n ( Fig u r e   2 ( d ) ) .   T h Δ Σ   m o d u lato r   co n s is t s   o f   s w itc h ed   ca p ac ito r ,   an   in teg r at o r ,   cl o ck ed   co m p ar ato r ,   an d   1 b it  d ig ital - a n alo g   co n v er ter   ( D AC )   ( Fi g u r e   5) .   I t   p er f o r m s   A / co n v er s io n   by   th p u ls e   d en s it y   m o d u latio n   ( P DM )   ( s a m p lin g   r ate:  2 . 5   k Hz) ,   w h er e   th n u m b er   o f   th p u ls e   c h an g es a cc o r d in g   to   an   a n alo g   i n p u t   v al u e .   C h r o m a to g r ap h y   p ap er   ( W h at m a n   1 C HR )   an d   t h e   ca r b o n   p en cil  ( Staed tler   Ma r s   6 B   g r ad e,   Ger m an y )   ar u s ed   f o r   th e   f a b r icatio n   o f   th e   p ap er - b ased   b io s en s o r   [7 ] , [ 8] .   T h p atter n   o f   th e   h y d r o p h o b ic  ar ea   is   p r in ted   by   th w a x   p r in ter   ( Xer o x   C o lo r Qu b 8 5 8 0 ) ,   an d   th e n   th p r i n ted   p ap er   is   h ea ted   in   an   o v e n   at   1 2 0 °C   f o r   1   m i n u te.   T h s ize  o f   th h y d r o p h ilic  ar ea   is   5 m m   x   5 m m   a n d   th to tal  s iz e   is   1 7 m m   x   1 2 m m   ( Fig u r e   6 ( a) ) .   T h t h r ee   elec tr o d es  ( w o r k in g   elec tr o d ( WE ) ,   r ef er en ce   elec tr o d ( RE ) an d   co u n ter   elec tr o d ( C E ) )   ar d i r ec tly   d r a w n   o n   t h ch r o m ato g r ap h y   p ap er   u s i n g   t h e   ca r b o n   p en cil,   an d   th e   s u r f ac ar ea s   o f   al l   elec tr o d es  ar e   1 m m   x   5 m m   ( F ig u r e   6 ( b ) ) .   T h p ar asit ic  r esis tan ce   v al u o f   ea c h   elec tr o d is   ab o u 10 - 2 0 k Ω .   I n   o r d er   to   g en er ate  th c u r r e n t   i n   ac co r d an ce   w it h   g lu co s e   co n ce n tr atio n ,   it  is   n ec e s s ar y   to   p r o v id w it h   a n   en z y m la y er   o n   t h elec tr o d e .   T h b io ch e m ical   r ea ctio n   s h o w n   i n   F ig u r e   7   i s   u s ed   f o r   d etec tin g   g l u co s e   i n   th is   w o r k :     β - D - g l u co s GOD - F A →  GOD - F A DH 2   + δ - D - g lu co n o l ac to n e ,   ( 1 )     GOD - F A DH 2   2 [ Fe( C N) 6 ]   →  GOD - F A 2 [ Fe( C N) 6 ] 2 H +   ,     ( 2 )     2 [ Fe( C N) 6 ] →  2 [ Fe( C N) 6 ]   2 e   .     ( 3 )     E n z y m s o l u tio n   co n tain s   g lu co s o x id ase  ( GOD,   2 1 0 u n i ts   m g ,   0 7 4 - 0 2 4 0 1 ,   W ak o )   ( 1 m g )   a n d   p o tass iu m   f er r ic y a n id ( Fer r i,  1 6 1 - 0 3 7 2 5 ,   W ak o )   ( 2 . 5 m g )   in   p h o s p h ate - b u f f er ed   s ali n ( P B S,  0 . 0 1 m o l/l,  p H   at  2 5 °C   7 . 0 - 7 . 4 ,   1 6 4 - 1 8 5 4 1 ,   W ak o )   ( 0 . 2 g ) .   T h en z y m s o l u tio n   ( 5μL )   is   d r o p p ed   o n   th e   h y d r o p h ilic  ar ea   o f   th p ap er - b ased   b io s en s o r ,   an d   th en   it   i s   dr ied   in   an   o v e n   at  6 0 °C   f o r   5   m in u te s   ( Fig u r e   6 ( c) ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P o r ta b le  E lectro ch emic a l S en s in g   S ystem  A tta ch ed   to   S ma r tp h o n es a n d   I t   . . . .   ( Ta ku ya   F u jimo to )   1425         Fig u r e   1 .   Ov er v ie w   o f   th s en s in g   s y s te m .   ( a)   P h o to g r ap h   s h o w in g   t h co n n ec tio n   o f   iP o d   to u ch ,   s e n s o r   d ev ice  an d   p ap er - b ased   b io s en s o r ,   ( b )   T h C MO S c h ip   i m p le m en ted   o n   P C B   b o ar d   w i th   t r an s f o r m er ,   ca p ac ito r ,   s e lecto r   s w itc h   an d   USB   co n n ec to r             Fig u r e   2 .   ( a)   T h e   b lo ck   d iag r am s   o f   s i m p lifie d   s y s te m ( b )   Po w er   s u p p l y   cir cu it   co n v er t s   AC   v o lta g f r o m   iP o d   to u ch   to   DC   ab o u t 2 . 7 s u p p l y ,   ( c)   P o ten tio s tat  tr an s m its   r esu lti n g   o u tp u t ( an alo g   s i g n al)   to   Δ Σ   m o d u lato r ,   an d   s elec to r   s w itc h   ch an g es i n p u v o lta g o f   p o ten tio s tat   ( V IN   V DD /3   o r   ( 1 7 /3 0 )   V DD ) ,     V CM   V DD /2   is   co n s ta n t,  ( d )   Δ Σ   m o d u lato r   co n v er ts   p o ten tio s tat  o u tp u t to   d ig ital si g n al  to   b e   tr an s m itted   b ac k   to   iP o d   to u ch   v ia  m icr o p h o n e         ( a)   ( d )   ( b )   ( c )   ( a)   ( b )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 4 2 3     14 29   1426       Fig u r e   3 .   P o w er   s u p p l y   cir cu i t   co n s is t s   o f   tr an s f o r m er ,   C MO S b r id g r ec tif ier   cir cu it,  s to r ag e   ca p ac ito r ,   an d   r eg u lato r .   T h 1 :2 0   tr an s f o r m e r   b o o s ts   in p u t v o lta g e.   C MO b r id g e   r ec tif ier s   A C   v o lta g to   DC .   R e g u lato r   o u tp u ts   ab o u t 2 . 7 V               Fig u r e   4 .   T h cir cu it d iag r a m s   o f   ( a)   Po ten tio s tat,   ( b )   O p er at io n al  a m p li f ier .   P o ten tio s tat  o u tp u r e f lects   t h cu r r en t g e n er ated   b y   t h e   elec tr o ch e m ical   r ea ctio n   o f   t h an al y tes ( I cell )           Fig u r e   5 .   Δ Σ   m o d u lato r   co n s is t s   o f   s w i tch ed   ca p ac ito r ,   in teg r ato r ,   clo ck ed   co m p ar ato r ,   an d   1 b it DA C .   ΔΣ  m o d u lato r   p er f o r m s   p u ls d en s it y   m o d u lat io n   ( s a m p lin g   r ate : 2 . 5   k Hz)   to   tr an s m it d i g ital s ig n a l to   iP o d     to u ch   v ia  m icr o p h o n e   ( b )   ( a)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P o r ta b le  E lectro ch emic a l S en s in g   S ystem  A tta ch ed   to   S ma r tp h o n es a n d   I t   . . . .   ( Ta ku ya   F u jimo to )   1427       Fig u r e   6 .   ( a)   T h p atter n   o f   th h y d r o p h o b ic  ar ea   is   p r in ted   by   w a x   p r in ter ,   ( b )   T h r ee   elec tr o d es ( W E ,   R E ,   C E )   ar d ir ec tly   d r a w n   o n   c h r o m a to g r ap h y   p ap er   u s in g   ca r b o n   p en cil  ( ea ch   elec tr o d is   ab o u t 1 0 - 2 0 k Ω ) ,     ( c)   T h en z y m s o l u tio n   i s   d r o p p ed   o n   th h y d r o p h ilic a r ea   to   p r o v id w it h   e n z y m la y er   o n   th elec tr o d es an d   th p ap er - b ased   b io s en s o r   is   dr ied   in   an   o v en   at  6 0 ° C   f o r   5   m i n u tes           Fig u r e   7 .   T h b io ch em ical  r ea ctio n   f o r   d etec tin g   g lu co s e       T h m ea s u r e m e n m eth o d   is   ch r o n o a m p er o m etr y   ( C A ) ,   w h ic h   r ea d s   ch a n g in   t h r esp o n s e   cu r r en w h ile  a   co n s tan t   p o ten tial   is   ap p lied   to   t h elec tr o l y t ic  s o lu t io n .   T h e   ti m e - d ep en d en elec tr o ch e m ical   cu r r en t is  r ep r esen ted   b y   t h C o ttre ll’ s   eq u a tio n   as  s h o w n   b elo w :     =  r ed r ed    ,     ( 4 )     w h er n   is   t h n u m b er   o f   el ec tr o n s   tr a n s f er r ed   to   th e   ele ctr o d e   p er   r ea ctio n F   is   t h e   Far ad a y   co n s ta n t,  i s   t h s u r f ac ar ea   o f   t h w o r k i n g   elec tr o d e,   C red   is   t h co n ce n tr atio n   o f   th e   r ed u ce d   m ed iato r ,   D re d   is   t h d i f f u s io n   co ef f icie n o f   th r ed u ce d   m ed iato r   a n d   t   is   ti m e.   T h c u r r en i n cr ea s e s   i n   p r o p o r tio n   to   th e   co n ce n tr atio n   o f   th r ed u ce d   m ed iato r ,   an d   d ec r ea s es  in v er s el y   p r o p o r tio n al  to   th s q u ar r o o t   o f   tim e.   T h ev alu a tio n   o f   C A   m ea s u r e m en is   co n d u cted   u n d er   t h ese   co n d itio n s   ( t h i n itial   p o ten tial   b et w ee n   t h e   W E   a n d   R E   is   0 . 4 6 2 V,   th s a m p li n g   p e r io d   is   0 . 4 0 9 6 s ,   an d   th m ea s u r e m en t   t i m i s   1 2 0 s ).       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   T h C m ea s u r e m e n ts   w er co n d u cted   u s i n g   β - D - g l u co s ( 1 0 0 9 5 3 ,   MP   B io m ed ical s , L L C )   i n   a   p h o s p h ate - b u f f er ed   s alin ( P B S,  0 . 0 1 m o l/l,  p at  2 5 °C   7 . 0 - 7 . 4 ,   1 6 4 - 1 8 5 4 1 ,   W ak o ) .   W p r e p ar ed   s am p le  s o lu tio n s   o f   g l u co s co n ce n tr a tio n s   r an g i n g   f r o m   0 m t o   1 0 m M.   T h m ea s u r e m en i s   s ta r ted   1   m i n u te  af ter   d r o p p in g   t h s a m p le  s o l u tio n   ( 5 μ L )   o n   th p ap er - b ased   b i o s en s o r   b y   t h iO ap p licatio n   d ev elo p ed   in   o u r   lab o r ato r y .   T h i n itial   p o ten ti al  is   ap p lied   to   t h elec tr o d es   i m m ed iatel y   a f ter   th e   s tar t   o f   t h m ea s u r e m e n t,   an d   th e n   C A   m ea s u r e m e n i s   s tar ted .   T h iPo d   v o lu m e   w as   1 2   ( th m a x i m u m   v o lu m o f   iP o d   to u ch   is   1 6 ) ,   an d   th m ea s u r e m e n t s   w er e   co n d u cted   5   ti m e s   f o r   ea ch   g l u c o s co n ce n tr atio n .     ( c)   ( b )   ( a)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 4 2 3     14 29   1428     T h s cr ee n s h o t s   o f   t h ap p licatio n   ar s h o w n   i n   Fi g .   8   ( ( a)   0 m M,   ( b )   2 . 5 m M,   ( c)   5 m M,   ( d )   7 . 5 m M,   ( e)   1 0 m M) .   T h h o r izo n tal  ax i s   is   ti m [ s ] ,   a n d   th v er tical  a x is   i s   t h cu r r en [ μ A ] .   A   p r o p er   o p er atio n   o f   th s en s in g   s y s te m   i s   co n f ir m ed   b ec au s e   th c u r r en d ec r ea s es   in v er s e ly   p r o p o r tio n al   to   th s q u ar r o o o f   ti m e.   Fig .   9   s h o w s   th a v er ag cu r r en at  ea ch   g l u co s co n ce n tr atio n   af ter   1 2 0   s ec o n d s   f r o m   th s tar o f   th e   m ea s u r e m e n w i th   t h ap p li ca tio n ,   s h o w i n g   co r r elatio n   b et w ee n   t h a v er ag c u r r en an d   t h g lu co s e   co n ce n tr atio n .   T h r esu lt s   i n d icate   th at  t h g lu co s co n ce n t r atio n   ca n   b s u cc e s s f u ll y   d eter m in ed   f r o m   t h e   cu r r en t   a f ter   1 2 0 s.             Fig u r e   8 .   Scr ee n s h o ts   o f   iO S a p p licatio n   in   t h C A   m ea s u r e m en t.   Glu co s e   co n ce n tr atio n   ( a)   0 m M,   ( b )   2 . 5 m M,   ( c)   5 m M,   ( d )   7 . 5 m M,   ( e)   1 0 m M         Fig u r e   9 .   C u r r en v s .   g lu co s co n ce n tr atio n   at  1 2 0 s   af ter   s ta r tin g   t h m ea s u r e m e n w i th   a n   ap p licatio n   ( a)   (d )   (c )   (b )   (e )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P o r ta b le  E lectro ch emic a l S en s in g   S ystem  A tta ch ed   to   S ma r tp h o n es a n d   I t   . . . .   ( Ta ku ya   F u jimo to )   1429   4.   CO NCLU SI O N   W co n d u cted   t h g l u co s m ea s u r e m e n t   r an g i n g   f r o m   0 m to   1 0 m M   in   co m b i n atio n   w i th   t h e   s en s in g   s y s te m   attac h ed   to   th s m ar tp h o n a n d   a   s m all  an d   lo w   co s b io s en s o r   u s i n g   ch r o m a to g r ap h y   p ap er   an d   ca r b o n   p en cil .   T h ca p a b ilit y   o f   t h g lu co s m ea s u r e m en w as  co n f ir m ed   b ec au s e   th r es u lts   s h o w   a   c o r r elatio n   b et w ee n   g lu co s e   c o n ce n tr atio n   an d   m ea s u r e m en cu r r en t .   T h s e n s i n g   s y s te m   is   e x p ec ted   to   b ap p lied   to   th s en s o r s   w h ic h   ar ca p ab le  o f   d etec ti n g   v a r io u s   tar g ets   b y   c h a n g i n g   t h en z y m es  a n d   t h elec tr o n   tr an s f er   m o lec u les.  Fu r t h er   w o r k   i s   in   p r o g r ess   f o r   d etec tin g   o th er   tar g et s   in cl u d in g   g l y ca ted   h e m o g lo b in   ( h e m o g lo b in   A 1 c)   w h ic h   i s   o n o f   t h i n d ic ato r s   o f   d iab etes   an d   id en ti f i es  t h t h r ee - m o n th   av er ag g l u co s co n ce n tr atio n   in   b lo o d .   Giv en   th p o s s ib ilit ies  o f   t h i s   s m all  a n d   lo w   co s t   s en s in g   s y s te m ,   it   w il l c o n tr ib u te  to   d ev elo p in g   m o b ile  h ea lt h   tec h n o lo g y .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h is   s tu d y   w as  co n d u cted   b y   th j o in r esear ch   w i th   Hitac h i ,   L td .   f o r   s e n s o r   cir cu it  d e v elo p m e n t,   an d   J SP KA KE NHI   Gr a n t N u m b er   2 6 2 8 9 1 1 1   f o r   ch r o m ato g r ap h y   p ap er   s en s o r   r esear ch   an d   d ev elo p m en t .       RE F E R E NC E S   [1 ]   W HO ,   G lo b a re p o rt  o n   d iab e tes , ”  W o rld   He a lt h   Org a n iza ti o n ,   G e n e v a ,   2 0 1 6 .   [2 ]   2   Bil li o n   Co n s u m e rs  W o rld w id e   to   Ge S m a rt   (p h o n e s)  b y   2 0 1 6 ,   2 0 1 6 .   [ o n li n e ]   A v a il a b le:   h tt p s:/ /www . e m a rk e ter.co m / A rti c le/2 - Bil li o n - C o n su m e rs - W o rld w i d e - S m a rtp h o n e s - by - 2 0 1 6 /1 0 1 1 6 9 4 ,   [3 ]   L .   S h e n ,   e a l. ,   P o i n t - of - c a re   c o lo rim e tri c   d e tec ti o n   w it h   a   s m a rtp h o n e ,   L a b   o n   a   Ch i p ,   v o l /i ss u e :   12 ( 21 ) ,   p p .   4 2 4 0 4 2 4 3 ,   2 0 1 2 .   [4 ]   R .   A rts ,   e a l. ,   In teg ra ti n g   Bio c h e m il u m in e sc e n c e   De tec ti o n   o n   S m a rtp h o n e s:  M o b il e   Ch e m istry   P latf o rm   f o P o in t - of - Ne e d   A n a l y sis, ”  An a lytica Ch e mistry v o l /i ss u e :   86 ( 15 ) ,   p p .   7 2 9 9 7 3 0 4 ,   2 0 1 4 .   [5 ]   A .   S u n ,   e a l. ,   A   L o w - Co st  S m a rtp h o n e - Ba se d   El e c tro c h e m ica Bio se n so f o P o i n t - of - Ca re   Dia g n o stics ,   2 0 1 4   IEE Bi o me d ica C irc u it a n d   S y ste ms   Co n fer e n c e   ( Bi o CAS Pro c e e d in g s ,   Oc t o b e r   22 - 24 ,   2 0 1 4 .   [6 ]   A .   Ru ss o ,   e a l. ,   P e n - on - P a p e r   F lex ib le   El e c tro n ics ,   Ad v a n c e d   M a ter ia ls ,   v o l /i ss u e :   23 ( 30 ),   p p .   3 4 2 6 3 4 3 0 ,   2 0 1 1 .   [7 ]   W .   L i,   e a l. ,   F u ll y - d ra w n   p e n c il - on - p a p e se n so rs  f o e le c tro a n a ly sis  o f   d o p a m in e ,   J o u rn a o El e c tro a n a lytica l   Ch e mistry ,   v o l.   7 6 9 ,   p p .   72 79 ,   2 0 1 6 .   [8 ]   W .   L i,   e a l. ,   F u ll y - d ra w n   o rig a m i   p a p e a n a l y ti c a d e v ice   f o e l e c tro c h e m ic a ld e tec ti o n   o f   g lu c o s e ,   S e n so rs   a n d   Actu a t o rs   B:  Ch e mic a l ,   v o l.   2 3 1 ,   pp.   2 3 0 2 3 8 ,   2 0 1 6 .   [9 ]   M a e ji m a   K . ,   e a l . ,   In k jet  p ri n ti n g a n   i n teg ra ted   a n d   g re e n   c h e m i c a a p p ro a c h   t o   m icro f lu id ic  p a p e r - b a se d   a n a ly ti c a d e v ice s , ”  RS Ad v . vol /i ss u e :   3 ( 24 ) ,   p p .   9 2 5 8 9 2 6 3 ,   2 0 1 3 .   [1 0 ]   Y S .   K u o ,   e a l. ,   Hijac k in g   P o w e a n d   Ba n d w id th   f ro m   th e   M o b il e   P h o n e ’s  A u d io   I n terf a c e , ”  Pr o c e e d in g o th e   Fi rs ACM   S y mp o si u m o n   C o mp u ti n g   fo r De v e lo p me n t,   De c e mb e r 1 7 18 L o n d o n ,   Un it e d   Ki n g d o m ,   2 0 1 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.