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基于免疫微传感器的微流体系统(2)

基于免疫微传感器的微流体系统(2)

3.2 压力分布仿真
检测过程中应考虑液体输入微反应室时对工作电极表面敏感膜及室壁产生的力的作用,因为力的作用不当会产生敏感膜脱落的现象。实验过程中通过合理地设计选择进液口位置来优化力的分布,减少对敏感膜表面产生的冲击。在设计的4种结构中,对进液口位置的选择分成中心处和边缘处两种,两种结构的压力分布图对比如图5所示。在进液管道附近,液体产生较大的力的作用,而将进液口从反应区域正上方移至边缘处,其产生的力会在中心敏感区域外围被电极周边区域和富有弹性的PDMS室壁缓冲而减弱,不会影响到敏感膜生成区域,较好地解决了进出液对敏感膜可能造成的损害问题;而在中心开口的两种结构位于敏感反应区上方,如图可见试剂输人时会有力作用于中心处,特别是当液体输入速度较高时,会对敏感膜造成损伤。


综合以上模拟分析,从微流体在微反应室内的密度、速度及压力的分布模拟展开讨论和比较,论证了设计结构的可行性,并得到了在边缘处设置进液口的结构较在中心处设置进液口的结构更为合理的结论。当然反应操作过程中实际效果还与进样流速和所用试剂黏稠度的选择等因素有关,因此通过计算设计,制作了不同的微室结构(包括进出液沟道位置、数量及尺寸的不同选择),如图6。下一步将结合实际检测进一步优化结构和参数。


4 结束语
本文在MEMS工艺制备的电流型免疫传感器基础上,利用SU-8胶和PDMS等材料搭建微流体系统,设计和制备了微反应室以及微进出样沟道,进行了生物敏感膜固化过程的可控性技术及方法研究方面的探索,是提高免疫微传感器检测一致性及稳定性方法研究的关键内容之一,对日益微型化的免疫生物传感器的研制有着重要的研究意义和实用价值。通过fluent软件的模拟,对不同结构下微流体所产生的密度、速度和压力分布给敏感膜固化和免疫检测所带来的影响进行了分析和比较,并做出了结构上的优化和选择。为下一步配合蠕动泵进行免疫检测实验,寻求消除人为干扰、改善微免疫检测环境以及对微反应系统进一步的改进打下基础,也为提高电流型免疫微传感器的稳定性和一致性研究积累了方法和经验。
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