基于免疫微傳感器的微流體系統

3.2 壓力分布仿真

檢測過程中應考慮液體輸入微反應室時對工作電極表面敏感膜及室壁產生的力的作用，因為力的作用不當會產生敏感膜脫落的現象。實驗過程中通過合理地設計選擇進液口位置來優化力的分布，減少對敏感膜表面產生的沖擊。在設計的4種結構中，對進液口位置的選擇分成中心處和邊緣處兩種，兩種結構的壓力分布圖對比如圖5所示。在進液管道附近，液體產生較大的力的作用，而將進液口從反應區域正上方移至邊緣處，其產生的力會在中心敏感區域外圍被電極周邊區域和富有彈性的PDMS室壁緩沖而減弱，不會影響到敏感膜生成區域，較好地解決了進出液對敏感膜可能造成的損害問題;而在中心開口的兩種結構位于敏感反應區上方，如圖可見試劑輸人時會有力作用于中心處，特別是當液體輸入速度較高時，會對敏感膜造成損傷。

綜合以上模擬分析，從微流體在微反應室內的密度、速度及壓力的分布模擬展開討論和比較，論證了設計結構的可行性，并得到了在邊緣處設置進液口的結構較在中心處設置進液口的結構更為合理的結論。當然反應操作過程中實際效果還與進樣流速和所用試劑黏稠度的選擇等因素有關，因此通過計算設計，制作了不同的微室結構(包括進出液溝道位置、數量及尺寸的不同選擇)，如圖6。下一步將結合實際檢測進一步優化結構和參數。

4 結束語

本文在MEMS工藝制備的電流型免疫傳感器基礎上，利用SU-8膠和PDMS等材料搭建微流體系統，設計和制備了微反應室以及微進出樣溝道，進行了生物敏感膜固化過程的可控性技術及方法研究方面的探索，是提高免疫微傳感器檢測一致性及穩定性方法研究的關鍵內容之一，對日益微型化的免疫生物傳感器的研制有著重要的研究意義和實用價值。通過fluent軟件的模擬，對不同結構下微流體所產生的密度、速度和壓力分布給敏感膜固化和免疫檢測所帶來的影響進行了分析和比較，并做出了結構上的優化和選擇。為下一步配合蠕動泵進行免疫檢測實驗，尋求消除人為干擾、改善微免疫檢測環境以及對微反應系統進一步的改進打下基礎，也為提高電流型免疫微傳感器的穩定性和一致性研究積累了方法和經驗。