طراحي بهينه و ساخت حس‌گر ريزسيالي شناسايي مواد و قرائت‌گر خازني مبتني بر چرخه حدي

An Optimal Design and Fabrication of Microfluidic Material Detection Sensor and Limit Cycle Based Readout System

در اين تحقيق، با استفاده از ساختارهاي ميكروفلوئيد و فن‌ زيست‌فناوري، سامانه تشخيص گر مواد مخدر طراحي و ساخته‌شده است. اندازه ­گير خازني با استفاده از شبيه ­سازي چندفيزيكي به صورت بهينه طراحي شده است و پس از استخراج اندازه­ هاي بهينه، با استفاده تكنولوژي ميكروالكترونيك ساخته شده است. در اين نوع حسگر، آپتامرهاي معين بر روي سطوح خازن پوشش دهي مي­گردد و با عبور سيال از كانال تعبيه­شده، ماده ­ي مذكور در ميان رشته ­هاي آپتامر درگير مي­شود و سبب تغيير اندازه خازن مي­گردد. در اين پروژه الگوريتم قرائت خازني نوين مبتني بر استفاده از چرخه­ ي حدي سيستم غيرخطي بيان‌شده است. اين متد نوين با ايجاد يك مدل غيرخطي مجازي در كنار ساختار خازني و ايجاد چرخه حدي تلقيني، ظرفيت خازني به صورت لحظه ­اي را اندازه ­گيري مي­ كند.

In this Study, according to microfluidic structure and bio inspired techniques, a material detection sensor has been designed and fabricated based on micro fabrication method. The capacitive sensing has been designed numerically and optimized by a familiar multi physics software. In this type of sensor, a defined aptamer has been coated on the capacitor electrode surface and by flowing the fluid through the microchannel, the targeted material would be involved between the aptamer string structure and it makes a change in capacitor value. In this research, a novel readout system based on limit cycle has been introduced and implemented. In this method, a virtual nonlinear dynamic has been supposed beside the real system and makes the whole system behave in a limit cycle (LC). By measuring LC frequency and amplitude, capacitor value is estimated