طراحی و شبیه سازی یک حسگر زیستی براساس آرایه نوسانگرهای میکروالکترمکانیکی

Abstract

استفاده از سیستم‌های میکروسیالاتی برای کاربردهای مختلف از جمله آزمایشگاه بر روی تراشه، انتقال دارو و راکتورهای ریزشیمیایی روز به روز در حال افزایش است که برای کنترل و توسعه این ریزسیستم‌ها حسگرهای متعددی ارایه شده است. در این مقاله حسگری برپایه سیستم های میکروالکترومکانیکی با کاربرد مستقیم در محیط مایع برای سیستم‌های میکروسیالات دیجیتال معرفی می‌گردد که قابلیت اجتماع با سایر مولفه‌های سیالاتی مانند انتقال، جداسازی و ترکیب را نیز داراست. میکرونوسانگرهای همبندی هم‌اندازه قسمتهای مختلف حسگر را تشکیل می‌دهند که عبارتند از محرکهای الکترواستاتیک شانه‌ای، حسگرهای خازنی و ناحیه فعال که این ناحیه در وسط سازه بوده و برای به دام انداختن هدف زیستی ایستا گردیده است.حسگر پیشنهادی به موازات بستر حرکت کرده از این رو قابلیت اجتماع در میان الکترودهای مسطح در میکروسیالات دیجیتال را داراست. در این سیستم‌ها، قطرات حاوی ذرات زیستی به سمت ناحیه فعال حسگر پیشنهادی رانده شده بنابراین فرکانس خروجی تغییر پیدا می‌کند. به دلیل حرکت درصفحه این حسگر، میرایی سیالاتی در حدی است که ضریب کیفیت قابل قبول در خروجی به دست می‌آید. ساختار پیشنهادی به روش اجزا محدود شبیه‌سازی گردیده و نتایج نشانگر اینست که فرکانس مناسب برای حرکت در صفحه سیستم برابر با 5/16 کیلوهرتز است. علاوه بر آن ضریب کیفیت و حساسیت جرمی به ترتیب برابر با 49 و 11e1 هرتز برکیلوگرم بوده که قابل مقایسه با حسگرهایی با کاربرد مشابه سیالاتی است.