عوامل موثر بر حساسیت سنسور C4D بر روی تراشه

نیری, مریم; موسوی, مطهره سادات; شیروی خوزانی, ناصر

عوامل موثر بر حساسیت سنسور C4D بر روی تراشه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه مهندسی برق، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران

² گروه مهندسی برق، واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

این مقاله به کوچک سازی سنسور C4D برای سیستم‌های آزمایشگاهی بر روی تراشه(LOC) و چگونگی تاثیر پارامترهای آن نظیر جنس تراشه، بار یونی و فرکانس و هندسه الکترودها بر روی آن از طریق نرم افزار کامسول می‌پردازد. نتایج نشان می‌دهند هنگامی که جنس تراشه از شیشه باشد، چگالی جریان در زمان حضور یون به A/m2003/0 افزایش می‌یابد و تراشه‌ای از جنس پلی دی متیل سیلوکسان این چگالی را به A/m2 0015/0 می‌رساند. با بکارگیری ترکیبی از این دو ماده علاوه بر دستیابی به مزایای پلی دی متیل سیلوکسان، حساسیت حسگر نیز افزایش می‌یابد. افزون بر این، افزایش فرکانس ورودی مانع از هر گونه تغییر چگالی ناگهانی جریان می‌شود و تغییر بار یونی از 1 تا 5، منجر به تغییر هدایت الکتریکی از S/m 7-10 تا S/m 7-10 × 8 می‌گردد. طراحی تراشه با چهار الکترود نیز به دلیل شدت جریان بالاتر در بدنه محلول، حساسیت حسگر را افزایش می‌دهد. انتخاب مناسب سنسور C4D بر روی تراشه با حساسیت بالا می-تواند در آینده زمینه ساز بسیاری از پیشرفت‌ها در زمینه پزشکی و تشخیص طبی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

الکترونیک

عنوان مقاله [English]

The Effective Factors on the sensitivity of C4D Sensor on a Chip

نویسندگان [English]

Maryam Nayeri ¹
mottaharah sadat mousavi ²
naser shirvani khozani ¹

¹ Department of Electrical Engineering, Yazd Branch, Islamic Azad University, Yazd 89168-71967, Iran.

² Department of Electrical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

چکیده [English]

This paper focuses on minimizing the C4D sensor for the lab-on-a-chip (LOC) and how the parameters such as the chip manufacturing materials, ion charge, frequency, and the geometry of the electrodes affect it through COMSOL software. The simulation results show if the chip is made of glass, then the current density increases to 0. 003 A/m2 at the time of ion presence. Also, the current density reaches 0.0015 A/m2 when the chip is made of poly dimethyl siloxane (PDMS). By using a combination of these two materials, in addition to achieving the benefits of PMDS, the sensitivity of the sensor also increases. Moreover, the entrance frequency enhancement prevents any sudden flow density change. By changing the ionic charge from 1 to 5, conductivity changes from 1×10-7 to 8×10-7 Siemens/m. The design of the chip with four electrodes also increases the sensitivity of the sensor due to the strong current density in the solution body. Choosing the appropriate C4D sensor on a high-sensitivity chip can in the future provide many advancements in medical and medical diagnostics.

کلیدواژه‌ها [English]

Lab-on-a-Chip (LOC)
Electrode
Poly Dimethyl Siloxane
C4D Sensor

مراجع

[1] Z. Wang, and J. Zhe, Recent advances in particle and droplet manipulation for lab-ona-chip devices based on surface acoustic waves, Lab Chip, 2011, Vol. 11, No. 7, pp.1280–1285.

[2] H. Zhang, C.H. Chon, X. Pan, and D. Li, Methods for counting particles in microfluidic applications, Microfluid. Nanofluid., 2009, Vol. 7, No. 6, pp.739–749.

[3] A. Manz, N. Graber, and H.Á. Widmer, Miniaturized total chemical analysis systems: a novel concept for chemical sensing. Sensors and actuators B: Chemical, 1(1-6), 1990, pp.244-248.

[4] R.M. Guijt, E. Baltussen, G. van der Steen, H. Frank, H. Billiet, T. Schalkhammer, F. Laugere, M. Vellekoop, A. Berthold, L. Sarro,, and G.W.K. van Dedem, Capillary electrophoresis with on-chip fourelectrode capacitively coupled conductivity detection for application in bioanalysis, Electrophoresis, 2001, Vol. 22, No. 12, pp.2537– 2541.

[5] J. Song, J. Lin, J. Tang, Y. Liao, F. He, Z. Wang, L. Qiao, K. Sugioka, Y. Cheng, Fabrication of an integrated high-quality-factor (high-Q) optofluidicsensor by femtosecond laser micromachining, Optics Express, 2014, no.12 (22), 14792-14802.

[6] E. Berthier, E.W.K Young, D. Beebe, Engineers are from PDMS-land, biologists are from poly styren ia, Lab on chip, 2012, no. 7(12), 1224-1237.

[7] H. Schmid, B. Michel, Syloxane polymers for high-resolution, high-accuracy soft lithography, Macromolecules, 2000, no. 8(33), 3042–3049.

[8] S. Sabik, J.D. Riet, I. Yakimets, E. Smits, High resolution patterning for flexible electronics via rollto- roll nanoimprint lithography. In Alternative Lithographic Technologies VI, International Society for Optics and Photonics, 2014.9049, 90490F-3.

[9] R.M. Guijt, E. Baltussen, G. van der Steen, H. Frank, H.A.H. Billiet, T. Schalkhammer, F. Laugere, M. Vellekoop, A. Berthold, L. Sarro, G.W.K. van Dedem. Capillary electrophoresis with on‐chip four‐electrode capacitively coupled conductivity detection for application in bioanalysis, Electrophoresis, 2001, 22, no.12, 2537-2541

[10] C.H.Li. Paul, CRC Press, Fundamentals of microfluidics and lab on a chip for biological analysis and discovery. Polymer Nanocomposite Foams, Taylor & Francis Group, 2010, FL 33487- 2742.

[11] B. Huang, H. K. Wu, D. Bhaya, A. Grossman, S. Granier, B.K. Kobilka, R.N. Zare, Counting lowcopy number proteins in a single cell, Science, 2007, 315, no. 5808, 81 –84.

[12] C. Yu, X. Qian, Y. Chen, Q. Yu, K. Ni, X. Wang, hree-Dimensional Electro-Sonic Flow Focusing Ionization Microfluidic Chip for Mass Spectrometry, Micro machines, 2015, 6, no. 12, 1890–1902.

[13] J.C. McDonald, D.C. Duffy, J.R Anderson, D.T. Chiu, H.K. Wu, O.J.A. Schueller, G.M. Whitesides, Fabrication of Microfluidic Systems in poly (dimethyl siloxane), ELECTROPHORESIS: An International Journal, 2000. 21, no. 1, 27-40.

[14] Z. Isiksacan, M.T. Guler, B. Aydogdu, I. Bilican, C. Elbuken, Rapid fabrication of microfluidic PDMS devices from reusable PDMS molds using laser Ablation, Micromechanics and Micro engineering, 2016, 26, no. 3, 035008.

[15] G.M. Whitesides, The origins and the future of microfluidics, Nature, 2006, 442, no. 7101, 368.

[16] E.K. Sackmann, A.I, Fulton, D.J. Beebe, The present and future role of microfluidics in biomedical research, Nature, 2014, 507, no. 7491, 181.