NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ TỐI ƯU CẢM BIẾN ĐỒNG PHẲNG KIỂU ĐIỆN DUNG PHÁT HIỆN TẾ BÀO SỐNG TRONG VI KÊNH DẪN LỎNG

Tóm tắt

Bài báo này trình bày nghiên cứu, thiết kế tối ưu kích thước vi cảm biến đồng phẳng kiểu điện dung phát hiện tế bào
sống ứng dụng trong y sinh. Cấu trúc cảm biến bao gồm 2 điện cực phẳng, mỏng hình chữ nhật có kích thước nhỏ cỡ
micrômét được gắn ở các vị trí cố định trên một đế phẳng bằng kính đặt dưới vi kênh dẫn lỏng, trong đó có một điện cực
đóng vai trò điện cực phát (điện cực kích thích) và điện cực còn lại được đặt song song trên cùng mặt phẳng đóng vai trò điện
cực thu. Kênh dẫn lỏng có kích thước 30µm x 40µm được bơm dung dịch lỏng là nước tinh khiết có hằng số điện môi là 81.
Cảm biến được đề xuất có thể phát hiện tế bào sống có kích thước nhỏ đường kính 15µm. Khi tế bào sống di chuyển trong
kênh dẫn có gắn cảm biến đồng phẳng kiểu điện dung, tế bào sẽ làm thay đổi điện môi trong cảm biến tụ, từ đó làm thay đổi
giá trị điện dung của tụ điện, điều này giúp ta xác định được sự xuất hiện của tế bào sống đó. Hoạt động của cảm biến được
khảo sát bởi phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) sử dụng phần mềm mô phỏng Ansoft Maxwell. Kết quả mô phỏng thể
hiện sự thay đổi điện dung khi có sự xuất hiện của tế bào sống. Dựa trên kết quả mô phỏng này, kích thước của các điện cực
đã được tìm ra để thiết kế cảm biến với độ nhạy cần thiết. Trong nghiên cứu này đã tìm ra kích thước tối ưu của cảm biến với
các tham số a = 60µm, b = 40µm, d = 10µm, h = 0,15µm, độ dày lớp phủ điện cực t = 10µm. Cảm biến có thể được ứng
dụng trong y sinh để phát hiện tế bào sống phục vụ trong chẩn đoán bệnh, như phát hiện tế bào sống A549 để phát hiện
bệnh ung thư phổi và một số bệnh về nhiễm virus tương tự khác.