THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG CẢM BIẾN KIỂU ĐIỆN DUNG PHÁT HIỆN VI HẠT TRONG KÊNH DẪN LỎNG ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG Y SINH

Tóm tắt

Bài báo này trình bày thiết kế, mô phỏng cấu trúc cảm biến kiểu điện dung phát hiện vi hạt trong kênh dẫn lỏng định
hướng ứng dụng trong y sinh. Cấu trúc cảm biến bao gồm 3 điện cực hình nhẫn tròn được gắn ở các vị trí cố định bên ngoài
đường ống nhựa, trong đó có một điện cực đóng vai trò điện cực phát (kích thích) và hai điện cực còn lại được đặt ở hai phía của
điện cực kích thích một cách đối xứng đóng vai trò điện cực thu. Ống nhựa 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 hạt từ đính tế bào sống có kích thước nhỏ bán kính từ 80µm đến
140µm. Khi hạt từ di chuyển trong kênh dẫn có gắn cảm biến kiểu điện dung, hạt từ sẽ làm thay đổi điện môi trong cảm biến
tụ, từ đó làm thay đổi giá trị điện dung vi sai của tụ điện và ta hoàn toàn xác định được sự xuất hiện của hạt từ đính 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 vi sai khi có sự xuất hiện của hạt từ. Dựa trên kết quả mô phỏng
này, kích thước của các điện cực đã được tìm ra để có cấu hình cảm biến với độ nhạy cần thiết. Kích thước tối ưu của cảm biến
với các tham số m = 100µm, l = 1mm, r = 200µm, n = 50µm. Cảm biến có thể được ứng dụng trong y sinh để phát hiện hạt từ
có đính tế bào sống lymphô T-CD4+ để phát hiện bệnh viêm gan virus, bệnh HIV/AIDS.