两级自相似分形微流控浓度梯度芯片设计及性能分析

摘要：

浓度梯度被广泛应用于趋化分析、细胞生长、DNA检测和毒性评价等诸多领域.传统浓度梯度生成方法具有效率低、梯度不精确、稳定性差等不足.本文基于经典圣诞树模型,设计了一种反应速度快、精度高,可生成稳定浓度梯度的两级自相似分形微流控浓度梯度芯片,并进行了仿真与实验研究.建立了多物理场耦合模型,在不同进样条件下,使用COMSOL Multiphysics进行了数值模拟.通过对归一化进样流量矩阵与浓度矩阵的耦合设置,得到丰富种类的浓度梯度分布.以去离子水和红色染料为样本进行实验验证,结果与仿真模拟具有较好的一致性,证明了两级自相似分形微流控浓度梯度芯片设计的合理性,其优势在于,无需重新设计微流道构型而只是简单调节进样流量比,便可以实现生成不同浓度梯度的实际需求.

关键词：微流控芯片、浓度梯度、自相似分形、多物理场耦合

所属期刊栏目：19

分类号：O651(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金51505123,51728502;河北省自然科学基金E2015202194;天津市第3批特支青年拔尖人才计划项目资助

在线出版日期：2019-08-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：31-36