微流体生物芯片具有多种应用，并以低成本，快速响应时间和高效率而受到重视。在“实验室芯片应用程序的高通量微流体液滴分配器的设计和仿真”中，该液滴分配器是在2014年波士顿Comsol会议上进行的，研究人员设计了一种微流体生物芯片，并使用模拟数字化的转换器。乐动滚球app下载他们使用comsol多物理软件来了解设备的机制并验证其功能。
微流体生物芯片和对模数转换器的需求
在MEMS和实验室芯片设备领域，微流体生物芯片不需要大量的功率或样品量来操作。它们也相对便宜，提供快速的响应时间，并且总体上高效。另一个巨大的优势是它们可以整合操作，例如检测，样品预处理和样品制备在单个芯片上。微流体生物芯片用于广泛的应用，包括喷墨打印机头，微药物输送系统以及DNA和临床病理设备。
有两种微流体生物芯片：
- 模拟，处理连续流。
- 数字（DMFB）依靠电网（EWOD）技术来驱动液滴以移动，合并，分裂或被操纵以执行其他功能。
通常，微流体样品是连续的流动，例如用于诊断测试的血液或唾液滴。这导致了两个问题：您无法控制液滴体积，并且在设备上过压的情况下无法除去多余的液体。在这样的情况下，用于模拟微流体由DMFB处理模数转换器设备上需要（ADC）。
ADC是微流体分配器，可以从连续流或样品的储层中分配操纵液滴。这些设备对于将模拟和数字微流体生物芯片集成到混合信号微流体设备中是基本的。令人惊讶的是，将ACD整合到微流体生物芯片设计中没有大量研究。接听电话，康涅狄格州布里奇波特大学的一组研究人员开始设计和模拟高通量的微流体液滴分配器，作为一个模拟数字至数字的微流体转换器，以在实验室chip（LOC）中使用申请。
微流体液滴分配器的示意图。图片来源：C。Jin，X。Xiong，P。Patra，R。Zhu，J。Hu，Bridgeport大学，布里奇波特大学，康涅狄格州布里奇波特。取自他们的2014年波士顿Coms乐动滚球app下载ol会议提交纸。
设计和模拟有效的设备
研究团队旨在了解高通量液滴分配器的机制，并验证其在LOC设备上模拟和数字微流体生物芯片之间的接口功能。
首先，他们使用了层流，两相流与Comsol多物理学中的Level Set方法接口，以模拟液滴在分配器中移动和分裂时通过模拟电解处理过程进行模拟。这样做是为了更好地了解一般的微流体行为，并分析模拟下一阶段所需的时间设置。研究人员还能够计算移动液滴，评估液滴形状和运动所需的力，并分析引起运动所需的电压。
在分配器移动和分裂时，在分配器中模拟微流体液滴。图片来源：C。Jin，X。Xiong，P。Patra，R。Zhu，J。Hu，Bridgeport大学，布里奇波特大学，康涅狄格州布里奇波特。取自他们的2014年波士顿Coms乐动滚球app下载ol会议提交纸。
接下来，团队将液滴分配器模拟为模拟和数字微流体流之间的接口。为了减少模拟时间，模型中仅包含两个数字输出端口。借助Comsol Multiphysics，该团队很容易选择网格元素，以创建液滴分配器的更精细的网格模型。
数字液滴分配器的网状模型。图片来源：C。Jin，X。Xiong，P。Patra，R。Zhu，J。Hu，Bridgeport大学，布里奇波特大学，康涅狄格州布里奇波特。取自他们的2014年波士顿Coms乐动滚球app下载ol会议提交纸。
在替代模式和并行模式下模拟了输出端口中液滴的行为，以分析每种方法的效率。
模拟液滴分配器的平行（左）和备用（右）模式，使研究人员可以分析设备的行为。图片来源：C。Jin，X。Xiong，P。Patra，R。Zhu，J。Hu，Bridgeport大学，布里奇波特大学，康涅狄格州布里奇波特。取自他们的2014年波士顿Coms乐动滚球app下载ol会议提交纸。
在模拟液滴分配器之后，研究人员验证了其功能，并进一步得出结论，将液滴分配在替代和并行模式下，有效地在单个实验室的A-A-Chip设备上集成了模拟和数字微流体。希望这项研究能够激发这些设备的更多改进，推进微流体的领域，进而改善临床诊断和其他应用。
进一步阅读
要了解有关数字液滴分配器的更多信息，请从2014年波士顿Comsol会议上下载纸张和演示文稿：“”乐动滚球app下载用于实验室芯片应用的高通量微流体液滴分配器的设计和仿真“。
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