技术论文和演示文稿

最近的事件强调了快速诊断测试对于检测SARS-COV-2冠状病毒或筛查癌症生物标志物等病毒的重要性。许多基于液体的诊断应用需要仔细控制化学和生物物种浓度。在本次演讲中，我们讨论了三个这样的例子：微通道中的化学浓度梯度，微通道中的化学含量以及在微孔中混合。

许多诊断系统涉及通过通道流动的不同试剂溶液的连续段，从而导致试剂分散和浓度梯度之间的溶液段之间的浓度梯度（图1）。分散体和梯度生长随着小子数的增加而增加，定义为（通道高）×（平均流速） /（分子扩散率）。在此示例中，COMSOL的层流和稀释物种传输界面用于调整工作参数（例如流速）以控制梯度生长。

通过洗涤周期从先前的处理步骤中去除试剂或样品是诊断测定中的另一个挑战。在直道中，通过增加洗涤缓冲液体积和流动时间来改善试剂的去除（图2）。在角落，随着流速和雷诺数的增加，再循环区域的大小和大小增加（图3）。COMSOL的层流和稀释物种的传输界面用于理解和优化基于操作时间和洗涤缓冲量之间的通道几何形状和权衡的WASH策略。在图3中，相同的洗涤缓冲液体积流过每个通道。流场流线显示为白线，可视化再循环。

混合试剂溶液是诊断系统中的常见步骤。一个这样的例子涉及通过从移液管中反复分配和撤回溶液在微孔中混合两种溶液（图4）。这是一个对流扩散问题，涉及移动的空气/液体界面和化学梯度。COMSOL的两相流量和稀释物种传输界面用于对混合过程进行建模并评估流​​速和循环体积的影响。图4显示了不同时间的流场和浓度曲线，因为右下图中显示的时间表被分配并撤回。

ComsolMultiphysics®是一种有力的工具，可帮助理解，控制和优化流体诊断系统中的过程。我们可以使用仿真来快速测试和优化原型之前的设备几何，参数和操作协议，从而减少成本和节省时间。