
- •1. Квантовомеханические основы биоэнергетики
- •3.1.Основные понятия квантовой механики
- •3.2.Испускание и поглощение энергии атомами и молекулами
- •3.3. Квантовомеханические особенности строения биомолекул
- •3.4. Механизмы переноса энергии и заряда
- •2. Химические и биологические сенсоры
- •2.1. Полевые транзисторы
- •2.1.1Краткие сведения о полупроводниках
- •2.1.2 Контакт полупроводника с раствором
- •2.1.3 Полевой транзистор
- •2.2 Модифицированные электроды, тонкопленочные электроды и печатные электроды
- •2.2.1Толстопленочные печатные электроды
- •2.2.2 Микроэлектроды
- •2.2.3 Тонкопленочные электроды
- •2.3 Биологическое распознавание молекул
- •2.3.1 Ферменты
- •2.3.2Ткани
- •2.3.3 Микроорганизмы
- •2.3.4 Митохондрии
- •2.3.5 Антитела
- •2.3.6 Нуклеиновые кислоты
- •2.3.7 Рецепторы
- •2.4 Иммобилизация биологических компонентов
- •2.4.1 Адсорбция
- •2.4.2 Микрокапсулирование
- •2.4.3. Включение
- •2.4.4 Сшивка
- •2.4.5 Ковалентное связывание
- •2.5 Аналитические характеристики сенсоров
- •2.5.1 Селективность
- •2.5.2 Чувствительность
- •2.5.3. Временные характеристики
- •2.5.4. Прецизионность, точность и воспроизводимость
- •2.5.5 Факторы, влияющие на характеристики сенсоров
- •2.6 Электрохимические сенсоры и биосенсоры
- •2.6.1. Потенциометрические биосенсоры
- •2.6.2. Биосенсоры с аммиак-чувствительными электродами
- •2.6.3. Биосенсоры с со2-чувствительными электродами
- •2.6.4. Биосенсоры с иодид-селективными электродами
- •2.6.5. Биосенсоры с Аg2s-чувствительными электродами
- •2.6.6. Амперометрические биосенсоры
- •1) За счет его ферментативного гидролиза (под действием арилациламидазы) и последующего окисления п-аминофенола на печатном графитом электроде;
- •2) За счет прямого окисления парацетамола на угольно-пастовом электроде
- •2.7 Применение сенсоров на основе полевых транзисторов
- •2.7.1. Химически чувствительные полевые транзисторы (хчпт)
- •2.7.2 Ионоселективные полевые транзисторы
- •2.7.3 Ферментные полевые транзисторы (фпт)
- •3. Микроаналитические системы
- •3.1 Сенсоры как составная часть и один из базисных элементов микроаналитических систем
- •3.2 Принципы построения микроаналитических систем
- •3.3 Функциональные элементы микроаналитических систем и некоторые инженерные решения по их реализации
- •3.4 Технологии микроаналитических систем
- •3.5. Лаборатории-на-кристалле
- •3.5.1. Газовый хроматограф
- •3.5.2. Жидкостный хроматограф
- •3.5.3. Детектирующие устройства микролабораторий
- •3.6 Эволюция сенсорной системы для определения альдегидоксидазы
- •4. Проектирование элементов микросистемной техники
- •4.1. Язык описания элементов микросистем vhdl-ams
- •4.2. Проектирование элементов мст в сапр Tanner Pro
- •4.2.1. Библиотека memsLib
- •4.2.2. Схемный редактор s-Edit
- •4.2.3. Редактор топологии l-Edit
- •4.2.4. Подсистема схемотехнического моделирования t-Spice
- •4.3. Проектирование элементов мст в сапр CoventorWare
- •4.3.1. Программа Architect
- •4.3.2. Программа Designer
- •4.3.3. Программа System Builder
- •4.3.4. Программа Analyser
- •4.4. Программа конечно-элементного моделирования ansys
- •4.4.1. Режимы работы программы ansys
- •4.4.2. Маршрут моделирования элементов мст в ansys
- •4.5 Перспективы развития микроаналитических систем
4.4.1. Режимы работы программы ansys
Программа допускает два режима работы: пакетный (Batch) и интерактивный (Interactive).
Пакетный режим - работа ANSYS-программы задается программой пользователя. Первая строка в файле должна быть /batch, обозначающая пакетный режим работы. Этот режим особенно эффективен при решении задач, не требующих постоянной связи с компьютером.
Интерактивный режим предполагает постоянное взаимодействие с компьютером: запуск команды пользователем, выполнение ее программой; задание другой команды пользователем и выполнение ее программой и т.д. Если вы ошибетесь, можно исправить ошибку, повторно правильно набрав команду. Данный режим позволяет использовать наиболее подходящие свойства графического режима, построчной подсказки, системного меню и графического набора.
4.4.2. Маршрут моделирования элементов мст в ansys
Маршрут моделирования элементов МСТ с помощью программы ANSYS состоит из трех этапов: препроцессорная подготовка (Preprocessing), получение решения (Solving the equation) и постпроцессорная обработка результатов (Postprocessing).
На стадии препроцессорной подготовки выполняется выбор типа расчета, построение модели и приложение нагрузок (включая граничные условия). На данном этапе задаются необходимые для решения исходные данные. Пользователь выбирает координатные системы и типы конечных элементов, указывает упругие постоянные и физико-механические свойства материала, строит твердотельную модель и сетку конечных элементов, выполняет необходимые действия с узлами и элементами сетки, задает уравнения связи и ограничения. Можно также использовать модуль статического учета для оценки ожидаемых размеров файлов и затрат ресурсов памяти.
На рис.4.13 представлен фрагмент конечно-элементной модели элемента МСТ.
Этап приложения нагрузок и получения решения включает в себя задание вида анализа и его опций, нагрузок, шага решения и заканчивается запуском на счет конечно-элементной задачи.
Рис.5.13. Конечно-элементная модель элемента МСТ
Программа ANSYS предусматривает два метода решения задач, связанных с расчетом конструкций (Structural problems): h-метод и р-метод. h-метод может применяться при любом типе расчетов (статический, динамический, тепловой и т.п.), а р-метод - только в линейном статическом анализе. Кроме того, h-метод требует более частой сетки, чем р-метод.
На этапе постпроцессорной обработки пользователь может обратиться к результатам решения и интерпретировать их нужным образом.
Результаты решения включают значения перемещений, температур, напряжений, деформаций, скоростей и тепловых потоков.
Итогом работы программы на постпроцессорной стадии является графическое и (или) табличное представление результатов.
4.5 Перспективы развития микроаналитических систем
Микроаналитические системы находятся в самом начале своего разви- тия. И в настоящее время при их конструировании доминируют такие направления как миниатюризация и интеграция. Современными особенностями микроаналитических систем являются:
■ блочно-модульная унификация технологических и аналитичес- ких подсистем, определяющая многообразие конструкций при минимизации затрат;
■ полифункциональность и гибкость, определяющая широту номен- клатуры продукции и многообразие решаемых классов задач в усло- виях различных потребителей (химия, биотехнология, медицина);
■ интегрированность диагностических и технологических модулей в пределах одной рабочей зоны, определяющая возможность ло- кализации различных видов воздействий и позволяющая рабо- тать со сверхмалыми количествами вещества при обеспечении высокой эффективности и скорости проведения процессов;
■ «интеллектуальность» микрооборудования, определяемая системой контрольно-диагностических модулей нового поколения и гибкой связью между аналитическими и технологическими модулями;
• экономичность, определяемая групповыми принципами произ- водства микроаналитических систем, их низкой материале- и энергоемкостью;
■ экологичность, определяемая возможностью работы со сверхма- лыми количествами веществ и простотой утилизации отходов.
Организация интегрально-группового производства микроанали- тических систем вносит революционные изменения в область меди- цинской диагностики, генетического анализа и микробиологического мониторинга за счет резкого сокращения стоимости и повышения ско- рости анализа, упрощения условий его проведения и автоматизации диагностических процедур.