Summary
Vi beskriver et pedagogisk sett som lar brukerne utføre flere eksperimenter og få praktisk erfaring med digital mikrofluidikk.
Abstract
Denne artikkelen beskriver et pedagogisk sett basert på digital mikrofluidikk. En protokoll for luminolbasert chemiluminescenseksperiment rapporteres som et spesifikt eksempel. Den har også fluorescerende bildebehandlingsevne og lukket fuktet kabinett basert på en ultralydforstøver for å forhindre fordampning. Settet kan monteres innen kort tid og med minimal opplæring i elektronikk og lodding. Settet gjør det mulig for både studenter og entusiaster å få praktisk erfaring innen mikrofluidikk på en intuitiv måte og bli opplært til å bli kjent med digital mikrofluidikk.
Introduction
Mikrofluidikk er et svært tverrfaglig felt kammefysikk, kjemi, biologi og ingeniørkunst for manipulering av små mengder væsker som spenner fra femtoliter til mikroliter1. Mikrofluidikk er også et veldig bredt og aktivt felt; et Web of Science-søk returnerer nesten 20 000 publikasjoner, og likevel er det utilstrekkelig litteratur og gjennomgangsartikler om bruken av mikrofluidikk som pedagogisk verktøy2. Det er to innsiktsfulle, om enn utdaterte gjennomgangsartikler av Legge og Fintschenko3,4. Legge introduserer lærere til ideen om et laboratorium på en chip3. Fintschenko påpekte rollen som mikrofluidics undervisningslaboratorium i Science Technology Engineering Mathematics (STEM) utdanning og forenklet filosofiene til å "undervise mikrofluidikk" og "bruke mikrofluidikk"4. En nyere gjennomgang av Rackus, Ridel-Kruse og Pamme i 2019 påpeker at i tillegg til å være tverrfaglig i naturen, er mikrofluidikk også et veldig praktisk emne2. Den praktiske aktiviteten knyttet til mikrofluidics praksis gir studentene til utforskende læring og gjør det til et engasjerende verktøy for vitenskapelig kommunikasjon og oppsøkende arbeid. Mikrofluidikk gir faktisk mye potensial for naturfagdidaktikk i både formelle og uformelle omgivelser og er også et ideelt "verktøy" for å begeistre og utdanne allmennheten om det tverrfaglige aspektet ved moderne vitenskap.
Eksempler som rimelige mikrokanalenheter, papirmikrofluidikk og digital mikrofluidikk er ideelle verktøy for pedagogiske formål. Blant disse plattformene forblir digital mikrofluidikk esoteriske og fagfellevurderte rapporter basert på digital mikrofluidikk mangler2. Her foreslår vi å bruke digital mikrofluidikk som pedagogisk verktøy av flere grunner. For det første er digital mikrofluidikk svært forskjellig fra mikrokanalbasert paradigme fordi det er basert på manipulering av dråpene og bruken av dråpene som diskrete mikrovesseler. For det andre manipuleres dråper på relativt generiske elektrode-array-plattformer, slik at digital mikrofluidikk kan kombineres intimt med mikroelektronikk. Brukere kan utnytte et utvidet sett med elektroniske komponenter, nå svært tilgjengelig for gjør-det-selv-applikasjoner for elektronisk grensesnitt med dråper. Derfor hevder vi at digital mikrofluidikk kan la studentene oppleve disse unike aspektene og være fordomsfrie, ikke altfor å holde seg til mikrokanalbasert lavt Reynold-nummer mikrofluidikk1.
Kort sagt er feltet digital mikrofluidikk i stor grad basert på elektrowetting fenomener, som først ble beskrevet av Gabriel Lippmann5,6. Den siste utviklingen ble initiert av Berge tidlig på 1990-tallet7. Hans viktigste bidrag er ideen om å introdusere en tynn isolator for å skille den ledende væsken fra metalliske elektroder for å eliminere problemet med elektrolyse. Denne ideen har blitt betegnet som elektrowetting på dielektrisk (EWOD). Deretter ble den digitale mikrofluidikken popularisert av flere banebrytende forskere8,9. Nå er en omfattende liste over applikasjoner for eksempel i klinisk diagnostikk, kjemi og biologi, bevist på digital mikrofluidikk10,11,12 og derfor er mange eksempler tilgjengelige for en pedagogisk setting. Spesielt langs linjen med lave kostnader, gjør-det-selv digital mikrofluidikk, Abdelgawad og Wheeler har tidligere rapportert lavpris, rask prototyping av digital mikrofluidikk13,14. Fobel et al., har også rapportert DropBot som en åpen kildekode digital mikrofluidisk kontrollsystem15. Yafia et al., rapporterte også en bærbar digital mikrofluidikk basert på 3D-trykte deler og mindre telefon16. Alistar og Gaudenz har også utviklet den batteridrevne OpenDrop-plattformen, som er basert på felteffekttransistor array og DC-aktivering17.
Her presenterer vi et digitalt mikrofluidikkopplæringssett basert på kommersielt hentet kretskort (PCB) som lar brukeren montere og få praktisk erfaring med digital mikrofluidikk (Figur 1). Avgift for service for å lage PCB fra digitale designfiler er allment tilgjengelig, og derfor tror vi det er en levedyktig lavkostnadsløsning for utdanning forutsatt at digitale designfiler kan deles. Omhyggelig valg av komponenter og systemdesign er laget for å forenkle monteringsprosessen og lage et grensesnitt med brukerens intuitive. Derfor brukes en enplatekonfigurasjon i stedet for en toplatekonfigurasjon for å unngå behov for en toppplate. Både komponentene og testkjemikaliene må være lett tilgjengelige. For eksempel brukes matinnpakning fra supermarkedet som isolator i settet vårt.
For å bevise gjennomførbarhet av settet vårt, foreslår vi et spesifikt kjemieksperiment basert på chemiluminescence av luminol og gir protokollen. Håpet er at visuell observasjon av chemiluminescence kan begeistre og begeistre studenter. Luminol er et kjemikalie som viser en blå glød når den blandes med et oksidasjonsmiddel som H2O2 og brukes vanligvis i rettsmedisin for å oppdage blod18. I våre laboratorieinnstillinger fungerer kalium ferricyanid som katalysator. Luminol reagerer med hydroksydionen og danner en dianion. Dianionen reagerer deretter med oksygen fra hydrogenperoksid for å danne 5-aminoftalsyre med elektroner i en spent tilstand, og avslapning av elektroner fra spent tilstand til bakketilstand resulterer i fotoner synlige som et utbrudd av blått lys.
Vi rapporterer også et fluorescerende bildebehandlingseksperiment med en smarttelefon for å demonstrere integreringen av en lysdiode (LED) som en eksitasjonslyskilde. Til slutt er dråpefordampning et problem i mikrofluidikk, men blir sjelden adressert. (En 1 μL vanndråpe går tapt innen 1 time fra et åpent substrat3.) Vi bruker en forstøver basert på en høyfrekvent piezo-svinger for å konvertere vann til fin tåke. Dette skaper et fuktet miljø for å forhindre fordampning av dråper og demonstrerer langvarig (~ 1 t) dråpeaktivering.
Figur 1: Skjemaer for EWOD-oppsett. (a) En mikrokontroller brukes til å gi en kontrollsekvens til EWOD-elektroden. Også fuktigheten styres. (b) Skjemaer for PCB-oppsett. Elektroder, LED for fluorescerende avbildning, motstand og felteffekttransistorer (FET) er merket. Skalastang på 1 cm vises også. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Settets øverste visning. Mikrokontrollerkort, høyspennings forsyningskort, EWOD PCB, fuktighetssensor og forstøver er merket. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1) Montering av det digitale mikrofluidikksettet
- Lodde overflatemonteringsmotstander, transistorer og lysemitterende dioder på PCB-kortet i henhold til skjemaene i figur 1b.
- Koble utgangen på høyspenningskortet til PCB-kortet med loddede komponenter (Figur 2 og Tilleggs figur 1).
- Koble batteriet til spenningsboosterkortet for å øke spenningen fra 6 V til 12 V (Figur 2 og Tilleggs figur 1).
- Koble høyspenningskortet til spenningsboosterkortet for å øke spenningen fra 12 V til ~230 V (Figur 2 og Tilleggs figur 1).
- Koble fuktighetssensoren til mikrokontrollerkortet. Koble ultralyd piezo-forstøveren og forstøverdriverkortet til mikrokontrollerkortet (Figur 2 og Supplerende figur 1).
- Plasser hele enheten i akrylkabinettet med dimensjoner 23 cm x 20,5 cm x 6 cm.
- Slå på mikrokontrolleren med koden (Tilleggskode) og bruk det digitale multimeteret til å måle spenningen til EWOD-elektroden for å sikre at utgangsspenningen er ~ 230 V. Juster den variable motstanden til høyspenningsforsyningskortet slik at utgangsspenningen er ~ 230 V (Tilleggsfigur 2).
2) Klargjøring av isolator på elektrodematrisen
- Bruk rene nitrilhansker. Bruk en mikropipette til å påføre ~10 μL 5 cSt silikonolje på elektrodeområdet og bruk en finger til å spre silikonoljen jevnt på elektrodeområdet. Vær oppmerksom på at silikonoljen fungerer som fylling mellom elektrode- og matinnpakningsisolator og for å unngå airgap.
- Klipp et stykke matinnpakning med dimensjoner på ca. 2,5 cm x 4 cm og legg det på toppen av elektroden. Bruk mikropipetten til å påføre ~10 μL 5 cSt silikonolje på elektrodeområdet og bruk en finger til å spre silikonoljen jevnt. Vær oppmerksom på at silikonoljen fungerer som et hydrofobt lag på toppen av isolatoren.
3) Chemiluminescence eksperiment basert på luminol
- Bland 0,25 g luminol og 1,6 g NaOH i 25 ml deionisert vann i et beger med glassrører for å få en løsning.
- Bland 20 ml av løsningen fra forrige trinn med 20 ml 3% hydrogenperoksid.
- Bruk en mikropipette til å plassere 2-5 μL av luminolløsningen fra forrige trinn på målelektroden.
- Bruk en mikropipette til å plassere 10 μL 0,1% m/w kalium ferricyanid på elektroden. Vær oppmerksom på at dette er dråpen som skal flyttes for elektrowetting.
- Slå på mikrokontrolleren for å flytte 10 μL-dråpen av kalium ferricyanid for å fusjonere med luminolen.
4) Fluorescerende bildebehandlingseksperiment
- Klipp et stykke halvgjennomsiktig tape med dimensjoner på ~ 1 cm x 1 cm. Plasser det halvgjennomsiktige båndet mellom eksitasjonslysdioden og EWOD-elektrodene.
- Fest utslippsfargeglassfilteret på kameraet på smarttelefonen med tape.
- Bland 2,5 mg fluoresceinisiocyanat i vandig etanol (3% m/w) oppløsning.
- Pipette ~ 10 μL av løsningen fra forrige trinn på en av elektrodene.
- Slå på mikrokontrolleren.
- Bruk smarttelefonen til å spille inn en video av dråpeaktivering.
5) Langsiktig dråpeaktiveringseksperiment med ultralydforstøver
- Plasser 1 ml vann på ultralydsforstøveren. Vær oppmerksom på at koden er skrevet for å bruke en terskeltilbakemeldingsalgoritme for å opprettholde et fuktighetsnivå over 90%.
- Plasser en 10 μL dråpe med en mikropipette. Slå på mikrokontrolleren og lukk straks lokket på kabinettet.
- Vent i ~1 time. Kontroller dråpeaktivering visuelt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Dråpeaktiveringen registreres med en smarttelefon. Representative resultater for chemiluminescens og fluorescerende avbildning vises i figur 3 og figur 4. For chemiluminescenseksperimentet aktiveres dråpen på 10 μL ferricyanid for å bevege seg og blandes med forhåndsavsatt 2 μL dråpe på målelektroden som vist i figur 3. Tidsperioden mellom påfølgende bevegelse er satt til å være 4 s, sakte nok til enkel observasjon. Vær oppmerksom på at utbruddet av blått lys som følge av blanding av luminoloppløsning (med hydrogenperoksid) med kalium ferricyanid kan ses med det blotte øye selv under omgivelseslys. For fluorescerende avbildning som vises i figur 4, må eksperimentet utføres i mørket. Det halvgjennomsiktige båndet fungerer som diffusor for jevnt å fordele eksitasjonslyset på dråpen. Det avgitte lyset fra fluorescensen filtreres med et rimelig utslippsfilter festet på smarttelefonkameraet. Denne bildebehandlingsordningen er enklere enn den vanlige dikroiske speilbaserte ordningen i et typisk benktopfluorescensmikroskop. For et langsiktig (~1 t) eksperiment kan vellykket dråpeaktivering observeres som vist i figur 5a. Figur 5b viser representative fuktighetsdata under virkningen av en ultralydforstøver. Vi måler også dråpediameteren med og uten forstøver. Uten forstøver krymper dråpediameteren fra 4,0 mm til 2,2 mm og volumet endres fra 10 μL til 6 μL ved romtemperatur og relativ omgivelsesfuktighet på ~ 57%. Med forstøver krymper dråpediameteren fra 4 mm til 3,1 mm og volumet endres fra 10 μL til 8 μL ved romtemperatur og relativ omgivelsesfuktighet >90%.
Figur 3: Øyeblikksbilde av dråpebevegelse og kjemisk luminescens. Ved t = 12 s resulterer blanding av luminol med kalium ferricyanid i et synlig utbrudd av blått lys. Skalastang på 1 cm vises også. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Integrasjon med fluorescerende bildebehandlingsevne. (a) Skjematisk for oppsettet. En LED fungerer som lyskilde for eksitasjon. Et halvgjennomsiktig, klart kontorbånd fungerer som en lysdiffusor. Utslippsfilteret er direkte festet til smarttelefonkameraet. (b) Fluorescerende avbildning av dråpen som inneholder fluoresceinistadiocyanat. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Dråpeaktivering under fuktighetskontroll med ultralydsforstøver. (a) Øyeblikksbilde av dråpebevegelse etter 1 t. Skalastang på 1 cm vises også. (b) Relativ fuktighet versus tid under virkningen av ultralydsforstøveren. En pil angir at forstøveren er av på grunn av terskelalgoritmen. Terskelen for relativ fuktighet er satt til 90%. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Supplerende figur 1: Koblingsskjemaer. Mikrokontroller og høyspennings strømforsyningskort drives av et batteri. All drift er orkestrert med mikrokontrollerkort. Forstøveren aktiveres av førerkortet. Klikk her for å laste ned denne filen.
Supplerende figur 2: Høyspenningsbryterkrets. En høyspennings metalloksid halvleder felt effekt transistor (MOSFET) med en motstand brukes til å bytte EWOD elektrode. Klikk her for å laste ned denne filen.
Supplerende tabell 1: Kostnadsestimering av komponenter i settet vårt. Enhetskostnaden for komponenter som transistorer, motstander, lysdiode er estimert fra bulkprisen på en pakke med 10 til 100 komponenter. Kostnaden ekskluderer det tilpassede akrylkabinettet. Klikk her for å laste ned denne tabellen.
Supplerende kode: Tilpasset skript for å aktivere aktiveringen for dråpebevegelsen og ultralydforstøveren for å fukte dråpemiljøet. Klikk her for å laste ned denne filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Prosedyren som er beskrevet her, gjør det mulig for leseren å montere og teste et fungerende EWOD-system for dråpeaktivering og få praktisk erfaring med mikrofluidikk. Vi unngår med vilje dyre komponenter og kjemiske prøver. For tiden kan ett sett konstrueres for ~ $ 130 med den dyreste komponenten som er optisk fargeglass for fluorescerende avbildning og mikrokontroller unntatt det tilpassede akrylkabinettet (Supplerende tabell 1). For en slik kostnad er også en fluorescerende bildebehandlingsevne og en aktiv fuktighetsmiljøkontroll basert på forstøver inkludert. (Et typisk fluorescensmikroskop koster mer enn ~ $ 1,50019, og til og med et rimelig digitalt fluorescensmikroskop koster $ 300.) Disse lave kostnadene gjør settet vårt praktisk for en storstilt pedagogisk setting. Til sammenligning koster Dropbot for øyeblikket ~ $ 5,00020 og OpenDrop-plattformen koster ~ $ 1,0002. Et sammendrag av sammenligningen av disse plattformene er gitt i tabell 1.
| Sammenligning mellom Dropbot, OpenDrop og Education kit | |||
| DropBot | ÅpneDrop | Utdanningssett | |
| Elektrode substrat | glass substrat | Pcb | Pcb |
| Belegg teknikk | Vakuum avsetning | tynn film og olje | Matinnpakning og olje |
| Aktiveringssignal | ac (10 kHz, vanlig) | Dc | Dc |
| Drivende elektronikk | HV-forsterker og relérekke | Transistor for felteffekt | Transistor for felteffekt |
| Fuktig miljø | Ingen | Ingen | Ja. Med forstøver |
| Mulighet for avbildning | Ekstern mikroscpe | Ekstern mikroscpe | Ja. Med smart telefon |
| Kostnad | $ 5,000 | $ 1,000 | $ 100 |
Tabell 1: Sammenligning mellom Dropbot, OpenDrop og utdanningssettet vårt.
For å evaluere muligheten for bruk av utdanningssettet vårt, har vi bedt om 13 studenter med diverse bakgrunn. Deres hovedfag inkluderer fysikk, biologi, kjemiteknikk, medisin, materialvitenskap, maskinteknikk og elektroteknikk. Vi prøver med vilje å unngå situasjonen som studentene kommer altfor fra elektroteknikk og arrangerer bare en student med hovedfag i elektroteknikk. Vi har instruert dem til loddekomponenter til PCB og til slutt testdråpeaktivering på settet vårt innen 2 timer. Ingen student bortsett fra en fra elektroteknikk har tidligere erfaring med lodding. Til slutt samler vi inn statistikken. Den vellykkede frekvensen er 62%. Vi fant ut at lodding av overflatemonteringskomponenten er flaskehalsprosessen for vellykket montering av settet. Den generelle retningslinjen er som følger. Fintschenko påpekte at verktøy eller eksperimenter faller et sted i spekteret mellom en gjør-det-selv-grense og black box-grensen. Med økende ingeniørerfaring på siden av studentene, for eksempel fra elektroteknisk bakgrunn, kan mer av laboratorieøkten ta på seg gjør-det-selv-smaken. Imidlertid kan uerfarne studenter når det gjelder elektronikkferdigheter som kjemi, biologi og biokjemi, få en fordel på den svarte boksenden av spekteret med sett som er forhåndsmontert av instruktører.
For referanse prøver vi også å avgrense parameterområdet for væskedråper som kan brukes. For størrelsen har vi testet det maksimale og minimale væskevolumet til henholdsvis 16 μL og 8 μL, med nominelt væskevolum på ~ 10 μL ansatt. Vi har begrenset væsken vår til vandig løsning og unngår organiske løsningsmidler for å unngå korrosjon av polymermatinnpakningsisolator. Vi har også plukket ut vanlige tilgjengelige væskesystemer som bordsukker og salt for å dekke en rekke parametere som ionkonsentrasjon, PH-verdi, tetthet og viskositet. Resultatet er oppsummert i Tabell 2. Blant disse testene har vi plukket glyserol vannblanding som et middel til å teste maksimal viskositet av dråper samtidig som vi holder andre fysiske egenskaper slik overflatespenning relativ konstant. Vi bestemmer maksimal vektprosent av glyserol og tilsvarende viskositet til ~ 40% og 3,5 cp21. Maksimal fungerende ionkonsentrasjon på opptil 1 M testes med natriumklorid. PH-verdien testes med acetat, sitronsyre og KOH-oppløsning.
| Flytende system | Parameter for nøkkel | Arbeidsområde |
| Glyserol vannblanding | Viskositet | glyserol 40 % wt eller 3,5 cps |
| Sukrose i vann | Tetthet | opptil 60 % wt |
| Sitronsyre fortynnet i vann | PH-verdi | så lavt som PH =3 |
| Eddiksyre | PH-verdi | så lavt som PH =4 |
| Koh | PH-verdi | så høyt som PH = 11 |
| Natriumklorid | Ionisk konsentrasjon | 10 mM til 1 M |
Tabell 2: Utvalg av flytende system, parametere og arbeidsområde testet på settet vårt.
Her diskuterer vi kort fysikken som er involvert for dråpeaktivering. Ved hjelp av den elektromekaniske avledningen kan drivkraften som en funksjon av frekvens- og dråpeposisjon avledes basert på energikapasiteten som er lagret i systemet fra differensiering av dette energibegrepet. En kritisk frekvens, fc, kan beregnes for hver enhetsgeometri/væskekombinasjon21. Under denne frekvensen reduseres den estimerte kraften til den som forutses av den termodynamiske metoden. I dette regimet oppstår kraften som virker på dråpen fra ladninger akkumulert nær den trefasede kontaktlinjen som elektrostatisk trekkes mot den aktiverte elektroden. Over den kritiske frekvensen dominerer en væske-dielektrophoretisk kraft for å trekke dråpen mot den aktiverte elektroden. I eksperimentet vårt bruker vi dc-aktivering, og derfor er operasjonen under denne kritiske frekvensen, og derfor trekkes den trefasede kontaktlinjen elektrostatisk mot den aktiverte elektroden.
Til slutt er det samlede eksperimentet designet for å gi leseren en praktisk eksponering for digital mikrofluidikk. Mer spesifikt lar settet studentene lære optikk, elektronikk og fluidikk, slik at dette aspektet passer for ethvert laboratoriekurs innen elektroteknikk og maskinteknikk på seniornivå. Også det spesifikke chemiluminescence-eksperimentet kan brukes i et eksperimentelt kurs i kjemi eller kjemiteknikk på seniornivå. Mens eksperimentet som er beskrevet her er en forenklet versjon av et virkelig scenario, kan det utvides på en enkel måte til andre eksperimenter. For eksempel kan man koble et papirtestsett og flytte dråpen til papiret for å bli adsorbert. Vi kan også enkelt kombinere en mikroprosessor med andre interaktive I/O-enheter for å gi mer sofistikert digital kontroll og programmerbarhet. Vi tror at protokollen her også kan være til nytte for ikke-profesjonelle entusiaster å lære og bruke elektronikk for å fremme sin kunnskap om feltet ytterligere.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Y. T. Y. ønsker å anerkjenne støtte fra Vitenskaps- og teknologidepartementet under tilskuddsnummer MOST 107-2621-M-007-001-MY3 og National Tsing Hua University under tilskuddsnummer 109Q2702E1. Kurban fra Edanz Group (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) redigerte et utkast til dette manuskriptet.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acrylic enclosure | LOCAL vendor | 23cm x 20.5 cm x 6cm | |
| Ardunion Uno | Arduino | UNO | microcontroller board |
| acetic acid | Sigma Alrich | 695092-100ML | |
| Breadboard | MCIGICM | 400tie | 4 cm x 7 cm, 400 Points Solderless Breadboard, a pack of 4 |
| BSP89 H6327 Infineon MOSFET | Mouser | 726-BSP89H6327 | drain soure breakdown voltage 240V,on resistance 4.2 ohm |
| citrid acid | sigma Alrich | 251275-100G | |
| Color glass filter | Thorlabs | FGL 530 | color glass filter for fluorescent imaging |
| DHT11 temperature & humidity sensor | adafruit | ||
| Digital multimeter | Fluke | 17B | |
| Fluorescein isothiocyanate isomer I | sigma Alrich | F7250-50MG | 50 mg price, fluorescent imaging |
| Glycerol | Sigma Alrich | G9012-500ML | |
| High voltage power supply for Nixe tube | Vaorwne | NCH6100HV | High voltage power max dc 235V |
| LM2596 voltage booster circuit | boost voltage from 5V to 12 V | ||
| Luminol | Sigma Alrich | 123072-5G | 5 g for $110 |
| Pippet | Thermal Fisher | 1- 10 ul | |
| Printed circuit board | Local vender | 10 piece for $60 | |
| Plastic food wrap | Kirkland | Stretch-tite | food wrap Plastic food wrap |
| Potassium ferricynide | Merck | 104982 | 1 kg |
| 1N Potassium hydroxide solution (1 mol/l) | Scharlau | 1 Liter | |
| Clear Office tape 3mm | 3M Scotch | semi-transparent, used as diffuser for illumination | |
| salt | Great Value Iodized Salt | 6 oz for $7 salt from supermarket | |
| Silicone oil (5Cst) | Sigma Alrich | 317667-250ML | top hydrophobic layer & filling layer between electrode and insulator |
| sucrose | table sugar from any supermarket, 6 dollar per pound | ||
| Surface mount blue LED | oznium | 3528 | Oznium 20 Pieces of PLCC-2 Surface Mount LEDs, 3528 Size SMD SMT LED - Blue |
| Surface mount resistor 180k Ohm | Balance World Inc | 3mm x 6 mm 1watt | |
| Surface mount resistor 510Ohm | Balance World Inc | bias resistor for LED, 3mmx6mm 1watt | |
| Water atomizer | Grove | operating frequency 100 kHz supply votage 5V max 2W The kit comes with ultrasonic transducer | |
| high voltage transistor | |||
References
- Convery, N., Gadegaard, N.
- Rackus, D. G., Ridel-Kruse, I. H., Pamme, N. Learning on a chip: Microfluidics for formal and informal science education. Biomicrofluidics. 13, 041501 (2019).
- Legge, C. H. Chemistry under the microscope-Lab on a chip technologies. Journal of Chemical Education. 79, 173 (2002).
- Fintschenko, Y. Education: a modular approach to microfluidics in the teaching laboratory. Lab On A Chip. 11, 3394 (2011).
- Mugele, F., Baret, J. -C. Electrowetting: from basics to applications. Journal of Physics: Condensed Matter. 17, 705-774 (2005).
- Lippmann, G. Relations entre les phenomenes electriques et capillary. Ann. Chim. Phys. 6, 494 (1875).
- Berge, B. Electrocapillarite et mouillge de films isolant par l'eau. C. R. Acad. Sci. II. 317, 157 (1993).
- Pollack, M. G., Fair, R. B., Shenderov, A. D. Electrowetting-based actuation of liquid droplets for microfluidics applications. Applied Physics Letters. 77, 1725 (2000).
- Lee, J., Kim, C. J. Surface-tension-driven microactuation based on continuous electrowetting. Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 171 (2000).
- Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R.
- Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. Let's get digital: digitizing chemical biology with microfluidics. Current Opinion in Chemical Biology. 14, 574-581 (2000).
- Pollack, M. G., Pamula, V. K., Srinivasan, V., Eckhardt, A. E. 2011. Applications of electrowetting-based digital microfluidics in clinical diagnostics. Expert Review of Molecular Diagnostics. 11, 393-407 (2011).
- Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. Rapid prototyping in copper substrates for digital microfluidics. Advanced Materials. 19 (1), 133-137 (2007).
- Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. Low-cost, rapid-prototyping of digital microfluidics devices. Microfluidics and Nanofluidics. 4, 349-355 (2008).
- Fobel, R., Fobel, C., Wheeler, A. R. DropBot: an open-source digital microfluidic control system with precise control of electrostatic driving force and instantaneous drop velocity measurement. Applied Physics Letters. 102, 193513 (2013).
- Yafia, M., Ahmadi, A., Hoorfar, M., Najjaran, H. Ultra-portable smartphone controlled integrated digital microfluidic system in a 3D-printed modular assembly. Micromachines. 6 (9), 1289-1305 (2015).
- Alistar, M., Gaudenz, U. OpenDrop: an integrated do-it-yourself platform for personal use of biochips. Bioengineering. 4 (2), 45 (2017).
- Khan, P., et al. Luminol-based chemiluminescent signals: clinical and non-clinical application and future uses. Applied Biochemistry and Biotechnology. 173 (2), 333-355 (2014).
- Agresti, J. J., et al. Ultrahigh-throughput screening in drop-based microfluidics for directed evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (9), 4004-4009 (2010).
- Microfluidics. , Available from: https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/ (2020).
- Busnel, J. M., et al. Evaluation of capillary isoelectric focusing in glycerol-water media with a view to hydrophobic protein applications. Electrophoresis. 26, 3369-3379 (2005).
- Chatterjee, D., Shepherd, H., Garrell, R. L. Electromechanical model for actuating liquids in a two plate droplet microfluidic device. Lab On A Chip. 9, 1219-1229 (2009).
