Summary
Describimos un kit educativo que permite a los usuarios ejecutar múltiples experimentos y obtener experiencia práctica en microfluídicos digitales.
Abstract
Este artículo describe un kit educativo basado en microfluídicos digitales. Un protocolo para el experimento de quimioluminiscencia basado en luminal se notifica como un ejemplo específico. También tiene capacidad de imágenes fluorescentes y cerramiento humidificado cerrado basado en un atomizador ultrasónico para evitar la evaporación. El kit se puede montar en un corto período de tiempo y con un entrenamiento mínimo en electrónica y soldadura. El kit permite a estudiantes de pregrado/posgrado y entusiastas obtener experiencia práctica en microfluídicos de una manera intuitiva y ser entrenados para familiarizarse con los microfluídicos digitales.
Introduction
Microfluidics es un campo altamente interdisciplinario que peina física, química, biología e ingeniería para la manipulación de pequeños volúmenes de líquidos que van desde femtoliter a microlitros1. La microfluídica también es un campo muy amplio y activo; una búsqueda en la Web of Science devuelve casi 20.000 publicaciones y, sin embargo, no hay suficiente literatura y artículos de revisión sobre el uso de microfluídicos como herramienta educativa2. Hay dos artículos de revisión perspicaces, aunque anticuados por Legge y Fintschenko3,4. Legge presenta a los educadores la idea de un laboratorio en un chip3. Fintschenko señaló el papel del laboratorio de enseñanza de microfluídicos en la educación en Matemáticas de Ingeniería de Tecnología Científica (STEM) y simplificó las filosofías en "enseñar microfluídicas" y "utilizar microfluídicos"4. Una revisión más reciente de Rackus, Ridel-Kruse y Pamme en 2019 señala que además de ser de naturaleza interdisciplinaria, la microfluídica también es un tema muy práctico2. La actividad práctica relacionada con la práctica de la microfluídica presta a los estudiantes al aprendizaje basado en la investigación y lo convierte en una herramienta atractiva para la comunicación científica y la divulgación. De hecho, la microfluidics ofrece mucho potencial para la educación científica tanto en entornos formales como informales y también es una "herramienta" ideal para entusiasmar y educar al público en general sobre el aspecto interdisciplinario de las ciencias modernas.
Ejemplos como dispositivos de microcanal de bajo costo, microfluídicos de papel y microfluídicos digitales son herramientas ideales para fines educativos. Entre estas plataformas, los microfluídicos digitales siguen siendo informes esotéricos y revisados por pares basados en microfluídicos digitales que carecende 2. Aquí proponemos utilizar la microfluídica digital como herramienta educativa por varias razones. En primer lugar, la microfluidics digital es muy distinta del paradigma basado en microcanal porque se basa en la manipulación de las gotas y el uso de las gotas como microvelas discretas. En segundo lugar, las gotas se manipulan en plataformas de matriz de electrodos relativamente genéricas para que los microfluídicos digitales puedan combinarse íntimamente con microelectrónica. Los usuarios pueden aprovechar un conjunto extendido de componentes electrónicos, ahora altamente accesibles para aplicaciones do-it-yourself para interactuar electrónicamente con gotas. Por lo tanto, argumentamos que los microfluídicos digitales pueden permitir a los estudiantes experimentar estos aspectos únicos y ser de mente abierta no demasiado para apegarse a microfluídicos de bajo número reynold basados en microcanal1.
Brevemente, el campo de los microfluídicos digitales se basa en gran medida en los fenómenos de electrowetting, que fue descrito por primera vez por Gabriel Lippmann5,6. Los últimos acontecimientos fueron iniciados por Berge a principios de la década de 19907. Su contribución clave es la idea de introducir un aislador delgado para separar el líquido conductor de los electrodos metálicos para eliminar el problema de la electrólisis. Esta idea ha sido denominada electrowetting en dieléctrico (EWOD). Posteriormente, la microfluídica digital fue popularizada por varios investigadores pioneros8,9. Ahora se ha probado una lista completa de aplicaciones, por ejemplo, en diagnóstico clínico, química y biología, en microfluídica digital10,11,12 y, por lo tanto, hay muchos ejemplos disponibles para un entorno educativo. En particular, a lo largo de la línea de microfluídicos digitales de bajo costo, do-it-yourself, Abdelgawad y Wheeler han reportado previamente prototipado rápido y de bajo costo de microfluidics digitales13,14. Fobel et al., también ha informado DropBot como un sistema de control microfluídico digital de código abierto15. Yafia et al., también informó de un microfluídico digital portátil basado en piezas impresas en 3D y el teléfono más pequeño16. Alistar y Gaudenz también han desarrollado la plataforma OpenDrop alimentada por batería, que se basa en la matriz de transistores de efecto de campo y la accionación de CC17.
Aquí, presentamos un kit educativo de microfluídicos digitales basado en placa de circuito impreso de origen comercial (PCB) que permite al usuario ensamblar y obtener experiencia práctica con microfluídicos digitales(Figura 1). Fee-for-service para crear PCB a partir de archivos de diseño digital está ampliamente disponible, y por lo tanto creemos que es una solución viable de bajo costo para la educación siempre que los archivos de diseño digital se puedan compartir. La elección meticulosa de los componentes y el diseño del sistema se hace para simplificar el proceso de montaje y hacer una interfaz con la intuición del usuario. Por lo tanto, se utiliza una configuración de una placa en lugar de una configuración de dos placas para evitar la necesidad de una placa superior. Tanto los componentes como los productos químicos de prueba deben estar fácilmente disponibles. Por ejemplo, la envoltura de alimentos del supermercado se utiliza como aislante en nuestro kit.
Para demostrar la viabilidad de nuestro kit, sugerimos un experimento químico específico basado en la quimioluminiscencia del luminol y proporcionamos el protocolo. La esperanza es que la observación visual de la quimioluminiscencia pueda entusiasmar y excitar a los estudiantes. El luminol es un químico que exhibe un resplandor azul cuando se mezcla con un agente oxidante como H2O2 y se utiliza típicamente en los forenses para detectar sangre18. En nuestro entorno de laboratorio, el ferricianuro de potasio sirve como catalizador. El luminol reacciona con el ión de hidróxido y forma un dianion. El dianion posteriormente reacciona con oxígeno del peróxido de hidrógeno para formar ácido 5-aminofálico con electrones en un estado excitado, y la relajación de los electrones desde el estado excitado hasta el estado del suelo resulta en fotones visibles como una explosión de luz azul.
También informamos de un experimento de imágenes fluorescentes con un teléfono inteligente para demostrar la integración de un diodo emisor de luz (LED) como fuente de luz de excitación. Por último, la evaporación de gotas es un problema en los microfluídicos, pero rara vez se está abordando. (A 1 μL de gota de agua se pierde dentro de 1 h de un sustrato abierto3.) Utilizamos un atomizador basado en un transductor piezozo de alta frecuencia para convertir el agua en niebla fina. Esto crea un ambiente humidificado para evitar la evaporación de gotas y demuestra la actuación de gotas a largo plazo (~1 h).
Figura 1: Esquemas de configuración EWOD. ( a ) Se utilizaunmicrocontrolador para proporcionar una secuencia de control al electrodo EWOD. Además, la humedad está controlada. b) Esquemas de diseño PCB. Los electrodos, el LED para imágenes fluorescentes, resistencias y transistores de efecto de campo (FET) están etiquetados. También se muestra barra de escala de 1 cm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Vista superior del kit. La placa de microcontrolador, la placa de alimentación de alta tensión, el PCB EWOD, el sensor de humedad y el atomizador están etiquetados. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Protocol
1) Montaje del kit de microfluídicos digitales
- Soldar las resistencias de montaje superficial, transistores y diodos emisores de luz en la placa PCB según los esquemas de la Figura 1b.
- Conecte la salida de la placa de alimentación de alta tensión a la placa PCB con componentes soldados(Figura 2 y Figura Suplementaria 1).
- Conecte la batería a la placa de refuerzo de voltaje para aumentar la tensión de 6 V a 12 V(Figura 2 y Figura Suplementaria 1).
- Conecte la placa de alimentación de alta tensión a la placa de refuerzo de voltaje para aumentar la tensión de 12 V a ~230 V(Figura 2 y Figura Suplementaria 1).
- Conecte el sensor de humedad a la placa de microcontrolador. Conecte el atomizador piezoeléctico ultrasónico y la placa conductora del atomizador a la placa de microcontrolador(Figura 2 y Figura Suplementaria 1).
- Coloque todo el conjunto en la carcasa acrílica de las dimensiones 23 cm x 20,5 cm x 6 cm.
- Encienda el microcontrolador con el código(Código Suplementario)y utilice el multímetro digital para medir la tensión del electrodo EWOD para asegurarse de que el voltaje de salida es ~230 V. Ajuste la resistencia variable de la placa de alimentación de alto voltaje de modo que el voltaje de salida sea ~230 V (Figura suplementaria 2).
2) Preparación del aislante en la matriz de electrodos
- Use guantes de nitrilo limpios. Utilice un micropipette para aplicar ~10 μL de aceite de silicona de 5 cSt en el área del electrodo y utilice un dedo para extender el aceite de silicona uniformemente en el área del electrodo. Tenga en cuenta que el aceite de silicona sirve como relleno entre electrodo y aislante de envoltura de alimentos y para evitar cualquier airgap.
- Corte un trozo de envoltura de alimentos con dimensiones de aproximadamente 2,5 cm x 4 cm y colóquelo encima del electrodo. Utilice el micropipette para aplicar ~10 μL de aceite de silicona de 5 cSt en el área del electrodo y utilice un dedo para extender el aceite de silicona uniformemente. Tenga en cuenta que el aceite de silicona sirve como una capa hidrofóbica en la parte superior del aislante.
3) Experimento de quimioluminiscencia basado en luminol
- Mezcle 0,25 g de luminal y 1,6 g de NaOH en 25 ml de agua desionizada en un vaso de precipitados con un agitador de vidrio para obtener una solución.
- Mezcle 20 ml de la solución del paso anterior con 20 ml de peróxido de hidrógeno al 3%.
- Utilice un micropipette para colocar 2-5 μL de la solución de luminol del paso anterior en el electrodo objetivo.
- Utilice un micropipette para colocar 10 μL de 0,1% de ferricianuro de potasio en el electrodo. Tenga en cuenta que esta es la gota que se va a mover para electrowetting.
- Encienda el microcontrolador para mover la gota de 10 μL de ferricianuro de potasio para fusionarse con el luminol.
4) Experimento de imágenes fluorescentes
- Corte un trozo de cinta semitransparente con dimensiones de ~1 cm x 1 cm. Coloque la cinta semitransparente entre el diodo emisor de luz de excitación y los electrodos EWOD.
- Conecte el filtro de vidrio a color de emisión en la cámara del teléfono inteligente con cinta adhesiva.
- Mezclar 2,5 mg de isoticianato de fluoresceína en solución de etanol acuoso (3% w/w).
- Pipeta ~10 μL de la solución del paso anterior en uno de los electrodos.
- Encienda el microcontrolador.
- Utilice el teléfono inteligente para grabar un vídeo de accionamiento de gotas.
5) Experimento de accionamiento de gotas a largo plazo con atomizador ultrasónico
- Coloque 1 ml de agua en el atomizador ultrasónico. Tenga en cuenta que el código está escrito para usar un algoritmo de retroalimentación de umbral para mantener un nivel de humedad superior al 90%.
- Coloque una gota de 10 μL con un micropipette. Encienda el microcontrolador y cierre inmediatamente la tapa de la carcasa.
- Espera ~1 h. Compruebe visualmente la actuación de las gotas.
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Representative Results
El accionamiento de las gotas se graba con un teléfono inteligente. Los resultados representativos de la quimioluminiscencia y las imágenes fluorescentes se muestran en la Figura 3 y la Figura 4. Para el experimento de quimioluminiscencia, la gota de 10 μL de ferricyanida se acciona para mover y mezclar con gota pre-depositada de 2 μL en el electrodo objetivo como se muestra en la Figura 3. El período de tiempo entre el movimiento sucesivo se establece en 4 s, lo suficientemente lento como para una observación fácil. Tenga en cuenta que la explosión de luz azul resultante de mezclar solución de luminisol (con peróxido de hidrógeno) con ferricianuro de potasio se puede ver a simple vista incluso bajo la luz ambiental. Para las imágenes fluorescentes que se muestran en la Figura 4,el experimento debe llevarse a cabo en la oscuridad. La cinta semitransparente sirve como difusor para distribuir uniformemente la luz de excitación en la gota. La luz emitida por la fluorescencia se filtra con un filtro de emisión de bajo costo conectado en la cámara del teléfono inteligente. Este esquema de imágenes es más simple que el esquema habitual basado en espejos dicrópicos en un microscopio de fluorescencia de sobremesa típico. Para un experimento a largo plazo (~1 h), se puede observar una actuación exitosa de gotas como se muestra en la Figura 5a. La Figura 5b muestra datos representativos de humedad bajo la acción de un atomizador ultrasónico. También medimos el diámetro de las gotas con y sin atomizador. Sin atomizador, el diámetro de las gotas se reduce de 4,0 mm a 2,2 mm y el volumen cambia de 10 μL a 6 μL a temperatura ambiente y humedad relativa ambiente de ~57%. Con el atomizador, el diámetro de las gotas se reduce de 4 mm a 3,1 mm y el volumen cambia de 10 μL a 8 μL a temperatura ambiente y humedad relativa ambiente >90%.
Figura 3: Instantánea del movimiento de las gotas y la luminiscencia química. A t = 12 s, la mezcla de luminol con ferricianuro de potasio da como resultado una explosión visible de luz azul. También se muestra barra de escala de 1 cm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Integración con capacidad de imágenes fluorescentes. (a) Esquema de la configuración. Un LED sirve como fuente de luz para excitación. Una cinta de oficina transparente y transparente sirve como difusor de luz. El filtro de emisión está conectado directamente a la cámara del teléfono inteligente. b) Imágenes fluorescentes de la gota que contiene isotiacianato de fluoresceína. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Accionamiento de gotas bajo control de humedad con atomizador ultrasónico. (a) Instantánea del movimiento de las gotas después de 1 h. También se muestra barra de escala de 1 cm. b) Humedad relativa frente al tiempo bajo la acción del atomizador ultrasónico. Una flecha indica que el atomizador está apagado debido al algoritmo de umbral. El umbral de humedad relativa se establece en 90%. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura complementaria 1: Esquemas de cableado. El microcontrolador y la placa de alimentación de alta tensión funcionan con una batería. Toda la operación está orquestada con placa de microcontrolador. El atomizador es activado por la placa del conductor. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Figura complementaria 2: Circuito de conmutación de alta tensión. Un transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico de alta tensión (MOSFET) con una resistencia se utiliza para cambiar el electrodo EWOD. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Tabla complementaria 1: Estimación de costes de los componentes de nuestro kit. El costo unitario de componentes como transistores, resistencias, diodo emisor de luz se estima en el precio a granel de un paquete de 10 a 100 componentes. El coste excluye la carcasa acrílica personalizada. Haga clic aquí para descargar esta tabla.
Código suplementario: Script personalizado para permitir que el accionamiento del movimiento de las gotas y el atomizador ultrasónico humedezcan el entorno de las gotas. Haga clic aquí para descargar este archivo.
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Discussion
El procedimiento descrito aquí permite al lector ensamblar y probar un sistema EWOD en funcionamiento para el accionamiento de gotas y obtener experiencia práctica con microfluídicos. Evitamos intencionalmente componentes costosos y muestras químicas. Actualmente, se puede construir un kit por ~$130 con el componente más caro es el vidrio óptico de color para imágenes fluorescentes y microcontrolador excluyendo la carcasa acrílica personalizada(Tabla complementaria 1). Para tal costo, también se incluye una capacidad de imágenes fluorescentes y un control ambiental de humedad activa basado en atomizador. (Un microscopio típico de fluorescencia cuesta más de ~$1,50019,e incluso un microscopio de fluorescencia digital de bajo costo cuesta $300.) Estos bajos costos hacen que nuestro kit sea práctico para un entorno educativo a gran escala. Para la comparación, el Dropbot cuesta actualmente ~$5,00020 y la plataforma OpenDrop cuesta ~$1,0002. En el cuadro 1se presenta un resumen de la comparación de estas plataformas.
| Comparación entre Dropbot, OpenDrop y el kit de educación | |||
| DropBot | OpenDrop | Kit de educación | |
| Sustrato de electrodos | sustrato de vidrio | Pcb | Pcb |
| Técnica de recubrimiento | Deposición al vacío | película delgada y aceite | Envoltura de alimentos y aceite |
| Señal de accionamiento | ac (10 kHz, típico) | DC | DC |
| Electrónica de conducción | Amplificador HV y matriz de relés | Transistor de efecto de campo | Transistor de efecto de campo |
| Ambiente húmedo | ninguno | ninguno | Sí. Con atomizador |
| Capacidad de imagen | Microscpe externo | Microscpe externo | Sí. Con teléfono inteligente |
| costar | $5,000 | $1,000 | $100 |
Tabla 1: Comparación entre Dropbot, OpenDrop y nuestro kit educativo.
Para evaluar la viabilidad del uso de nuestro kit educativo, hemos solicitado 13 estudiantes de pregrado de diversos orígenes. Su especialidad incluye física, biología, ingeniería química, medicina, ciencia de materiales, ingeniería mecánica e ingeniería eléctrica. Tratamos deliberadamente de evitar la situación de que los estudiantes vienen demasiado de la ingeniería eléctrica y organizamos sólo un estudiante con especialización en ingeniería eléctrica. Les hemos dado instrucciones para soldar componentes al PCB y al final probar el accionamiento de gotas en nuestro kit dentro de las 2 h. Ningún estudiante excepto uno de ingeniería eléctrica tiene experiencia previa en soldadura. Al final, recopilamos las estadísticas. La tasa exitosa es del 62%. Descubrimos que la soldadura del componente de montaje en superficie es el proceso de cuello de botella del montaje exitoso del kit. La directriz general es la siguiente. Fintschenko señaló que las herramientas o experimentos caen en algún lugar del espectro entre un límite de hazlo tú mismo y el límite de la caja negra. Con el aumento de la experiencia de ingeniería del lado de los estudiantes, por ejemplo, desde el fondo de la ingeniería eléctrica, más de la sesión de laboratorio puede asumir el sabor de hacerlo usted mismo. Sin embargo, los estudiantes inexpertos en términos de habilidades electrónicas como las de química, biología y bioquímica pueden obtener un beneficio en el extremo de la caja negra del espectro con kits preensamblados por instructores.
Como referencia, también tratamos de delinear el rango de parámetros de gotas líquidas que se pueden utilizar. Para el tamaño, hemos probado el volumen máximo y mínimo de líquido para ser 16 μL y 8 μL, respectivamente con volumen de líquido nominal de ~ 10 μL empleado. Hemos limitado nuestro líquido a una solución acuosa y evitamos disolventes orgánicos para evitar la corrosión del aislante de envoltura de alimentos de polímero. También hemos seleccionado sistemas líquidos comúnmente disponibles, como el azúcar de mesa y la sal, para cubrir una gama de parámetros como la concentración iónica, el valor ph, la densidad y la viscosidad. El resultado se resume en el Cuadro 2. Entre estas pruebas, hemos recogido la mezcla de agua de glicerol como un medio para probar la viscosidad máxima de las gotas manteniendo otras propiedades físicas como la tensión superficial relativa constante. Determinamos el porcentaje de peso máximo de glicerol y viscosidad correspondiente para ser ~40% y 3.5 cp21. La concentración iónica de trabajo máximo de hasta 1 M se prueba con cloruro de sodio. El valor ph se prueba con acetato, ácido cítrico y solución KOH.
| Sistema líquido | Parámetro clave | Rango de trabajo |
| Mezcla de agua de glicerol | viscosidad | glicerol 40% wt o 3.5 cps |
| Sacarosa en el agua | densidad | hasta un 60% de wt |
| Ácido cítrico diluido en agua | Valor PH | tan bajo como PH=3 |
| ácido acético | Valor PH | tan bajo como PH =4 |
| Koh | Valor PH | tan alto como PH= 11 |
| cloruro de sodio | Concéntrico iónico | De 10 mM a 1 M |
Tabla 2: Rango de sistema líquido, parámetros y rango de trabajo probado en nuestro kit.
Aquí, discutimos brevemente la física involucrada para el accionamiento de gotas. Utilizando la derivación electromecánica, la fuerza motriz en función de la frecuencia y la posición de las gotas se puede derivar en función de la capacidad energética almacenada en el sistema a partir de la diferenciación de este término energético. Una frecuencia crítica, fc, se puede calcular para cada combinación de geometría/líquido del dispositivo21. Por debajo de esta frecuencia, la fuerza estimada se reduce a la predicha por el método termodinámico. En este régimen, la fuerza que actúa sobre la gota surge de las cargas acumuladas cerca de la línea de contacto trifásica que se tira electrostáticamente hacia el electrodo accionado. Por encima de la frecuencia crítica, una fuerza dielectropófica líquida domina para tirar de la gota hacia el electrodo activado. En nuestro experimento, utilizamos la accionamiento dc y por lo tanto la operación está por debajo de esta frecuencia crítica y por lo tanto la línea de contacto trifásica se tira electrostáticamente hacia el electrodo accionado.
En conclusión, el experimento general está diseñado para dar al lector una exposición práctica a los microfluídicos digitales. Más específicamente, el kit permite a los estudiantes aprender óptica, electrónica y fluidics para que este aspecto sea adecuado para cualquier curso de laboratorio en ingeniería eléctrica e ingeniería mecánica en el nivel superior. Además, el experimento específico de quimioluminiscencia se puede emplear en un curso experimental de química o ingeniería química en el nivel superior. Aunque el experimento descrito aquí es una versión simplificada de un escenario de la vida real, se puede extender de una manera directa a otros experimentos. Por ejemplo, se puede acoplar un kit de prueba de papel y mover la gota al papel que se va a adsorar. También podemos combinar fácilmente un microprocesador con otros dispositivos de E/S interactivos para proporcionar un control digital y una programación más sofisticados. Creemos que el protocolo aquí también puede beneficiar a los entusiastas no profesionales para aprender y aplicar la electrónica para avanzar aún más en su conocimiento del campo.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Y. T. Y. desea reconocer el apoyo financiero del Ministerio de Ciencia y Tecnología bajo los números de subvención MOST 107-2621-M-007-001-MY3 y la Universidad Nacional Tsing Hua bajo el número de subvención 109Q2702E1. Mark Kurban de Edanz Group (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) editó un borrador de este manuscrito.
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).
