high-speed-droplet-based-delivery-system-for-passive-pumping

High Speed Droplet-based Delivery System for Passive Pumping in Microfluidic Devices

A novel microfluidic system has been developed that uses the phenomenon of passive pumping along with a user controlled droplet based fluid delivery ...

University of Wisconsin-Madison

&#x8868;&#x9762;&#x5F20;&#x529B;&#x9A71;&#x52A8;&#x88AB;&#x52A8;&#x62BD;&#x662F;&#x4E00;&#x79CD;&#x5FAE;&#x6D41;&#x63A7;&#x6280;&#x672F;&#xFF0C;&#x4F7F;&#x7528;&#x76EE;&#x524D;&#x5728;&#x5C0F;&#x6DB2;&#x6EF4;&#x8868;&#x9762;&#x5F20;&#x529B;&#x4EA7;&#x751F;&#x6D41;&#x91CF;&#x3002;&#x4E3A;&#x4E86;&#x52A0;&#x5F3A;&#x8FD9;&#x79CD;&#x7C7B;&#x578B;&#x7684;&#x88AB;&#x52A8;&#x62BD;&#xFF0C;&#x4E00;&#x79CD;&#x65B0;&#x7684; &#39;&#x5FAE;&#x88AB;&#x52A8;&#x62BD;&#39; &#x6280;&#x672F;&#x7684;&#x6F5C;&#x529B;&#x5DF2;&#x5236;&#x5B9A;&#xFF0C;&#x7531;&#x88AB;&#x52A8;&#x62BD;&#x7ED3;&#x5408;&#x5C0F;&#x6DB2;&#x6EF4;&#x57FA;&#x4E8E;&#x5C04;&#x6D41;&#x5F39;&#x5C04;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x5141;&#x8BB8;&#x9AD8;&#x541E;&#x5410;&#x91CF;&#x6D41;&#x63A7;&#x4EA4;&#x8D27;&#x3002;&#x6D41;&#x7387;&#x8FBE;&#x56DB;&#x6BEB;&#x5347; / &#x5206;&#x949F; (mL/min) &#x53D6;&#x5F97;&#x5B8C;&#x5168;&#x7531;&#x901A;&#x9053;&#x7684;&#x51E0;&#x4F55;&#x5F62;&#x72B6;&#x548C;&#x6DB2;&#x6EF4;&#x5C3A;&#x5BF8;&#x53D7;&#x9650;&#x5236;&#x3002;&#x6D41;&#x4F53;&#x6C47;&#x7387;&#x53EF;&#x4EE5;&#x7531;&#x591A;&#x4E2A;&#x55B7;&#x5634;&#x4ECE;&#x4EA4;&#x4ED8;&#x6D41;&#x4F53;&#x6267;&#x884C;&#x5185;&#x6570;&#x4E07;&#x6BEB;&#x79D2; (ms)&#x3002;&#x6280;&#x672F;&#x53EF;&#x4EE5;&#x6269;&#x5C55;&#x5230;&#x5E73;&#x53F0;&#x4E0A;&#xFF0C;&#x4E00;&#x5927;&#x6279;&#x6E20;&#x9053;&#x90FD;&#x4E0D;&#x52A0;&#x538B;&#xFF0C;&#x56E0;&#x6B64;&#x4E0D;&#x9700;&#x8981;&#x7C98;&#x5408;&#x886C;&#x5E95;&#x3002;&#x8FD9;&#x79CD;&#x6280;&#x672F;&#x4E0D;&#x9700;&#x8981;&#x5916;&#x90E8;&#x6CB9;&#x7BA1;&#x8FDE;&#x63A5;&#x6216;&#x57FA;&#x6750;&#x7C98;&#x63A5;&#x4E3A;&#x9AD8;&#x901F;&#x548C;&#x4E0B;&#x6BD2;&#x6D41;&#x5E94;&#x7528;&#x7A0B;&#x5E8F;&#x63D0;&#x4F9B;&#x4E86;&#x65B0;&#x9896;&#x7684;&#x6D41;&#x91CF;&#x63A7;&#x5236;&#x3002;

&#x62BD;&#x6CB9;&#x673A;&#x9AD8;&#x901F;&#x548C;&#x4E0B;&#x6BD2;&#x5FAE;&#x6D41;&#x63A7;&#x6D41;&#x5E94;&#x7528;&#x7A0B;&#x5E8F;&#x5E73;&#x53F0;&#x81EA;&#x52A8;&#x5316;&#x7684;&#x6DB2;&#x6EF4;&#x88AB;&#x52A8;&#x3002;

Surface tension driven passive pumping is a microfluidic technology that uses the surface tension present in small droplets to generate flow. To enhance the potential of this type of passive pumping, a new 'micro passive pumping' technique has been developed that allows for high throughput fluidic delivery by combining passive pumping with a small droplet-based fluidic ejection system. Flow rates of up to four milliliters per minute (mL/min) were achieved that are solely limited by the channel geometry and droplet size. Fluid exchange rates can be performed within tens of milliseconds (ms) by delivering fluids from multiple nozzles. The technique can be extended to a multitude of platforms, as channels are not pressurized and therefore do not require bonding to a substrate. This technique provides a novel flow control for high-speed and packeted flow applications without requiring external tubing connections or substrate bonding.

An automated microdroplet passive pumping platform for high-speed and packeted microfluidic flow applications.

La tension de surface conduit passive de pompage est une technologie microfluidique qui utilise la tension de surface pr&#xE9;sente dans de petites gouttelettes de g&#xE9;n&#xE9;rer des flux. Pour renforcer le potentiel de ce type de passif de pompage, une nouvelle &#xAB;passive micro pompage&#xBB; technique a &#xE9;t&#xE9; d&#xE9;velopp&#xE9;e qui permet pour la livraison &#xE0; haut d&#xE9;bit fluidique en combinant passive de pompage avec une petite goutte bas&#xE9; sur syst&#xE8;me d&#x26;#39;&#xE9;jection fluidique. D&#xE9;bits jusqu&#x26;#39;&#xE0; quatre millilitres par minute (ml / min) ont &#xE9;t&#xE9; r&#xE9;alis&#xE9;s qui sont uniquement limit&#xE9;es par la g&#xE9;om&#xE9;trie du canal et la taille des gouttelettes. Taux d&#x26;#39;&#xE9;change de fluide peut &#xEA;tre r&#xE9;alis&#xE9;e au sein de quelques dizaines de millisecondes (ms) en d&#xE9;livrant un fluide &#xE0; partir des buses multiples. La technique peut &#xEA;tre &#xE9;tendue &#xE0; une multitude de plates-formes, comme des canaux ne sont pas sous pression et ne n&#xE9;cessitent donc pas de liaison &#xE0; un substrat. Cette technique fournit un contr&#xF4;le de flux pour les applications de flux de roman &#xE0; grande vitesse et emball&#xE9;s sans n&#xE9;cessiter branchements ext&#xE9;rieurs ou de la liaison substrat.

Un passif de microgouttelettes de pompage automatis&#xE9; Plate-forme pour la haute-vitesse et emball&#xE9;s Applications &#xE9;coulement microfluidique

Oberfl&auml;chenspannung getrieben, passive Pumpen ist eine mikrofluidische-Technologie, die die Oberfl&auml;chenspannung im kleinen Tr&ouml;pfchen verwendet, um generieren. Um das Potenzial dieser Art von passiven Pumpen, eine neue &#39;Mikro passive Pumpen&#39;-Technik zu verbessern ist entwickelt worden, die hohen Durchsatz fluidische Lieferung erm&ouml;glicht durch die Kombination passiver Pumpen, mit einem kleinen Tr&ouml;pfchen-basierte fluidische Auswurf-System. Durchflussmengen von bis zu vier Milliliter pro Minute (mL/min) konnten erzielt werden, die ausschlie&szlig;lich durch die Kanal-Geometrie und Tr&ouml;pfchen-Gr&ouml;&szlig;e begrenzt sind. Fl&uuml;ssige Wechselkurse k&ouml;nnen innerhalb von 10 Millisekunden (ms) durchgef&uuml;hrt werden, durch die Bereitstellung von Fl&uuml;ssigkeiten aus mehreren D&uuml;sen. Die Technik kann auf einer Vielzahl von Plattformen, erweitert werden, wie die Kan&auml;le sind nicht unter Druck und erfordern daher keine Bindung an ein Substrat. Diese Technik stellt eine neuartige Flusskontrolle f&uuml;r Hochgeschwindigkeits- und packeted Anwendungen ohne externe Rohr-Verbindungen oder Substrat kleben.

Eine automatisierte Microdroplet-passiv, Pumpen Plattform f&uuml;r Hochgeschwindigkeits- und packeted mikrofluidische Anwendungen.

Tensione superficiale guidato passiva di pompaggio &egrave; una tecnologia microfluidica che utilizza la tensione superficiale presente in piccole goccioline per generare il flusso. Per migliorare il potenziale di questo tipo di pompaggio passiva, una nuova tecnica &#39;micro passiva pompaggio&#39; &egrave; stato sviluppato che permette di consegna fluidici high throughput combinando passiva di pompaggio con un sistema di piccola goccia-based fluidici espulsione. Portate fino a quattro millilitri al minuto (mL/min) che sono esclusivamente limitati dalla dimensione di geometria e gocciolina del canale sono stati raggiunti. Tassi di cambio fluidi pu&ograve; essere eseguiti all&#39;interno di decine di millisecondi (ms) trasportando fluidi da ugelli multipli. La tecnica pu&ograve; essere estesa a una moltitudine di piattaforme, come i canali non sono pressurizzate e pertanto non necessitano di legame di un substrato. Questa tecnica fornisce un controllo di flusso romanzo per applicazioni di flusso ad alta velocit&agrave; e pacchetti senza la necessit&agrave; di collegamento tubazioni esterne o legame del substrato.

Un passivo automatizzato microdroplet piattaforma per applicazioni di flusso ad alta velocit&agrave; e pacchetti microfluidica di pompaggio.

&#x30DD;&#x30F3;&#x30D4;&#x30F3;&#x30B0;&#x30D1;&#x30C3;&#x30B7;&#x30D6;&#x99C6;&#x52D5;&#x306E;&#x8868;&#x9762;&#x5F35;&#x529B;&#x306F;&#x3001;&#x30D5;&#x30ED;&#x30FC;&#x3092;&#x751F;&#x6210;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x5C0F;&#x3055;&#x306A;&#x6DB2;&#x6EF4;&#x306E;&#x8868;&#x9762;&#x5F35;&#x529B;&#x306E;&#x5B58;&#x5728;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;&#x6D41;&#x4F53;&#x6280;&#x8853;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x30DD;&#x30F3;&#x30D4;&#x30F3;&#x30B0;&#x30D1;&#x30C3;&#x30B7;&#x30D6;&#x3053;&#x306E;&#x30BF;&#x30A4;&#x30D7;&#x306E;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x3092;&#x9AD8;&#x3081;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x3001;&#x65B0;&#x3057;&#x3044; &#x26;quot;&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;&#x30D1;&#x30C3;&#x30B7;&#x30D6;&#x30DD;&#x30F3;&#x30D7;&#x26;quot;&#x6280;&#x8853;&#x306F;&#x3001;&#x5C0F;&#x3055;&#x306A;&#x6DB2;&#x6EF4;&#x30D9;&#x30FC;&#x30B9;&#x306E;&#x6D41;&#x4F53;&#x5410;&#x51FA;&#x30B7;&#x30B9;&#x30C6;&#x30E0;&#x306B;&#x30DD;&#x30F3;&#x30D4;&#x30F3;&#x30B0;&#x53D7;&#x52D5;&#x7D44;&#x307F;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x308A;&#x3001;&#x9AD8;&#x30B9;&#x30EB;&#x30FC;&#x30D7;&#x30C3;&#x30C8;&#x306E;&#x6D41;&#x4F53;&#x914D;&#x4FE1;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x958B;&#x767A;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x6BCE;&#x5206;4&#x30DF;&#x30EA;&#x30EA;&#x30C3;&#x30C8;&#x30EB;&#xFF08;mL /&#x5206;&#xFF09;&#x307E;&#x3067;&#x306E;&#x6D41;&#x91CF;&#x306F;&#x3001;&#x5358;&#x306B;&#x30C1;&#x30E3;&#x30CD;&#x30EB;&#x306E;&#x5F62;&#x72B6;&#x3068;&#x6DB2;&#x6EF4;&#x306E;&#x30B5;&#x30A4;&#x30BA;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x5236;&#x9650;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x9054;&#x6210;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x6D41;&#x4F53;&#x306E;&#x70BA;&#x66FF;&#x30EC;&#x30FC;&#x30C8;&#x306F;&#x3001;&#x8907;&#x6570;&#x306E;&#x30CE;&#x30BA;&#x30EB;&#x304B;&#x3089;&#x6D41;&#x4F53;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3067;&#x3001;&#x6570;&#x5341;&#x30DF;&#x30EA;&#x79D2;&#xFF08;ms&#xFF09;&#x4EE5;&#x5185;&#x306B;&#x884C;&#x3046;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x30C1;&#x30E3;&#x30CD;&#x30EB;&#x304C;&#x52A0;&#x5727;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x306A;&#x3044;&#x305F;&#x3081;&#x3001;&#x57FA;&#x677F;&#x3078;&#x306E;&#x63A5;&#x7740;&#x3092;&#x5FC5;&#x8981;&#x3068;&#x3057;&#x306A;&#x3044;&#x3068;&#x6280;&#x8853;&#x306F;&#x3001;&#x30D7;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x30D5;&#x30A9;&#x30FC;&#x30E0;&#x306E;&#x591A;&#x6570;&#x306B;&#x62E1;&#x5F35;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x624B;&#x6CD5;&#x306F;&#x3001;&#x5916;&#x90E8;&#x306E;&#x914D;&#x7BA1;&#x63A5;&#x7D9A;&#x3084;&#x57FA;&#x677F;&#x63A5;&#x5408;&#x3092;&#x5FC5;&#x8981;&#x3068;&#x305B;&#x305A;&#x3001;&#x9AD8;&#x901F;&#x304B;&#x3064;packeted&#x30D5;&#x30ED;&#x30FC;&#x30A2;&#x30D7;&#x30EA;&#x30B1;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x65B0;&#x305F;&#x306A;&#x30D5;&#x30ED;&#x30FC;&#x5236;&#x5FA1;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x9AD8;&#x901F;&#xB7;Packeted&#x6D41;&#x4F53;&#x30D5;&#x30ED;&#x30FC;&#x30A2;&#x30D7;&#x30EA;&#x30B1;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x7528;&#x306E;&#x30D7;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x30D5;&#x30A9;&#x30FC;&#x30E0;&#x3092;&#x30DD;&#x30F3;&#x30D7;&#x81EA;&#x52D5;&#x5316;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x6DB2;&#x6EF4;&#x30D1;&#x30C3;&#x30B7;&#x30D6;

&#xC218;&#xB3D9; &#xD38C;&#xD504;&#xB97C; &#xAD6C;&#xB3D9; &#xD558;&#xB294; &#xD45C;&#xBA74; &#xC7A5;&#xB825;&#xC740; &#xC791;&#xC740; &#xC791;&#xC740; &#xBB3C;&#xBC29;&#xC6B8;&#xC5D0; &#xD45C;&#xBA74; &#xC7A5;&#xB825;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xD750;&#xB984;&#xC744; &#xC0DD;&#xC131; &#xD558;&#xB294; &#xBBF8;&#xC138; &#xAE30;&#xC220;. &#xC774; &#xC774;&#xC640; &#xAC19;&#xC740; &#xC218;&#xB3D9; &#xD38C;&#xD551;, &#xC0C8;&#xB85C;&#xC6B4; &#39;&#xB9C8;&#xC774;&#xD06C;&#xB85C; &#xC218;&#xB3D9; &#xD38C;&#xD551;&#39; &#xAE30;&#xC220; &#xC7A0;&#xC7AC;&#xB825;&#xC744; &#xAC15;&#xD654; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xB418;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xC791;&#xC740; &#xBB3C;&#xBC29;&#xC6B8;&#xC5D0; &#xAE30;&#xCD08;&#xB97C; &#xB454; &#xC720;&#xCCB4; &#xBC30;&#xCD9C; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC73C;&#xB85C; &#xC218;&#xB3D9; &#xD38C;&#xD504;&#xB97C; &#xACB0;&#xD569; &#xD558; &#xC5EC; &#xB192;&#xC740; &#xCC98;&#xB9AC;&#xB7C9; &#xC720;&#xCCB4; &#xBC30;&#xB2EC; &#xD5C8;&#xC6A9; &#xD558;&#xB294;. &#xD750;&#xB984; &#xB2F9; &#xCD5C;&#xB300; 4 &#xBC00;&#xB9AC; &#xB9AC;&#xD130;&#xC758; &#xC18D;&#xB3C4; &#xBD84; (mL/min) &#xCC44;&#xB110; &#xD615;&#xC0C1;&#xACFC; &#xBC29;&#xC6B8; &#xD06C;&#xAE30;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC81C;&#xD55C;&#xB9CC; &#xB2EC;&#xC131; &#xD588;&#xB2E4;. &#xC720;&#xCCB4; &#xD658;&#xC728; &#xC218;&#xC2ED; &#xBC00;&#xB9AC;&#xCD08; (ms) &#xB0B4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC5EC;&#xB7EC; &#xAC1C;&#xC758; &#xB178;&#xC990;&#xC5D0;&#xC11C; &#xCCB4;&#xC561;&#xC744; &#xC804;&#xB2EC; &#xD558; &#xC5EC; &#xC218;&#xD589;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xCC44;&#xB110; &#xAC00;&#xC555; &#xD558;&#xC9C0; &#xACE0; &#xAE30;&#xD310;&#xC5D0; &#xC811;&#xD569;&#xC744; &#xD544;&#xC694;&#xB85C; &#xD558;&#xC9C0; &#xC54A;&#xB294; &#xAE30;&#xC220;&#xC740; &#xB2E4;&#xC591; &#xD55C; &#xD50C;&#xB7AB;&#xD3FC;&#xC744; &#xD655;&#xC7A5;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xAE30;&#xC220;&#xC740; &#xC678;&#xBD80; &#xD29C;&#xBE0C; &#xC5F0;&#xACB0; &#xB610;&#xB294; &#xAE30;&#xD310; &#xBCF8;&#xB529; &#xC5C6;&#xC774; &#xACE0;&#xC18D; &#xBC0F; packeted &#xD750;&#xB984; &#xC751;&#xC6A9; &#xD504;&#xB85C;&#xADF8;&#xB7A8;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC18C;&#xC124; &#xD750;&#xB984; &#xC81C;&#xC5B4;&#xB97C; &#xC81C;&#xACF5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xACE0;&#xC18D; / packeted &#xBBF8;&#xC138; &#xD750;&#xB984; &#xC751;&#xC6A9; &#xD504;&#xB85C;&#xADF8;&#xB7A8; &#xC704;&#xD55C; &#xD50C;&#xB7AB;&#xD3FC; &#xD38C;&#xD504; &#xC790;&#xB3D9;&#xB41C; microdroplet &#xC218;&#xB3D9;.

La tensi&#xF3;n superficial impulsado pasiva de bombeo es una tecnolog&#xED;a de microfluidos que utiliza la tensi&#xF3;n superficial presentes en peque&#xF1;as gotitas para generar flujo. Para aumentar el potencial de este tipo de pasivo de bombeo, un nuevo &#x26;quot;pasiva micro bombeo &#x26;#39;t&#xE9;cnica se ha desarrollado que permita la entrega rendimiento flu&#xED;dico alta mediante la combinaci&#xF3;n pasiva de bombeo con una peque&#xF1;a gotita de un sistema basado en la eyecci&#xF3;n flu&#xED;dico. Los caudales de hasta cuatro mililitros por minuto (ml / min) se consigue que est&#xE1;n &#xFA;nicamente limitada por la geometr&#xED;a del canal y tama&#xF1;o de la gota. Las tasas de cambio de fluidos se puede realizar dentro de decenas de milisegundos (ms) mediante la entrega de fluidos de m&#xFA;ltiples boquillas. La t&#xE9;cnica puede extenderse a una multitud de plataformas, como los canales no est&#xE1;n presurizados y por lo tanto no requieren la uni&#xF3;n a un sustrato. Esta t&#xE9;cnica proporciona un control de flujo novedoso para aplicaciones de flujo de alta velocidad y packeted sin requerir conexiones externas de tubos o de uni&#xF3;n del sustrato.

Un pasivo microgotas automatizado de bombeo de plataforma para aplicaciones de flujo de alta velocidad y envasados &#x200B;&#x200B;de microflu&#xED;dica

Brian Mogen

Biography

JoVE Journal Publications

Other Publications