Name: Técnicas de medición Térmicas en analíticas de microfluidos Dispositivos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Aprenda técnicas de medición térmica en dispositivos microfluídicos analíticos utilizando detectores de temperatura basados en resistencia. Este método simplifica la detección y amplía las capacidades de análisis en aplicaciones de microfluidos.

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Apoyo financiero parcial de este trabajo fue proporcionado por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos a través del Centro de Investigación Cooperativa Industria / Universidad de Equipos y Política ubicado en la Universidad de Wisconsin-Milwaukee (PII-0968887) y la Universidad de Marquette (PII-0968844) de agua. Damos las gracias a Glenn M. Walker, Woo-Jin Chang y Shankar Radhakrishnan útil para los debates.

1. Detección de partículas térmica (TPD) <ol><li> Prepare el dispositivo de silicio micro-fabricada con una membrana de nitruro de silicio de película delgada y el sensor de temperatura integrado por micromecanizado, utilizando la tecnología de proceso de semiconductores estándar 2. Enjuague el dispositivo fabricado con desionizada (DI). Nota: El método de fabricación para el detector de partículas térmica dispositivo de microfluidos se explica en la publicación antes 2. </li><li> Para producir polidimetilsiloxano (PDMS) sustratos con micro-canales, crear un molde de SU8 utilizando litografía estándar procesa 5. Nota: El tamaño del canal está diseñado para la dimensión de cada partícula específico. <ol><li> Hacer PDMS mezclando una proporción de 10: 1 de base (30 ml) y agente (3 ml) curar. Verter el PDMS en el molde y eliminar las burbujas exponiendo brevemente a un vacío (5-10 min). Nota: El nivel de vacío no es un valor fundamental para la desgasificación y debe continuar hasta bubb gasles son retirados totalmente de PDMS mixtos. </li><li> Colocar el molde sobre una placa caliente (~ 70 ° C) durante 2 horas para curar los PDMS. Luego pelar los PDMS con mucho cuidado a fin de no dañar el molde. Nota: El nivel de vacío no es un valor crítico. </li></ol></li><li> Con un punzón manual, perforar un agujero apretado (1 mm) para el tubo de PTFE en un extremo. Utilizar una gran punzón (2 mm) en el otro extremo para hacer los PDMS un depósito. Coloque el micro-canal perforado en la parte superior del dispositivo bajo el microscopio y alinear el RTD en el centro de la micro-canal (Figura 1A). </li><li> En la interfaz eléctrica, conecte las clavijas eléctricas en las posiciones de la almohadilla de contacto y apriete los tornillos de bloqueo. Asegúrese de que los pasadores de altura regulable (pines Pogo) se sientan en los electrodos correctos en el dispositivo. </li><li> Diluir 10 l de las perlas de PS concentradas en 100 l de agua DI en un tubo de 1,5 ml. </li><li> Para garantizar la PS cuentas permanecen flotabilidad neutra, añadir 2,7 l de glicerol (1,26g / cm 3) a agua DI para que coincida con la densidad del fluido para el poliestireno (PS) densidad talón (1,05 g / cm 3). </li><li> Conectar el tubo de PTFE al canal en un extremo y el otro extremo a una jeringa de vidrio de 1 ml. Llene la jeringa de vidrio con 0,5 ml de agua DI. Nota: Apretada hecho seleccionando el tamaño puño derecho evitará fugas en los tubos. </li><li> Coloque el agua DI llena la jeringa en la bomba de jeringa controlada por ordenador. Empuje el agua (5-20 l / min) en el canal para llenar todo el canal de líquido todo el camino hasta el depósito. </li><li> Cargar 10 l de solución de grano equilibrada al depósito e introducir la solución de talón a la micro-canal cambiando la dirección del flujo en la bomba de jeringa. </li><li> Encienda el RTD polarizando 1 mA de corriente continua a través de la fuente / metro controlado por ordenador, mientras que la medición de la resistencia de fuente / metro y clasificación de los datos medidos (Figura 2). Nota: Durante el experimento, el sensor es sesgada; Por lo tanto, la temperatura se mide continuamente hasta el final del experimento de recuento. El sensor RTD está sesgada eléctricamente mediante la aplicación de una corriente continua en el intervalo de 100 mu a 1 mA para medir continuamente la temperatura hasta el final del experimento de recuento. Es crítico para seleccionar el nivel de corriente adecuado ya que hay un equilibrio entre el nivel de ruido y de la amplitud de la señal detectada. La bomba de jeringa se utiliza para generar el flujo en micro-canal. Selección de un caudal adecuado para llevar a cabo el experimento TPD se limita a la velocidad de la medición. Esta velocidad es una función de la constante de tiempo térmica del dispositivo y la velocidad de medición eléctrica. Los resultados de la detección de partículas térmica experimento se muestran en la Figura 3. </li><li> Utilice el software de procesamiento de datos desarrollado (LabVIEW) para convertir los datos de resistencia medidos a temperatura usando la ecuación de Callendar-Van Dusen 6. </li></ol> 2. térmicaCaracterización de sustancias líquidas Utilizando un micro-calorímetro <ol><li> En este proceso, utilizar el dispositivo en el chip calorímetro (Figura 4A) 3 para medir la difusividad térmica y el calor específico de las muestras. Nota: En cada dado, hay 2 cámaras de micro-calorímetro (Figura 4B). Cada cámara tiene 2 entradas y una salida. Y cada cámara tiene un calentador y un sensor RTD integrado. </li><li> Coloque el dispositivo de micro-calorímetro en el soporte del dispositivo (Figura 4C). Alinear el dispositivo a las entradas y salidas de microfluidos con los accesorios de soporte. Coloque la capa de sellado PDMS en la parte superior del dispositivo. </li><li> Instale los pasadores de conexión eléctrica en el soporte de dispositivo y bloquear los tornillos titular. Nota: Asegúrese de que los pasadores de Pogo de altura ajustable están alineados con las almohadillas de contacto eléctrico. </li><li> Instale la capa de interfaz de microfluidos con cierres magnéticos a la titular del dispositivo (Figura 4D). Conecte el PTFE tubos para ambas entradas y la salida. Conectar una entrada a la bomba de jeringa de la muestra cargada y cerrar el otro, como la entalpía no se mide en este caso. </li><li> Utilice un programa controlado por ordenador desarrollado para cargar la muestra en el micro-canales y cámaras. Nota: El programa utilizará flujo discontinuada para liberar la presión excesiva en la cámara suspendida de película delgada. <ol><li> Cargue la muestra 300 l en la jeringa de vidrio y colocarlo en la bomba de jeringa. Utilice velocidades de flujo muy lento (0,25 l / min) constantes para muestras de alta viscosidad (por ejemplo, glicerol y líquidos iónicos). Utilice una muestra de glicerina para las mediciones de difusividad térmica y líquidos iónicos para mediciones de calor específico. </li></ol></li><li> Mediciones <ol><li> Mediciones de difusividad térmicas <ol><li> Conectar la configuración de las mediciones como se muestra en la Figura 5A. Cargue la muestra de glicerina a la cámara de micro-calorímetro. Ejecute el programa controlado por ordenador modificado para hea<html> t penetración de la medición del tiempo. </li><li> Utilice la ecuación de penetración del calor calibrado para calcular la difusividad térmica del tiempo de penetración de calor medido 7: <img alt="Ecuación 1" src="/files/ftp_upload/52828/52828eq1.jpg" width="100" /> donde α es la difusividad térmica, L es el espesor de la cámara, p es el factor de calibración de espesor debido a la variación del proceso de fabricación, y t 0 es el tiempo de penetración de calor. </li></ol></li><li> Mediciones de calor específico <ol><li> Utilice la configuración de la medición TWA como se muestra en la Figura 5B. Utilice el mismo programa de ejemplo de carga y cargar el líquido iónico en la cámara. Ejecutar el programa de TWA para obtener la amplitud de las fluctuaciones de temperatura de corriente alterna (AC ∂ T) y el uso de la ecuación del calor específico para calcular el específico, c p, de calor para cada muestra de líquido iónico 8: 28eq2.jpg &quot;width =&quot; 117 &quot;/&gt; donde C 0 es el factor de calibración de la potencia de entrada, en P es la potencia de entrada, ω es la frecuencia de la señal de accionamiento, y m es la masa de la muestra de líquido. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. calorimétrico detección bioquímica en base de papel de dispositivos de microfluidos <ol><li> Utilice microfabricado película delgada (40-50 nm níquel) sensor RTD. Pasos de fabricación para el sensor RTD se explican en trabajos anteriores 4. </li><li> Para en papel canal fabricación 4, use un plotter cuchillo para cortar el papel canales de microfluidos con un patrón diseñado (en forma de L). Coloque el papel en la parte superior de la base de corte, cargue el papel y la estera de corte para el plotter de cuchillo, y el uso de la receta adecuada para cortar los canales de microfluidos en papel 4. </li><li> Para el dispositivo y el canal de integración, utilice una capa de adhesivo acrílico (5 micras) para integrar el papel sobre el sensor RTD. Use un b limpialade para empujar el papel para el dispositivo y eliminar las burbujas de aire (Figura 6A). La película acrílica es una capa adhesiva para sujetar el papel sobre el sensor RTD. </li><li> Para la activación de la enzima, utilice tampón de acetato de sodio 50 mM para activar la enzima GOD. Añadir 1 mg de la enzima GOD a 1 ml de tampón de acetato de sodio para hacer la solución 1 mg / ml. Ajustar el pH de la solución a 5,1. Nota: Ajuste la cantidad de ácido acético en el tampón de acetato de sodio para mantener el pH de la solución de 5,1. </li><li> Sesgo del RTD con 1 mA de corriente DC para activar el IDT y empezar a medir la fuente de resistencia / metro continuamente mientras que la resistencia se establece después del experimento (~ 4 min). Nota: La Figura 6B muestra la configuración de la medición para el ensayo colorimétrico basado en papel. </li><li> Introducir los 2 l de la solución DIOS preparado para el centro del papel de micro-canales (sitio inmovilización) a través de la pipeta. La temperatura detectada (Figura 7A) debe empezar to disminuir. Nota: Este efecto de enfriamiento es debido a la temperatura más alta de la operación de RTD y la evaporación de la muestra juntos. </li><li> Para medir la concentración de glucosa, introducir la solución de control estándar de glucosa 9 a la entrada del canal y medir el cambio de resistencia causado por la reacción. Repita este experimento con todas las soluciones de control de glucosa diferentes (alta, normal y baja concentración) y guardar los datos de resistencia. </li><li> Utilizando el coeficiente de temperatura de resistencia (TCR) para RTD de níquel y la ecuación Callendar-Van Dusen, convertir el cambio de resistencia a la temperatura. Calcular la concentración de la glucosa en cada muestra considerando la entalpía de reacción de la glucosa y la enzima GOD (Δ H = -80 kJ / mol) y usando la ecuación de concentración 10: <img alt="Ecuación 3" src="/files/ftp_upload/52828/52828eq3.jpg" width="83" /> donde se detecta n p concentración molar, C <sub&gt; P es la capacidad de calor del sistema y Delta T se calcula la temperatura. </li></ol>

<ol><li>Zhang, H., Chon, C., Pan, X., Li, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+for+counting+particles+in+microfluidic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Methods for counting particles in microfluidic applications.</a> Microfluid Nanofluid. 7 (6), 739-749 (2009).</li>
<li>Vutha, A. K., Davaji, B., Lee, C. H., Walker, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic+device+for+thermal+particle+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">A microfluidic device for thermal particle detection.</a> Microfluid Nanofluid. 17 (5), 871-878 (2014).</li>
<li>Davaji, B., Bak, H. J., Chang, W. J., Lee, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Novel+On-chip+Three-dimensional+Micromachined+Calorimeter+with+Fully+Enclosed+and+Suspended+Thin-film+Chamber+for+Thermal+Characterization+of+Liquid+Samples%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">A Novel On-chip Three-dimensional Micromachined Calorimeter with Fully Enclosed and Suspended Thin-film Chamber for Thermal Characterization of Liquid Samples.</a> Biomicrofluidics. 8 (3), 034101-034113 (2014).</li>
<li>Davaji, B., Lee, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+paper-based+calorimetric+microfluidics+platform+for+bio-chemical+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">A paper-based calorimetric microfluidics platform for bio-chemical sensing.</a> Biosens. Bioelectron. 59, 120-126 (2014).</li>
<li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+research+of+high+aspect+ratio+microstructure+using+SU-8+resist%5BTitle%5D)+AND+%22Microsystem+Technologies%22%5BJournal%5D)">Process research of high aspect ratio microstructure using SU-8 resist.</a> Microsystem Technologies. 10, 265-268 (2004).</li>
<li>Dusen, M. S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Platinum-resistance+thermometry+at+low+temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Platinum-resistance thermometry at low temperatures.</a> J. Am. Chem. Soc. 47 (2), 326-332 (1925).</li>
<li>Arpaci, V. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aArpaci%2C+VS+%22Conduction+Heat+Transfer%22">Conduction Heat Transfer</a>. , Addison-Wesley Pub. Co. Reading, MA. (1966).</li>
<li>Garden, J. L., Chteau, E., Chaussy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+sensitive+ac+nanocalorimeter+for+microliter-scale+liquids+or+biological+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Highly sensitive ac nanocalorimeter for microliter-scale liquids or biological samples.</a> Appl. Phys. Lett. 84, 3597-3599 (2004).</li>
<li>Kilo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+a+New+Blood+Glucose+Monitoring+System+with+Auto-Calibration%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Technol.+Ther%22%5BJournal%5D)">Evaluation of a New Blood Glucose Monitoring System with Auto-Calibration.</a> Diabetes Technol. Ther. 7 (2), 283-294 (2005).</li>
<li>Scheper, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aScheper%2C+T+%22Thermal+Biosensors+Bioactivity+Bioaffinity+%28Advances+in+Biochemical+Engineering%2FBiotechnology%29%22">Thermal Biosensors Bioactivity Bioaffinity (Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology)</a>. , Springer-Verlag. (1999).</li>
</ol>

No hay conflictos de interés declarado.

En este trabajo se presentan diferentes técnicas de medición térmica en dispositivos microfluídicos y sus respectivos procedimientos de configuración. Estos métodos de medición térmica, como el monitoreo de la conductividad térmica, el tiempo de penetración térmica, la amplitud de las fluctuaciones térmicas de CA y la medición de la amplitud del calor generado, se utilizan para detectar sustancias específicas e investigar diferentes reacciones e interacciones. 
La constante de tiempo térmico j...

Tres técnicas de medición térmicos micro-escala diferente se presentan en este artículo. Las tres configuraciones diferentes de dispositivos de microfluidos se utilizan para la detección térmica de partículas (TPD), la caracterización térmica (conductividad térmica y calor específico), y la detección colorimétrica de las reacciones químicas y las interacciones. Detección de partículas térmica Detectar y contar las partículas en dispositivos de microfluidos se utiliza ampliamente para aplicaciones medioambientales, industriales y biológicos 1. TPD es una de las aplicaciones novedosas de mediciones térmicas en dispositivos de microfluidos 2. El uso de transferencia de calor para detectar y contar las partículas basadas en el tamaño de las partículas reduce la complejidad, costo y tamaño del sistema. En otros métodos, la óptica complejos o mediciones eléctricas complejas y software avanzado de procesamiento de señales se utilizan para la detección de partículas. Chara térmicacterization de sustancias líquidas Utilizando Micro-Calorímetro Liquid caracterización térmica de la muestra es la segunda aplicación de medición térmica en dispositivos de microfluidos. Realización de calorimetría microescala reducirá el consumo de muestra y aumentar la precisión, ofreciendo mayor repetibilidad en comparación con los métodos convencionales de calorimetría, a granel. Los procedimientos para la medición de la conductividad térmica y calor específico utilizando el dispositivo de micro-calorímetro en el chip se presentan en otras partes 3. Los detalles de la técnica de tiempo de penetración de calor para la medición de la conductividad térmica y el análisis de la onda térmica (TWA) para las mediciones de calor específico en dispositivos de microfluidos se describen en la sección de protocolo. Dispositivo de microfluidos Basado en Papel calorimétrico Bio-Química Detección en Otra aplicación de medición térmica es la detección bioquímica en la microfluídica basados ​​en papel. La acción capilar en elestructura porosa de papel lleva el líquido y evita los problemas de iniciación de burbujas en microcanales. Los mecanismos de detección más comunes en los dispositivos de microfluidos en papel son técnicas ópticas o electroquímicas. Detección óptica sufre de alta complejidad y la necesidad de software avanzado procesamiento de imágenes para cuantizar la señal detectada. Detecciones electroquímicos también están limitados debido a que sólo se pueden aplicar a las reacciones que producen subproductos activos. La plataforma recientemente introducido calorimétrico basado en papel sensor bioquímico 4 toma ventaja del sistema de microfluidos basado en papel y el mecanismo de detección térmica de la etiqueta libre. Los procedimientos de detección calorimétrica de la glucosa utilizando glucosa oxidasa (GOD) enzima en una plataforma de microfluidos basado en papel se presentan en la sección de protocolo. El objetivo de este trabajo es demostrar las capacidades de las técnicas de medición térmica en dispositivos de microfluidos. El preparatio dispositivon, muestra de líquido detector de manejo y resistencia a la temperatura (RTD) de excitación del sensor y la medición se presentan en las siguientes secciones.

<table><tbody><tr><td>Polidimetilsiloxano (PDMS)&nbsp;</td><td>Cuentas Dow</td><td>Corning Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>PS - 90 &#956; m</td> Cuentas <td>100265</td><td></td><td>Corpuscular</td></tr><tr><td>PS - 200 &#956; m</td><td>Glicerol 100271</td><td></td><td></td>corpuscular</tr><tr><td></td><td>SigmaAldrich</td><td>G5516</td><td></td></tr><tr><td>Enzima GOD</td><td>SigmaAldrich</td><td>G7141</td><td></td></tr><tr><td>Solución de control de glucosa -</td><td>Contorno de Bayer</td> bajo Solución de control de glucosa <td>de bajo control</td><td></td></tr><tr><td>- Contorno normal</td><td>de Bayer</td><td>Solución</td> de control de glucosa de control <td></td>normal</tr><tr><td>- Contorno de</td><td>Bayer</td> altoPapel de filtro para cromatografía <td>de alto control</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Whatman</td><td>3001-845</td><td></td></tr><tr><td>Glass</td><td>VWR&nbsp;</td><td>48393-106</td><td></td></tr><tr><td>Película acrílica</td><td>Nitto Denko</td><td>5600</td><td></td></tr><tr><td>Jeringa de vidrio (1 ml)</td><td>Bomba de</td> jeringa Hamilton <td>1001</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Plotter</td> de cuchillas New Era <td>NE-500</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Silueta</td><td>retrato</td><td></td></tr><tr><td>Preamplificador de corriente</td><td>Stanford Research</td><td>SR-570</td><td></td></tr><tr><td>Ocilloscopio</td><td>Agilent</td><td>DSO 2420A</td><td></td></tr><tr><td>Generador de señal</td><td>HP</td><td>HP3324A</td><td></td></tr><tr><td>Lock-in Amplifire</td><td>Stanford Research</td><td>SRS-830</td><td></td></tr><tr><td>Fuente/metro 2400</td><td>Keithley</td><td>2400</td><td></td></tr><tr><td>Fuente/metro 2600</td><td>Keithley</td><td>2436A</td><td></td></tr></tbody></table>

técnicas de medición térmicas en analíticas de microfluidos dispositivos

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

Las técnicas de medición térmica se han utilizado para muchas aplicaciones, como la caracterización térmica de materiales y la detección de reacciones químicas. Las técnicas de micromecanizado permiten la reducción de la masa térmica de las estructuras fabricadas e introducen la posibilidad de realizar mediciones térmicas de alta sensibilidad en dispositivos de microescala y nanoescala. La combinación de técnicas de medición térmica con dispositivos microfluídicos permite realizar diferentes mediciones analíticas con un bajo consumo de muestra y un tiempo de medición reducido al integrar el sistema miniaturizado en un solo chip. En este artículo se presentan los procedimientos de las técnicas de medición térmica para la detección de partículas, la caracterización de materiales y la detección química.

La Figura 3 muestra la trama de la señal térmica medido. Las señales generadas en la presencia de las perlas con imágenes ópticas correspondientes muestran la detección exitosa de las perlas de PS de microesferas en la micro-canal. La conductividad térmica del líquido que pasa a través de la micro-canal está cambiando debido a la presencia de perlas de PS. Este cambio en la conductividad térmica del canal está afectando a la transferencia de calor en el micro-canal. El cambio en la transferencia de calo...

Aquí, presentamos tres protocolos para mediciones térmicas en dispositivos microfluídicos.

Técnicas de medición Térmicas en analíticas de microfluidos Dispositivos

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

El objetivo general del siguiente experimento consiste en realizar mediciones térmicas para detecciones sensibles en dispositivos microfluídicos. Se utilizarán tres dispositivos microfluídicos fabricados diferentes para demostrar distintas técnicas de medición térmica en dispositivos microfluídicos analíticos. Como segundo paso, se acoplan detectores de temperatura basados en resistencia a los dispositivos y se conecta el montaje a una computadora.A continuación, las muestras se cargan en los dispositivos y la detección térmica se activa mediante el controlador. Los resultados muestran las capacidades extendidas de detección de la medición térmica en dispositivos microfluídicos. La principal ventaja de esta técnica frente a métodos existentes como la detección colimétrica y electroquímica es que esta técnica reduce la complejidad de la medición mientras se amplía el rango de detección.Comience utilizando la microfabricación de una membrana de nitruro de silicio en película delgada con un sensor de temperatura integrado mediante la técnica descrita por Vota et al. Enjuague el dispositivo terminado con agua desionizada y seque el dispositivo utilizando gas nitrógeno. A continuación, fabrique un molde de SU-8 con microcanales utilizando una técnica publicada previamente, adaptando la longitud y el ancho de los microcanales para ajustarlos al rango de tamaños de partículas que se detectarán.Prepare el PDMS mezclando 30 mililitros de la base con tres mililitros del agente de curado. Una vez mezclado, elimine cualquier burbuja exponiéndolo al vacío durante cinco a 10 minutos. A continuación, vierta el PDMS sobre el molde.Luego, coloque el molde sobre una placa calefactora a 70 grados Celsius durante dos horas. Una vez curado, desprenda cuidadosamente el PDMS para no dañar los microcanales. Utilizando un punzón manual, haga un orificio de un milímetro en un extremo del microcanal para el tubo de PTFE.Utilice un punzón de dos milímetros en el otro extremo para crear un depósito. A continuación, coloque el microcanal punzonado encima del dispositivo y alinee el detector de temperatura basado en resistencia en el centro del microcanal con la ayuda de un microscopio en la interfaz eléctrica. Conecte los pines eléctricos en las posiciones de la placa de contacto y apriete los tornillos de fijación.Asegúrese de que los pasadores ajustables en altura estén colocados sobre las almohadillas de electrodo correctas del dispositivo. A continuación, prepare las perlas de poliestireno diluyéndolas una a diez en 100 microlitros de agua DI en un tubo de 1,5 mililitros. Para garantizar que las perlas de PS permanezcan neutras en flotación, añada 2,7 microlitros de glicerol a la mezcla y mezcle pipeteando hacia arriba y hacia abajo.Llene una jeringa de vidrio de un mililitro con 0,5 mililitros de agua desionizada. Conecte la jeringa de vidrio a un extremo del tubo de PTFE y fije el otro extremo del tubo al canal microfluídico. Coloque la jeringa llena de agua desionizada en una bomba de jeringa controlada por computadora y ajuste la velocidad de flujo entre cinco y 20 microlitros por minuto.Llene todo el canal con fluido hasta el reservorio. A continuación, cargue 10 microlitros de la solución equilibrada de perlas en el reservorio e introduzca la solución de perlas en el microcanal cambiando la dirección del flujo en la bomba de jeringa. Finalmente, encienda el detector de temperatura basado en resistencia aplicando una corriente continua de un miliamperio a través del medidor controlado por computadora mientras mide la resistencia y clasifica los datos medidos.Para comenzar, fabrique el dispositivo del calorímetro integrado y la capa microfluídica según se describe en otra parte. Arme el dispositivo colocando el calorímetro microfluídico en el soporte del dispositivo y alineando el dispositivo con las entradas y salidas microfluídicas, junto con los accesorios del soporte de la capa de sellado de PDMS. A continuación, instale los pines de conexión eléctrica en el soporte del dispositivo y asegure los tornillos del soporte en su lugar.Luego, conecte los tubos de PTFE a ambas entradas y a la salida. Conecte una entrada a una bomba de jeringa cargada con la muestra y cierre la otra, ya que en este caso no se mide la entalpía. A continuación, cargue una muestra de 300 microlitros en la jeringa de vidrio y colóquela en la bomba de jeringa.Utilice velocidades de flujo constantes muy lentas para muestras de alta viscosidad, como glicerol y líquidos iónicos. Para mediciones de difusividad térmica. Conecte el equipo de medición como se muestra aquí.Cargue la muestra de glicerol en la cámara del microcalorímetro y ejecute un programa controlado por computadora modificado. Para la medición del tiempo de penetración de calor. Utilice la ecuación calibrada de penetración de calor que se muestra aquí para calcular la difusividad térmica a partir del tiempo de penetración de calor medido.Para mediciones de calor específico, utilice el montaje de medición de análisis de onda térmica como se muestra aquí. En esta ocasión, cargue el líquido iónico en la cámara y use el mismo programa de carga de muestras. Ejecute el programa de análisis de onda térmica para obtener la amplitud de las fluctuaciones de temperatura de corriente alterna y calcule el calor específico para cada muestra de líquido iónico.Este proceso se describe con mayor detalle en otra parte. Para la detección calorimétrica, microfabrique un detector de temperatura por resistencia de película delgada de níquel de 40 a 50 nanómetros de espesor, como se ha descrito previamente. A continuación, utilice un plotter de cuchilla para cortar papel en forma de L.Canales microfluídicos que tienen tres milímetros de ancho y diez milímetros de largo en la pata más larga y tres milímetros de largo en la pata más corta. Utilice pinzas limpias para agregar una capa de adhesivo acrílico doble faz de cinco micrones de espesor al sensor y coloque el canal de papel encima. Use una cuchilla limpia para presionar el papel contra el dispositivo y elimine cualquier burbuja de aire.Añada un miligramo de enzima glucosa oxidasa a un mililitro de tampón de acetato de sodio. Para preparar una solución de un miligramo por mililitro, ajuste el pH de la solución a 5,1 con tampón de acetato de sodio si es necesario. A continuación, polarice el detector de resistencia de temperatura con una corriente continua de un miliamperio.Para activar el detector e iniciar la medición continua de la resistencia, introduzca dos microlitros de la solución preparada de glucosa oxidasa en el centro de un sitio de movilización del microcanal de papel. La temperatura detectada comenzará a disminuir; para medir la concentración de glucosa, introduzca estándares de glucosa en la entrada del canal y mida el cambio de resistencia provocado por la reacción. Repita este experimento con todas las diferentes soluciones de control de glucosa y guarde los datos de resistencia.Finalmente, convierta el cambio de resistencia en concentración de glucosa utilizando las ecuaciones enumeradas en el protocolo de texto adjunto y en otras fuentes. La perla de poliestireno que se muestra aquí pasa sobre el detector de resistencia de temperatura con un caudal de cinco microlitros por minuto. A medida que pasa por el sensor, la resistencia presenta un pico ligero y el tamaño de la partícula puede detectarse en función de este cambio.La salida típica de un sensor calorimétrico basado en papel se muestra aquí. Una vez que se añade la glucosa oxidasa, la temperatura comienza a disminuir rápidamente hasta que la enzima entra en contacto con la solución de glucosa. En ese momento, se produce una reacción y la temperatura aumenta bruscamente para luego comenzar a enfriarse nuevamente.Este cambio de temperatura puede convertirse en concentración de glucosa para medir con precisión los niveles de glucosa en muestras. Al intentar este procedimiento, es importante recordar que el diseño y la estructura del dispositivo desempeñan un papel clave en las mediciones térmicas. Los parámetros térmicos, la masa térmica, la resistencia terminal y los parámetros del sensor están bien descritos en artículos de referencia.

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Investigación

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Ingeniería

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thenoyltrifluoroacetonate europio (EuTFC) tiene una línea de luminiscencia óptica a 612 nm, cuya eficiencia de activación disminuye fuertemente con la temperatura. Si una muestra revestida con una película fina de este material es-micro fotografiado, la intensidad de la respuesta luminiscente nm 612 se puede convertir en un mapa directa de temperatura de la superficie de la muestra.

-Alta resolución de imagen térmica micro-El uso de quelato de europio luminiscente Revestimientos

Se demuestra el uso de un sensor distribuido de fibra óptica para mapear el campo de temperatura de la mezcla de chorros de aire. El sensor basado en la dispersión de Rayleigh genera miles de puntos de datos a lo largo de una sola fibra para proporcionar una resolución espacial excepcional que es inalcanzable con sensores tradicionales, tales como termopares.

De fibra óptica para sensores distribuidos de alta resolución de mapeo de temperatura Campo

Describimos el proceso de fabricación y pruebas de termómetros fotónicos.

Fabricación y pruebas de termómetros fotónicos

Se describe un protocolo para la fabricación de dispositivos microfluídicos plástico con puertos de vista transparentes para la proyección de imagen de luz visible e infrarroja.

Procedimiento suave litográfica para la producción de dispositivos microfluídicos plástico con puertos de vista transparentes a luz Visible e infrarroja

Se presenta una técnica que utiliza longitudes de onda de 1412 y 1150 nm para medir la temperatura del agua que rodea una esfera magnética pequeño calentado por inducción.

Técnica de medición de temperatura infrarroja para el agua que rodea una esfera magnética pequeño calentado por inducción

Este protocolo combina la fotometría de masas con un novedoso sistema de microfluídica para investigar las interacciones proteína-proteína de baja afinidad. Este enfoque se basa en la dilución rápida de complejos altamente concentrados en solución, lo que permite mediciones de baja afinidad y amplía la aplicabilidad de la fotometría masiva.

Análisis de la formación de complejos proteicos a concentraciones micromolares mediante el acoplamiento de microfluídica con fotometría de masas

Este artículo presenta la técnica de Termoreflectancia en el Dominio de la Frecuencia (FDTR) para la caracterización y obtención de imágenes térmicas no destructivas locales.

La técnica de termoreflectancia en el dominio de la frecuencia para mediciones de propiedades térmicas

Aprenda técnicas de medición térmica en dispositivos microfluídicos analíticos utilizando detectores de temperatura basados en resistencia. Este método simplifica la detección y amplía las capacidades de análisis en aplicaciones de microfluidos.

Técnicas de medición Térmicas en analíticas de microfluidos Dispositivos

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