Name: Analyse Inhomogénéité mélange dans un dispositif microfluidique par Microscale Schlieren Technique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-12T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 12 s
Description: Découvrez la technique de schlieren à microéchelle pour mesurer les gradients de concentration dans les dispositifs microfluidiques. Cette méthode non invasive permet d'évaluer quantitativement l'homogénéité du mélange en temps réel.

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Ce travail a été soutenu par le Ministère de la Science et de la Technologie de Taiwan sous le numéro 101-2221 Grant-E-002-064-MY3.

1. La fabrication de dispositif microfluidique <ol><li> Utilisez un logiciel de mise en page graphique (par exemple, AutoCAD) pour dessiner le contour d&#39;un T-microcanaux. Pour la T-microcanal, les deux canaux d&#39;alimentation sont de 90 um de large et 2500 um de long, et le canal de confluence est de 180 um de large et 3000 um de long. Connectez l&#39;autre extrémité de chaque canal à un cercle individuel avec un diamètre de 1,100 um. </li><li> Mark «claire» et «sombre» pour l&#39;exposition et les zones couvertes, respectivement. Pour une résine photosensible négative (par exemple, SU-8), la forme de la T-microcanaux est «clair» et de ses environs est «sombre». </li><li> Utiliser un générateur de motifs laser avec une longueur d&#39;onde de 442 nm et une taille de caractéristique minimum de 2 um à transférer le motif de la T-microcanal sur un masque photographique en chrome sur verre. </li><li> Utilisez le photomasque, un substrat (par exemple, un seul côté poli tranche de silicium) et une résine photosensible époxy permanente (par exemple., SU-8) pour faire un moule à travers un processus de lithographie standard. La couche de résine photosensible est de 55,2 um d&#39;épaisseur. En général, l&#39;épaisseur de la résine photosensible doit être plus mince que la profondeur de corrélation de la lentille d&#39;objectif 17 à 19. </li><li> Utilisation du moule et un matériau transparent tel que le polydiméthylsiloxane (PDMS) pour fabriquer le microcanal T-20. </li><li> Pour le raccordement fluidique, utiliser un tube de 2 mm en acier inoxydable de diamètre extérieur pour percer des trous traversants alignés sur les motifs circulaires sur les PDMS. </li><li> Traiter les surfaces des PDMS et d&#39;une lame de verre avec un plasma d&#39;oxygène à 60 W pendant 30 s. Fixez les PDMS à la lame de verre. Les surfaces oxydées des deux matériaux créent un lien fort. Placez la structure PDMS lié sur une plaque chauffante pendant 5 min à 120 ° C. </li><li> Insérez tubes en téflon dans les trous percés pour connexion fluidique. </li></ol> 2. Installation expérimentale <ol><li> Construire le système de schlieren microscopique d&#39;un Hoffman modulation microscope à contraste en retirant la plaque à fente dans le plan focal avant du condenseur et le remplacement du modulateur avec un couteau dans le plan focal arrière de l&#39;objectif 5X 3. La profondeur de corrélation, qui dépend de l&#39;ouverture numérique de l&#39;objectif 17 à 19, devrait être suffisante pour couvrir toute la profondeur du dispositif microfluidique. La surface de la lame de couteau est noirci par l&#39;oxyde d&#39;aluminium anodique pour réduire sa réflectivité. </li><li> Montez la caméra haute vitesse au tube trinoculaire du microscope via un adaptateur de monture C. Ayant l&#39;appareil face au chemin optique du microscope à travers un séparateur de faisceau. Branchez l&#39;appareil photo à un ordinateur de bureau via un câble Ethernet. Réglez la correction de gamma à 1 pour la caméra de telle sorte que son affichage en échelle de gris est proportionnelle à la luminance d&#39;entrée. </li><li> Allumez la source de lumière. Afin d&#39;éviter l&#39;excès de chaleur, utiliser LED (diode électroluminescente). </li><li> Utilisez un logiciel de traitement d&#39;image (par exemple, &lt;/ Em&gt; fonction imread dans MATLAB) pour obtenir les valeurs de gris d&#39;une image acquise. Retirez le couteau, régler l&#39;éclairage, l&#39;ouverture et le temps d&#39;exposition afin que la lecture en niveaux de gris moyen de l&#39;image est d&#39;environ 10% inférieure à la valeur maximale. Cela dénote l&#39;intensité de fond pour un seuil de 0% et nous utilisons une valeur de 230 pour une image de 8-bit. </li><li> Insérez le couteau pour bloquer la lumière incidente complètement. Notez la lecture de niveaux de gris moyen de l&#39;image. Ceci représente l&#39;intensité d&#39;arrière-plan pour une coupure à 100% et la valeur est d&#39;environ 15 pour une image de 8 bits. </li><li> Ajustez la position du couteau de sorte que la lecture en niveaux de gris moyen de l&#39;image acquise se trouve au milieu des valeurs pour 0% et 100% coupure. Maintenant, le degré de la fréquence de coupure est réglée sur 50%. </li><li> Préparer deux fluides transparents avec des indices de réfraction connus 21 qui sont complètement miscible avec l&#39;autre que les électeurs. Pour évaluer la dépendance des ind réfractionex sur la concentration du mélange, vérifiez la littérature 21 ou utilisez l&#39;équation Gladstone-Dale 22. Si la courbe est non linéaire sur toute la plage, choisissez d&#39;autres composants fluides. Ensuite, pour choisir une composition désignée ci-après dont l&#39;indice de réfraction de la solution varie de façon linéaire avec la concentration. Par exemple, utiliser diluer l&#39;éthanol aqueux avec une fraction de masse de 0,05 et de l&#39;eau que les fluides de travail. </li><li> Mettez le T-microcanaux sur la scène de l&#39;échantillon. Disposer le T-microcanaux sorte avec le canal parallèle à la confluence couteau (Figure 1). </li><li> Préparer deux seringues identiques: Une seringue est remplie avec le fluide de travail qui sert de fluide de référence (l&#39;eau) et B seringue est remplie avec l&#39;autre fluide de travail (diluer l&#39;éthanol aqueux). La taille de la seringue dépend de la Q de débit souhaité et la spécification de la pompe à seringue: nD = Q 2 V / 4, d étant le diamètre intérieur de la syringe et V est la vitesse du piston. Flux de pulsation peut habituellement être évité en choisissant une petite seringue 23 V à augmenter. </li><li> Recueillir le fluide de sortie à partir de la T-microcanal dans un bêcher. Assurer le tube de sortie est fixé en Téflon sur le mur de la bêcher et son extrémité est en dessous du niveau de liquide dans le récipient afin d&#39;éviter des vibrations qui pourraient être causés par des gouttelettes sécable. </li></ol> 3. Calibration <ol><li> Acquérir les images des deux fluides de mélange et les images de référence. <ol><li> A un nombre de Reynolds donné Re, fixer le taux des pompes à seringues de débit, Q. Q est calculée à partir de Q = μ (W + D) Re / 4ρ, où μ et ρ sont la viscosité et la densité du fluide de travail, et W et D est la largeur et la profondeur du canal de confluence de la T-microcanal, respectivement. </li><li> Chargez une pompe avec seringue A et l&#39;autre pompe avec syRinge B. Connectez les deux entrées de la T-microcanaux à seringue A et B via seringue Teflon tube. Démarrer les pompes à seringue à délivrer des fluides de travail dans le T-microcanal identiques à des débits en volume. </li><li> Attendez jusqu&#39;à ce flux constant établit. L&#39;état de flux constant est défini par l&#39;émergence d&#39;un modèle schlieren stationnaire. </li><li> Utilisez le logiciel de la caméra contrôlée pour enregistrer vingt cadres de mélange fluide à une vitesse de 30 ips. </li><li> Arrêter la pompe qui est chargé avec une seringue B. Seulement pomper le fluide de référence (de l&#39;eau) par une entrée dans le canal de confluence de la T-microcanaux à taux constant. </li><li> Attendez jusqu&#39;à ce que l&#39;état de flux constant est atteint et aucun modèle schlieren est observée. </li><li> Utilisez le logiciel de la caméra contrôlée à prendre l&#39;image de référence, en l&#39;absence de non-homogénéité optique est présent dans le T-microcanaux. Enregistrez vingt images à une vitesse de 30 ips. </li><li> Répétez 3.1.1 à 3.1.7 au différent nombre de Reynolds: Re = 1, 5, 10, 20 et 50 de sorte que pas de structure complexe d&#39;écoulement débouche dans la zone de confluence de la T-24 microcanal. </li></ol></li><li> Utilisez un logiciel de traitement d&#39;image pour diviser l&#39;image acquise I (i, j) par l&#39;image de référence I 0 (i, j) 25, où i et j sont les indices de pixels. </li><li> Employer un paquet CFD (Computational Fluid Dynamics) pour simuler le mélange des fluides désignés dans le T-microcanaux. <ol><li> Construire le modèle en trois dimensions de la géométrie de la T-microcanal. Discrétiser le domaine de l&#39;écoulement dans les réseaux structurés. Pour augmenter la précision, employer maille plus fine dans la confluence et la région centrale du T-microcanal. </li><li> Affecter les propriétés physiques des fluides et d&#39;établir les conditions aux limites du domaine d&#39;écoulement. Au cours du processus de résolution, déterminer le coefficient de diffusion dépendant de la concentration de la concentration obtenue lors de la dernièreitération 26 afin de mettre à jour la concentration locale. </li><li> Examiner les sensibilités des résultats calculés en effectuant l&#39;étude de la grille 27. </li></ol></li><li> Pour chaque nœud (x i, y i) sur la Plane xy, emploie l&#39;outil de post-traitement CFD à prendre les valeurs moyennes du champ de concentration à travers la profondeur du canal par la règle du trapèze: w (x i, y j) = {Σ k [w (x i, y j, k z) + w (x i, y j, z k +1)] ∙ (z k 1 - k z) / 2} / D 28, où D est la profondeur du canal. Utilisez le schéma de différenciation centrale pour calculer la derivative de la concentration par rapport à la direction transversale de flux: (∂ w / ∂ y) i, j = [w (x i, y j +1) - w (x i, y j -1)] / (y j 1 - y j -1). </li><li> Pour les deux gradients positifs et négatifs, extraire le rapport des valeurs d&#39;échelle de gris I / I 0 (obtenu en 3.2) et le gradient de fraction massique w ∂ / ∂ y (obtenu dans 3,4) à des emplacements spécifiés, tels que y = 0 (ligne centrale, par fractions direction) ou diverses x donné (direction transversale de flux). </li><li> Tracer les résultats et de déterminer la relation entre I / 0 et ∂ w / ∂ y, I / 0 </sub&gt; = C 1 ∂ w / ∂ y + C 2 (C 1 et C 2 sont des constantes), avec une régression linéaire. </li></ol> 4. Quantification <ol><li> Répétez les étapes 03.01 à 03.02 pour le mélange dans le dispositif microfluidique cible. La profondeur du dispositif microfluidique de la cible doit être identique ou proche de celle de la T-microcanal. Si phénomène instable est prévu, d&#39;acquérir un clip vidéo (séquence d&#39;images) à l&#39;étape 3.1.4 à la place. Le taux de trame devrait être suffisant pour résoudre la dynamique de l&#39;écoulement transitoire clairement élevé, tandis que le temps d&#39;exposition doit être identique à la valeur utilisée dans 2.4, 2.5, 3.1.4 et 3.1.7. </li><li> Utilisation de la relation obtenue à l&#39;étape 3.6 pour convertir le rapport des valeurs de niveaux de gris au gradient de fraction de masse dans le dispositif microfluidique cible. </li></ol>

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Les auteurs ont rien à révéler.

Pour un mélange fluide dans un dispositif microfluidique, la technique schlieren microscopique est capable de mesurer l&#39;ampleur du gradient de concentration à travers la quantification du changement de l&#39;intensité lumineuse. Étant donné que le principe de cette technique repose sur la détection de l&#39;alternance de propagation de la lumière, les fluides de travail et le dispositif microfluidique doivent être transparentes à la lumière incidente. En outre, le protocole nécessite une relation linéaire entre l&#3...

Mélange de fluides est une question importante qui se trouve dans de nombreux processus industriels et les systèmes biologiques. Avec l&#39;émergence de la microfluidique, mélange dans microscopique a apporté beaucoup d&#39;attention en raison de son défi dans la domination de diffusion parmi les mécanismes de transport de masse. Depuis la conception d&#39;une validation quantitative Micromélangeur efficace requise, plusieurs méthodes de mesure ont été développés 5-7. Néanmoins, la structure en trois dimensions, on trouve couramment dans micromélangeurs efficaces 5, exige une représentation plus précise du champ de concentration que les techniques courantes de mesure ne parviennent pas à délivrer. En raison de la limite d&#39;angle de vision 8 ou cinétique de réaction 6, les méthodes mentionnées ci-dessus peuvent produire des résultats trompeurs qui ne représentent pas correctement pour l&#39;homogénéité du mélange. Pour les fluides optiquement transparents mélange dans optiquement transparents microstructures, micro-technique schlieren 3,9-14 </sup&gt; fournit une alternative intéressante à analyser le mélange inhomogénéité. Dans le passé, la technique schlieren microscopique a été principalement utilisé pour visualiser les écoulements compressibles 9-13, 15 ou phase de gradient 16. Microscale technique schlieren bénéficie à la fois une mise en page simple et optique haute sensibilité et permet non seulement l&#39;enquête non-invasive de fonctionnalité de flux spécifique qui provoque une perturbation optique, mais est bien adapté pour une utilisation dans l&#39;évaluation de mélange. Dans cet article, nous construisons le système schlieren microscopique en insérant un couteau dans le plan focal arrière de l&#39;objectif d&#39;un microscope, décrire une procédure d&#39;étalonnage pour réaliser l&#39;analyse quantitative, et de signaler une mesure de validation dans un oscillateur microfluidique 4. Pour mettre en œuvre les mesures, les fluides de travail sont correctement choisies de manière que l&#39;indice de réfraction des fluides mélangés varie linéairement avec la composition et l&#39;épaisseur du dispositif microfluidique cible est identique à la sure lors de l&#39;étalonnage. En outre la concentration de l&#39;espèce, de la technique strioscopique microscopique peut être étendue à mesurer la pente de l&#39;autre quantité scalaire qui est linéairement corrélée à l&#39;indice de réfraction, tels que la température ou la salinité.

<table><tbody><tr><td>Photorésine négative époxy permanente</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2150</td><td></td></tr><tr><td>plaquette de silicium polie simple face</td><td>Technologie de la lumière</td><td>S4W1PP5SABUP1</td><td>type p, diamètre : 100&plusmn ; 0,5 mm, épaisseur : 525&plusmn ; 25 mm, orientation : (1 0 0)</td></tr><tr><td>pousse-seringue</td><td>kdScientific kdScientific</td><td>kds210</td><td></td></tr><tr><td>seringue, c’est-à-dire 10 ml</td><td>Terumo</td><td>SS-10L2138</td><td></td></tr><tr><td>Hoffman microscope à contraste de modulation</td><td>Leica Microsystems</td><td>DM IL LED</td><td></td></tr><tr><td>objectif 5X</td><td>Leica Microsystems</td><td>N PLAN</td><td>NA = 0,12</td></tr><tr><td>tranchant</td><td></td><td></td><td>sur mesure Appareil photo en pièce fabriquée</td></tr><tr><td>, c’est-à-dire haute vitesse</td><td>Outils de conception intégrés</td><td>NX7-S1</td><td></td></tr><tr><td>Adaptateur à monture C HC 0.63x</td><td>Leica Microsystems</td><td>541537</td><td></td></tr><tr><td>logiciel d’exploitation de l’appareil photo</td><td>Outils de conception intégrés Outils de conception intégrés</td><td>MotionPro X Studio 2.02.01</td><td></td></tr><tr><td>polydiméthylsiloxane (PDMS)</td>Kit <td></td><td></td><td></td>d’élastomère de silicone Dow Corning Sylgard-184</tr><tr><td>Tubes en téflon, c’est-à-dire D.E. x D.I. 1/16 po. x 0,031 po.</td><td>Supelco</td><td>58700-U</td><td></td></tr><tr><td>micro lame de verre</td><td>Matsunami Glass</td><td>S2215</td><td></td></tr><tr><td>plaque chauffante</td><td>Yeong-Shin</td><td>HP-303DN</td><td></td></tr><tr><td>eau distillée, c’est-à-dire Qualité HPLC</td><td>Alpes Produits chimiques</td><td></td><td></td>alcool</tr><tr><td>éthylique, c’est-à-dire qualité réactif</td><td>Nihon Shiyaku Traitement</td><td>EA448652</td><td></td></tr><tr><td>d’image logiciel</td><td>Mathworks</td><td>MATLAB R2009a</td><td></td></tr><tr><td>progiciel de dynamique des fluides numérique</td><td>ESI group</td><td>CFD-ACE+ 2008</td><td></td></tr></tbody></table>

analyse inhomogénéité mélange dans un dispositif microfluidique par microscale schlieren technique

Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique

Dans cet article, nous introduisons l&#39;utilisation de la technique de micro-schlieren pour mesurer le mélange inhomogénéité dans un dispositif microfluidique. Le système schlieren microscopique est construit à partir d&#39;un Hoffman contraste de modulation microscope, qui offre un accès facile à l&#39;arrière plan focal de l&#39;objectif, en retirant la plaque à fente et le remplacement du modulateur avec un couteau. Le principe de fonctionnement de la technique strioscopique microscopique repose sur la détection de déviation de la lumière provoquée par une variation d&#39;indice de réfraction de 1 à 3. La lumière déviée soit échappe ou est obstrué par le couteau pour produire un brillant ou une bande sombre, respectivement. Si l&#39;indice de réfraction du mélange varie linéairement avec la composition, la variation locale de l&#39;intensité lumineuse dans le plan d&#39;image est proportionnelle au gradient de concentration normale à l&#39;axe optique. L&#39;image de la micro-schlieren donne une projection en deux dimensions de la lumière produite par inhomogénéité perturbé tridimensionnel. Pour réaliser une analyse quantitative, on décrit une procédure d&#39;étalonnage qui mélange deux fluides dans un microcanal-T. Nous réalisons une simulation numérique pour obtenir le gradient de concentration dans le T-microcanaux qui est étroitement corrélée avec l&#39;image de micro-schlieren correspondante. Par comparaison, une relation entre les lectures d&#39;échelle de gris de l&#39;image de la micro-Schlieren et les gradients de concentration présentées dans un dispositif microfluidique est établie. En utilisant cette relation, nous sommes en mesure d&#39;analyser l&#39;hétérogénéité de mélange de l&#39;image de micro-Schlieren associé et de démontrer la capacité de la technique de schlieren microscopique avec des mesures dans un oscillateur microfluidique 4. Pour les fluides optiquement transparents, technique schlieren microscopique est un outil de diagnostic attrayant pour fournir de l&#39;information instantanée plein champ qui conserve les caractéristiques tridimensionnelles du processus de mélange.

Le rapport en niveaux de gris I / 0 nombre de Reynolds sous différents pour les deux gradients positifs et négatifs de la fraction de masse est représenté (Figure 2) avec une bande symétriques apparaissant dans le milieu de la T-microcanaux. A faible nombre de Reynolds, la queue de la bande schlieren agrandi et floue en raison de la dispersion à travers l&#39;interface de mélange. Comme le nombre de Reynolds augmente, la longueur de diffusion raccourcit menant à une bande plus étroit...

Ici, nous décrivons une procédure qui utilise la technique de Schlieren à l’échelle microscopique pour mesurer l’inhomogénéité du mélange dans un dispositif microfluidique. Grâce à l’étalonnage, la distribution du gradient de concentration peut être dérivée de l’image micro-schlieren.

Analyse Inhomogénéité mélange dans un dispositif microfluidique par Microscale Schlieren Technique

In this paper, we introduce the use of microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. The microscale schlieren ...

L'objectif général de cette procédure est de mesurer de manière non invasive le gradient de concentration dans un dispositif microfluidique en utilisant la technique microéchelle de sch larin. Cela est réalisé en premier lieu en montant le système microéchelle de sch larin à partir d'un microscope à contraste de modulation Hoffman. Retirez la plaque à fente du condenseur et remplacez le modulateur situé au plan focal arrière de l'objectif par un bord de lame.La deuxième étape consiste à monter un microcanal en T et à démarrer une procédure de mélange de calibration. Imager le canal en T afin d'obtenir des images microscopiques en niveaux de gris. Ensuite, comparer les images microscopiques avec une simulation de dynamique des fluides computationnelle.Pour déterminer la relation entre les nuances de gris et les gradients de concentration, les étapes finales consistent à charger un dispositif microfluidique cible. Prendre une image micro schlein du mélange et utiliser la courbe d'étalonnage pour convertir les valeurs de nuances de gris en gradients de concentration. En définitive, la technique microscale schlein permet de quantifier l'inhomogénéité du mélange dans un dispositif microfluidique en temps réel.L'avantage principal de cette méthode par rapport aux techniques existantes telles que l'imagerie par fluorescence ou l'ombre est qu'elle permet des mesures instationnaires du gradient de concentration, révélant ainsi l'hétérogénéité tridimensionnelle dans un dispositif microfluidique. La démonstration de cette procédure sera assurée par Dr. Un récent docteur d'un laboratoire. La première étape consiste à préparer le dispositif microfluidique qui sera utilisé dans l'expérience.Cet appareil à microcanaux a été fabriqué par moulage de polydiméthylsiloxane. Le schéma de l'appareil montre ses canaux d'alimentation et son canal de convergence. Chaque canal est relié à une région circulaire qui servira de site de connexion des fluides.Pour l'expérience, fixez un dispositif microfluidique sur une lame de verre et insérez des tubes en téflon. Pour établir les connexions fluidiques, mettez le dispositif de côté. Pendant la préparation de l'expérience, montez le système microscopique schlein à partir d'un microscope à contraste de phase Hoffman.Ayez un bord de lame prêt à être placé dans le trajet optique. Ce bord de lame est fabriqué sur mesure pour être utilisé dans ce système et est noirci afin de réduire la réflectivité. Gardez le bord de lame à portée de main et commencez à modifier l'impulsion du microscope.Retirez la plaque fendue située devant le plan focal du condenseur. Ensuite, retirez le modulateur du plan focal arrière de l'objectif 5 x. Prenez le bord de lame et insérez-le à la place du modulateur.Pour capturer la vidéo, utilisez une caméra haute vitesse fixée sur le tube trinoculaire du microscope et connectée à un ordinateur. Allumez la source lumineuse et commencez à transmettre une vidéo en niveaux de gris vers l'ordinateur. Ensuite, capturez et traitez une image.Enregistrez une image du flux vidéo et utilisez un logiciel de traitement d'image pour obtenir sa valeur de niveaux de gris. Revenez au microscope et retirez le bord coupant sur l'ordinateur. Surveillez la valeur moyenne affichée pour les niveaux de gris tout en ajustant l'illumination et l'ouverture.Arrêtez lorsque la valeur moyenne du niveau de gris de l'image est d'environ 10 % inférieure à la valeur maximale. Il s'agit de l'intensité du fond pour une coupure à 0 %. Insérez maintenant le bord de couteau afin de bloquer complètement la lumière incidente.Au niveau de l'ordinateur. Enregistrez la valeur moyenne de l'échelle de gris de l'image. Il s'agit de l'intensité du fond pour une coupure à 100 %.Ajustez ensuite itérativement la position du bord de lame tout en surveillant la valeur moyenne de la lecture de la nuance de gris des images capturées. Arrêtez lorsque la valeur moyenne de la lecture de la nuance de gris de l'image se situe au milieu des valeurs 0 et 100 % ; cela règle le degré de coupure à 50 %. Revenez maintenant au microscope pour monter le dispositif du microcanal en T. Placez-le sur la platine porte-objet de sorte que le canal confluent soit parallèle au bord de lame.Réglez grossièrement la mise au point une fois l'appareil en place. Préparez les fluides nécessaires à l'expérience. Sélectionnez deux fluides transparents dont les indices de réfraction ne soient pas du tout négligeables l'un par rapport à l'autre.Pour cette vidéo, l'eau est utilisée comme fluide de référence et une solution aqueuse d'éthanol constitue l'autre fluide, afin d'obtenir la dépendance linéaire de l'indice de réfraction en fonction de la concentration. Choisissez la fraction massique de l'éthanol aqueux de manière à ce qu'elle se situe dans la région linéaire. Cette expérience utilise une fraction massique de 0,05 pour distribuer les fluides correctement.Deux seringues identiques permettent de remplir une seringue avec de l'eau, tandis que l'autre contiendra de l'éthanol aqueux dilué, en reliant les seringues au microcanal en T. Utilisez un tube en téflon pour relier chacune des deux entrées du microcanal en T à l'une des seringues. Disposez deux pompes à seringue afin d'acheminer les fluides vers les entrées du microcanal.Chargeez une pompe avec la seringue contenant le fluide de référence. Chargez l'autre pompe avec la seringue contenant l'éthanol dilué, mais placez l'extrémité du tube de sortie dans un récipient et fixez-la sur la paroi de ce récipient. Commencez l'étalonnage pour leur attribuer un nombre de Reynolds en réglant le débit des pompes à seringue.Démarrez les pompes à seringue pour délivrer simultanément les fluides de travail à un débit volumétrique identique. Utilisez la caméra pour observer finement le microcanal. Réglez la mise au point et attendez que l'écoulement stabilisé soit signalé par une ligne SL et un motif stationnaires.Utilisez une fréquence d'images de 30 images par seconde pour enregistrer 20 images du mélange fluidique. Ces images constituent l'acquisition d'images. Une fois terminé, préparez les pompes pour obtenir un autre ensemble d'images.Arrêtez la pompe à seringue pour l'éthanol dilué et continuez à pomper de l'eau à travers une entrée. Observez l'écoulement et attendez jusqu'à ce qu'un écoulement stable soit atteint, sans bulle ni motif irrégulier. Enregistrez 20 images à raison de 30 images par seconde.Ces images servent d'image de référence. Procédez ensuite à l'acquisition d'images d'éthanol et d'eau, puis d'eau uniquement, pour chaque nombre de Reynolds d'intérêt. Une fois toutes les données recueillies, passez à l'ordinateur pour poursuivre l'étalonnage.Utilisez le logiciel de traitement d'images pour diviser les images acquises par l'image de référence pour chaque erreur de nombre de Reynolds. Les images acquises échantillonnées lorsque l'éthanol aqueux pénètre par le canal situé en haut de l'image et le canal situé en bas, divisées par l'image de référence, fournissent les données du rapport en niveaux de gris à une distance donnée le long du flux. Sélectionnez des points dans la direction transversale au flux et extrayez le rapport en niveaux de gris à chacun de ces points.Effectuez cela pour plusieurs points le long du courant et tracez les données pour comparaison. Réalisez une simulation numérique de la dynamique des fluides de l'expérience. Utilisez-la pour calculer la dérivée de la fraction massique par rapport à la dérivée transversale au courant.Ensuite, exploitez la relation linéaire attendue entre le rapport de niveaux de gris et la dérivée en utilisant une régression linéaire. Pour trouver la droite de régression après l'étalonnage, utilisez la technique micro schlein pour étudier un dispositif cible. Commencez par déconnecter et retirer le dispositif T microcanal du porte-échantillon.Le remplacer par un dispositif microfluidique cible d'une profondeur approximativement équivalente. Connecter le dispositif à l'eau et à la solution aqueuse d'éthanol tout en enregistrant avec la caméra l'entrée d'eau et d'éthanol dilué à des débits volumétriques égaux sur l'ordinateur. Attendre jusqu'à ce que l'écoulement soit stabilisé et enregistrer 20 images pour l'image acquise.Ensuite, arrêtez la pompe à perfusion pour l'éthanol aqueux et introduisez uniquement de l'eau dans le microdispositif cible. Revenez à l'ordinateur pour obtenir l'image de référence. Le rapport de niveaux de gris sous différents nombres de Reynolds pour des gradients positifs et négatifs de fraction massique présente une bande apparaissant au milieu du microcanal en T à un nombre de Reynolds faible.La queue de la bande de Schlein est élargie et floue en raison de la dispersion à travers l'interface de mélange. Lorsque le nombre de Reynolds augmente, la longueur de diffusion diminue, ce qui conduit à une bande plus étroite. Dans cette vidéo, la relation linéaire observée entre le rapport de niveaux de gris et la dérivée de la fraction massique a été utilisée pour capturer la nature oscillante de l'écoulement dans un oscillateur microfluidique à un nombre de Reynolds de 250.Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la mise en œuvre de la technique de stratification à micro-échelle pour la quantification des gradients de concentration dans un dispositif microfluidique.

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