Name: Un kit polyvalent basé sur l’actionnement numérique de gouttelette de microfluidique pour l’éducation scientifique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-04-26T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Apprenez à assembler un kit éducatif de microfluidique numérique basé sur un circuit imprimé commercial. Cette solution économique permet de manipuler des gouttelettes et d'acquérir une expérience pratique des principes microfluidiques.

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Y. T. Y. tiens à souligner le soutien financier du ministère des Sciences et de la Technologie en vertu des numéros de subvention MOST 107-2621-M-007-001-MY3 et national Tsing Hua University sous le numéro de subvention 109Q2702E1. Mark Kurban du Groupe Edanz (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) a édité une ébauche de ce manuscrit.

1) Assemblage du kit microfluidique numérique
<ol><li>Soudeur les résistances de montage de surface, transistors, et diodes électroluminescentes sur le tableau de PCB selon les schémas dans la figure 1b.</li>
	<li>Connectez la sortie de la planche d’alimentation à haute tension à la carte PCB avec des composantssoudés (figure 2 et figure supplémentaire 1).</li>
	<li>Connectez la batterie à la planche d’appoint de tension pour augmenter la tension de 6 V à 12 V (Figure 2 et Figure supplémentaire 1).</li>
	<li>Connectez le tableau d’alimentation à haute tension au tableau d’appoint de tension pour augmenter la tension de 12 V à ~230 V (figure 2 et figure supplémentaire 1).</li>
	<li>Connectez le capteur d’humidité à la carte de microcontrôleur. Connectez l’atomiseur piezo ultrasonique et le tableau de bord du conducteur de l’atomiseur à la carte de microcontrôleur(figure 2 et figure supplémentaire 1).</li>
	<li>Placez l’ensemble de l’assemblage dans l’enceinte acrylique de dimensions 23 cm x 20,5 cm x 6 cm.</li>
	<li>Allumez le microcontrôleur avec le code(Code supplémentaire)et utilisez le multimètre numérique pour mesurer la tension de l’électrode EWOD pour vous assurer que la tension de sortie est d’environ 230 V. Ajustez la résistance variable du tableau d’alimentation à haute tension de telle sorte que la tension de sortie est de ~230 V (Figure supplémentaire 2).</li>
</ol>2) Préparation de l’isolateur sur le tableau d’électrode
<ol><li>Portez des gants de nitrile propres. Utilisez une micropipette pour appliquer ~10 μL d’huile de silicone 5 cSt sur la zone de l’électrode et utilisez un doigt pour étendre l’huile de silicone uniformément sur la zone de l’électrode. Notez que l’huile de silicone sert de remplissage entre l’électrode et l’isolant d’enveloppement de nourriture et pour éviter n’importe quelle couche d’air.</li>
	<li>Couper un morceau d’enveloppement alimentaire avec des dimensions d’environ 2,5 cm x 4 cm et le placer sur l’électrode. Utilisez la micropipette pour appliquer ~10 μL d’huile de silicone 5 cSt sur la zone de l’électrode et utilisez un doigt pour répartir l’huile de silicone uniformément. Notez que l’huile de silicone sert de couche hydrophobe sur le dessus de l’isolateur.</li>
</ol>3) Expérience de chemiluminescence basée sur le luminol
<ol><li>Mélanger 0,25 g de luminol et 1,6 g de NaOH dans 25 mL d’eau déionisée dans un bécher avec un agitateur de verre pour obtenir une solution.</li>
	<li>Mélanger 20 mL de la solution de l’étape précédente avec 20 mL de peroxyde d’hydrogène à 3 %.</li>
	<li>Utilisez une micropipette pour placer 2-5 μL de la solution luminol de l’étape précédente sur l’électrode cible.</li>
	<li>Utilisez une micropipette pour placer 10 μL de ferricyanide de potassium w/w de 0,1 % sur l’électrode. Notez que c’est la gouttelette à déplacer pour l’électrowetting.</li>
	<li>Allumez le microcontrôleur pour déplacer la gouttelette de 10 μL de ferricyanide de potassium pour fusionner avec le luminol.</li>
</ol>4) Expérience d’imagerie fluorescente
<ol><li>Couper un morceau de ruban semi-transparent avec des dimensions d’environ 1 cm x 1 cm. Placez le ruban semi-transparent entre la diode électroluminescente excitation et les électrodes EWOD.</li>
	<li>Fixez le filtre en verre couleur émission sur l’appareil photo du téléphone intelligent avec du ruban adhésif.</li>
	<li>Mélanger 2,5 mg d’isothiocyanate de fluorescéine dans une solution d’éthanol aqueux (3 % w/w).</li>
	<li>Pipette ~10 μL de la solution de l’étape précédente sur l’une des électrodes.</li>
	<li>Allumez le microcontrôleur.</li>
	<li>Utilisez le téléphone intelligent pour enregistrer une vidéo d’actionnement gouttelette.</li>
</ol>5) Expérience à long terme d’actionnement de gouttelette avec l’atomiseur ultrasonique
<ol><li>Placer 1 mL d’eau sur l’atomiseur ultrasonique. Notez que le code est écrit pour utiliser un algorithme de rétroaction de seuil pour maintenir un taux d’humidité supérieur à 90%.</li>
	<li>Déposer une gouttelette de 10 μL à l’aide d’une micropipette. Allumez le microcontrôleur et fermez immédiatement le couvercle de l’enceinte.</li>
	<li>Attendez ~1 h. Vérifiez visuellement l’actionnement des gouttelettes.</li>
</ol>

<ol><li>Convery, N., Gadegaard, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((30+years+of+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Micro+and+Nano+Engineering%22%5BJournal%5D)">30 years of microfluidics.</a> Micro and Nano Engineering. 2, 76-91 (2019).</li>
<li>Rackus, D. G., Ridel-Kruse, I. H., Pamme, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+on+a+chip%3A+Microfluidics+for+formal+and+informal+science+education%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Learning on a chip: Microfluidics for formal and informal science education.</a> Biomicrofluidics. 13, 041501(2019).</li>
<li>Legge, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+under+the+microscope-Lab+on+a+chip+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">Chemistry under the microscope-Lab on a chip technologies.</a> Journal of Chemical Education. 79, 173(2002).</li>
<li>Fintschenko, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Education%3A+a+modular+approach+to+microfluidics+in+the+teaching+laboratory%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Education: a modular approach to microfluidics in the teaching laboratory.</a> Lab On A Chip. 11, 3394(2011).</li>
<li>Mugele, F., Baret, J. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting%3A+from+basics+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Electrowetting: from basics to applications.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 17, 705-774 (2005).</li>
<li>Lippmann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relations+entre+les+phenomenes+electriques+et+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Chim.+Phys%22%5BJournal%5D)">Relations entre les phenomenes electriques et capillary.</a> Ann. Chim. Phys. 6, 494(1875).</li>
<li>Berge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocapillarite+et+mouillge+de+films+isolant+par+l%27eau%5BTitle%5D)+AND+%22C.+R.+Acad.+Sci.+II%22%5BJournal%5D)">Electrocapillarite et mouillge de films isolant par l'eau.</a> C. R. Acad. Sci. II. 317, 157(1993).</li>
<li>Pollack, M. G., Fair, R. B., Shenderov, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting-based+actuation+of+liquid+droplets+for+microfluidics+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrowetting-based actuation of liquid droplets for microfluidics applications.</a> Applied Physics Letters. 77, 1725(2000).</li>
<li>Lee, J., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-tension-driven+microactuation+based+on+continuous+electrowetting%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Surface-tension-driven microactuation based on continuous electrowetting.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 171(2000).</li>
<li>Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Analalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Digital Microfluidics.</a> Annual Review of Analalytical Chemistry. 5, 413-440 (2012).</li>
<li>Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Let%27s+get+digital%3A+digitizing+chemical+biology+with+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Chemical+Biology%22%5BJournal%5D)">Let's get digital: digitizing chemical biology with microfluidics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 14, 574-581 (2000).</li>
<li>Pollack, M. G., Pamula, V. K., Srinivasan, V., Eckhardt, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2011.+Applications+of+electrowetting-based+digital+microfluidics+in+clinical+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Review+of+Molecular+Diagnostics%22%5BJournal%5D)">2011. Applications of electrowetting-based digital microfluidics in clinical diagnostics.</a> Expert Review of Molecular Diagnostics. 11, 393-407 (2011).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+in+copper+substrates+for+digital+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping in copper substrates for digital microfluidics.</a> Advanced Materials. 19 (1), 133-137 (2007).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost%2C+rapid-prototyping+of+digital+microfluidics+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Low-cost, rapid-prototyping of digital microfluidics devices.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 4, 349-355 (2008).</li>
<li>Fobel, R., Fobel, C., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DropBot%3A+an+open-source+digital+microfluidic+control+system+with+precise+control+of+electrostatic+driving+force+and+instantaneous+drop+velocity+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">DropBot: an open-source digital microfluidic control system with precise control of electrostatic driving force and instantaneous drop velocity measurement.</a> Applied Physics Letters. 102, 193513(2013).</li>
<li>Yafia, M., Ahmadi, A., Hoorfar, M., Najjaran, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-portable+smartphone+controlled+integrated+digital+microfluidic+system+in+a+3D-printed+modular+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Ultra-portable smartphone controlled integrated digital microfluidic system in a 3D-printed modular assembly.</a> Micromachines. 6 (9), 1289-1305 (2015).</li>
<li>Alistar, M., Gaudenz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OpenDrop%3A+an+integrated+do-it-yourself+platform+for+personal+use+of+biochips%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineering%22%5BJournal%5D)">OpenDrop: an integrated do-it-yourself platform for personal use of biochips.</a> Bioengineering. 4 (2), 45(2017).</li>
<li>Khan, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Luminol-based+chemiluminescent+signals%3A+clinical+and+non-clinical+application+and+future+uses%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Biochemistry+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Luminol-based chemiluminescent signals: clinical and non-clinical application and future uses.</a> Applied Biochemistry and Biotechnology. 173 (2), 333-355 (2014).</li>
<li>Agresti, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-throughput+screening+in+drop-based+microfluidics+for+directed+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-throughput screening in drop-based microfluidics for directed evolution.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (9), 4004-4009 (2010).</li>
<li>Microfluidics. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/">https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/</a> (2020).</li>
<li>Busnel, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+capillary+isoelectric+focusing+in+glycerol-water+media+with+a+view+to+hydrophobic+protein+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Evaluation of capillary isoelectric focusing in glycerol-water media with a view to hydrophobic protein applications.</a> Electrophoresis. 26, 3369-3379 (2005).</li>
<li>Chatterjee, D., Shepherd, H., Garrell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+model+for+actuating+liquids+in+a+two+plate+droplet+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Electromechanical model for actuating liquids in a two plate droplet microfluidic device.</a> Lab On A Chip. 9, 1219-1229 (2009).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

La procédure décrite ici permet au lecteur d’assembler et de tester un système EWOD de travail pour l’actionnement des gouttelettes et d’acquérir une expérience pratique avec les microfluidiques. Nous évitons intentionnellement les composants coûteux et les échantillons chimiques. Actuellement, un kit peut être construit pour ~$130 avec le composant le plus cher étant le verre optique de couleur pour l’imagerie fluorescente et le microcontrôleur excluant l’enceinte acrylique faite sur commande(tableau supplémenta...

La microfluidique est un domaine très interdisciplinaire peignant la physique, la chimie, la biologie et l’ingénierie pour la manipulation d’un petit volume de liquides allant du femtoliter aux microlitres1. La microfluidique est également un domaine très vaste et actif; une recherche sur le Web of Science renvoie près de 20 000 publications et pourtant il n’y a pas suffisamment de documentation et d’articles d’examen sur l’utilisation des microfluidiques comme outiléducatif 2. Il y a deux articles de revue perspicaces, quoique dépassés par Legge et Fintschenko3,4. Legge présente aux éducateurs l’idée d’un laboratoire sur une puce3. Fintschenko a souligné le rôle du laboratoire d’enseignement des microfluidiques dans l’enseignement des mathématiques en génie technologique des sciences (STEM) et a simplifié les philosophies en « enseigner la microfluidique » et « utiliser les microfluidiques »4. Un examen plus récent de Rackus, Ridel-Kruse et Pamme en 2019 souligne qu’en plus d’être de nature interdisciplinaire, la microfluidique est aussi un sujet très pratique2. L’activité pratique liée à la pratique de la microfluidique prête aux élèves à l’apprentissage axé sur la recherche et en fait un outil attrayant pour la communication scientifique et la sensibilisation. La microfluidique offre en effet beaucoup de potentiel pour l’enseignement des sciences dans les milieux formels et informels et est également un « outil » idéal pour enthousiasmer et éduquer le grand public sur l’aspect interdisciplinaire des sciences modernes.
Des exemples tels que les microcanaux à faible coût, les microfluidiques papier et les microfluidiques numériques sont des outils idéaux à des fins éducatives. Parmi ces plateformes, la microfluidique numérique reste ésotérique et les rapports évalués par des pairs basés sur les microfluidiques numériques fontdéfaut 2. Nous proposons ici d’utiliser la microfluidique numérique comme outil éducatif pour plusieurs raisons. Tout d’abord, la microfluidique numérique est très distincte du paradigme à base de microcanal parce qu’elle est basée sur la manipulation des gouttelettes et l’utilisation des gouttelettes comme microvéssels discrets. Deuxièmement, les gouttelettes sont manipulées sur des plateformes d’électrode-réseau relativement génériques afin que les microfluidiques numériques puissent être intimement couplés à la microélectronique. Les utilisateurs peuvent tirer parti d’un ensemble étendu de composants électroniques, désormais très accessibles aux applications de faire soi-même pour interagir électroniquement avec des gouttelettes. Par conséquent, nous soutenons que les microfluidiques numériques peuvent laisser les étudiants faire l’expérience de ces aspects uniques et être ouverts d’esprit et ne pas trop s’en tenir à microcanal à faible nombre reynold microfluidique1.
En bref, le domaine de la microfluidique numérique est largement basé sur les phénomènes d’électrowetting, qui a d’abord été décrit par Gabriel Lippmann5,6. Les développements récents ont été initiés par Berge au début des années 19907. Sa contribution clé est l’idée d’introduire un isolant mince pour séparer le liquide conductrice des électrodes métalliques afin d’éliminer le problème de l’électrolyse. Cette idée a été appelé électrowetting sur diélectrique (EWOD). Par la suite, la microfluidique numérique a été popularisée par plusieurs chercheurspionniers 8,9. Maintenant, une liste complète des applications par exemple, dans le diagnostic clinique, la chimie et la biologie, a été prouvée sur les microfluidiquesnumériques 10,11,12 et, par conséquent, beaucoup d’exemples sont disponibles pour un cadre éducatif. En particulier, sur la ligne des microfluidiques numériques à faible coût et à faire soi-même, Abdelgawad et Wheeler ont déjà signalé un prototypage rapide et peu coûteux des microfluidiquesnumériques 13,14. Fobel et coll., a également signalé DropBot comme un système de contrôle microfluidique numérique open source15. Yafia et coll., ont également signalé une microfluidique numérique portative basée sur des pièces imprimées 3D et un téléphone plus petit16. Alistar et Gaudenz ont également développé la plate-forme OpenDrop alimentée par batterie, qui est basée sur le tableau transistor effet de champ et dcactionnement 17.
Ici, nous présentons un kit éducatif microfluidique numérique basé sur un circuit imprimé commercial (PCB) qui permet à l’utilisateur de se réunir et d’obtenir une expérience pratique avec les microfluidiques numériques (Figure 1). Fee-for-service pour créer pcb à partir de fichiers de conception numérique est largement disponible, et donc nous pensons qu’il s’agit d’une solution viable à faible coût pour l’éducation à condition que les fichiers de conception numérique peuvent être partagés. Le choix méticuleux des composants et de la conception du système est fait pour simplifier le processus d’assemblage et faire une interface avec l’intuitif de l’utilisateur. Par conséquent, une configuration d’une plaque est utilisée au lieu d’une configuration à deux plaques pour éviter la nécessité d’une plaque supérieure. Les composants et les produits chimiques d’essai doivent être facilement disponibles. Par exemple, l’emballage des aliments du supermarché est utilisé comme isolant dans notre trousse.
Pour prouver la faisabilité de notre kit, nous proposons une expérience de chimie spécifique basée sur la chimioluminescence du luminol et fournissons le protocole. L’espoir est que l’observation visuelle de la chimioluminescence puisse enthousiasmer et exciter les élèves. Luminol est un produit chimique qui montre une lueur bleue lorsqu’il est mélangé avec un agent oxydant comme H2O2 et est généralement utilisé en médecine légale pour détecter le sang18. Dans notre laboratoire, le ferricyanure de potassium sert de catalyseur. Luminol réagit avec l’ion hydroxyde et forme un dianion. Le dianion réagit plus tard avec l’oxygène du peroxyde d’hydrogène pour former l’acide 5-aminophtalic avec des électrons dans un état excité, et la relaxation des électrons de l’état excité à l’état de sol a comme conséquence des photons visibles comme éclat de lumière bleue.
Nous rapportons également une expérience d’imagerie fluorescente avec un téléphone intelligent pour démontrer l’intégration d’une diode électroluminescente (LED) comme source de lumière d’excitation. Enfin, l’évaporation des gouttelettes est un problème en microfluidique, mais elle est rarement abordée. (Une gouttelette d’eau de 1 μL est perdue à moins de 1 h à partir d’un substratouvert 3.) Nous utilisons un atomiseur à base d’un transducteur piezo à haute fréquence pour convertir l’eau en brume fine. Ceci crée un environnement humidifié pour empêcher l’évaporation de gouttelette et démontre l’actionnement à long terme (~1 h) de gouttelette.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig01.jpg"> Figure 1: Schémas d’EWOD mis en place. (a) Un microcontrôleur est utilisé pour fournir une séquence de contrôle à l’électrode EWOD. En outre, l’humidité est contrôlée. b) Schémas de mise en page PCB. Les électrodes, la LED pour l’imagerie fluorescente, la résistance et les transistors d’effet de champ (FET) sont étiquetées. Une barre d’échelle de 1 cm est également indiquée. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig01large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig02.jpg"> Figure 2: Vue supérieure du kit. La planche de microcontrôleur, le tableau d’alimentation à haute tension, le BPC EWOD, le capteur d’humidité et l’atomiseur sont étiquetés. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig02large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>

<table><tbody><tr><td>Boîtier en acrylique</td><td>LOCAL vendeur</td><td></td><td>23cm x 20,5 cm x 6cm</td></tr><tr><td>Ardunion Uno</td><td>Arduino</td><td>UNO</td><td>carte microcontrôleur</td></tr><tr><td>acide acétique</td><td>Sigma Alrich</td><td>695092-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Breadboard</td><td>MCIGICM</td><td>400tie</td><td>4 cm x 7 cm, 400 Points Solderless Breadboard, un paquet de 4</td></tr><tr><td>BSP89 H6327 Infineon MOSFET&nbsp ;</td><td>Mouser</td><td>726-BSP89H6327</td><td>drain soure tension de claquage 240V, sur résistance 4,2 ohm</td></tr><tr><td>acide citride</td><td>sigma Alrich</td><td>251275-100G</td><td></td></tr><tr><td>Filtre en verre de couleur&nbsp ;</td><td>Thorlabs</td><td>FGL 530</td><td>filtre en verre couleur pour l’imagerie fluorescente</td></tr><tr><td>Capteur de température et d’humidité DHT11</td><td>adafruit</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Multimètre numérique&nbsp ;</td><td>Fluke</td><td>17B</td><td></td></tr><tr><td>Isomère d’isothiocyanate de fluorescéine I</td><td>sigma Alrich</td><td>F7250-50MG</td><td>50 mg prix, imagerie fluorescente</td></tr><tr><td>Glycérol</td><td>Sigma</td><td>Alrich G9012-500ML</td><td></td></tr><tr><td>Alimentation haute tension pour tube Nixe</td><td>Vaorwne</td><td>NCH6100HV</td><td>Puissance haute tension max dc 235V</td></tr><tr><td>LM2596 tension d’amplification du circuit</td><td></td><td></td><td>d’amplification de tension de 5V à 12 V</td></tr><tr><td>Luminol</td><td>Sigma Alrich</td><td>123072-5G</td><td>5 g pour 110 $</td></tr><tr><td>Pippet</td><td>Thermal Fisher</td><td></td><td>1- 10 ul</td></tr><tr><td>Carte de circuit imprimé&nbsp ;</td><td>Vendeur</td><td></td> local <td>10 pièces pour 60 $</td></tr><tr><td>Emballage alimentaire en plastique</td><td>Kirkland</td><td>Stretch-tite&nbsp ;</td><td>emballage alimentaire Emballage alimentaire en plastique</td></tr><tr><td>Ferricyniure de potassium</td><td>Merck</td><td>104982</td><td>1 kg</td></tr><tr><td>1N Solution d’hydroxyde de potassium (1 mol/l)&nbsp ;</td><td>Scharlau&nbsp ;</td><td></td><td>1 litre</td></tr><tr><td>Ruban de bureau transparent 3mm</td><td>3M Scotch</td><td></td><td>semi-transparent, utilisé comme diffuseur pour l’éclairage</td></tr> sel <tr><td></td> Sel <td></td><td>iodé de grande valeur</td><td>6 oz pour 7 $ sel de supermarché</td></tr><tr><td>Huile de silicone (5Cst)</td><td>Sigma Alrich</td><td>317667-250ML</td><td>couche hydrophobe supérieure et couche de remplissage entre l’électrode et l’isolant</td></tr><tr><td>saccharose</td><td></td><td></td><td>sucre de table&nbsp ; de n’importe quel supermarché, 6 dollars la livre</td></tr><tr><td>LED bleue à montage en surface</td><td>oznium</td><td>3528</td><td>Oznium 20 pièces de LED à montage en surface PLCC-2, 3528 Taille SMD SMT LED - Bleu</td></tr><tr><td>Résistance à montage en surface 180k Ohm</td><td>Balance World Inc</td><td></td><td>3mm x 6 mm 1watt</td></tr><tr><td>Résistance à montage en surface 510Ohm</td><td>Balance World Inc</td><td></td><td>Résistance de polarisation pour LED, 3mmx6mm 1watt</td></tr><tr><td>Atomiseur d’eau</td><td>Grove&nbsp ;</td><td></td><td>fréquence de fonctionnement 100 kHz&nbsp ; fourniture 5V max 2W&nbsp ; Le kit est livré avec transducteur</td></tr><tr> à ultrasons<td colspan="4">transistor haute tension</td></tr></tbody></table>

un kit polyvalent basé sur l’actionnement numérique de gouttelette de microfluidique pour l’éducation scientifique

A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education

Cet article décrit un kit éducatif basé sur les microfluidiques numériques. Un protocole pour l’expérience de chemiluminescence basée sur le luminol est rapporté comme exemple spécifique. Il a également la capacité d’imagerie fluorescente et l’enceinte humidifiée fermée basée sur un atomiseur ultrasonique pour empêcher l’évaporation. Le kit peut être assemblé dans un court laps de temps et avec une formation minimale en électronique et soudure. La trousse permet aux étudiants de premier cycle et aux cycles supérieurs et aux amateurs d’acquérir une expérience pratique en microfluidique de façon intuitive et d’être formé pour se familiariser avec la microfluidique numérique.

L’actionnement gouttelette est enregistré avec un téléphone intelligent. Les résultats représentatifs de la chimioluminescence et de l’imagerie fluorescente sont affichés à la figure 3 et à la figure 4. Pour l’expérience de chimioluminescence, la gouttelette de ferricyanure de 10 μL est actionnée pour se déplacer et se mélanger avec une gouttelette pré-déposée de 2 μL sur l’électrode cible, comme le montre la...

Nous décrivons un kit éducatif qui permet aux utilisateurs d’exécuter plusieurs expériences et d’acquérir une expérience pratique sur les microfluidiques numériques.

Un kit polyvalent basé sur l’actionnement numérique de gouttelette de microfluidique pour l’éducation scientifique

This paper describes an educational kit based on digital microfluidics. A protocol for luminol-based chemiluminescence experiment is reported as a ...

Nous présentons un kit éducatif microfluidique numérique basé sur un circuit imprimé d’origine commerciale qui permet à l’utilisateur d’obtenir une expérience pratique avec les microfluidiques numériques. Il s’agit d’une solution viable et peu coûteux pour l’éducation à condition que les fichiers numériques de conception de BPC puissent être partagés. Nous proposons d’utiliser la microfluidique numérique comme outil éducatif car les gouttelettes sont manipulées sur des plateformes génériques de réseaux d’électrodes.Les utilisateurs peuvent tirer parti d’un ensemble étendu de composants électroniques désormais hautement accessibles aux applications de faire soi-même pour interagir électroniquement avec les gouttelettes. Yu Hao Guo, un étudiant diplômé du Laboratoire Yang, démontrera la procédure. Commencez par souder les résistances de montage de surface, les transistors et les diodes électroluminescentes sur la planche pcb.Connectez la sortie de la planche d’alimentation à haute tension à la carte PCB avec les composants soudés. Connectez ensuite la batterie à la planche d’appoint de tension pour augmenter la tension de six volts à 12 volts. Connectez le capteur d’humidité, l’atomiseur piezo ultrasonique et le tableau de bord du conducteur de l’atomiseur à la carte de microcontrôleur.Allumez le microcontrôleur à l’aide du code supplémentaire fourni. Ajustez la résistance variable de la planche à haute tension et utilisez le multimètre numérique pour mesurer la tension de l’électrode EWOD. Portez des gants de nitrile propres et appliquez 10 microlitres de cinq huiles de silicone centistoke sur la zone de l’électrode à l’aide d’une micropipette.Étendre l’huile uniformément sur la zone de l’électrode à l’aide d’un doigt. Couper un morceau d’enveloppement alimentaire avec des dimensions de 2,5 par quatre centimètres et le placer sur le dessus de l’électrode. Appliquer de l’huile de silicone sur la zone de l’électrode à l’aide d’une micropipette et l’étendre uniformément.Pour effectuer une expérience de chimioluminescence, placez deux à cinq microlitres de solution de luminol sur l’électrode cible à l’aide d’une micropipette. Placer 10 microlitres de ferrocyanure de potassium à 0,1 % sur l’électrode qui peut être déplacé comme gouttelette pour l’électrowetting. Allumez le microcontrôleur pour que la gouttelette de ferrocyanure de potassium fusionne avec le luminol.Pour l’imagerie fluorescente, coupez un morceau carré de ruban semi-transparent et placez-le entre la diode électroluminescente excitation et les électrodes EWOD. Fixez le filtre en verre d’émission sur l’appareil photo du smartphone avec du ruban adhésif et placez 10 microlitres de la solution de ferrocyanure de potassium sur les électrodes. Enregistrez la vidéo de l’actionnement gouttelette à l’aide d’un smartphone.Pour l’actionnement à long terme des gouttelettes, placez un millilitre d’eau sur l’atomiseur ultrasonique. Déposer une gouttelette de ferrocyanure de potassium et allumer le microcontrôleur. Puis fermez immédiatement le couvercle de l’enceinte.Vérifiez l’actionnement de gouttelette après une heure. Un mouvement représentatif de gouttelettes est montré ici. Pour l’expérience de chemiluminescence, la gouttelette de ferrocyanure est actionnée pour se déplacer et se mélanger avec la gouttelette de luminol pré-déposée sur l’électrode cible à 12 secondes.Une configuration schématique d’une LED servant de source de lumière pour l’excitation, une bande de bureau claire semi-transparente comme diffuseur de lumière, et le filtre d’émission directement attaché à la caméra de smartphone est montré ici. L’imagerie fluorescente de la gouttelette contenant de l’isothiocyanate de fluorescéine dans l’obscurité est considérée comme le résultat de la bande semi-transparente servant de diffuseur pour répartir uniformément la lumière d’excitation. Pour une expérience à long terme, on peut observer une actionnement réussi des gouttelettes.Des données représentatives d’humidité sous l’action d’un atomiseur ultrasonique sont montrées ici. Ce protocole peut être utilisé pour développer un kit éducatif basé sur la microfluidique numérique. Une expérience de chimioluminescence à base de luminol est rapportée comme un exemple spécifique.Le kit peut être assemblé dans un court laps de temps et avec une formation minimale en électronique. L’expérience simplifiée décrite ici peut être étendue à d’autres expériences. Par exemple, une trousse d’essai papier peut être utilisée en déplaçant la gouttelette vers le papier pour être absorbée.Un microcontrôleur avec circuit logique d’interface peut également être ajouté pour fournir un contrôle numérique et une programmabilité plus sophistiqués. Ce protocole peut bénéficier aux amateurs non professionnels d’apprendre et d’appliquer l’électronique pour faire progresser leurs connaissances sur le terrain.

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Haute Vitesse Delivery System gouttelettes à base de passif de pompage dans des dispositifs microfluidiques

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Méthodes de détection par fluorescence pour les plateformes microfluidiques gouttelettes

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Une plate-forme automatisée polyvalent pour micro-échelle expériences de stimulation cellulaire

Le protocole de fabrication et d’exploitation des dispositifs de démouillage de champ (Field-DW) est décrit, ainsi que les études préliminaires des effets des champs électriques sur le contenu des gouttelettes.

Profitant de interaction réduite des gouttelettes de la surface pour optimiser le transport de Bioanalytes en microfluidique digitale

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Une puce microfluidique pour ICPMS Présentation échantillon

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Lecture simple de vrac numériques acide nucléique quantification dosages

Ici, nous démontrons une méthode de production simple pour des microgouttelettes d’eau dans l’huile (W/O) monodispersées à taille contrôlée, à l’aide d’un dispositif microfluidique centrifuge à base capillaire. Cette méthode ne nécessite qu’un petit volume d’échantillon et permet une production à haut rendement. Nous nous attendons à ce que cette méthode soit utile pour des analyses biochimiques et cellulaires rapides.

basée capillaire dispositif microfluidique centrifuge pour Taille contrôlable formation de microgouttelettes monodisperse

Réaction de Lab-in-a-goutte systèmes permettre la mise en oeuvre souple de réactions complexes dans une échelle de microfluidique. Une plate-forme de déclenchement automatisé consistant en une matrice de 3 x 3 des bobines électromagnétiques a été développée et utilisé avec succès pour fusionner deux 10 µL microréacteurs et ainsi initier une réaction enzymatique dans les marbres de liquides qui en résulte.

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Plateforme microfluidique numérique basée sur l’électrowetting pour l’analyse immunosorbent liée à l’enzyme automatisée

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Culture microbienne automatisée et évolution adaptative à l’aide d’un système de culture de microgouttelettes microbiennes (MMC)

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Apprenez à assembler un kit éducatif de microfluidique numérique basé sur un circuit imprimé commercial. Cette solution économique permet de manipuler des gouttelettes et d'acquérir une expérience pratique des principes microfluidiques.

Un kit polyvalent basé sur l’actionnement numérique de gouttelette de microfluidique pour l’éducation scientifique

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