ערכה רב-תכליתית המבוססת על מפעיל טיפת מיקרופלואידיקה דיגיטלית לחינוך מדעי

אנו מציגים ערכת חינוך מיקרופלואידית דיגיטלית המבוססת על לוח מעגלים מודפסים ממקור מסחרי המאפשר למשתמש לקבל ניסיון מעשי עם מיקרופלואידיקה דיגיטלית. זהו פתרון בר קיימא בעלות נמוכה לחינוך בתנאי שניתן לשתף קבצי עיצוב דיגיטליים של PCB. אנו מציעים להשתמש microfluidics דיגיטלי ככלי חינוכי כי טיפות הם מניפולציה על פלטפורמות מערך אלקטרודה כללית.

משתמשים יכולים למנף על קבוצה מורחבת של רכיבים אלקטרוניים עכשיו נגיש מאוד עבור יישומים לעשות זאת בעצמך כדי ממשק אלקטרוני עם טיפות. מי שידגים את ההליך יהיה יו האו גואו, סטודנט לתואר שני ממעבדת יאנג. התחל על ידי הלחמת נגדי הרכבה על פני השטח, טרנזיסטורים ודיודות פולטות אור על לוח PCB.

חבר את התפוקה של לוח אספקת החשמל במתח גבוה ללוח PCB עם הרכיבים הלחמה. לאחר מכן חבר את הסוללה ללוח מאיץ המתח כדי להגביר את המתח משישה וולט ל-12 וולט. חבר את חיישן הלחות, אטומיזר הפיזו הקולי ולוח הנהגים של האטומיזר ללוח המיקרו-בקר.

הפעל את המיקרו-בקר באמצעות הקוד המשלים שסופק. כוונן את הנגדי המשתנה של לוח המתח הגבוה והשתמש בריבוי המטרים הדיגיטלי כדי למדוד את המתח של אלקטרודת EWOD. ללבוש כפפות ניטריל נקי ולהחיל 10 microliters של חמישה שמן סיליקון centistoke על אזור האלקטרודה באמצעות micropipette.

מורחים את השמן באופן שווה על אזור האלקטרודה באמצעות אצבע. חותכים חתיכת עטיפה מזון עם ממדים 2.5 על ידי ארבעה סנטימטרים ומניחים אותו על גבי האלקטרודה. יש למרוח שמן סיליקון על אזור האלקטרודה באמצעות מיקרופיפט ולהפיץ אותו באופן שווה.

כדי לבצע ניסוי chemiluminescence, למקם שניים עד חמישה microliters של פתרון לומינול על אלקטרודה היעד באמצעות micropipette. מניחים 10 מיקרוליטרים של 0.1% אשלגן ferrocyanide על האלקטרודה אשר ניתן להזיז כמו טיפה עבור electrowetting. הפעל את המיקרו-בקר כך טיפת אשלגן ferrocyanide מתמזג עם luminol.

להדמיה פלואורסצנטית, חותכים חתיכת סנטימטר מרובע אחד של סרט שקוף למחצה ומניחים אותו בין דיודה פולטת אור עירור ואלקטרודות EWOD. חבר את מסנן זכוכית הפליטה על המצלמה של הטלפון החכם עם קלטת ומניחים 10 microliters של פתרון אשלגן ferrocyanide על האלקטרודות. הקלט את הווידאו של מפעיל droplet באמצעות טלפון חכם.

עבור מפעיל טיפה לטווח ארוך, מניחים מיליליטר אחד של מים על atomizer קולי. מניחים טיפה של אשלגן ferrocyanide ולהדליק את המיקרו-בקר. ואז מיד לסגור את המכסה של המתחם.

בדוק את ההפעלה טיפה לאחר שעה. תנועת טיפה מייצגת מוצגת כאן. עבור הניסוי chemiluminescence, טיפת ferrocyanide מופעלת לנוע ולערבב עם טיפת לומינול שהופקדה מראש על אלקטרודה היעד ב 12 שניות.

התקנה סכמטית של נורית LED המשמשת כמקור האור להתרגשות, קלטת משרדית שקופה למחצה כמפזרת אור, ומסנן הפליטה המחובר ישירות למצלמת הסמארטפון מוצג כאן. הדמיה פלואורסצנטית של הטיפה המכילה פלואורסצנט isothiocyanate בחושך נתפס כתוצאה של קלטת שקופה למחצה המשמש מפזר להפיץ באופן שווה את אור העירור. לניסוי ארוך טווח, ניתן לצפות בהפעלת טיפה מוצלחת.

נתוני לחות נציג תחת הפעולה של atomizer קולי מוצג כאן. פרוטוקול זה יכול לשמש לפיתוח ערכה חינוכית המבוססת על מיקרופלואידיקה דיגיטלית. ניסוי chemiluminescence מבוסס לומינול מדווח כדוגמה ספציפית.

ניתן להרכיב את הערכה בתוך פרק זמן קצר ועם הכשרה מינימלית באלקטרוניקה. ניתן להרחיב את הניסוי הפשוט המתואר כאן לניסויים אחרים. לדוגמה, ערכת בדיקת נייר יכולה לשמש על ידי הזזת הטיפה לנייר כדי להיספג.

ניתן גם להוסיף מיקרו-בקר עם מעגל לוגיקת ממשק כדי לספק בקרה דיגיטלית מתוחכמת יותר ויכולת תכנות. פרוטוקול זה יכול להועיל לחובבים שאינם מקצועיים ללמוד וליישם אלקטרוניקה כדי לקדם עוד יותר את הידע שלהם בתחום.