Name: הרכבה ואפיון של דרייבר חיצוני ליצירת זרימה תנודתית תת-קילוהרץ במיקרו-ערוצים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-01-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 32 s
Description: למד ליצור זרימה תנודתית הרמונית בטווח תדרים 10-1000 הרץ במיקרו-ערוצים באמצעות רמקול ממוחשב ומעגל חיבור פשוט. שיטה זו מאפשרת למדענים לחקור תהליכים ביולוגיים וכימיים בקלות ובדיוק גבוה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ברצוננו להכיר בתמיכה שניתנה ובמתקנים הניתנים על ידי המחלקה למדע מכני והנדסה מעבדה מהירה ליצירת אב-טיפוס באוניברסיטת אילינוי כדי לאפשר עבודה זו.

1. תכנון וייצור תבניות אב טיפוס מהיר
<ol><li>פתח את AutoCAD במחשב. בחר קובץ בשורת המשימות ולאחר מכן בחר פתח וגלוש אל ולחץ על קובץ מודל תלת-ממדי (3D) של תבנית הערוץ בעל סיומת .dxf או .dwg.</li>
	<li>בחר את הדגם כולו על-ידי לחיצה וגרירה של תיבה סביבו. ייצא את העיצוב כקובץ .stl על-ידי בחירה בקובץ | ייצא ולאחר מכן תבניות אחרות ובחירת .stl מהתיבה הנפתחת. </li>
	<li>העלה את הקובץ למדפסת שרף סטריאוליתוגרפית (SLA) ברמת דיוק גבוהה, כגון Formlabs FORM3. יוצקים את השרף לתוך תא השרף ומתחילים להדפיס ולייצר את התבנית עם שלבי ציר z הקטנים ביותר (25 מיקרון עבור שרף Clear של Formlabs).</li>
	<li>המתן עד שהדפסת החלק האוטומטית תושלם. הערה: תבניות עם תכונות קטנות עד 0.1 מ"מ ניתן לייצר בדרך זו.</li>
	<li>לאחר הסרת החלק מהשרף, התסיסו אותו באיזופרופנול למשך 5 דקות כדי להסיר את כל השרף שנותר.</li>
	<li>מייבשים את העובש בגז אוויר או חנקן למשך 2 דקות. הערה: ניתן להשתמש גם בייצור תבניות מיקרופלואידיות קונבנציונליות עם פרוסות סיליקון ופוטוליתוגרפיה עם כל פוטורסיסטים SU8 או KMPR כדי לייצר תבנית עם תכונות קטנות יותר.</li>
	<li>לרפא את העובש המיובש ב-60 מעלות צלזיוס באור UV למשך שעה לכל היותר.</li>
</ol>2. ייצור מיקרו-ערוצים PDMS
<ol><li>מניחים את התבנית על יריעה של רדיד אלומיניום. כדי להקל על ההפחתה של PDMS, יש לרסס את התבנית בשחרור עובש סיליקון ב-1 או 2 מעברים.</li>
	<li>יוצקים שרף PDMS ומקשר צולב לכוס חד פעמית ביחס של 10:1 לפי משקל ומערבבים עם כף חד פעמית.</li>
	<li>יוצקים את התערובת המתקבלת על התבנית כדי לייצר סרט בעובי הנדרש. כדי למנוע דפורמציה של דופן תעלה גדולה, שמור על עובי PDMS של יותר מ-5 מ"מ או פי 3-4 מעובי התכונה המרבי.</li>
	<li>מניחים את התבנית עם PDMS שנשפך לתוך תא ה-degas וסוגרים את המכסה. ודא שטבעת ה- O אוטמת הרמטית את החדר.</li>
	<li>סגור את שסתום הפליטה והפעל את משאבת הוואקום המחוספסת כדי להתחיל בגז גז.</li>
	<li>דגה את התערובת שנשפכה במשאבת ואקום במשך למעלה מ-4-6 מחזורים כאשר כל מחזור נמשך כ-5 דקות. הסר באופן ידני את כל הבועות שנותרו (בפינות ובתעלות) באמצעות חוט דק.</li>
	<li>קבעו את טמפרטורת התנור ל-80 מעלות צלזיוס ואפשרו לו להתחמם מראש. מניחים את התערובת בתנור בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות כדי לרפא.</li>
	<li>מוציאים את התבנית הנרפאת מהתנור ומשאירים אותה בטמפרטורת החדר למשך 10 דקות כדי להתקרר.</li>
	<li>באמצעות אזמל, לחתוך בזהירות את הקצוות של התבנית. עבור delamination אופטימלי, השתמש במזרק כדי להזריק איזופרופנול בין התבנית לבין PDMS נרפא.</li>
	<li>מקלפים את ה-PDMS שנרפא מהתבנית וחותכים אותה למכשירים בודדים עם סכין גילוח. גודלו של כל מכשיר חייב לנוע בין 10 מ"מ x 10 מ"מ ל-30 מ"מ x 70 מ"מ כדי להיקשר עם שקופית הזכוכית.</li>
	<li>צור חור בקוטר 1.0-3.0 מ"מ בכניסה ובשקע באמצעות ניקוב ביופסיה.</li>
	<li>הפעל את מחולל הפלזמה בתדר רדיו ידני (RF). כדי להפעיל את מגלשת הזכוכית, מעבירים בהתמדה את אלקטרודת החוט מעל מגלשת זכוכית יבשה ונקייה מספר פעמים במשך 2 דקות. יש לשמור על מרווח חוט לזכוכית של כ-5 מ"מ. הניחו את צד המכשיר של ה-PDMS שנרפא במגע עם מגלשת הזכוכית המופעלת ולאחר מכן הניחו בתנור של 80 מעלות צלזיוס למשך שעתיים.</li>
	<li>חותכים את פתח הפוליאתילן ואת צינורות היציאה לאורך הנדרש ומחדירים אותם לתוך חורי הכניסה והיציאה.</li>
	<li>כדי למנוע ניתוק צינור במהלך הפעולה, יש למרוח חומר איטום מסיליקון על משטח המגע ולתת לריפוי במשך 2 שעות כדי לאבטח את הצינורות.</li>
</ol>3. הרכבה של נהגים מתנדנדים
<ol><li>מהדק את קצוות קליפס התנין של זוג חוטי תנין-אל-פין אל-הדקים של רמקול. כאן נעשה שימוש ברמקול של 15 ואט עם חרוט של 8 ס"מ אם כי ניתן להשתמש גם ברמקולים אחרים.</li>
	<li>הניחו את שבב בקר ה-aux על מיכל בידוד. הכנס את קצוות הפין לשקעי הברגים של שבב בקר ה- aux והידק בחוזקה עם מברג כדי להבטיח קישוריות.</li>
	<li>חבר קצה אחד של כבל aux לשבב הבקר והקצה השני ליציאת aux במחשב או בסמארטפון.</li>
	<li>חבר מתאם זרם ישיר (DC) של 12 וולט לספק הכוח. הפעל את שבב הבקר על-ידי חיבור הקצה הקואקסיאלי של מתאם DC לשקע החשמל.</li>
	<li>באמצעות דפדפן אינטרנט, נווט אל אתר אינטרנט מקוון של מחולל צלילים (למשל, https://www.szynalski.com/tone-generator/ ).</li>
	<li>הקלד את התדר הרצוי (5-1200 הרץ) ביישום המקוון. גלול את סרגל עוצמת הקול לסכום הנדרש (לדוגמה, 100%).</li>
	<li>לחץ על סמל מחולל מסוג גל ובחר את צורת הגל הרצויה (סינוס, ריבוע, משולש, נסורת). שים לב שברירת המחדל היא צורת גל סינוס. הקש הפעל כדי להפעיל את הרמקול.</li>
</ol>4. מכלול המתאם
הערה: מכלול המתאם המלא בין רמקול לצינור מודגם על-ידי הסכימה באיור 1.
<ol><li>תקן את הרמקול (איור 1(I)) על תושבת הרמקול המודפסת בתלת-ממד (איור 1(II)) (ראה speakermount.stl בקובץ משלים 1) על-ידי הדבקת סרט הדבקה מעל המשטח המעוקל ומשני צדי התושבת.</li>
	<li>כוון את הרמקול אנכית כאשר משטח חרוט הרמקול פונה כלפי מעלה. מקם את המתאם המודפס בתלת-ממד (איור 1(III)) (ראה speakertubeadapter.stl בקובץ משלים 2) באופן קונצנטרי על חרוט הרמקול.</li>
	<li>יש למרוח חומר איטום מסיליקון בנדיבות לאורך קצוות המתאם ולתת לריפוי במשך 2 שעות.</li>
	<li>מקם את תושבת הרמקול והרמקול על במת המיקרוסקופ והדביק את הטייפ כלפי מטה כדי למנוע תנועה במהלך הפעולה.</li>
	<li>חותכים קצה מיקרו-פיפטה של 200 μL כ-2 ס"מ מהקצה הצר שלו ומשליכים את החצי הרחב יותר של הקצה. הקצה החרוטי הצר ישמש כחותם טריז לחיבור הפיך.</li>
	<li>חברו את צינורות הפוליאתילן (איור 1(V)) לשקע המיקרו-ערוץ (איור 1(VI)) על-ידי השחלה תחילה דרך קצה המיקרו-פיפטה (איור 1(IV)), ולאחר מכן דרך הקצה הקואקסיאלי של המתאם ולבסוף דרך הצד.</li>
	<li>תקעו בחוזקה את הקצה הצר של קצה הפיפטה לתוך הקצה הקואקסיאלי של המתאם כדי ליצור אטם הדוק הניתן להסרה.</li>
</ol>5. הפעלת מערך הניסוי לזרימות מתנדות במיקרו-ערוצים
<ol><li>הוסיפו חלקיקי עוקבים לתוך בקבוקון של 22% משקל/משקל (w/w) תמיסת גליצרול כדי לייצר תרחיף צף נייטרלי עם שבר נפח של 0.01%-0.1% פוליסטירן בנוזל בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס. מערבבים במרץ על ידי טלטול כדי לייצר תרחיף הומוגני.</li>
	<li>טען מזרק כניסה של 1 מ"ל עם 1 מ"ל של דגימה. הרכיבו והדקו את המזרק הטעון על משאבת מזרק אוטומטית. הכנס את מחט המזרק לתוך צינורות הכניסה של המכשיר כדי ליצור אטימה למים.</li>
	<li>ודא שצינור היציאה מנותב דרך מכלול המתאם ולתוך מאגר (ראה סעיף קודם על מכלול המתאם).</li>
	<li>הפעילו את משאבת המזרק. באמצעות מסך המגע, בחר את סוג המזרק כ - Becton-Dickinson 1 mL. לאחר מכן, בחר Infuse. לאחר מכן בחר את קצב הזרימה הנדרש (0-1 מ"ל לדקה) או את נפח הזרימה (< 1 מ"ל).</li>
	<li>הפעל את הזרימה היציבה באמצעות משאבת המזרק. המתן עד שנפח הנוזלים מספיק יזרום וצינור היציאה יתמלא בנוזל עד לרמקול. הערה: המשרעת המתנודדת עבור הגדרה נתונה לא תשתנה עם זרימת הובלה קבועה אם צינור היציאה מוכן.</li>
	<li>בחר תדר, משרעת וצורת גל נדרשים ביישום מחולל הגוונים כמתואר בשלב 3.5 והקש Play כדי ליצור זרימה מתנודדת בתוך המיקרו-ערוץ.</li>
</ol>6. מדידת תצפית ומדידת משרעת
<ol><li>הרכיבו את המכשיר על המיקרוסקופ. הגדר את התצורה האופטית על ידי בחירת עדשה אובייקטיבית עם הגדלה בין 10x ל- 40x התאמת מישור המוקד ומיקום הבמה.</li>
	<li>כדי לקבל מדידות במישור מוקד מוגדר היטב, ודא שעומק השדה של העדשה האובייקטיבית קטן מעומק התעלה בפקטור של 5 או יותר.</li>
	<li>כדי לצפות בזרימה המתנודדת, השתמש במצלמה במהירות גבוהה עם קצב פריימים של לפחות כפול מתדירות התנודה כפי שחושב באמצעות משפט הדגימה של ניקוויסט. עבור רזולוציה שימושית כמעט של צורת הגל, למדוד לפחות 10 נקודות לכל פרק זמן באמצעות קצב פריימים > פי 10 מתדירות התנודה.</li>
	<li>לחלופין, כדי לבחון רק את ההשפעות המתוקנות או ארוכות הטווח של זרימות פעימה, לבצע הדמיה סטרובוסקופית על ידי הגדרת תדירות התצפית לכל מחלק מושלם של תדר התנודה.</li>
	<li>להדמיה ישירה וסטרובוסקופית, השתמשו במצלמה המצוידת בתריס גלובלי כדי להימנע מאפקט הג'לו. בכל מקרה, יש לשמור על זמן חשיפה קטן משמעותית מתקופת זמן התנודה (בפקטור של 10 או יותר) כדי למנוע פסים.</li>
	<li>כדי למדוד את משרעת התנודה ללא מצלמה במהירות גבוהה, הקלט בקצב פריימים שנשמר קרוב לקצב הפריימים הסטרובוסקופי אך אינו שווה לו (לדוגמה, 49 פריימים לשנייה עבור אות של 50 הרץ). התוצאה היא תנודה מואטת מאוד שממנה ניתן למדוד במדויק את המשרעת.</li>
	<li>שימו לב ותעדו את מדידות המשרעת.</li>
</ol>

<ol><li>Collins, J., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+serial+microfluidic+droplet+size+gradient+by+step-wise+ramping+of+flow+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Control of serial microfluidic droplet size gradient by step-wise ramping of flow rates.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 3, 19-25 (2007).</li>
<li>Lee, C. Y., Chang, C. L., Wang, Y. N., Fu, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+Mixing%3A+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">Microfluidic Mixing: A Review.</a> International Journal of Molecular Sciences. 12 (5), 3263-3287 (2011).</li>
<li>Bayareh, M., Ashani, M. N., Usefian, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+and+passive+micromixers%3A+A+comprehensive+review%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+and+Processing+-+Process+Intensification%22%5BJournal%5D)">Active and passive micromixers: A comprehensive review.</a> Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. 147, 10771(2020).</li>
<li>Zhang, S., Wang, Y., Onck, P., den Toonder, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+concise+review+of+microfluidic+particle+manipulation+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">A concise review of microfluidic particle manipulation methods.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 24, 24(2020).</li>
<li>Bayareh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+updated+review+on+particle+separation+in+passive+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+and+Processing+-+Process+Intensification%22%5BJournal%5D)">An updated review on particle separation in passive microfluidic devices.</a> Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. 153, 107984(2020).</li>
<li>Wu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustofluidic+separation+of+cells+and+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Microsystems+%26+Nanoengineering%22%5BJournal%5D)">Acoustofluidic separation of cells and particles.</a> Microsystems & Nanoengineering. 5, 32(2019).</li>
<li>Bhagat, A. A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics+for+cell+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+%26+Biological+Engineering+%26+Computing%22%5BJournal%5D)">Microfluidics for cell separation.</a> Medical & Biological Engineering & Computing. 48 (10), 999-1014 (2010).</li>
<li>Mäki, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+and+Experimental+Characterization+of+Pressure+Drop+in+Gravity-Driven+Microfluidic+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22ASME+Journal+of+Fluids+Engineering%22%5BJournal%5D)">Modeling and Experimental Characterization of Pressure Drop in Gravity-Driven Microfluidic Systems.</a> ASME Journal of Fluids Engineering. 137 (2), 021105(2015).</li>
<li>Safavieh, R., Juncker, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capillarics%3A+pre-programmed%2C+self-powered+microfluidic+circuits+built+from+capillary+elements%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Capillarics: pre-programmed, self-powered microfluidic circuits built from capillary elements.</a> Lab on a Chip. 13, 4180-4189 (2013).</li>
<li>Hossan, M. R., Dutta, D., Islam, N., Dutta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review%3A+Electric+field+driven+pumping+in+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Review: Electric field driven pumping in microfluidic device.</a> Electrophoresis. 39 (5-6), 702-731 (2018).</li>
<li>Dincau, B., Dressaire, E., Sauret, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsatile+Flow+in+Microfluidic+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Pulsatile Flow in Microfluidic Systems.</a> Small. 16 (9), 1904032(2020).</li>
<li>Thurgood, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+Harmonic+Flow+Patterns+in+Microfluidic+Systems+through+Simple+Tube+Oscillation%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Tunable Harmonic Flow Patterns in Microfluidic Systems through Simple Tube Oscillation.</a> Small. 16 (43), 2003612(2020).</li>
<li>Xia, H. M., Wu, J. W., Zheng, J. J., Zhang, J., Wang, Z. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonlinear+microfluidics%3A+device+physics%2C+functions%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Nonlinear microfluidics: device physics, functions, and applications.</a> Lab on a Chip. 21, 1241-1268 (2021).</li>
<li>Glasgow, I., Aubry, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+microfluidic+mixing+using+time+pulsing%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Enhancement of microfluidic mixing using time pulsing.</a> Lab on a Chip. 3 (2), 114-120 (2003).</li>
<li>Zhang, P., Bachman, H., Ozcelik, A., Huang, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Acoustic Microfluidics.</a> Annual Review of Analytical Chemistry. 13, 17-43 (2020).</li>
<li>Lieu, V. H., House, T. A., Schwartz, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamic+Tweezers%3A+Impact+of+Design+Geometry+on+Flow+and+Microparticle+Trapping%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamic Tweezers: Impact of Design Geometry on Flow and Microparticle Trapping.</a> Analytical Chemistry. 84 (4), 1963-1968 (2012).</li>
<li>Jain, R., Darling, R. B., Lutz, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+characterization+of+flow+magnitude+and+phase+in+resonant+microfluidic+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Methods%22%5BJournal%5D)">Frequency characterization of flow magnitude and phase in resonant microfluidic circuits.</a> Analytical Methods. 9, 5425-5432 (2017).</li>
<li>Squires, T. M., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics%3A+Fluid+physics+at+the+nanoliter+scale%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale.</a> Reviews of Modern Physics. 77, 977(2005).</li>
<li>Zhang, C., Guo, X., Brunet, P., Costalonga, M., Royon, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+streaming+near+a+sharp+structure+and+its+mixing+performance+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Acoustic streaming near a sharp structure and its mixing performance characterization.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 23 (9), 104(2019).</li>
<li>Abolhasani, M., Oskooei, A., Klinkova, A., Kumacheva, E., Günther, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shaken%2C+and+stirred%3A+oscillatory+segmented+flow+for+controlled+size-evolution+of+colloidal+nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Shaken, and stirred: oscillatory segmented flow for controlled size-evolution of colloidal nanomaterials.</a> Lab on a Chip. 14, 2309-2318 (2014).</li>
<li>Thameem, R., Rallabandi, B., Hilgenfeldt, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+inertial+particle+manipulation+in+oscillating+flows%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Fluids%22%5BJournal%5D)">Fast inertial particle manipulation in oscillating flows.</a> Physical Review Fluids. 2 (5), 052001(2017).</li>
<li>Vishwanathan, G., Juarez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inertial+focusing+in+planar+pulsatile+flows%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Inertial focusing in planar pulsatile flows.</a> Journal of Fluid Mechanics. 921, 1(2021).</li>
<li>Geschiere, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Slow+growth+of+the+Rayleigh-Plateau+instability+in+aqueous+two+phase+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Slow growth of the Rayleigh-Plateau instability in aqueous two phase systems.</a> Biomicrofluidics. 6, 022007(2012).</li>
<li>Vázquez-Vergara, P., Torres Rojas, A. M., Guevara-Pantoja, P. E., Poiré, E. C., Caballero-Robledo, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+flow+spectrometer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Microfluidic flow spectrometer.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, 077001(2017).</li>
<li>Sauret, A., Shum, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forced+generation+of+simple+and+double+emulsions+in+all-aqueous+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Forced generation of simple and double emulsions in all-aqueous systems.</a> Applied Physics Letters. 100, 154106(2012).</li>
<li>Vishwanathan, G., Juarez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Steady+streaming+viscometry+of+Newtonian+liquids+in+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+of+Fluids%22%5BJournal%5D)">Steady streaming viscometry of Newtonian liquids in microfluidic devices.</a> Physics of Fluids. 31, 041701(2019).</li>
<li>Vishwanathan, G., Juarez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Steady+streaming+flows+in+viscoelastic+liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Steady streaming flows in viscoelastic liquids.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 271, 104143(2019).</li>
<li>Vishwanathan, G., Juarez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+and+application+of+sub-kilohertz+oscillatory+flows+in+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Generation and application of sub-kilohertz oscillatory flows in microchannels.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 24, 69(2020).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הדגמנו את ההרכבה (ראו פרוטוקול שלבים קריטיים 3 ו-4) ואת הפעולה (ראו פרוטוקול שלבים קריטיים 5 ו-6) של מנגנון חיצוני מבוסס רמקולים ליצירת זרימה מתנדתית עם תדרים בטווח של 10 עד 1000 הרץ בהתקנים מיקרופלואידיים. מעקב אחר חלקיקים של חלקיקי עוקבים מרחפים נדרש כדי לקבוע את הנאמנות של התנועה ההרמונית, כמו גם לכיול טווח משרעת התנודות הניתנות להשגה על פני טווח תדרי ההפעלה. עקומת המשרעת-תדר עבור הגדרת נפח נתונה תלויה בעיקר במאפייני הדובר, שאותם לא ניתן לשנות (ראו דיון במאפייני הדובר בתוצאות מייצגות עבור איור 3A,...

השליטה המדויקת בקצב זרימת הנוזלים במיקרו-ערוצים היא חיונית ליישומי מעבדה-על-שבב כגון ייצור טיפות ואנקפסולציה1, ערבוב 2,3, ומיון ומניפולציה של חלקיקים מרחפים 4,5,6,7. השיטה הנפוצה ביותר לבקרת זרימה היא משאבת מזרק המייצרת זרימות יציבות מבוקרות מאוד המעניקות נפח קבוע של נוזל או קצב זרימה נפחי קבוע, המוגבל לעתים קרובות לזרימה חד כיוונית לחלוטין. אסטרטגיות חלופיות ליצירת זרימה חד כיוונית כוללות שימוש בראש כבידה8, כוחות נימיים9 או זרימה אלקטרו-אוסמוטית10. משאבות מזרקים ניתנות לתכנות מאפשרות שליטה דו-כיוונית תלוית זמן בקצבי הזרימה ובנפחים המחולקים, אך הן מוגבלות לזמני תגובה העולים על 1 שניות בשל האינרציה המכנית של משאבת המזרק.
בקרת זרימה בקני מידה קצרים יותר של זמן פותחת שפע של 6,11,12,13,13,14,15 אפשרויות שאינן נגישות בדרך אחרת עקב שינויים איכותיים בפיזיקת הזרימה. האמצעי המעשי ביותר לרתום את פיזיקת הזרימה המגוונת הזו הוא באמצעות גלים אקוסטיים או זרימות מתנדות עם פרקי זמן הנעים בין 10-1- 10-9 שניות או 101 -109 הרץ. הקצה הגבוה יותר של תחום תדרים זה נגיש באמצעות גל אקוסטי בתפזורת (BAW; 100 kHz-10 MHz) והתקני גל אקוסטי על פני השטח (SAW; 10 MHz-1 GHz). בהתקן BAW טיפוסי, המצע כולו ועמודת הנוזלים רוטטים על ידי הפעלת אות מתח על פני פיאזואלקטרי מלוכד. זה מאפשר תפוקות גבוהות יחסית אך גם גורם לחימום באמפליטודות גבוהות יותר. בהתקני SAW, לעומת זאת, הממשק המוצק-נוזלי מתנודד על ידי הפעלת מתח על זוג אלקטרודות משולבות בתבנית על מצע פיאזואלקטרי. בשל אורכי הגל הקצרים מאוד (1 μm-100 μm) חלקיקים קטנים כמו 300 ננומטר ניתן לתמרן במדויק על ידי גל הלחץ שנוצר בהתקני SAW. למרות היכולת לתפעל חלקיקים קטנים, שיטות SAW מוגבלות למניפולציה מקומית של חלקיקים מכיוון שהגל מתמעט במהירות עם המרחק מהמקור.
בתחום התדרים של 1-100 קילוהרץ, זרימות מתנדות נוצרות בדרך כלל באמצעות רכיבי פיאזו המחוברים למיקרו-ערוץ פולידימתילסילוקסן (PDMS) מעל חלל מתוכנן16,17. קרום ה-PDMS שמעל החלל המעוצב מתנהג כמו קרום רוטט או תוף שלוחץ על הנוזל בתוך התעלה. בתחום תדרים זה, אורך הגל גדול מגודל הערוץ, אך משרעת מהירות התנודה קטנה. התופעה השימושית ביותר במשטר תדרים זה היא יצירת זרימות זרימה אקוסטיות/צמיגות, שהן זרימות יציבות מתוקנות הנגרמות עקב אי-ליניאריות הטבועה בזרימת נוזלים עם אינרציה18. זרמי הזרימה היציבים מתבטאים בדרך כלל במערבולות נגדיות המסתובבות במהירות גבוהה בקרבת מכשולים, פינות חדות או מיקרו-בועות. מערבולות אלה שימושיות לערבובשל 19,20 ולהפרדת חלקיקים בגודל 10 מיקרומטר מזרם הזרימה21.
עבור תדרים בטווח של 10-1000 הרץ, הן המהירות של הרכיב המתנד והן הזרימה הצמיגית היציבה הקשורה אליו ניכרות בגודלן ושימושיות. זרימות מתנדות חזקות בתחום תדרים זה יכולות לשמש למיקוד אינרציאלי22, להקל על יצירת טיפות23, ויכולות ליצור תנאי זרימה (מספרי Womersley) המחקים את זרימת הדם עבור מחקרי מבחנה . מצד שני, זרימות זורמות שימושיות לערבוב, לכידת חלקיקים ומניפולציה. זרימה מתנדתית בטווח תדרים זה יכולה להתבצע גם באמצעות רכיב piezo המחובר למכשיר כמתואר לעיל23. מכשול משמעותי ביישום זרימות מתנדות דרך אלמנט פיאזו מלוכד הוא שהוא דורש לתכנן תכונות מראש. יתר על כן, רכיבי הרמקולים המחוברים אינם ניתנים לניתוק, ויש לחבר אלמנט חדש לכל מכשיר24. עם זאת, מכשירים כאלה מציגים את היתרון של להיות קומפקטי. שיטה חלופית היא שימוש בשסתום ממסר אלקטרומכני20. שסתומים אלה דורשים מקורות לחץ פנאומטיים ותוכנת בקרה מותאמת אישית לתפעול ולכן מגבירים את המחסום הטכני לבדיקה וליישום. עם זאת, התקנים כאלה מאפשרים את היישום של משרעת לחץ להגדיר ותדירות.
במאמר זה מתוארת הבנייה, ההפעלה והאפיון של שיטה ידידותית למשתמש ליצירת זרימות מתנדות בתחום התדרים של 10-1000 הרץ במיקרו-ערוצים. השיטה מציעה יתרונות רבים כגון הרכבה חסכונית, קלות תפעול ומוכנה להתממשק עם ערוצים ואביזרים מיקרופלואידיים סטנדרטיים כגון משאבות מזרקים וצינורות. בנוסף, בהשוואה לגישות דומות קודמות25, השיטה מציעה למשתמש שליטה סלקטיבית ועצמאית על תדרי תנודה ואמפליטודות, כולל אפנון בין צורות גל סינוסואידליות ולא סינוסואידליות. תכונות אלה מאפשרות למשתמשים לפרוס בקלות זרימות מתנדות, ולכן, מאפשרות אימוץ נרחב למגוון רחב של טכנולוגיות ויישומים מיקרופלואידיים הקיימים כיום בתחומי הביולוגיה והכימיה.

<table><tbody><tr><td><חזק>מכלול נהג תנודתי</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>חוט תנין לפין</td><td>Adafruit</td><td>3255</td><td>קליפ תנין קטן לחוט מגשר זכר (12)</td></tr><tr><td>כבל</td><td>Aux Adafruit</td><td>2698</td><td>3.5 מ"מ כבל סטריאו זכר/זכר 1 מ'</td></tr><tr><td>שבב בקר</td><td>Damgoo</td><td>TPA3116</td><td>50w+50w מגבר אודיו 2 ערוצים (Bluetooth ו-AUX)</td></tr><tr><td>DC מתאם</td><td>Adafruit</td><td>798</td><td>12 V DC 1A מתאם מתח מיתוג מווסת</td></tr><tr><td>קצה מיקרו-פיפטה</td><td>VWR Signature</td><td>37001-532</td><td>200 ul micropipette</td></tr><tr><td>tip איטום סיליקון</td><td>Loctite</td><td>908570</td><td>איטום סיליקון שקוף עמיד למים (80 מ"ל)</td></tr> <tr><td>רמקול</td><td>Drok</td><td>6843996</td><td>4.5 אינץ' 4 אוהם 40 W רמקול</td></tr><tr><td>תושבת</td><td></td><td></td> <td>רמקולתלת מימד מודפס מ-'speakermount.stl' בקבצים משלימים</td></tr><tr>מתאם <td></td><td></td><td>רמקול לצינור</td><td>מודפס בתלת מימד מ-'speaketubeadapter.stl' בקבצים משלימים</td></tr><tr><td><חזק>ייצור מיקרו-ערוץ </חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>אגרוף ביופסיה</td><td>Miltex</td><td>15110</td><td>אגרוף ביופסיה עם בוכנה (1 - 4 מ"מ)</td></tr><tr><td>Degasser</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td>חד</tr><tr><td>פעמית כף</td><td></td><td></td><td></td>חד פעמית</tr><tr><td>זכוכית שקופיות</td><td>VWR Signature</td><td>16004-430</td><td>3 "x 1" נקי מראש בעובי 1 מ"מ</td></tr><tr><td>עובש</td><td></td><td></td><td>Si - SU-8 או מודפס בתלת מימד</td></tr><tr><td>תנור</td><td>Fischer Scientific</td><td></td><td>Isotemp</td></tr><tr><td>PDMS שרף ו-cross-linker</td><td>Dow Chemical</td><td>4019862</td><td>Sylgard 184 שרף PDMS וקרוסלינקר (500 גרם)</td></tr> <tr><td>צינורות פוליאתילן</td><td>Becton Dickinson Intramedic</td><td>427440</td><td>צינורות פוליאתילן (PE 60 - PE 200)</td></tr><tr><td>סכיני גילוח</td><td>VWR</td><td>55411-050</td><td>סכיני גילוח תעשייתיים קצה יחיד</td></tr><tr><td>מחולל פלזמה RF</td><td>מוצרים אלקטרו-טכניים</td><td>BD - 20</td><td>מחולל בתדר גבוה</td></tr><tr><td>שחרור תבנית סיליקון</td><td>CRC</td><td>03301</td><td>שחרור עובש סיליקון בדרגת מזון (16 אונקיות)</td></tr><tr><td><חזק>תצפית ואפיון</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מצלמה</td><td>Edgertronic</td><td></td><td>SC2 +</td></tr> <tr><td>עדשה</td><td>Nikon</td><td></td><td>Plan Fluor 10x</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ</td><td>Nikon</td><td></td><td>Ti Eclipse שלב ידני</td></tr><tr><td>מחטים</td><td>Becton Dickinson</td><td>305175</td><td>&nbsp; PrecisionGlide 20G</td></tr><tr><td>מזרק</td><td>בקטון דיקינסון</td><td>1180100555</td><td>מונו-ג'קט 1 מ"ל</td></tr><tr><td>משאבת מזרק</td><td>הרווארד מזרק</td><td></td><td>כפול משאבת מזרק ניתנת לתכנות</td></tr><tr><td>חלקיקי</td><td>מעקב Spherotech</td><td>PP-10-10</td><td>חלקיקי מעקב פוליסטירן 1 אום</td></tr></tbody></table>

הרכבה ואפיון של דרייבר חיצוני ליצירת זרימה תנודתית תת-קילוהרץ במיקרו-ערוצים

Assembly and Characterization of an External Driver for the Generation of Sub-Kilohertz Oscillatory Flow in Microchannels

הטכנולוגיה המיקרופלואידית הפכה לכלי סטנדרטי במעבדות כימיות וביולוגיות הן לניתוח והן לסינתזה. הזרקה של דגימות נוזליות, כגון ריאגנטים כימיים ותרביות תאים, מתבצעת בעיקר באמצעות זרימות קבועות המונעות בדרך כלל על ידי משאבות מזרקים, כוח הכבידה או כוחות נימיים. השימוש בזרימות מתנודתיות משלימות נחשב רק לעתים רחוקות ביישומים למרות יתרונותיו הרבים כפי שהוכחו לאחרונה בספרות. החסם הטכני המשמעותי ליישום זרימות מתנודתיות במיקרו-ערוצים אחראי ככל הנראה להיעדר אימוץ נרחב שלה. משאבות מזרקים מסחריות מתקדמות שיכולות לייצר זרימה מתנדתית, הן לעתים קרובות יקרות יותר ופועלות רק עבור תדרים של פחות מ-1 הרץ. כאן, ההרכבה והתפעול של מנגנון מבוסס רמקולים מסוג plug-and-play בעלות נמוכה, המייצר זרימה מתנודדת במיקרו-ערוצים, מודגמת. ניתן להשיג זרימות מתנדות הרמוניות בנאמנות גבוהה עם תדרים הנעים בין 10-1000 הרץ יחד עם בקרת משרעת עצמאית. ניתן להשיג אמפליטודות הנעות בין 10-600 מיקרומטר לאורך כל טווח הפעולה, כולל אמפליטודות > 1 מ"מ בתדר התהודה, במיקרו-ערוץ טיפוסי. למרות שתדירות התנודה נקבעת על ידי הרמקול, אנו ממחישים כי משרעת התנודה רגישה לתכונות הזורם ולגיאומטריית התעלה. באופן ספציפי, משרעת התנודה פוחתת עם הגדלת אורך מעגל הערוץ וצמיגות הנוזל, ובעבר, המשרעת גדלה עם הגדלת עובי ואורך שפופרת הרמקול. בנוסף, המנגנון אינו דורש תכונות קודמות כדי להיות מתוכנן על המיקרו-ערוץ והוא ניתן להסרה בקלות. זה יכול לשמש בו זמנית עם זרימה קבועה שנוצרה על ידי משאבת מזרק כדי ליצור זרימות pulsatile.

כדי להמחיש את היכולת והביצועים של ההתקנה לעיל, מוצגות תוצאות מייצגות של זרימה מתנודדת במיקרו-ערוץ ליניארי פשוט עם חתך מרובע. רוחבה וגובהה של התעלה הם 110 מיקרומטר ואורכו 5 ס"מ. ראשית, אנו מתארים את התנועה של חלקיקי עקבות פוליסטירן כדוריים וכיצד ניתן להשתמש בהם כדי לבדוק את התזזיתיות של האות המתנד, כמו גם את טווח משרעת התנודות הניתנות להשגה. לאחר מכן נדון בהשפעה של תכונות נוזל ספציפיות או חומרים מיקרופלואידיים על משרעת התנודה. לבסוף, אנו ממחישים את היכולת עבור צורות גל שאינן סינוסואידליות.
לשם ...

הפרוטוקול מדגים שיטה נוחה להפקת זרימה מתנדתית הרמונית מ-10-1000 הרץ במיקרו-ערוצים. זה נעשה על ידי התממשקות דיאפרגמה רמקול מבוקרת מחשב למיקרו-ערוץ באופן מודולרי.

Microfluidic technology has become a standard tool in chemical and biological laboratories for both analysis and synthesis. The injection of liquid ...

הטכניקה שלנו מביאה זרימות מתנדות לביולוגים וכימאים באמצעות מיקרופלואידיקה. התקן זה מהיר להרכבה, קל לשימוש, והוא שיטת הכנס-הפעל להפקת זרימות מתנדות בנאמנות גבוהה. מי שידגים את ההליך יהיה ג'ירידאר וישוואנאת'ן, דוקטורנט מהמעבדה שלי.כדי להתחיל, הידקו את קצוות קליפס התנין של זוג תנינים כדי להצמיד חוטים להדקים של רמקול של 15 וואט עם חרוט של שמונה סנטימטרים. מקם את שבב בקר ה- aux על רכיב בידוד. הכנס את קצוות הפין לשקעי הבורג של שבב ה- aux.הדקו באמצעות מברג כדי להבטיח קישוריות. חבר קצה אחד של כבל aux לשבב הבקר, ואת הקצה השני ליציאת aux במחשב. חבר מתאם זרם ישיר של 12 וולט לספק הכוח.הפעל את שבב הבקר על-ידי חיבור הקצה הקואקסיאלי של מתאם DC לשקע החשמל. באמצעות דפדפן אינטרנט, נווט לאתר מחולל צלילים מקוון. הקלד את התדר הרצוי בין 5 ל-1200 הרץ ביישום המקוון וגלול את פס הכרך לסכום הנדרש.לחץ על סמל מחולל סוג הגל ובחר את צורת הגל הרצויה כמו סימן, ריבוע, משולש או נסורת. הגדרת ברירת המחדל היא טופס גל סימן. הקש הפעל כדי להפעיל את הרמקול.הדביקו את הרמקול ואת שבב הבקר על תלולית הרמקולים המודפסת בתלת-ממד למיקום על במת המיקרוסקופ. מקם את המתאם המודפס בתלת-ממד באופן קונצנטרי על חרוט הרמקול. יש למרוח חומר איטום מסיליקון בנדיבות לאורך קצוות המתאם ולתת לריפוי במשך שעתיים.חותכים קצה מיקרופיפט 200 מיקרוליטר במרחק של כשני סנטימטרים מהקצה הצר שלו ומשליכים את החצי הרחב יותר של הקצה שבו הקצה החרוטי הצר ישמש כחותם טריז לחיבור הפיך. חבר את צינורות הפוליאתילן ליציאת המיקרו-ערוצים על ידי השחלה תחילה דרך קצה המיקרופיפט, ולאחר מכן דרך הקצה הקואקסיאלי של המתאמים, ולבסוף, החוצה דרך הצד. תקעו בחוזקה את הקצה הצר של קצה הפיפטה לתוך הקצה הקואקסיאלי של המתאמים כדי ליצור אטם הדוק הניתן להסרה.הוסיפו חלקיקי עוקבים לבקבוקון במשקל של 22% לפי משקל תמיסת גליצרול במשקל כדי לייצר תרחיף צף נייטרלי עם שבר נפח של 0.01% עד 0.1% פוליסטירן בנוזל ב-20 מעלות צלזיוס. מערבבים במרץ על ידי טלטול כדי לייצר תרחיף הומוגני. טען מזרק כניסה של מיליליטר אחד עם מיליליטר אחד של דגימה.תלו והידוק את המזרק הטעון למשאבת מזרק אוטומטית. הכנס את מחט המזרק לתוך צינורות הכניסה של המכשיר כדי ליצור אטימה אטומה למים. ודא שצינור היציאה מושרש דרך מכלול המתאם ולתוך מאגר.הפעל את משאבת המזרק, באמצעות מסך המגע בחר את סוג המזרק כ- Becton-Dickinson 1 mL, ולאחר מכן בחר Infuse. לאחר מכן בחר את קצב הזרימה הנדרש של נפח הזרימה. הפעל את הזרימה היציבה באמצעות משאבת המזרק.המתן עד שצינור היציאה יתמלא בנוזל עד לרמקול. בחר משרעת תדרים נדרשת וצורת גל ביישום מחולל הגוונים, והקש Play כדי ליצור זרימה מתנדתית בתוך המיקרו-ערוץ. הרכיבו את המכשיר על המיקרוסקופ.הגדר את התצורה האופטית על ידי בחירת עדשה אובייקטיבית עם הגדלה בין 10X ל- 40X, והתאמת מישור המוקד ומיקום הבמה. כדי לקבל מדידות במישור מוקד מוגדר היטב, ודא שעומק השדה של העדשה האובייקטיבית קטן מעומק התעלה בפקטור של חמישה או יותר. כדי לצפות בזרימה המתנודדת, השתמש במצלמה במהירות גבוהה עם קצב פריימים של לפחות כפול מתדירות התנודה.לקבלת רזולוציה שימושית של צורת הגל, מדוד לפחות 10 נקודות לפרק זמן עם קצב פריימים גדול פי 10 מתדירות התנודה. לחלופין, כדי לצפות בהשפעות ארוכות טווח של זרימות חיוביות לבצע הדמיה סטרובוסקופית על ידי הגדרת התצפית לכל מחלק מושלם של תדירות התנודה. להדמיה ישירה וסטרובוסקופית, השתמשו במצלמה המצוידת בתריס גלובלי כדי להימנע מאפקט הג'לו.בכל מקרה, יש לשמור על זמן חשיפה קטן משמעותית מתקופת זמן התנודה בפקטור של 10 או יותר כדי למנוע פסים. כדי למדוד את משרעת התנודה ללא מצלמה במהירות גבוהה, הקלט בקצב פריימים שנשמר קרוב לקצב הפריימים הסטרובוסקופי אך לא אליו, מה שמביא לתנודה מואטת מאוד שממנה ניתן למדוד במדויק את המשרעת, לצפות ולתעד את מדידות המשרעת. התזוזה העוקבת של חלקיקי העקיבה במישור האמצעי של הערוץ הראתה אות הרמוני לתדרי התנודה 100, 200, 400 ו-800 הרץ.בחלקה של משרעת תנודה לעומת תדירות עבור כל הגדרות עוצמת הרמקולים, העקומה האופיינית הייתה בעלת שיא תהודה בסביבות 180 הרץ שמעבר לו המשרעת פוחתת עם התדר הגובר. ההשפעה של פרמטרים שונים על משרעת המתנדים על טווח התדרים התפעוליים ביחס למקרה הייחוס, הראתה כי כאשר צמיגות הנוזל העובד מוגברת, המשרעת יורדת בפקטור של כמעט שניים. כאשר קוטר הצינורות המיקרופלואידיים עבור אותו חומר גדל, המשרעת גדלה בהשוואה למקרה הייחוס בפקטור בין 1.5 ל -3 בהתאם לתדר.כאשר אורך הצינור עבור אותו חומר גדל המשרעת גדלה באופן משמעותי בסמוך לתדר התהודה. מסלולי תזוזה של חלקיקים עבור צורות גלים שאינן סינוסואידליות הראו כי שינויים חדים מאוד במיקום הקשורים לצורות גל מרובעות וננסיות אינם אפשריים במערכות אמיתיות. אף על פי כן, ספקטרום פורייה היה בהסכמה טובה עם הספקטרום האידיאלי, לפחות עד ההרמוניה השלישית.חשוב לוודא כי צינור היציאה מלא במלואו בנוזל. זה מבטיח כי המשרעת היא מקסימלית וכי היא קבועה עם הזמן. יש להשתמש גם במצלמה עם תריס גלובלי.השתמשנו בטכניקה זו כדי לבחון ולמדוד במדויק כיצד מתנהגים חלקיקים בגודל מיקרון לאחר שהם נעים מרחק רב מאוד בתוך מיקרו-ערוץ. זה איפשר לנו ליישם טכניקות מניפולציה מיקרופלואידיות חדשות.

assembly-characterization-an-external-driver-for-generation-sub

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

מערכת microfluidic הרומן פותחה באמצעות תופעת שאיבה פסיבית נוזל מבוקר המשתמש מערכת המסירה. מערכת זו microfluidic יש פוטנציאל לשמש במגוון רחב של יישומים ביולוגיים נתון, עלות נמוכה שלה וקלות השימוש, דיוק נפחי, מהירות גבוהה, הדירות ואוטומציה.

מהירות גבוהה Droplet מבוססי משלוח מערכת פסיבי שאיבה מכשירים microfluidic

מכשירים microfluidic יכול לשמש כדי לחזות תהליכים טבעיים מורכבים בזמן אמת על המאזניים פיזי המתאים. פיתחנו מכשיר microfluidic פשוט המחקה התכונות העיקריות של התקשורת נקבובי טבעי ללימוד הצמיחה הובלה של חיידקים מתחת לפני הקרקע.

חלון על המיקרו: מערכות Microfluidic פשוט לחקר התחבורה מיקרוביאלית בתווך נקבובי

בסרטון זה אנו מתארים ראשון ייצור ותפעול הליכים של גל אקוסטי פני השטח (SAW) מכשיר נגדי אקוסטי. לאחר מכן, אנו מדגימים התקנה ניסיונית שמאפשרת לשניהם להדמיה איכותית זרימה וניתוח כמותי של תזרים מורכב בתוך מכשיר השאיבה ראה.

ייצור, תפעול ויזואליזציה זרימה במיקרופלואידיקה אקוסטית-נגדית Surface--מונע גל אקוסטי

עירורים אופטו-מכניים פרמטריים הודגמו לאחרונה בניסוי בתהודה אופטומכנית מיקרופלואידית באמצעות לחץ קרינה אופטי ופיזור ברילואין מגורה. מאמר זה מתאר את הייצור של מהודים מיקרופלואידיים אלה יחד עם מתודולוגיות ליצירה ואימות של תנודות אופטומכניות.

ייצור ובדיקה של מתנדים optomechanical Microfluidic

פרוטוקול זה מתאר ארכיטקטורת מערכת לביצוע הפרדות חלקיקים אוטומטיות בנפח קטן (0.15-1.5 מ"ל) באמצעות מכשיר מיקרופלואידי, ודן בשיטות לייעול הביצועים והתפעול של מכשיר אקוסטופלואידי.

פלטפורמת microfluidic לעיבוד מדגם Precision הקטן-נפח ושימוש בו לגודל חלקיקים הביולוגיים נפרדים עם Microdevice אקוסטי

אנו מציגים מערכת מיקרופלואידית למחקרי תפוקה גבוהה על מכונות חיים מורכבות, המורכבת מ-1500 יחידות תרבות, מערך של משאבות פריסטליות משופרות ומודולוס ערבוב באתר. השבב המיקרופלואידי מאפשר ניתוח של התנאים המיקרו-סביבתיים המורכבים והדינמיים ביותר ב-vivo.

יצירת תנאי סביבה דינמיים באמצעות מכשיר מיקרופלואידי בעל תפוקה גבוהה

פרוטוקול זה מתאר את ההרכבה והתפעול של מכשיר אצוטופלואידי בעלות נמוכה עבור משלוח מולקולרי מהיר לתאים באמצעות sonoporation המושרה על ידי סוכני ניגוד אולטרסאונד.

הרכבה ותפעול של מכשיר אצוטופלואידי לאספקה משופרת של תרכובות מולקולריות לתאים

פרוטוקול לתרבות ומניפולציה של רקמת עובר עכבר על שבב microfluidic מסופק. על ידי החלת פולסים של אפננים מסלול, מערכת זו יכולה לשמש כדי לשלוט חיצונית תנודות איתות לחקירה פונקציונלית של סמיטוגנזה עכבר.

גישה מיקרופלואידיקה לחקירה פונקציונלית של איתות תנודות השולטות בסמיטוגנזה

הפרוטוקול הנוכחי מתאר הרכבת ליפוזומים בסיוע אוקטאנול (OLA), טכניקה מיקרופלואידית ליצירת ליפוזומים תואמים ביולוגית. OLA מייצרת ליפוזומים חד-מפוזרים בגודל מיקרון עם אנקפסולציה יעילה, המאפשרת ניסויים מיידיים על שבב. פרוטוקול זה צפוי להתאים במיוחד לביולוגיה סינתטית ולמחקר תאים סינתטיים.

הרכבת ליפוזום בסיוע אוקטאנול על שבב לביו-הנדסה

הייצור של התקן דו-שכבתי מבוסס פולידימתילסילוקסאן (PDMS) לייצור ספריות קומבינטוריות בתחליבים של מים בשמן (תקעים) מוצג כאן. החומרה והתוכנה הדרושים לאוטומציה של ייצור תקעים מפורטים בפרוטוקול, ומודגם גם ייצור ספרייה כמותית של תקעים פלואורסצנטיים.

התקן מיקרופלואידי דו-שכבתי לייצור תקע קומבינטורי

פרוטוקול זה מציג שיטה לייצור שבב מיקרופלואידי דו-שכבתי ולניתוח צמיחה מיקרוביאלית תחת תנודות חמצן מהירות. ביצועי המכשיר אומתו באמצעות חישת חמצן בתעלות נוזלים וגידול מיקרוביאלי.

יצירת תנודות חמצן מהירות בניתוח צמיחה מיקרוביאלית של תא בודד באמצעות מכשיר מיקרופלואידית דו-שכבתית

למד ליצור זרימה תנודתית הרמונית בטווח תדרים 10-1000 הרץ במיקרו-ערוצים באמצעות רמקול ממוחשב ומעגל חיבור פשוט. שיטה זו מאפשרת למדענים לחקור תהליכים ביולוגיים וכימיים בקלות ובדיוק גבוה.

הרכבה ואפיון של דרייבר חיצוני ליצירת זרימה תנודתית תת-קילוהרץ במיקרו-ערוצים

גלה סרטונים נוספים