Name: התאמת פיזור טיילור למדידת מקדם הפיזור של תמיסות אלקטרוליטים באמצעות מערך מיקרופלואידי נגיש (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 56 s
Description: למדו להתאים ניסוי פיזור טיילור לסולם מיקרו באמצעות מערכת מיקרופלואידית נגישה. שיטה זו מאפשרת מדידת מקדמי פיזור וחיזור אינטראקציות יונים רב-מינרליים במהירות ובעלות נמוכה.

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

<ol><li>Deen, W. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDeen%2C+WM+%22Analysis+of+Transport+Phenomena%22">Analysis of Transport Phenomena</a>. , Oxford University Press. New York. (1998).</li>
<li>Taylor, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dispersion+of+soluble+matter+in+solvent+flowing+slowly+through+a+tube%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+R+Soc+Lond+A%22%5BJournal%5D)">Dispersion of soluble matter in solvent flowing slowly through a tube.</a> Proc R Soc Lond A. 219 (1137), 186-203 (1953).</li>
<li>Bello, M. S., Rezzonico, R., Righetti, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+Taylor-Aris+dispersion+for+measurement+of+a+solute+diffusion+coefficient+in+thin+capillaries%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Use of Taylor-Aris dispersion for measurement of a solute diffusion coefficient in thin capillaries.</a> Science. 266 (5186), 773-776 (1994).</li>
<li>Ding, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear+dispersion+of+multispecies+electrolyte+solutions+in+the+channel+domain%5BTitle%5D)+AND+%22J+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Shear dispersion of multispecies electrolyte solutions in the channel domain.</a> J Fluid Mech. 970, A27(2023).</li>
<li>Taylor, A. W., Harris, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+commercial+desktop+cutter+technique+for+rapid-prototyping+of+microfluidic+devices+and+application+to+Taylor+dispersion%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">Optimized commercial desktop cutter technique for rapid-prototyping of microfluidic devices and application to Taylor dispersion.</a> Rev Sci Instrum. 90 (11), 116102(2019).</li>
<li>Lee, G., Luner, A., Marzuola, J., Harris, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dispersion+control+in+pressure-driven+flow+through+bowed+rectangular+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Dispersion control in pressure-driven flow through bowed rectangular microchannels.</a> Microfluid Nanofluidics. 25, 1-11 (2021).</li>
<li>Stroock, A. D., Dertinger, S. K. W., Ajdari, A., Mezic, I., Stone, H. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chaotic+mixer+for+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Chaotic mixer for microchannels.</a> Science. 295 (5555), 647-651 (2002).</li>
<li>Walsh, D. J., Schinski, D. A., Schneider, R. A., Guironnet, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((General+route+to+design+polymer+molecular+weight+distributions+through+flow+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">General route to design polymer molecular weight distributions through flow chemistry.</a> Nat Commun. 11 (1), 3094(2020).</li>
<li>Aris, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+dispersion+of+a+solute+in+a+fluid+flowing+through+a+tube%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+R+Soc+Lond+A+Math+Phys+Sci%22%5BJournal%5D)">On the dispersion of a solute in a fluid flowing through a tube.</a> Proc R Soc Lond A Math Phys Sci. 235 (1200), 67-77 (1956).</li>
<li>Aminian, M., Bernardi, F., Camassa, R., Harris, D. M., McLaughlin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+boundaries+shape+chemical+delivery+in+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">How boundaries shape chemical delivery in microfluidics.</a> Science. 354, 1252-1256 (2016).</li>
<li>Aminian, M., Bernardi, F., Camassa, R., Harris, D. M., McLaughlin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+diffusion+of+passive+tracers+in+laminar+shear+flow%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">The diffusion of passive tracers in laminar shear flow.</a> J Vis Exp. (135), e57205(2018).</li>
<li>Dutta, D., Ramachandran, A., Leighton, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+channel+geometry+on+solute+dispersion+in+pressure-driven+microfluidic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Effect of channel geometry on solute dispersion in pressure-driven microfluidic systems.</a> Microfluid Nanofluidics. 2, 275-290 (2006).</li>
<li>Bontoux, N., Pépin, A., Chen, Y., Ajdari, A., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+characterization+of+hydrodynamic+dispersion+in+shallow+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Experimental characterization of hydrodynamic dispersion in shallow microchannels.</a> Lab Chip. 6 (7), 930-935 (2006).</li>
<li>Todd, D., Krasnogor, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Homebrew+photolithography+for+the+rapid+and+low-cost%2C%26%2334%3BDo+It+Yourself%26%2334%3B+prototyping+of+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Omega%22%5BJournal%5D)">Homebrew photolithography for the rapid and low-cost,&#34;Do It Yourself&#34; prototyping of microfluidic devices.</a> ACS Omega. 8 (38), 35393-35409 (2023).</li>
<li>Chatwin, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+approach+to+normality+of+the+concentration+distribution+of+a+solute+in+a+solvent+flowing+along+a+straight+pipe%5BTitle%5D)+AND+%22J+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">The approach to normality of the concentration distribution of a solute in a solvent flowing along a straight pipe.</a> J Fluid Mech. 43 (2), 321-352 (1970).</li>
<li>Gimadutdinova, L., Ziyatdinova, G., Davletshin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+voltammetric+sensor+for+the+simultaneous+quantification+of+Tartrazine+and+Brilliant+Blue+FCF%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Selective voltammetric sensor for the simultaneous quantification of Tartrazine and Brilliant Blue FCF.</a> Sensors (Basel). 23 (3), 1094(2023).</li>
<li>Bharadwaj, R., Santiago, J. G., Mohammadi, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+optimization+of+on-chip+capillary+electrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Design and optimization of on-chip capillary electrophoresis.</a> Electrophoresis. 23 (16), 2729-2744 (2002).</li>
</ol>

בדוח זה, הצגנו מערך ניסוי ופרוטוקול חוזרים ונגיש להתאמת ניסוי פיזור טיילור לסולם המיקרופלואידי. אנו ממנפים טכניקת קסרוגרפיה קיימת5 כדי לייצר את המיקרו-ערוצים שלנו בתוך החברה בעלות נמוכה באמצעות הדפסת תלת מימד וחותך מלאכה שולחני. התקן הנוכחי בתעשייה לייצור מיקרו-ערוצים כולל יצירת תבניות מאסטר בהן ניתן ליצוק תעלות. בהשוואה לטכניקה הנדונה בכתב יד זה, שיטות אלה יכולות להיות בעלות רזולוציית ערוצים וגודל תכונה טובים יותר באופן משמעותי (חלקן קטנות עד 0.1 מיקרומטר), אך יש להן חיסרון של עלויות תקורה גבוהות בהרבה, עד עשרות אלפי דולר14. בנוסף לעלות התקורה הראשונית, כל שינוי בתכונות עיצוב הערוץ דורש הן יצירת תבנית מאסטר חדשה והן ריפוי של ערוצים חדשים, מה שמגדיל את זמן ההשבתה. לעומת זאת, העלות ההתחלתית של ציוד ייצור הערוצים המשמש בדוח זה היא כ-300 דולר; זה דומה לדרך הזולה ביותר לייצור תבנית מאסטר, (כגון שימוש בטכניקות מבוססות פולידימתילסילוקסן (PDMS), אך יש לו יתרון בכך ששינויים בעיצוב הערוצים והדפסת תעלות חדשות לוקחים פחות זמן באופן משמעותי תוך שמירה על חספוס פני השטח בהשוואה לטכניקות הייצור המובילות עבור תעלות ברוחב 200 מיקרומטר5. אנו מסוגלים לחתוך שבב מיקרופלואידי בפחות מ-5 דקות ובפחות מ-1 דולר.
בפרוטוקול זה, הנתונים נרשמים בנקודת לכידה קבועה במורד הזרם מכניסת העוקב באמצעות הדמיית שדה בהיר באמצעות מצלמת D-SLR המותקנת עם עדשת מאקרו. בעוד שהפרוטוקול פותח באמצעות תמיסה של מלח נתרן פלואורסצאין במים נטולי יונים (DI), שיטת הדמיה זו ישימה לסוגים אחרים של צבע, כגון צבעי מאכל, כל עוד יש קשר ליניארי בין עוצמת העוקב לריכוז. ניתן להרחיב עוד יותר את המגוון הפוטנציאלי של כימיקלים לשימוש על ידי התחשבות בספקטרום הספיגה ותאורת הרקע שלהם. עם זאת, נציין כי חלק מצבעי המאכל נגזרים מחומרים צמחיים ועשויים להכיל יותר ממין כימי אחד; יש לנקוט משנה זהירות בבחירת צבע המאכל שישמש כדי למנוע תוצאות סותרות.
תוקף ההגדרה והפרוטוקול הזה אומת על ידי חישוב גורם הפיזור הניסיוני, f, עבור יחס גובה-רוחב ערוץ משתנה וקצב זרימה ניסיוני, והשוואתו לערכים התיאורטיים שלו עבור מיקרו-ערוצים של חתכים מלבניים, כפי שמוצג באיור 7. חישבנו גם את מקדם הדיפוזיה, κ, עבור עוקבים פסיביים של מין יחיד בתנאי ניסוי משתנים אלה. טבלה 1 מדווחת על מקדם הדיפוזיה המולקולרית של מלח נתרן פלואורסצאין שהתקבל ממחקר ניסיוני זה. באופן ספציפי, ערכי κ בטבלה חושבו ממשוואה (3) על ידי שימוש בהתאמות ניסיוניות למקדם הפיזור המשופר, K, וערכים תיאורטיים עבור גורם הפיזור, f. אנו מדווחים על ערכים ממוצעים עבור ארבעה ניסויים במיקרו-ערוצים עם יחסי גובה-רוחב משתנים (λ = 0.1, 0.25 ו-0.5) וקצבי זרימה (0.05, 0.1 ו-0.2 ס"מ לשנייה). עבור כל אחד מהם, אנו כוללים גם את השגיאה היחסית ביחס לערך התיאורטי10,11, κ = 5.70 x 10-6 ס"מ2/s, מה שמדגים את הדיוק של השיטה שלנו. לבסוף, עבור כל קבוצה של פרמטרים ניסיוניים אנו מדווחים על מספר פקלט וטווח הזמן הלא ממדי המוגדר על ידי חלוקת הזמן הממדי t כאשר עקומת עוצמת הניסוי חורגת מקו הבסיס, על ידי זמן דיפוזיה td = h2/(4κ). אנו כוללים את טווח הזמן הניסיוני הלא-ממדי כדי להוכיח שהמערכת שלנו נכנסה למשטר פיזור טיילור ולכן ניתן להעריך אותה היטב על ידי פרופיל גאוס15. למעשה, זמני התצפית המדווחים בשתי העמודות האחרונות של טבלה 1, הם בערך פי 2-5 (או יותר) מזמן הדיפוזיה td.
לאחר מכן, הרחבנו את הפרוטוקול כדי לחקור אינטראקציה והפרדה של יונים מרובי מינים. אנו מדווחים להלן על התוצאות שלנו מיישום ניסוי פיזור טיילור על תמיסת אלקטרוליטים רב-מינים המיוצרת על ידי ערבוב פלואורסצאין, מלח נתרן וצבעי מאכל כחולים במי DI. איור 8 מציג את התפתחות הזמן של עקומות עוצמת הערוץ הכחול ההפוך בנקודת לכידת המצלמה עבור שלושה מומסים: תמיסת צבע מאכל כחול במי DI (-), תמיסת מלח נתרן פלואורסצאין במי DI (...), ותמיסת צבע מאכל כחול מעורב ותמיסת מלח נתרן פלואורסצאין במי DI (----). כל עקומה היא ממוצע של חמישה ניסויים ניסיוניים עם סטיית תקן אחת לכל כיוון (הצללה). העקומות מראות שהניסויים עם צבעי מאכל כחולים בלבד (–) מגיעים למינימום תחילה, בהשוואה לסולם הזמן של המקסימום עבור ניסויי מלח נתרן פלואורסצאין (...). זה עולה בקנה אחד עם העובדה שלמלח נתרן פלואורסצאין יש מקדם דיפוזיה מולקולרית בסדר גודל אחד קטן מזה של כחול 1, מרכיב הצבע לצבע המאכל הכחול המשמש16. ניסויי התמיסה המעורבת (----) מדגישים את ההבדל הזה בסולם הזמן ואת הפרדת היונים הנובעת מכך הנראית לעין באמצעות שינוי קעור בפרופיל העוצמה; העקומה יורדת תחילה מתחת לקו הבסיס לפני שהיא פונה כלפי מעלה ומגיעה לשיא מעל קו הבסיס. באיור 9 אנו משרטטים את אותה עקומת עוצמת ערוץ כחול הפוכה (----) המכוסה בעקומה המתקבלת על ידי סיכום התרומות האישיות של ניסויי צבעי המאכל הכחולים וניסויי מלח הנתרן הפלואורסצאין (+++). ההבדל בין שתי העקומות מדגיש את ההשפעה שיש לאינטראקציה של יון-יון על עקומת עוצמת התמיסה המעורבת. כאשר פשוט מוסיפים את שתי תרומות המומסים הבודדות, העקומה (+++) מציגה מינימום עמוק יותר המונע על ידי התרומה החזקה מתחת לקו הבסיס של תמיסת הצבע הכחול (מוצגת כ- באיור 8), לפני שהקעור משתנה בסולם זמן ארוך יותר בהשוואה לעקומת התמיסה המעורבת (----). לבסוף, עקומת הסכום מציגה שוב שיא גבוה יותר מעל קו הבסיס בהשוואה לעקומה המעורבת, בשל התנהגות תמיסת מלח הנתרן הפלואורסצאין (מוצגת כ...  באיור 8). השיא הרך יותר יחד עם קיצור ציר הזמן הוא אינדיקציה לאינטראקציה בין צבע המאכל הכחול ליוני מלח הנתרן הפלואורסצאין.
פרופילי העוצמה באיור 6, איור 8 ואיור 9 מציגים הטיה; ייתכן שהדבר נובע מכמה הבדלים בין תיאוריית פיזור טיילור הקלאסית 2,5,9 לבין הכמות שנמדדה בניסויים. פרופיל הריכוז החזוי על ידי משוואה (2) הוא סימטרי במרחב, אך במערך הניסוי שלנו המדידה נלקחת בנקודת לכידה קבועה במורד הזרם מאתר הזרקת העוקב כפונקציה של זמן. כאשר מסתכלים עליו כפונקציה של זמן, הפרופיל המתקבל מוטה מטבעו. אסימטריה זמנית זו עולה בקנה אחד עם תצפיות שדווחו במחקרים קודמים, כולל Taylor and Harris (2019)5. סיבה אפשרית נוספת להטיה היא השפעת האזור הסופי של חלון לכידת התמונה הניסיוני. חלופה אפשרית להתאמה הגאוסית המתוארת במשוואה (1), כרוכה בהתאמת נתוני הניסוי לאינטגרל של הביטוי הגאוסי במשוואה (2) על פני אזור לכידת התמונה הסופי (ב-x), כפי שנעשה ב-Bharadwaj, Santiago, and Mohammadi (2002)17. תרומה זו להטיה הופכת רלוונטית במיוחד כאשר גודל תיבת הלכידה דומה לסטיית התקן של עקומת גאוס; כאן, אורך חלון הלכידה שלנו תמיד קטן לפחות בסדר גודל אחד מסטיית התקן של הגאוס.
שיטה ניסויית זולה זו מספקת גישה נגישה לניסוי פיזור טיילור בקנה מידה מיקרו. השלב העדין ביותר בפרוטוקול הוא ייצור והסרה של המיקרו-ערוץ השלילי. במהלך תהליך הייצור, יש לנקוט בזהירות יתרה כדי להבטיח שהתעלה מאובטחת לפני החיתוך כדי למנוע חיתוכים שגויים. בעת הסרת התשליל, ודא שלא נשאר חומר מאחור והימנע מכל מגע עם דפנות התעלה, שצריכות להיות חלקות, מקבילות וישרות כדי להבטיח תוצאות ניסוי אמינות. מגבלה של שיטה זו היא מגבלת הרזולוציה האינהרנטית של הקסרוגרפיה. בכתב היד הזה, הערוצים הקשים ביותר להפקה הם אלה עם רוחב w = 200 מיקרומטר (ויחס גובה-רוחב λ = 0.5), שדחפו את הגבול של רזולוציית חותך המלאכה5. הגורם העיקרי לשגיאה הוא מנוע הצעד המופעל על ידי חותך המלאכה, המניע את הלהבים במרווחי מדרגות מוגדרים על סמך גלגלי שיניים מכניים. כאשר תכנים דורשים חיתוכים להיות בין מרווח הצעד המוגדר, מוצגת שגיאה גדולה יותר. עבודה מעמיקה המזהה את מגבלות הרזולוציה של שיטת קסרוגרפיה זו זמינה בספרות5.
הליך ניסיוני זה מספק דרך פשוטה לחשב את גורם הפיזור המשופר, K, ומקדם הדיפוזיה המולקולרי, κ, של עוקבים פסיביים של מין יחיד. בנוסף, הפרוטוקול מציע דרך פשוטה לדמיין את האינטראקציה ודינמיקת ההפרדה בין מיני יונים. בהתחשב בנגישות וברבגוניות של הפלטפורמה, שיטה זו מתאימה לניתוח הדינמיקה בין מיני יונים ולהבנה נוספת של יחסי הגומלין המורכבים של תופעות הובלה וניתן להשתמש בה בקלות ביישומים כגון מיקרו-מערבל.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td colspan="2">זמן לא ממדי</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>יחס גובה-רוחב, λ</td>
			<td>קצב זרימה (ס"מ לשנייה)</td>
			<td>κ ניסיוני (ס"מ2/s)</td>
			<td>שגיאה יחסית</td>
			<td>מספר פקלה (Pe)</td>
			<td>טי מינימום/טוןד</td>
			<td>Tמקסימום/TD</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.1</td>
			<td>0.02</td>
			<td>5.813 x 10-6 ± 3.797 x 10-7</td>
			<td>1.982 על 10-2</td>
			<td>~ 18</td>
			<td>~ 30</td>
			<td>~ 52</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.25</td>
			<td>0.05</td>
			<td>5.333 x 10-6 ± 4.179 x 10-7</td>
			<td>6.443 על 10-2</td>
			<td>~ 44</td>
			<td>~ 11</td>
			<td>~ 27</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.25</td>
			<td>0.1</td>
			<td>5.655 x 10-6 ± 2.822 x 10-7</td>
			<td>7.838 על 10-3</td>
			<td>~ 88</td>
			<td>~ 6</td>
			<td>~ 16</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.25</td>
			<td>0.2</td>
			<td>5.978 x 10-6 ± 1.724 x 10-7</td>
			<td>4.884 על 10-2</td>
			<td>~ 175</td>
			<td>~ 2</td>
			<td>~ 10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.5</td>
			<td>0.1</td>
			<td>5.444 x 10-6 ± 4.790 x 10-7</td>
			<td>4.496 על 10-2</td>
			<td>~ 88</td>
			<td>~ 6</td>
			<td>~ 16</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
טבלה 1: מקדם דיפוזיה מולקולרית ניסיוני (κ) עבור מלח נתרן פלואורסצאין. התוצאות מחושבות ממשוואה (3) על ידי שימוש בהתאמות ניסיוניות עבור מקדם הפיזור המשופר, K, וערכים תיאורטיים עבור גורם הפיזור, f. כל שורה מדווחת על ערך κ הממוצע (וסטיית התקן הקשורה אליו) עבור ארבעה ניסויים במיקרו-ערוצים עם יחס גובה-רוחב מוגדר (λ = 0.1, 0.25 או 0.5) וקצב זרימה (0.05, 0.1 או 0.2 ס"מ לשנייה). עבור כל אחד מהם, אנו כוללים את השגיאה היחסית ביחס לערך התיאורטי10,11, κ = 5.70 x 10-6 ס"מ2/s, כדי להדגים את הדיוק של השיטה שלנו. בנוסף, עבור כל שורה אנו מפרטים את מספר הפקלט הניסיוני ואת טווח הזמן הלא ממדי המוגדר על ידי חלוקת הזמן הממדי t כאשר עקומת עוצמת הניסוי חורגת מקו הבסיס, על ידי זמן דיפוזיה td = h2/(4κ).
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69040/69040fig8.jpg"> 
איור 8: התפתחות הזמן של עוצמת עוקב ערוצים כחולים הפוכה ממוצעת בנקודת לכידת המצלמה עבור שלושה עוקבים. התפתחות זמן של עוצמת עוקב תעלה כחולה הפוכה ממוצעת בנקודת לכידת המצלמה עבור שלושה עוקבים: תמיסה של צבע מאכל כחול במי DI (ביחס ריכוז צבע מאכל: DI = 1:20 מ"ל, –), תמיסה של מלח נתרן פלואורסצאין במי DI (בריכוז 0.6 גרם/ליטר, ...), ותמיסה מעורבת המכילה גם צבעי מאכל כחולים וגם מלח נתרן פלואורסצאין עם אותם ריכוזים כמו בניסויי העוקב האישיים שלהם (----), כלומר צבע מאכל כחול: DI = 1:20 מ"ל ו-0.6 גרם/ליטר פלואורסצאין. כל עקומה היא ממוצע של חמישה ניסויים ניסיוניים עם סטיית תקן אחת לכל כיוון (הצללה). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/69040fig8large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69040/69040fig9.jpg"> 
איור 9: התפתחות הזמן של עוצמת עוקב ערוצים כחולים הפוכה ממוצעת בנקודת לכידת המצלמה עבור פתרון מעורב. התפתחות זמן של עוצמת מעקב ערוצים כחולים הפוכה ממוצעת בנקודת לכידת המצלמה עבור תמיסה מעורבת המכילה צבע מאכל כחול ומלח נתרן פלואורסצאין (----) עם צבע מאכל כחול: DI = 1:20 מ"ל ו-0.6 גרם/ליטר פלואורסצאין, ועקומת סכום (+++) המשלבת את עוצמת ניסויי תמיסת צבעי המאכל הכחולים (עקומה מוצקה באיור 8, –) וניסויי תמיסת מלח נתרן פלואורסצאין (עקומה מקווקו באיור 8, ...). העקומה המעורבת היא ממוצע של חמישה ניסויים ניסויים עם סטיית תקן אחת לכל כיוון (הצללה). סטיית התקן של עקומת הסכום מחושבת על ידי לקיחת השורש הריבועי של סכום סטיות התקן בריבוע מהניסויים עם כל פתרון עוקב בודד. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/69040fig9large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>

<table><tbody><tr><td>פיפטת נפח מתכווננת, 0.5&ndash; 10 &mu; L</td><td>מוהווא&nbsp;</td><td>B08TBPMKZL</td><td>הפך לשולחן</td></tr><tr><td>מחצלת חיתוך קמאו, 12 x 12 אינץ'</td><td>סילואט אמריקה</td><td>8.19177E+11</td><td>נעשה שימוש בפונקציית aphabetize בטבלה</td></tr><tr><td>סוללת פלאגין למצלמה</td><td>ניוור</td><td>B0B5WY8T96</td><td>הוסרו יציאות מודפסות בתלת מימד</td></tr><tr><td>חצובה למצלמה&nbsp;</td><td>ואנגארד</td><td>B00CCA1Y3S</td><td>נוספה מדפסת תלת מימד טופס 2 נוספה מדפסת תלת מימד טופס 2</td></tr><tr><td>שרף שקוף V5</td><td>פורמלאבס</td><td><a href="https://formlabs.com/store/materials/clear-resin/">https://formlabs.com/store/materials/clear-resin/</a></td><td>שרף להדפסת תלת מימד</td></tr><tr><td>מאיץ דבק ציאנואקרילט (CA)</td><td>סטארבונד</td><td>B00BUVAZ5S</td><td>הוסיף גם שרף</td></tr><tr><td>מצלמת ריפלקסית דיגיטלית</td><td>ניקון</td><td>D500</td><td>נוספה תוכנת מדפסת</td></tr><tr><td>תוכנת לוח מחוונים</td><td>פורמלאבס</td><td><a href="https://formlabs.com/software/dashboard/">https://formlabs.com/software/dashboard/</a></td><td>תוכנת הדפסת תלת מימד הוסיפה CAD solidworks</td></tr><tr><td>מים נטולי יונים</td><td>לא ישים</td><td>לא ישים</td><td>נוסף MATLAB</td></tr><tr><td>פאנל LED ניתן לעמעום</td><td>קייזר פוטוטכניק</td><td>202455</td><td>Slimlite Plano 5000K 19.6 x 13.8 אינץ שינה את מנת ה-FSS למספר קטלוגי</td></tr><tr><td>סרט פולימיד דו צדדי, גליל 1 אינץ' x 36 יארד</td><td>ברטק</td><td>B00HFN6E0K</td><td></td></tr><tr><td>צבע מלח נתרן פלורסצאין - 100 גרם</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>ברקוד 5184א17</td><td></td></tr><tr><td>מדפסת תלת מימד טופס 2</td><td>פורמלאבס</td><td><a href="https://formlabs.com/3d-printers/form-2/">https://formlabs.com/3d-printers/form-2/</a></td><td></td></tr><tr><td>מזרק זכוכית עם קצה לואר, 500 ומיקרו; L</td><td>חברת המילטון</td><td>PN: 80801</td><td></td></tr><tr><td>פינצטה בעלת דיוק גבוה, רוחב 0.004 אינץ' x עובי 0.002 אינץ'</td><td>מקמאסטר קאר</td><td>ECCN: EAR99</td><td>קצה מחודד סטנדרטי</td></tr><tr><td>KimWipes</td><td>קימטק</td><td>B0013HT2QW</td><td>4.4 x 8.4 אינץ'</td></tr><tr><td>קצות פיפטור פיפטה נוזלית, 1000 יח'/שקית</td><td>מוהווא&nbsp;</td><td>B07S1WJCHP</td><td>דרוש 1 לכל ניסוי ניסיוני</td></tr><tr><td>עדשת מאקרו 20 מ"מ f/2</td><td>מיטקון ז'ונגיי</td><td>B075JRGWW1</td><td></td></tr><tr><td>סרט מיסוך, 0.70 אינץ' x 54.6 יארד</td><td>מותג סקוטי</td><td>B00347A8E4</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת MATLAB, מהדורה 2023b</td><td>מת'וורקס</td><td><a href="https://www.mathworks.com/products/matlab.html">https://www.mathworks.com/products/matlab.html</a></td><td></td></tr><tr><td>דבק CA בינוני, 2 אונקיות&nbsp;</td><td>סטארבונד</td><td>126150047</td><td>ציאנואקרילט סופר גלו פרימיום</td></tr><tr><td>כרטיס זיכרון, 64 ג'יגה-בייט</td><td>סן דיסק</td><td>&lrm; B09X7C7NCZ</td><td></td></tr><tr><td>צבעי מאכל מגוונים ניאון & צבע ביצה, 1.5 אונקיות נוזל</td><td>מקורמיק & חברה, בע"מ</td><td>B09PFV6275</td><td>ורוד, ירוק וכחול. יש צורך רק בבקבוקון אחד של צבע מאכל כחול. מרכיבי צבעי מאכל כחולים: מים, פרופילן גליקול, FD& C כחול 1, פרופילפרבן (חומר משמר).</td></tr><tr><td>איזון מדויק</td><td>מכשירי מעבדה של Sartorius</td><td>לפני הספירה 224 - 1</td><td>Entris&reg; II קו חיוני. משמש לשקילת אבקת מלח נתרן פלואורסצאין לערבוב עקבות.</td></tr><tr><td>מיקרו-צינורות PTFE, קוטר פנימי "0.012 x קוטר חיצוני "0.030</td><td>קול פארר</td><td>MP-00060882</td><td>צינורות העברת מיקרובור. מינימום צורך: 50 ס"מ.</td></tr><tr><td>טריגר הניתן לתכנות מרחוק</td><td>פיקסל פרו</td><td>TW-283DC0/DC2</td><td></td></tr><tr><td>מספריים</td><td>אמזון</td><td>B01BRGUAT6</td><td></td></tr><tr><td>סקוטש</td><td>מותג סקוטי</td><td>B01C5IHGJW</td><td></td></tr><tr><td>צללית Cameo 4 חותך מלאכה</td><td>סילואט אמריקה</td><td>8.19177E+11</td><td></td></tr><tr><td>צללית Cameo AutoBlade (סוג B)</td><td>סילואט אמריקה</td><td>8.19177E+11</td><td>2 דרושים</td></tr><tr><td>Silhouette Studio Basic Edition תוכנה גרסה 4.5</td><td>סילואט אמריקה</td><td><a href="https://www.silhouetteamerica.com/silhouette-studio">https://www.silhouetteamerica.com/silhouette-studio</a></td><td>אם מייבאים את קובץ . קובצי תבנית DXF המסופקים כחלק מהקבצים המשלימים בגרסת תוכנה זו, הגדר תחילה את הגדרות ייבוא התוכנה לקריאת גודל הקובץ 'כפי שהוא' על-ידי לחיצה על: Edit > Preferences > Import > DXF > Open > As-is.</td></tr><tr><td>מגן גומי רך, 4.75 x 1.75 x 6.62 אינץ'</td><td>כדור מהירות</td><td>B003IFY622</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת SOLIDWORKS, מהדורת חינוך</td><td>סולידוורקס</td><td><a href="https://www.solidworks.com/solution/job-functions/educators">https://www.solidworks.com/solution/job-functions/educators</a></td><td></td></tr><tr><td>משאבת מזרק עילית סטנדרטית להחדיר/למשוך 11</td><td>מנגנון הרווארד</td><td>70-4504</td><td></td></tr><tr><td>קצה מזרק עם מנעול לואר, גודל קצה: 0.5 אינץ', 27 מד, שקוף</td><td>מטקל&nbsp;</td><td>B00F4B9W40</td><td>2 דרושים</td></tr><tr><td>יריעות פוליאסטר שקופות במיוחד, 12 x 12 x 0.007 אינץ'</td><td>גרפיקס</td><td>B001K7Q6Z0</td><td></td></tr></tbody></table>

התאמת פיזור טיילור למדידת מקדם הפיזור של תמיסות אלקטרוליטים באמצעות מערך מיקרופלואידי נגיש

Adapting Taylor Dispersion to Measure the Dispersion Coefficient of Electrolyte Solutions via an Accessible Microfluidic Setup

שלבי ייצור השבבים המיקרופלואידיים מוצגים באיור 1. אנו כוללים באיור 2 את השלבים המוצעים לחיבור צינורות PTFE לקצה המזרק המשמש להזרקת זרימת הרקע של מים נטולי יונים (DI) בשבב המיקרופלואידי דרך משאבת המזרק הניתנת לתכנות. איור 3 כולל תמונה מתויגת של מערך הניסוי השלם. איור 4 כולל דיאגרמות של תצוגה עליונה (איור 4A) ומבט מהצד (איור 4B) של מערך הניסוי המדגישות את מיקום השבב והמצלמה המיקרופלואידיים היחסיים. איור 5 מדווח על רצף הפעולות שהוחלו על תמונות הניסוי בשלב עיבוד הנתונים של הפרוטוקול. באיור 5A אנו מציגים כיצד הקוד מיישר את המיקרו-ערוץ אופקית (במידת הצורך), ואז איור 5B מציג את החיתוך של אזור העניין הריבועי הממוקד סביב נקודת הלכידה ועם אורך הצד שנקבע על ידי רוחב המיקרו-ערוץ, w. איור 5C מבודד את הערוץ הכחול מתמונת ה-RGB המלאה באזור העניין שנחתך, ואז לבסוף איור 5D מציג את ערך העוצמה ההפוך עבור הערוץ הכחול של האזור שנחתך המתקבל על ידי הפחתתו מ-255 (העוצמה המקסימלית עבור כל ערוץ צבע).
איור 6 מכסה את התוצאות מריצת ניסוי אחת (מקווקו) עם ההתאמה האקסטרפולטיבית המתאימה (מוצקה). כאן, כל נקודת נתונים ניסיונית היא ערך עוצמת הערוץ הכחול ההפוך הממוצע המחושב באמצעות שלבי עיבוד הנתונים המוצגים באיור 5. בנקודת הלכידה הקבועה במורד הזרם מכניסת העוקב, תיאוריית פיזור טיילור 2,5,9 חוזה כי התפתחות ריכוז העוקב לאורך זמן מתוארת על ידי:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/69040/69040eq2v5.jpg">(2)
כאשר C(t) הוא ריכוז העוקב הממוצע בחתך (g/L), שאומת כקשור באופן ליניארי לעוצמה הנמדדת של העוקב; C0 הוא ריכוז העוקב הראשוני (g/L), U הוא קצב הזרימה (ס"מ/s), t הוא זמן (s) ו-x (ס"מ) הוא הקואורדינטה הצירית בערוץ ביחס למיקום הזרקת העוקב. K הוא מקדם הפיזור המשופר של העוקב (ס"מ2/s) עקב האינטראקציה של אדבקציה ודיפוזיה מולקולרית. אנו מזינים את הפרמטרים הניסיוניים ומשתמשים ביישום התאמת העקומה הלא ליניארית של הקוד (curveFitter) כדי למצוא את ערך ההתאמה הטוב ביותר עבור K. שלוש מסגרות ניסיוניות לזמן t = 140 שניות, 150 שניות ו-200 שניות מוצגות לצד העקומות הניסיוניות (המקווקוות) והמותאמות (מוצקות) המיוצרות עבור ריצה ניסיונית אחת בקצב זרימה U = 0.1 ס"מ לשנייה במיקרו-ערוץ באורך 18.77 ס"מ ויחס גובה-רוחב λ = 1/4; זה מתאים למספר Péclet Pe <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/69040/69040eq10.jpg" style="opacity: 0.9; margin: 0px;"> 88. כאן, העוקב מורכב מ-0.6 גרם/ליטר של מלח נתרן פלואורסצאין מדולל במי DI עם מקדם דיפוזיה מולקולרי המדווח בספרות10,11 כ-κ = 5.70 x 10-6 ס"מ2/s. כל הניסויים המדווחים בכתב יד זה נערכו בטמפרטורת חדר של 22 מעלות צלזיוס.
ניתן להשתמש במקדם הפיזור המשופר הניסיוני, K, כדי לבחון את תוקף המערך והפרוטוקול הניסיוני שלנו על ידי חישוב כמות קשורה - גורם הפיזור 2,5,9,12, f. פרמטר זה תלוי בגיאומטריה של הערוץ ומחושב כ- 5,12,13:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/69040/69040eq3v5.jpg">(3)
כאשר κ הוא מקדם הדיפוזיה המולקולרי של העוקב (ס"מ2/s) ו-h/2 הוא האורך האופייני הנבחר. מספר פקלה הוא פרמטר לא ממדי המכמת את היחס בין השפעות אדבקטיביות לדיפוזיביות, Pe = Uh/(2κ). איור 7 מראה התאמה טובה בין תוצאות גורם הפיזור מריצות ניסיוניות במיקרו-ערוצים עם חתכים מלבניים של שלושה יחסי גובה-רוחב וקצבי זרימה שונים, לבין התנהגות גורם הפיזור התיאורטית 5,12,13.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69040/69040fig1.jpg"> 
איור 1: ייצור שבבים מיקרופלואידיים. (A) תכנון עבור יריעת הפוליאסטר העליונה של שבב 21 x 5 ס"מ. שלושה חורים נחתכים על ידי חותך המלאכה השולחני, משמאל לימין, כדי לשמש ככניסת זרימה, כניסת עוקב ויציאת זרימה, בהתאמה. (B) תכנון עבור מיקרו-ערוץ פולימיד בגודל 18.77 ס"מ עם נקודת לכידה 15 ס"מ במורד הזרם מכניסת העוקב. (C) תצוגה מפוצצת של מכלול שבבים מיקרופלואידיים, מלמטה למעלה: שכבת פוליאסטר תחתונה, שכבת מיקרו-ערוץ פוליאמיד, שכבת פוליאסטר עליונה עם אטם פולימיד ויציאה מודפסת בתלת מימד. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/69040fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69040/69040fig2.jpg"> 
איור 2: תרשים המראה כיצד לחבר צינורות PTFE לקצה מזרק. מזהה הצינור הוא 0.3048 מ"מ, וקצה המזרק 27-G OD הוא 0.4064 מ"מ, כך שביצוע חתך קטן של כ-1 מ"מ (משמאל) יכול להועיל במתן שטח פתיחה רחב יותר להנחיית קצה המזרק (מרכז). השתמש בפינצטה כדי להכניס את הצינור מעל קצה המזרק ולמשוך כלפי מטה (ימינה). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/69040fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69040/69040fig3.jpg"> 
איור 3: תמונה מתויגת של מערך הניסוי. משמאל לימין: מצלמת D-SLR עם עדשת מאקרו 20 מ"מ f/2 מותקנת עם הפנים כלפי מטה על חצובה כדי ללכוד את המיקרו-ערוץ המודבק ללוח האור המואר. מזרק זכוכית של 0.5 מ"ל המחובר למיקרו-ערוץ דרך צינורות PTFE מוגדר על משאבת המזרק הניתנת לתכנות. ההדק המרוחק משמש להפעלת המצלמה במהלך ריצות הניסוי. המיקרו-פיפטה משמשת ליצירת המצב ההתחלתי של העוקב, כמתואר בשלב 3.2 של הפרוטוקול. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/69040fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69040/69040fig4.jpg"> 
איור 4: דיאגרמות של מערך הניסוי (לא בקנה מידה). (A) מבט עליון, משמאל לימין: משאבת מזרק ניתנת לתכנות המותקנת עם מזרק זכוכית 0.5 מ"ל; צינורות PTFE המחברים משאבת מזרק לשבב מיקרופלואידי; שבב מיקרופלואידי, מודבק על לוח אור במרחק של 1 ס"מ מהקצה; מיקרופיפטה המשמשת להזרקת תמיסת מעקב דרך חור כניסת העוקב; מצלמת ריפלקסית דיגיטלית עם עדשת מאקרו המותקנת על חצובה עם הפנים כלפי מטה כדי למסגר את נקודת הצילום. (B) מבט מהצד, משמאל לימין: צינורות PTFE המחברים משאבת מזרק לשבב מיקרופלואידי; קצה מזרק ויציאה מודפסת בתלת מימד על שבב מיקרופלואידי; מיקרופיפטה המשמשת להזרקת תמיסת מעקב דרך חור כניסת העוקב; מצלמת ריפלקסית דיגיטלית עם עדשת מאקרו המותקנת עם הפנים כלפי מטה 1 ס"מ מעל נקודת הצילום. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/69040fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69040/69040fig5.jpg"> 
איור 5: שלבי עיבוד תמונה בקוד המצורף (ראה קובץ משלים 5). (A) תמונת ניסוי מסובבת כך שהמיקרו-ערוץ יהיה אופקי. סרגל קנה מידה: 1000 מיקרומטר. (B) בחירה מרובעת עבור אזור העניין (ROI) שיש לחתוך עם אורך צד התואם את המרחק בין קירות מיקרו-ערוצים; כאן, 400 מיקרומטר (C) החזר השקעה קצוץ שבו הערוץ הכחול נבחר מתוך התמונה המלאה של אדום, ירוק וכחול (RGB). סרגל קנה מידה: 200 מיקרומטר. (D) ערוץ כחול הפוך עבור החזר ההשקעה שנחתך. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/69040fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69040/69040fig6.jpg"> 
איור 6: עוצמת עוקב ממוצעת בחתך רוחבי לעומת זמן בנקודת לכידת המצלמה עבור עוקב פלואורסצאין (מקווקו) המונח על התאמת העקומה האקסטרפולטיבית (מוצק). ניסוי זה נערך עם 0.6 גרם/ליטר של מלח נתרן פלואורסצאין במעקב מים DI, על מיקרו-ערוץ באורך 18.77 ס"מ ויחס גובה-רוחב λ = 1/4, בקצב זרימה 0.1 ס"מ לשנייה ו-Pe <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/69040/69040eq10.jpg" style="opacity: 0.9; margin: 0px;"> 88. עוצמת הערוץ הכחול ההפוכה עבור שלוש מסגרות ניסיוניות לפעמים 140 שניות (כחול), 150 שניות (כתום) ו-200 שניות (ירוק) מוצגת מעל התרשים עם בהירות כפולה לבהירות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/69040fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69040/69040fig7.jpg"> 
איור 7: גורם פיזור לעומת יחס גובה-רוחב מיקרו-ערוצי. השוואה בין ערכים תיאורטיים (עקומה כחולה) וערכים ניסיוניים (נקודות נתונים שחורות) עבור גורם הפיזור, f. העקומה התיאורטית מתקבלת באמצעות פתרון משוואות דיפרנציאליות חלקיות בשיטת האלמנטים הסופיים המובנית ב-Wolfram Mathematica (NDSolve)12. אנו מציגים ממוצע וסטיית תקן של נתוני ניסוי עבור: ארבעה ניסויים עם λ = 0.1 וקצב זרימה 0.02 ס"מ לשנייה; שנים עשר ניסויים עם λ = 0.25 וקצבי זרימה 0.05 ס"מ לשנייה (ארבעה), 0.1 ס"מ לשנייה (ארבעה) ו-0.2 ס"מ לשנייה (ארבעה); ארבעה ניסויים עם λ = 0.5 וקצב זרימה 0.1 ס"מ לשנייה. כל הניסויים נערכו במיקרו-ערוצים באורך 6.07 ס"מ (עם נקודת לכידה 3 ס"מ במורד הזרם מכניסת העוקב); לאחר מכן נבדקו התוצאות במיקרו-ערוצים של 18.77 ס"מ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/69040fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
קובץ משלים 1: קובץ .sdlprt עבור היציאה <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/3DPort_revised" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
קובץ משלים 2: . קובץ תבנית DXF של השכבה העליונה של השבב. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/Chip_top.dxf" target="_blank">אנא לחץ כאן להורדת קובץ זה.</a>
תיק משלים 3: . קובץ תבנית DXF של אטמי השבב. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/Chip_gaskets.dxf" target="_blank">אנא לחץ כאן להורדת קובץ זה.</a>
תיק משלים 4: . קובץ תבנית DXF של המיקרו-ערוץ של השבב. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/Chip_microchannel.dxf" target="_blank">אנא לחץ כאן להורדת קובץ זה.</a>
קובץ משלים 5: קבצי קוד MATLAB המשמשים לעיבוד נתונים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69040/MATLAB%20files%20documentation.pdf" target="_blank">אנא לחץ כאן להורדת קובץ זה.</a>

The field of microfluidics has become increasingly prominent as it allows for rapid and precise control of fluids and particles, making it easier to ...

adapting-taylor-dispersion-to-measure-dispersion-coefficient

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

כאן, אנו מתארים הליך המשתמש בטכניקת שלירן בקנה מידה מיקרו כדי למדוד אי הומוגניות ערבוב במכשיר מיקרופלואידי. באמצעות כיול ניתן לגזור את התפלגות שיפוע הריכוז מתמונת המיקרו-שלירן.

ניתוח inhomogeneity ערבוב במכשיר microfluidic על ידי טכניקת microscale Schlieren

פילמור ממטרים ללא עוררה מספק גישה אבי טיפוס ודגמים, לשחזור לסינתזה של פולי גירויים רגיש (-isopropylacrylamide N) microgels של התפלגות גודל הצרה. בסינתזה בפרוטוקול זה, אפיון פיזור אור ומעקב קרינת חלקיק בודד של microgels אלה או בהתקנה של מיקרוסקופיה רחב בתחום הם הפגינו.

סינתזה מבוקרת מעקב הקרינה של פולי אחיד מאוד (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Microgels

פרוטוקול עבור המדידה הישירה של התפלגות גודל חלקיקי תמיסות מרוכזות באמצעות מיקרוסקופ פיזור אור דינאמי מוצג.

מדידת הפצת החלקיקים גודל פתרונות דלוחים ידי Dynamic Light פיזור מיקרוסקופי

כאן, אנו מציגים עבור הפיזור של ננו פרוטוקול הדרגתיים בתקשורת מימית עם אפיון בזמן אמת כדי לזהות את התנאים sonication אופטימלית, עוצמת ומשך עבור יציבות משופרת ואחידות של ננו-חלקיק דיספרסיות סטירול מבלי להשפיע על שלמות הדגימה.

פיזור של ננו בתקשורת מימית: לקראת פרוטוקול אופטימיזציה

פלטפורמה ביוסנסור microfluidic תוכנן של מפוברק בטכנולוגיית photoresist הסרט יבש בעלות נמוכה עבור כימות מהיר ורגיש של analytes שונים. מערכת זו לשימוש יחיד מאפשרת מדידה אלקטרוכימי של--צ'יפ-משותק מבחני מקושרים-אנזים באמצעות הטכניקה להפסיק זרימה.

פלטפורמה מבוססת Photoresist ביוסנסור אלקטרוכימי Microfluidic הסרט יבש: ייצור המכשיר, הכנה על שבב Assay, ותפעול המערכת

פרוטוקול לחקר פעפוע של המשדרים פסיבית ב מונחה לחץ זרימה מוצג. הנוהל חל גיאומטריות צינור קפילרי שונים.

פעפוע של המשדרים פסיבי בזרימת הטיה למינריות

מפורט במסמך זה הם הפרוטוקולים מבצע והרכבה של פלטפורמה ההקרנה microfluidic מודולרי עבור האפיון שיטתית של מוליכים למחצה colloidal nanocrystal syntheses. דרך מערכת מתכוונן במלואו הסדרים, אוסף ספקטרה יעילים ביותר עשוי להתבצע על פני 4 סדרי גודל סולמות זמן התגובה בתוך מרחב הדגימה שבשליטת העברת מסה.

טכנולוגיה Microfluidic מודולרי עבור מחקרים שיטתיים של מוליכים למחצה Colloidal Nanocrystals

תיקון יון תחבורה מסלולים היא שיטה יעילה כדי ליצור אחד-directional גרר-יון electrohydrodynamic זורם. על-ידי הגדרת ממברנה של יונים ערוץ הזרימה, תנאי מקוטב חשמלית נוצרת וגורם על זרימת הנוזל הולך להיות מגורש כאשר שדה חשמלי חיצוני מוחל.

דור ובקרה של Electrohydrodynamic זורם בפתרונות אלקטרוליט מימית

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 מפרט את התכנון והייצור של מכשיר מיקרופלואידי, המתאים לחקירת מכניקת פולימרים מיקרו-צינוריים. הסינתזה של מיקרו-ייצור, בקרת זרימה אוטומטית וטכניקות מידול חישוביות מאפשרת מערכת גמישה המתאימה באופן אידיאלי לחקירת השלד התאי במבחנה.

פיתוח גישה מבוססת מיקרופלואידיקה לחקר מכניקת פולימרים מיקרו-צינוריים

למדו להתאים ניסוי פיזור טיילור לסולם מיקרו באמצעות מערכת מיקרופלואידית נגישה. שיטה זו מאפשרת מדידת מקדמי פיזור וחיזור אינטראקציות יונים רב-מינרליים במהירות ובעלות נמוכה.

התאמת פיזור טיילור למדידת מקדם הפיזור של תמיסות אלקטרוליטים באמצעות מערך מיקרופלואידי נגיש

גלה סרטונים נוספים