Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

Analizando Mezcla falta de homogeneidad en un dispositivo de microfluidos por Microscale Schlieren Técnica

Published: June 12, 2015 doi: 10.3791/52915
Automatic Translation
1, 2
1Department of Mechanical Engineering, National Taiwan University, 2Department of Mechanical Engineering, National Taiwan University of Science and Technology

Abstract

En este trabajo, presentamos el uso de la técnica schlieren microescala para medir la falta de homogeneidad de mezcla en un dispositivo de microfluidos. El sistema schlieren microescala se construye a partir de un microscopio de contraste de modulación Hoffman, que proporciona un fácil acceso al plano focal posterior de la lente del objetivo, mediante la eliminación de la placa de hendidura y la sustitución del modulador con un filo de la navaja. El principio de funcionamiento de la técnica schlieren microescala se basa en la detección de desviación de la luz causada por la variación del índice de refracción 1-3. La luz desviada sea escapa o es obstruido por el filo de la navaja para producir un brillante o una banda oscura, respectivamente. Si el índice de refracción de la mezcla varía linealmente con su composición, el cambio local en la intensidad de luz en el plano de la imagen es proporcional al gradiente de concentración normal al eje óptico. La imagen micro-schlieren da una proyección bidimensional de la luz producida por la falta de homogeneidad perturbado tridimensional.

Para llevar a cabo el análisis cuantitativo, se describe un procedimiento de calibración que mezcla dos fluidos en un T-microcanal. Llevamos a cabo una simulación numérica para obtener el gradiente de concentración en el T-microcanales que se correlaciona estrechamente con la imagen-micro schlieren correspondiente. Por comparación, se establece una relación entre las lecturas de escala de grises de la imagen micro-schlieren y los gradientes de concentración presentados en un dispositivo de microfluidos. Usando esta relación, somos capaces de analizar la falta de homogeneidad de mezcla de imagen micro schlieren asociado y demostrar la capacidad de la técnica schlieren microescala con las mediciones en un oscilador de microfluidos 4. Para fluidos ópticamente transparentes, la técnica schlieren microescala es una herramienta de diagnóstico atractivo para proporcionar información de campo completo instantánea que conserva las características tridimensionales del proceso de mezcla.

Introduction

Mezcla de líquidos es un problema importante que se encuentra en muchos procesos industriales y sistemas biológicos. Con la aparición de la microfluídica, mezclando en microescala ha traído mucha atención debido a su desafío en la dominación de difusión entre los mecanismos de transporte de masas. Desde el diseño de una validación cuantitativa micromezclador efectiva requerida, varios métodos de medición se desarrollaron 5-7. Sin embargo, la estructura tridimensional, se encuentran comúnmente en micromezcladores eficientes 5, exige una representación más precisa del campo de concentración que las técnicas de medición comunes no pueden entregar. Debido al límite de ángulo de visión 8 o cinética de reacción 6, los métodos mencionados anteriormente pueden producir resultados engañosos que no representan correctamente para la homogeneidad de la mezcla.

Para fluidos ópticamente transparentes de mezcla en microestructuras ópticamente transparentes, técnica schlieren microescala 3,9-14 9-13, 15 o fase gradiente de 16. Microescala beneficios técnica Schlieren tanto de un diseño óptico simple y alta sensibilidad y permite no sólo la investigación no invasiva de la función de flujo específico que causa perturbación óptica pero es muy adecuado para su uso en la evaluación de la mezcla. En este trabajo, se construye el sistema schlieren microescala mediante la inserción de un filo de la navaja en el plano focal del objetivo de un microscopio, describir un procedimiento de calibración para realizar el análisis cuantitativo y reportar una medición de validación en un oscilador de microfluidos 4. Para implementar mediciones, los fluidos de trabajo se seleccionan adecuadamente de modo que el índice de refracción de los fluidos mezclados varía linealmente con la composición, y el espesor del dispositivo de microfluidos objetivo es idéntica a la dee utilizado en la calibración. Además de la concentración de las especies, la técnica schlieren microescala se puede extender para medir el gradiente de otra cantidad escalar que se correlaciona linealmente con el índice de refracción, tales como la temperatura o la salinidad.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. La fabricación de dispositivos de microfluidos

  1. Utilice un software gráfico de diseño (por ejemplo, AutoCAD) para dibujar el contorno de una camiseta de microcanales. Para el T-microcanal, los dos canales de alimentación son 90 micras de ancho y 2,500 m de largo, y el canal de confluencia es de 180 micras de ancho y 3,000 m de largo. Conectar el extremo de cada canal a un individuo círculo con un diámetro de 1,100 m.
  2. Marcos 'clara' y 'oscuro' de la exposición y las áreas cubiertas, respectivamente. Para un fotoprotector negativo (por ejemplo, SU-8), la forma de la T-microcanal es 'clara' y el entorno es "oscuro".
  3. Utilice un generador de patrones de láser con una longitud de onda de 442 nm y un tamaño mínimo de característica de 2 micras para transferir el patrón de la T-microcanal sobre una fotomáscara de cromo sobre vidrio.
  4. Utilice la fotomáscara, un sustrato (por ejemplo, de un solo lado pulido de obleas de silicio) y una resina fotosensible epoxi permanente (por ejemplo,., SU-8) para hacer un molde a través de un proceso de litografía estándar. La capa fotorresistente es 55,2 m de espesor. En general, el espesor fotorresistente debe ser más delgada que la profundidad de la correlación de la lente objetivo 17-19.
  5. Utilice el molde y un material transparente, tal como polidimetilsiloxano (PDMS) para fabricar el T-20 microcanal.
  6. Para la conexión fluídica, utilizar un tubo de acero inoxidable de 2 mm de diámetro exterior para perforar agujeros pasantes alineados con los patrones circulares en los PDMS.
  7. Tratar las superficies de los PDMS y un portaobjetos de vidrio con plasma de oxígeno a 60 W durante 30 s. Conecte el PDMS a la lámina de vidrio. Las superficies oxidadas de los dos materiales crean una unión fuerte. Coloque la estructura PDMS unido en un plato caliente durante 5 minutos a 120 ° C.
  8. Inserte los tubos de teflón en los agujeros perforados para la conexión de fluido.

2. Configuración Experimental

  1. Construir el sistema schlieren microescala de un Hoffman modulación contraste microscopio mediante la eliminación de la placa de ranura en el plano focal frontal del condensador y la sustitución de la modulador con un filo de cuchillo en el plano focal posterior del objetivo 5X 3. La profundidad de correlación, que depende de la apertura numérica del objetivo 17-19, debe ser suficiente para cubrir toda la profundidad del dispositivo de microfluidos. La superficie de la cuchilla es ennegrecido por óxido de aluminio anódica para reducir su reflectividad.
  2. Monte la cámara de alta velocidad para el tubo trinocular del microscopio a través de un adaptador de montaje C. Tienes la cámara frente a la trayectoria óptica del microscopio a través de un divisor de haz. Conecte la cámara a una computadora de escritorio a través de un cable Ethernet. Establecer la corrección gamma a 1 para la cámara de manera que su lectura en escala de grises es proporcional a la luminancia de entrada.
  3. Encienda la fuente de luz. Con el fin de evitar el exceso de calor, utilice LED (diodo emisor de luz) de iluminación.
  4. Utilice un software de procesamiento de imágenes (por ejemplo, </ Em> Función imread en MATLAB) para obtener los valores de escala de grises de una imagen adquirida. Retire el filo de cuchillo, ajustar la iluminación, la abertura y el tiempo de exposición, de modo que la lectura de la escala de grises promedio de la imagen es de aproximadamente 10% menor que el valor máximo. Esto denota la intensidad de fondo para un punto de corte 0% y usamos un valor de 230 para una imagen de 8 bits.
  5. Inserte el filo de la navaja para bloquear la luz incidente por completo. Registre la lectura promedio de la escala de grises de la imagen. Esto indica la intensidad de fondo para un punto de corte 100% y el valor es aproximadamente 15 para una imagen de 8 bits.
  6. Ajustar la posición del filo de cuchillo de tal manera que la lectura de la escala de grises promedio de la imagen adquirida se encuentra en el medio de los valores de 0% y 100% de corte. Ahora el grado de el punto de corte se establece en 50%.
  7. Preparar dos fluidos transparentes con índices de refracción conocidos 21 que son completamente miscibles entre sí como los constituyentes. Para evaluar la dependencia de refracción index de la concentración de la mezcla, compruebe la literatura 21 o utilice la ecuación Gladstone-Dale 22. Si la curva no es lineal en toda la gama, recoger otros componentes del fluido. Entonces, elegir una composición designada por debajo del cual el índice de refracción de la solución varía linealmente con la concentración. Por ejemplo, utilice diluir etanol acuoso con una fracción másica de 0,05 y el agua como los fluidos de trabajo.
  8. Ponga la camiseta de microcanales en el escenario de la muestra. Organizar el T-microcanales por lo que con el canal confluentes paralelo al filo de la navaja (Figura 1).
  9. Preparar dos jeringas idénticas: Una jeringa se llena con el fluido de trabajo que sirve como el fluido de referencia (agua), y la jeringa B se llena con el otro fluido de trabajo (diluir etanol acuoso). El tamaño de la jeringa depende de la Q caudal deseado y la especificación de la bomba de jeringa: Q = πd 2 V / 4, donde d es el diámetro interior de la syrInge y V es la velocidad del émbolo. Pulsación de flujo por lo general se puede prevenir mediante la elección de una pequeña jeringa para aumentar V 23.
  10. Recoger el fluido de salida de la T-microcanal en un vaso de precipitados. Asegúrese de que el tubo de salida de teflón se fija a la pared del vaso de precipitados y su final está por debajo del nivel de líquido en el vaso de precipitados con el fin de evitar la vibración que sería causado por breakoff gotita.

3. Calibración

  1. Adquirir las imágenes de los dos fluidos de mezcla y las imágenes de referencia.
    1. En un número de Reynolds Re dado, ajustar la velocidad de flujo de las bombas de jeringa, Q. Q se calcula a partir Q = μ (W + D) Re / 4ρ, donde μ y ρ son la viscosidad y la densidad del fluido de trabajo, y W y D son la anchura y la profundidad del canal de confluencia de la T-microcanal, respectivamente.
    2. Cargar una bomba con jeringa A y la otra bomba con syringe B. Conecte las dos entradas de la T-microcanal para jeringa A y B de la jeringa a través de tubos de teflón. Iniciar las bombas de jeringa para entregar los fluidos de trabajo en el T-microcanal con caudales volumen idénticas.
    3. Espere hasta que el flujo constante establece. La condición de flujo constante se define por la aparición de un patrón schlieren estacionaria.
    4. Utilice el software de la cámara controlada para grabar veinte marcos de mezcla de fluidos a una velocidad de 30 fps.
    5. Parar la bomba que se carga con la jeringuilla B. Sólo bombear el fluido de referencia (agua) a través de una entrada en el canal de confluencia de la T-microcanal a una tasa constante.
    6. Espere hasta que se alcance la condición de flujo constante y no se observa ningún patrón schlieren.
    7. Utilice el software de la cámara controlada para tomar la imagen de referencia, cuando hay falta de homogeneidad óptica está presente en el T-microcanal. Registre veinte fotogramas a una velocidad de 30 fps.
    8. Repita 3.1.1 a 3.1.7 en diferente número de Reynolds: Re = 1, 5, 10, 20 y 50 de manera que ninguna estructura de flujo complejo emerge en la región de confluencia de la T-24 microcanal.
  2. Utilice un software de procesamiento de imágenes para dividir la imagen adquirida I (i, j) por la imagen de referencia I 0 (i, j) 25, donde i y j son los índices de píxeles.
  3. Emplear un paquete de CFD (Computational Fluid Dynamics) para simular la mezcla de los fluidos designados en el T-microcanal.
    1. Construir el modelo tridimensional de la geometría de la T-microcanal. Discretizar el dominio de flujo en las redes estructuradas. Para aumentar la precisión, emplear malla más fina en la confluencia y la región central de la T-microcanal.
    2. Asignar las propiedades físicas de los fluidos y establecer las condiciones de contorno para el dominio de flujo. Durante el proceso de resolución de problemas, determinar el coeficiente de difusión dependiente de la concentración de la concentración obtenida en la últimaiteración 26 a fin de actualizar la concentración local.
    3. Examine la sensibilidad de los resultados calculados mediante la realización del estudio de rejilla 27.
  4. Para cada nodo (x i, y i) en el plano xy xy, utilizo la herramienta de post-procesamiento de CFD para tomar los valores medios del campo de concentración a través de la profundidad del canal por la regla trapezoidal: w (x i, y j) = {Σ k [w (x i, y j, k z) + w (x i, y j, z k 1)] ∙ (z k 1 - z k) / 2} / D 28, donde D es la profundidad del canal. Utilice el esquema de diferenciación fundamental para calcular la derivativa de la concentración con respecto a la dirección transversal de la corriente: (∂ w / ∂ y) i, j = [w (x i, y j 1) - w (x i, y j-1)] / (y j 1 - y j-1).
  5. Para ambos gradientes positivos y negativos, extraer la relación de los valores de escala de grises I / I 0 (obtenido en 3.2) y el gradiente de fracción de masa ∂ w / ∂ y (obtenido en 3.4) en los lugares especificados, tales como y = 0 (línea central, sentido de la corriente dirección) o x dado varios (dirección transversal a la corriente).
  6. Trazar los resultados y determinar la relación entre la I / I 0 y ∂ w / ∂ y, I / I 0 1 ∂ w / ∂ C y + 2 (C 1 y C 2 son constantes), con regresión lineal.

4. Cuantificación

  1. Repita los pasos 3.1 a 3.2 para la mezcla en el dispositivo de microfluidos objetivo. La profundidad del dispositivo de microfluidos objetivo debe ser idéntico o similar a la de la T-microcanal. Si se espera fenómeno inestable, adquirir un videoclip (secuencia de imágenes) en el paso 3.1.4 en su lugar. La velocidad de fotogramas debería ser suficiente para resolver la dinámica del flujo transitorio claramente alto, mientras que el tiempo de exposición debe ser idéntico al valor utilizado en 2.4, 2.5, 3.1.4 y 3.1.7.
  2. Utilice la relación obtenida en la etapa 3.6 para convertir la relación de los valores de escala de grises para el gradiente de la fracción de masa en el dispositivo de microfluidos objetivo.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

La relación de escala de grises I / I 0 bajo diferente número de Reynolds para ambos gradientes positivos y negativos de la fracción de masa se ​​muestra (Figura 2) con una banda simétrica que aparece en el medio de la T-microcanal. En bajo número de Reynolds, la cola de la banda schlieren se expande y borrosa debido a la dispersión a través de la interfaz de mezcla. A medida que el número de Reynolds aumenta, la longitud de difusión acorta dando lugar a una banda más estrecha. En diferentes ubicaciones aguas abajo, las variaciones de la intensidad de cambio Delta I / I 0 a lo largo de la dirección transversal de la corriente se representan cuantitativamente (Figura 3). Los resultados del proceso de calibración se representan (Figura 4A y 4B). La relación entre I / I 0 y ∂ w / ∂ y es lineal e independiente de la num Reynoldsber. A partir del análisis de regresión, I / I 0 = -110 ∂ w / ∂ y + 1.03 para ∂ w / ∂ y> 0 y I / I 0 = -160 ∂ w / ∂ y + 0,83 para ∂ w / ∂ y <0 , ∂ w / ∂ y es en m -1. Las incertidumbres relativas son ± 3,8% y ± 3,2% en la Figura 4A y 4B, respectivamente. Se ha alcanzado el límite de detección en los puntos de datos se nivelan. Se observa que la desviación en las laderas de los gradientes positivos y negativos no es raro 3. El uso de estas ecuaciones, la variación de la masa gradiente fracción con el tiempo en un oscilador de microfluidos 4 se ve (Figura 5). La interfaz de mezcla se desvía en la región de la cavidad y la inestabilidad de flujo commences. Esta cifra de vídeo revela claramente la naturaleza oscilante del flujo en el oscilador de microfluidos y demuestra la capacidad de la técnica de Schlieren microescala para capturar el campo completo gradiente de concentración resuelta en el tiempo en un dispositivo de microfluidos.

Figura 1
Figura 1. Esquema de la configuración óptica. La orientación de la cuchilla produce una banda oscura con un gradiente positivo de índice de refracción. La luz se desvía hacia la dirección de aumentar el índice de refracción. Debido a que la lente objetivo invierte la imagen, bloqueo de la - región y protege la luz distorsionada y produce una banda oscura.

Figura 2
Figura 2. Relación entre las lecturas de escala de grises para la mezcla en el T-microcanal unde r configuración de flujo diferente. Positivo y gradientes negativos resultan en bandas oscuras y brillantes, respectivamente. Conforme aumenta el número de Reynolds, la banda se vuelve más concentrada.

Figura 3
Figura 3. La variación de la intensidad de cambio a lo largo de la dirección transversal a la corriente de gradientes positivos y negativos. Re = 1 y Re = 5.

Figura 4
Figura 4. Relación entre el gradiente de la fracción de masa y la relación de escala de grises. Para gradientes positivos y negativos, la relación de escala de grises varía linealmente con el gradiente de fracción de masa.

915 / 52915fig5.jpg "/>
Figura 5 (Video Figura). Evolución de la masa gradiente fracción en un oscilador de microfluidos en Re = 250. La característica de mezcla a través de oscilación de flujo es capturado con éxito por la técnica de Schlieren microescala.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Para la mezcla de fluido en un dispositivo de microfluidos, la técnica schlieren microescala es capaz de medir la magnitud del gradiente de concentración a través de la cuantificación de cambio en la intensidad de la luz. Debido a que el principio de esta técnica se basa en la detección de la alternancia de propagación de la luz, los fluidos de trabajo y el dispositivo de microfluidos tienen que ser transparente para la luz incidente. Además, el protocolo requiere una relación lineal entre el índice de refracción de la solución y su composición de manera que la evaluación preliminar de los fluidos de trabajo es esencial. Además de solución acuosa de etanol demuestra aquí, la técnica schlieren microescala se aplica con éxito para medir gradiente de salinidad 29 y convección solutocapillary 30. Para las mediciones precisas, rango de apertura, nivel de iluminación, tiempo de exposición, la lente del objetivo y la profundidad de microcanales utilizados en el procedimiento de calibración tienen que ser idénticos a los utilizados en el procedimiento de cuantificación. Por otra parte, la profundidad de la correlación de la lente objetivo tiene que ser lo suficientemente grande como para cubrir toda la profundidad del dispositivo de microfluidos.

El proceso de calibración de la mezcla en el T-microcanal es el paso más crítico en la cuantificación exacta de la técnica de Schlieren microescala. Para una implementación exitosa del método propuesto, los usuarios necesitan para alinear la conexión del tubo correctamente, explotar una pequeña jeringa o neumáticos para la entrega de líquido para evitar la oscilación del flujo 23, utilice una fuente de luz LED para reducir el exceso de calor, llevar a cabo el procedimiento de calibración a bajos números de Reynolds 24, y colocar el dispositivo de microfluidos en foco para eliminar los efectos ópticos de alto orden 31. El gradiente medible más bajo (patrón brillante, ∂ w / ∂ y <0) se vincula con el rango dinámico de la cámara, mientras que el más alto gradiente medible (patrón oscuro, ∂ w / ∂ y> 0) se alcanza cuando el cuchillo de punta bloquea completamente la luz desviada. Para detectar una amplia gama de gradiente de concentración, un valor ISO alta es ventajoso, siempre y cuando no se produce subexposición o sobreexposición. El límite de detección, por debajo del cual el sistema de Schlieren micro es incapaz de discernir, depende del cambio mínimo intensidad que la cámara es capaz de resolver. El cambio mínimo de intensidad está limitada por el grado de ruido y los niveles de gradación tonal. Por lo tanto, una cámara de alta sensibilidad con gran profundidad de píxeles se desea para la aplicación de baja señal.

La importancia de la técnica schlieren microescala es de dos pliegues; por un lado, permite mediciones de campo completo inestables en tiempo real con una configuración óptica simple. Por otra parte, es no invasivo para que ninguna sustancia ajena se introduce a perturbar el campo de flujo. Debido a que la técnica de micro-schlieren produce proyección bidimensional de la falta de homogeneidad en tres dimensiones en una microfdispositivo luidic, fenómeno de mezcla compleja que permanece velado por métodos existentes se puede ver claramente. Las futuras aplicaciones de esta técnica incluyen la cuantificación de gradientes de concentración durante un proceso electroquímico o determinar gradiente de nutrientes para estudiar la quimiotaxis microbiana en un entorno de flujo micro.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este trabajo fue apoyado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán bajo número de concesión 101-2221-E-002-064-MY3.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Permanent Epoxy Negative Photoresist MicroChem SU-8 2150
single side polished silicon wafer Light Technology S4W1PP5SABUP1 p-type,
diameter: 100±0.5 mm, thickness: 525±25 mm, orientation: (1 0 0)
syringe pump kdScientific kds210
syringe, i.e. 10 ml Terumo SS-10L2138
Hoffman modulation contrast microscope Leica Microsystems DM IL LED
5X objective lens Leica Microsystems N PLAN NA = 0.12
knife-edge custom made part
camera, i.e. high speed Integrated Design Tools NX7-S1
C-mount adapter HC 0.63x Leica Microsystems 541537
camera operating software Integrated Design Tools MotionPro X Studio 2.02.01
polydimethylsiloxane (PDMS) Dow Corning Sylgard-184 silicone elastomer kit
Teflon tubing, i.e. O.D. x I.D. 1/16 in. x 0.031 in. Supelco 58700-U
micro glass slide Matsunami Glass S2215
hot plate Yeong-Shin HP-303DN
distilled water, i.e. HPLC grade Alps Chemicals
ethyl alcohol, i.e. reagent grade Nihon Shiyaku Reagent EA448652
image processing software Mathworks MATLAB R2009a
computational fluid dynamics package ESI group CFD-ACE+ 2008

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Merzkirch, W. Flow Visualization. , Academic Press. New York. (1974).
  2. Settles, G. S. Schlieren and Shadowgraph Techniques. , 2nd edn, Springer. New York. (2001).
  3. Sun, C. -l, Hsiao, T. -h Quantitative analysis of microfluidic mixing using microscale schlieren technique. Microfluidics and Nanofluidics. 15 (2), 253-265 (2013).
  4. Sun, C. -l, Sun, C. -Y. Effective mixing in a microfluidic oscillator using an impinging jet on a concave surface. Microsystem Technologies. , (2011).
  5. Strook, A. D. Chaotic mixer for microchannels. Science. 295 (5555), 647-651 (2002).
  6. Wheat, P. M., Posner, J. D. Quantifying mixing using equilibrium reactions. Physics of Fluids. 21 (3), 037101 (2009).
  7. Liu, R. H. Passive mixing in a three-dimensional serpentine microchannel. Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 190-197 (2000).
  8. Munson, M. S., Yager, P. Simple quantitative optical method for monitoring the extent of mixing applied to a novel microfluidic mixer. Analytica Chimica Acta. 507 (1), 63-71 (2004).
  9. Bradfield, W. S., Sheppard, J. J. Microschlieren-a technique for the study of details in compressible flow. Aero/Space Engineering. 5 (18), 37-56 (1959).
  10. Scroggs, S. D., Settles, G. S. An experimental study of supersonic microjets. Experiments in Fluids. 21, 401-409 (1996).
  11. Phalnikar, K. A., Alvi, F. S., Shih, C. 31st AIAA Fluid Dynamics Conference & Exhibit. , Anaheim, California. (2001).
  12. Phalnikar, K. A., Kumar, R., Alvi, F. S. Experiments on free and impinging supersonic microjets. Experiments in Fluids. 44 (5), 819-830 (2008).
  13. Micro-schlieren characterization of a high momentum micro-fluidic actuator. Naughton, J. W., Bishop, D. S., Walrath, D. E., Lindberg, W. R. 22rd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, St. Louis, MS, USA, , The American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). (2002).
  14. Chen, H. -M., Wu, H. -W., Lee, J. -N., Ting, C. -C. 23th National Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineers. , YongKang, Tainan, Taiwan. (2006).
  15. Davidson, G. P., Emmony, D. C. A schlieren probe method for the measurement of the refractive index profile of a shock wave in a fluid. Journal of Physics E: Scientific Instruments. 13, 92-97 (1980).
  16. Xie, H. Schlieren confocal microscopy for phase-relief imaging. Optics Letters. 39, 1238-1241 (2014).
  17. Inoué, S., Spring, K. R. Video Microscopy: The Fundamentals. , 2nd edn, Plenum Press. New York. (1997).
  18. Meinhart, C. D., Wereley, S. T., Gray, M. H. B. Volume illumination for two-dimensional particle image velocimetry. Measurement Science and Technology. 11 (6), 809-814 (2000).
  19. Olsen, M. G., Adrian, R. J. Out-of-focus effects on particle image visibility and correlation in microscopic particle image velocimetry. Experiments in Fluids. 29 (1), S166-S174 (2000).
  20. Friend, J., Yeo, L. Fabrication of microfluidic devices using polydimethylsiloxane. Biomicrofluidics. 4 (2), 026502 (2010).
  21. Wohlfarth, C. Landolt-Börnstein: Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology. Optical Constants: Refractive Indices of Pure Liquids and Binary Liquid Mixtures (Supplement to III/38). Lechner, M. D. 47, Springer. Berlin. (2008).
  22. Heller, W. Remarks on refractive index mixture roles. Journal of Physical Chemistry. 69 (4), 1123-1129 (1965).
  23. Korczyk, P. M., Cybulski, O., Makulska, S., Garstecki, P. Effects of unsteadiness of the rates of flow on the dynamics of formation of droplets in microfluidic systems. Lab on a Chip. 11 (1), 173-175 (2011).
  24. Dreher, S., Engler, M., Kockmann, N., Woias, P. Theoretical and experimental investigations of convective micromixers and microreactors for chemical reactions. Micro and Macro Mixing: Analysis, Simulation and Numerical Calculation. Bockhorn, H., Mewes, D., Peukert, W., Warnecke, H. .-J. , Springer-Verlag. Berlin, Germany. (2010).
  25. Huang, C. Y., Gregory, J. W., Sullivan, J. P. A Modified schlieren technique for micro flow visualization. Measurement Science & Technology. 18 (5), N32-N34 (2007).
  26. Tyn, M. T., Calus, W. F. Temperature and concentration dependence of mutual diffusion coefficients of some binary liquid systems. Journal of Chemicaland Engineering Data. 20 (3), 310-316 (1975).
  27. Celik, I. B. Procedure for estimation and reporting of uncertainty due to discretization in CFD applications. Journal of Fluids Engineering. 130 (7), 078001 (2008).
  28. Tasić, A. Ž, Djordjević, B. D., Grozdanić, D. K., Radojković, N. Use of mixing rules in predicting refractive indices and specific refractivities for some binary liquid mixtures. Journal of Chemical and Engineering Data. 37 (3), 310-313 (1992).
  29. A comparison of coarse-resolution numerical simulation with experimental measurements of wind turbine aerodynamic performance. Hsiao, P. -J., Chen, S. -T., Hsiao, T. -H., Sun, C. -l 37th National Conference on Theoretical and Applied Mechanics & The 1st International Conference on Mechanics, , ScienceDirect. Hsinchu, Taiwan. (2013).
  30. Sun, C. -l, Huang, C. -Y. Microscale schlieren visualization of near-bubble mass transport during boiling of 2-propanol/water mixtures in a square capillary. Experiments in Fluids. 55 (7), 1778 (2014).
  31. Panigrahi, P. K., Muralidhar, K. Schlieren and Shadowgraph Methods in Heat and Mass Transfer. , Springer. New York. (2012).

Tags

Bioingeniería Número 100 física óptica Schlieren microfluídica análisis de imágenes el flujo a la visualización medición de campo completo mezclando
Analizando Mezcla falta de homogeneidad en un dispositivo de microfluidos por Microscale Schlieren Técnica
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sun, C. l., Hsiao, T. h. Analyzing… More

Sun, C. l., Hsiao, T. h. Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique. J. Vis. Exp. (100), e52915, doi:10.3791/52915 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter