Name: 미세입자 농도를 위한 공압 구동 미세유체 플랫폼 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-01T14:15:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: 배우세요 공압 구동 미세유체 플랫폼을 이용한 미세입자 농축 기술로, 입자 막힘 문제를 해결하고 세포 손상을 방지하며 생물학적 분석의 효율성을 높이는 방법입니다.

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이 사업은 한국연구재단(NRF) 한국 정부(과학기술정보통신부)가 후원하는 보조금의 지원을 받았다. (아니요. NRF-2021R1A2C1011380).

1. 입자 농도를위한 미세 유체 플랫폼 설계
<ol><li>3D 흐름 네트워크에서 유체 흐름을 위한 공압 밸브 1개와 체(Vs), 유체(Vf) 및 입자(Vp) 밸브 작동을 위한 3개의 공압 밸브로 구성된 공압 미세유체 플랫폼을 설계합니다(그림 1). 참고: Vs는 액체로부터 입자를 농축시키는 것을 차단하고, Vf 및 Vp는 농축 후 유체 및 입자 방출을 허용한다. 세 개의 공압 포트는 유체/공압 공급 층(일반적으로 개방됨)과 밸브를 작동시키기 위한 공압 밸브 광 배출구에서 압축 공기를 제공합니다. 마이크로유체 채널 네트워크는 CAD 프로그램18,19로 설계되었습니다.</li>
	<li>채널을 공압 공급 계층과 3D 채널 네트워크 계층으로 설계합니다(그림 2). 참고: 유체 네트워크는 전방 부분의 곡선 채널 및 후부 영역의 직사각형 챔버와 상호 연결됩니다. Vs 유입을 차단하고, 입자는 곡선형 유체 채널의 수집 영역에 축적된다. 입자가 없는 유체(입자가 없는 액체)는 Qf 출구를 통해 배출되고 농축된 입자는 Qp 배출구를 통해 배출됩니다(그림 3).</li>
	<li>위의 조건에 따라 네 가지 유형의 SU-8 금형을 준비하십시오. 참고: 4개의 몰드에는 공압을 통해 밸브를 제어할 수 있는 몰드, 유체 채널을 생성하는 두 개의 몰드 및 모양이 없는 깨끗한 몰드가 포함되어 있습니다(그림 4 및 표 1). 언급 된 네 가지 유형의 금형은 표준 포토 리소그래피 공정을 사용하여 제조됩니다. 이 금형 제작은 이전에 발표 된 보고서18,19에 따라 실리콘 웨이퍼의 SU-8 금형으로 구성됩니다. 도 5는 장치 칩을 도시한다.</li>
</ol>2. 입자 농도를 위한 미세유체 플랫폼의 제조
참고: 도 6은 입자를 농축하는 미세유체 플랫폼의 제조를 보여준다.
<ol><li>밸브를 공압으로 제어하기 위해 준비된 공압 밸브 채널 SU-8 몰드(단계 1.3)를 사용하여 PDMS 층을 복제한다.<ol>
<li>10 mL의 액체 PDMS 및 1 mL의 경화제( 재료 표 참조)를 준비된 공압 밸브 채널 몰드(단계 1.3)에 붓고 90°C에서 30분 동안 열 활성화시킨다.</li>
		<li>PDMS 구조체가 경화된 후, 단계 2.1.1의 SU-8 주형을 분리한다.</li>
		<li>세 개의 1.5 mm 공압 포트(Vs, Vf 및 Vp)를 1.5 mm 천공을 사용하여 단계 2.1.2에 따라 제조된 공압 밸브 채널 내로 펀치한다( 재료 표 참조).</li>
		<li>액체 PDMS 10 mL와 경화제 1 mL를 단계 1.3에서 제조된 깨끗한 SU-8 몰드에 붓고 스핀 코터를 이용하여 1,500 rpm에서 15 초 동안 스핀 코트한다( 재료 표 참조). 그런 다음 90°C에서 30분 동안 열활성화시킨다.</li>
		<li>PDMS 구조체가 경화된 후, 단계 2.1.4의 SU-8 주형을 분리한다. 참고: 밸브 다이어프램 층은 공압에 따라 유체 흐름을 제어합니다.</li>
		<li>대기 플라즈마( 표 문헌 참조)를 20초 동안 단계 2.1.3 및 2.1.5에서 제조된 PDMS 구조로 처리한다.</li>
		<li>현미경으로 확인하여 채널 구조에 따라 단계 2.1.6에서 플라즈마 처리된 PDMS 구조를 직접 정렬한다.</li>
		<li>단계 2.1.7에서 제조된 정렬된 PDMS 구조체를 90°C에서 30분 동안 가열하여 결합시킨다.</li>
		<li>얇은 다이어프램 층이 결합된 공압 채널 부분 내의 유체 채널 입구(Qfp) 및 유체 채널 출구(Qf 및 Qp)에 직경 1.5 mm 구멍을 펀치하고, 1.5 mm 천공을 사용하여 펀치한다.</li>
	</ol></li>
	<li>미세유체 채널을 만들기 위해 두 개의 SU-8 몰드를 사용하여 PDMS 층의 양면을 복제하십시오. 전면에는 곡선 및 직사각형의 미세 유체 채널 몰드를 사용하고 후면에는 미세 유체 상호 연결 채널 몰드를 사용하십시오.<ol>
<li>액체 PDMS 10 mL와 경화제 1 mL를 곡선형 및 직사각형 미세유체 채널 몰드에 붓고 1,200 rpm에서 15초 동안 스핀 코트를 붓는다. 그 다음 90°C에서 30분 동안 열 활성화하여 곡선형 유체 챔버 및 유체 채널을 위한 몰드를 생성한다(도 6A).</li>
		<li>미세유체 채널이 형성되는 PDMS 층을 분리한 다음, 대기 플라즈마를 20초 동안 처리하여 유리 웨이퍼에 접합하여 밀봉된 통기벽을 덮는 열 활성화 몰드를 만든다(도 6B).</li>
		<li>3mL의 액체 PDMS를 SU-8 몰드의 상호 연결 채널에 붓습니다(그림 6C).</li>
		<li>단계 2.2.2에서 제작된 구조를 미세유체 상호접속 채널 몰드 상의 액체 PDMS와 함께 배열하고, 중첩된 구조물을 130°C에서 30분 동안 건조시킨다(도 6D). 참고: 후방 구조를 경화시키면서 단계 2.2.2에서 제작된 PDMS 몰드는 공기층의 열압에 의해 팽창되고, 변형된 PDMS 층은 열적으로 활성화된다(그림 6E)16.</li>
		<li>경화 후, 미세유체 채널 네트워크층으로부터 전면 SU-8 몰드를 제거하고 후면 PDMS 몰드를 조심스럽게 벗겨냅니다(그림 6F). 참고: 3D 유체 네트워크 층은 전방 곡선 유체 챔버 및 미세유체 채널을 생성할 수 있습니다.</li>
		<li>액체 PDMS 10mL와 경화제 1mL를 깨끗한 SU-8 몰드에 붓습니다. 그런 다음 90°C에서 30분 동안 열활성화시킨다.</li>
		<li>PDMS 구조체가 경화된 후, SU-8 주형을 분리한다. 참고: 이 단계에서는 추가 밀봉 레이어를 만듭니다.</li>
		<li>대기 혈장을 20초 동안 단계 2.2.3 및 2.2.7에서 제조된 PDMS 구조로 처리한다.</li>
		<li>현미경으로 확인하여 채널 구조에 따라 플라즈마 처리된 PDMS 구조를 직접 정렬한다.</li>
		<li>정렬된 PDMS 구조체를 90°C에서 30분 동안 가열하여 결합시킨다.</li>
	</ol></li>
	<li>단계 2.1 및 2.2에서 제조된 PDMS 구조체를 채널 구조에 따라 정렬하고 20초 동안 대기 플라즈마를 처리하여 결합시킨다.</li>
</ol>3. 장치 설정
참고: 도 7은 입자를 농축하는 미세유체 플랫폼을 제작하는 것을 보여준다.
<ol><li>10 mL 주사기를 사용하여 미세유체 채널을 기포가 없는 탈염수로 수동으로 채운다.</li>
	<li>마이크로비드 유동을 제어하는 P_Qfp 및 세 개의 공압 밸브(P_Vs, P_Vf 및 P_Vp)를 제어하기 위해, 작동 유체(Qfp)에 대한 네 개 이상의 출력 채널( 자료표 참조)이 있는 정밀 압력 제어기를 미세유체 플랫폼 내로 삽입한다. 주: 네 개의 출력 채널이 있는 정밀 압력 컨트롤러는 여러 정밀 압력 컨트롤러로 교체할 수 있습니다. 이 실험에서, P_Qfp의 작동 압력은 10 kPa, P_Vs는 15 kPa, 및 P_Vf 및 P_Vp 모두 18 kPa였다(도 8 및 표 2). 도 8 은 입자가 15 kPa의 P_Vs을 갖는 미세유체 플랫폼에 의해 농축됨에 따라 시간에 따른 작동 유체 유량을 나타내고, 표 2 는 공압 밸브에 따른 작동 유체 유량을 나타낸다.</li>
	<li>증류수에서 다양한 크기의 카르복실 폴리스티렌 시험 입자 를 준비하십시오 (재료 표 참조). 참고: 본 실험에 사용된 입자 크기는 24.9, 8.49 및 4.16 μm; 다양한 크기의 입자는 P_Vs의 압력에 따라 사용할 수 있습니다.</li>
	<li>작동 유체의 유량을 제어하려면 물(작동 유체)로 가득 찬 유리 병 절반을 채우고 유리 병 캡을 컨트롤러 출력 채널 및 마이크로 밸브에 연결합니다. 주: 한 튜브를 마이크로 밸브에 연결하여 컨트롤러로부터 압축 공기를 받고 다른 튜브는 물을 주입합니다.</li>
	<li>모든 플랫폼 작동에 대해 거꾸로 된 현미경을 통해 플랫폼 작동을 관찰하고 액체 유량계로 출구에서 시간에 따른 작동 유량 을 측정합니다 (재료 표 참조).</li>
</ol>4. 장치의 작동
<ol><li>입자/유체 혼합물을 입구(Qfp)의 압력 하에서 Vp로 주입합니다(그림 9A). 참고: 상호 연결된 채널을 통한 출구에서 입자와 깨끗한 유체의 흐름은 각각 Vp 및 Vf를 통해 제어됩니다(표 2).</li>
	<li>밸브를 작동시키기 위해 15kPa에서 Vs, 18kPa에서 Vp에 압력을 가하십시오. 참고: 이 때 다이어프램이 변형되고, 곡선 유체 채널과 곡선 유체 캔틸레버 사이의 접촉 공간에서 유체 Qfp의 입자가 차단되고, 원치 않는 Qfp 유체가 개방 Qf를 통해 방출됩니다(그림 9B,C).</li>
	<li>입자가 농축되면 Vf에만 압력을 가하십시오. 참고: 이때 Vf에만 압력이 가해지면 막힌 입자가 Qp를 통해 방출됩니다(그림 9D).</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 할 이해 상충이 없습니다.

이 플랫폼은 다양한 크기의 입자를 정화하고 농축하는 간단한 방법을 제공합니다. 입자는 공압 밸브 제어를 통해 축적되고 방출되며 수동 구조가 없기 때문에 막힘도 관찰되지 않습니다. 이 장치를 사용하여 세 가지 크기의 입자 농도가 표시됩니다. 그러나, 작동 압력, 농축에 필요한 시간, 및 속도는 Vs18,20,21에서의 장치 치수, 입자 크기 배율, 및 압력에 따라 달라질 수 있다.
단계 3.1을 수행할 때, 기포는 채널의 곡면 상에 남아있을 수 있다. 기포가 남아 있으면 채널의 환경이 변하기 때문에 작동 전에 현미경을 통해 채널을 매우 신중하게 점검해야합니다.
이전 연구와 비교하여이 플랫폼에는 몇 가지 장점과 단점이 있습니다. 이전기 영동 방법에서, 더 적은 수의 표...

생물학적 분석의 중요성으로 인해, 미세유체 및 생물의학 미세전자기계 시스템(BioMEMS) 기술1,2는 미세물질 2,3,4의 정제 및 수집을 위한 장치를 개발 및 연구하는 데 사용된다. 파티클 포획은 활성 또는 수동으로 분류됩니다. 활성 트랩은 외부 유전체5, 자기 영동6, 청각7, 시각8 또는 열9 힘에 사용되어 독립 입자에 작용하여 움직임을 정확하게 제어 할 수 있습니다. 그러나 입자와 외부 힘 사이의 상호 작용이 필요합니다. 따라서 처리량이 낮습니다. 미세유체 시스템에서, 유량을 제어하는 것은 외부 힘이 표적 입자로 전달되기 때문에 매우 중요하다.
일반적으로, 수동 미세유체 장치는 마이크로채널(10,11) 내에 마이크로필러를 갖는다. 입자는 흐르는 유체와의 상호 작용을 통해 여과되며, 이러한 장치는 설계가 쉽고 제조가 저렴합니다. 그러나, 이들은 마이크로 필러에서 입자 막힘을 일으키므로, 입자 막힘(12)을 방지하기 위해 더 복잡한 장치가 개발되었다. 복잡한 구조를 갖는 미세유체 장치는 일반적으로 제한된 수의 입자13,14,15,16,17,18을 관리하기에 적합하다.
이 글은 위에서 언급한 바와 같이 단점(18)을 극복하는 큰 입자 농도를 위해 공압식으로 구동되는 미세유체 플랫폼을 제조 및 조작하는 방법을 설명한다. 이 플랫폼은 곡선형 미세유체 채널에 축적되는 체 밸브(Vs) 플레이트의 얇은 다이어프램 층의 변형 및 작동에 의해 입자를 차단하고 농축시킬 수 있습니다. 입자는 곡선형 미세유체 채널에 축적되고, 농축된 입자는 두 개의 PDMS 씰 온/오프 밸브(18)의 작동을 통해 작동 유체를 배출함으로써 분리될 수 있다. 이 방법은 제한된 수의 입자를 처리하거나 많은 수의 작은 입자를 농축시키는 것을 가능하게 한다. 유량 및 압축 공기 압력의 크기와 같은 작동 조건은 원치 않는 셀 손상을 방지하고 셀 포집 효율을 높일 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>1.5 mm 펑</td>크 <td>자체 프로듀션</td><td>자체 프로듀</td>션 <td>이 펑크는 Miltex&reg를 기반으로 금형 제작자에게 요청하여 만들어졌습니다; 플런저를 사용한 생검 펀치 (15110-15) 제품.</td></tr><tr><td>4 인치 실리콘 웨이퍼 / SU-8 금형</td><td>4science</td><td>29-03573-01</td><td>4 인치 (100) P 타입 실리콘 웨이퍼 / SU-8 금형</td></tr><tr><td>카르복실 폴리스티렌 가교 입자 (24.9 &mu; m)</td> <td>Spherotech</td><td>CPX-200-10</td><td>농축 비드 샘플1</td></tr><tr><td>유량계</td><td>Sensirion</td><td>SLI-1000</td><td>유량 측정</td></tr><tr><td>고속 카메라</td><td>Photron</td><td>FASTCAM Mini</td><td>농도 관찰</td></tr><tr><td>핫 플레이트</td><td>액체</td> 경화용 <td>HI-1000</td><td>가열판</td></tr><tr><td>10 mL / 주사기</td><td>Koreavaccine</td><td>22G-10ML</td><td>미세유체 채널을 기포가 없는 탈염수로 채웁니다.</td></tr><tr><td>실험실 Conona 처리기/대기 플라즈마</td><td>Electro-Technic</td><td>BD-20AC</td><td>칩 본딩/대기 플라즈마</td></tr><tr><td>액체 폴리디메틸실록산, PDMS</td><td>다우코닝 Inc.</td><td>Sylgard 184</td><td>칩</td></tr> 현미경의 구성 요소 <tr><td></td><td>Olympus</td><td>IX-81</td><td>농도</td></tr><tr><td>관찰 PEEK 튜브</td><td>SAINT-GOBAIN PPL CORP.</td><td>AAD04103</td> 폴리스티렌 입자 <td>주입 또는 수집</td></tr> (<tr><td>4.16 &mu; m)</td> <td>Spherotech</td><td>PP-40-10</td><td>농축 비드 샘플3</td></tr><tr><td>폴리스티렌 입자 (8.49 &mu; m)</td> <td>Spherotech</td><td>PP-100-10</td><td>농축 비드 샘플2</td></tr><tr><td>압력 컨트롤러 /&mu; 플루콘</td><td>AMED</td><td>&mu; 플루콘</td><td>공기압 제어</td></tr><tr><td>스핀 코터</td><td>iNexus</td><td>ACE-200</td>은 <td>SU-8 금형에 액체 PDMS를 펼칩니다</td></tr></tbody></table>.

미세입자 농도를 위한 공압 구동 미세유체 플랫폼

Pneumatically Driven Microfluidic Platform for Micro-Particle Concentration

본 기사는 미세유체 플랫폼을 사용하여 입자 농도를 제어하기 위해 공압 밸브를 제조 및 조작하는 방법을 소개한다. 이 플랫폼에는 곡선 유체 채널과 3개의 공압 밸브가 있는 3차원(3D) 네트워크가 있으며, 이 네트워크는 폴리디메틸실록산(PDMS)과의 이중 복제를 통해 네트워크, 채널 및 공간을 생성합니다. 이 장치는 공압 밸브에 의해 제어되는 유체 유량의 과도 반응을 기반으로 (1) 샘플 로딩, (2) 샘플 차단, (3) 샘플 농도 및 (4) 샘플 방출의 순서로 작동합니다. 입자는 체 밸브 (Vs) 플레이트의 얇은 다이어프램 층 변형에 의해 차단되고 곡선 미세 유체 채널에 축적됩니다. 작동 유체는 두 개의 온/오프 밸브의 작동에 의해 배출됩니다. 조작의 결과로, 다양한 배율의 모든 입자가 성공적으로 차단되고 분리되었습니다. 이 기술이 적용될 때, 작동 압력, 농도에 필요한 시간, 및 농도 속도는 장치 치수 및 입자 크기 배율에 따라 달라질 수 있다.

도 8은 표 2에 언급된 바와 같이 4단계 플랫폼 작동을 위한 유체 속도의 유량을 나타낸다. 첫 번째 단계는 로딩 상태(상태)입니다. 플랫폼에는 모든 밸브가 개방된 유체가 공급되었고, 작동 유체(Qf) 및 입자(Qp)는 미세유체 채널 네트워크와 거의 동일하여 구조적 대칭을 나타낸다. 두 번째 단계 (b 상태)에서는 압축 공기를 Vs로 이송하여 입자를 차단하고 Vs 다이어프램이 변형됨에 따라 유로가 좁아지고 출구 포트에서 측정 된 유량이 유압 저항에 의해 감소되었습니다. Qf와 Qp의 유속은 거의 유사했으며 그 차이는 2.67 % 미만이었습니다. 세 번째 단계 (c 상태)에서 압축 공기는 입자 농도를 위해 Vs 및 Vp로 전달되었으며 Vs 및 Vp는 닫히고 Vf는 열려 있습니다. 측정된 Qp는 0에 가까웠고, Qf는 b 상태의 약 1.42배였다. 대부분의 경우, 두 방산 채널이 모두 작동 중일 때 유량이 두 배가되지만 플랫폼은 주 유체 채널과 Vs...

본 프로토콜은 효율적인 미세입자 농축을 위해 사용될 수 있는 공압 미세유체 플랫폼을 기술한다.

The present article introduces a method for fabricating and operating a pneumatic valve to control particle concentration using a microfluidic platform. ...

이 프로토콜은 입자 막힘 및 복잡한 구조와 같은 단점을 극복하는 다중 입자 농도를 위해 공압 구동 미세 유체 플랫폼을 제조하고 작동하는 우리의 방법을 설명합니다. 이 방법은 무제한의 입자를 처리하고, 많은 수의 작은 입자에 집중하고, 원치 않는 세포 손상을 방지하고, 엔트로피 효율을 높일 수 있습니다. 생물학적 분석의 중요성으로 인해 미세 유체 및 생물 의학 미세 전자 기계 시스템 기술은 마이크로 물질의 정제 및 수집을위한 장치를 개발하고 연구하는 데 사용됩니다.시작하려면 미리 준비된 공압 밸브 채널 SU8 몰드를 사용하여 밸브를 공압으로 제어하기 위해 PDMS 층을 복제하십시오. 준비된 공압 밸브 채널 몰드에 10 밀리리터의 액체 PDMS와 1 밀리리터의 경화제를 붓고 섭씨 90도에서 30 분 동안 열을 활성화시킵니다. PDMS 구조체가 경화된 후, SU8 주형을 분리한다.1.5mm 펑크를 사용하여 1.5mm 공압 포트 3개를 공압 밸브 채널로 펀치합니다. 10 밀리리터의 액체 PDMS와 1 밀리리터의 경화제를 깨끗한 SU8 몰드에 붓습니다. 스핀 코터를 사용하여 분당 1500 회전으로 15 초 동안 스핀 코트를 회전 한 다음 섭씨 90도에서 30 분 동안 열 활성화합니다.PDMS 구조가 경화된 후 SU8 몰드를 분리한다. PDMS 구조를 20초 동안 대기 플라즈마로 처리하십시오. 현미경을 사용하여, 플라즈마 처리된 PDMS 구조를 채널 구조에 따라 정렬한다.정렬된 PDMS 구조체를 섭씨 90도에서 30분 동안 가열하여 결합시킨다. 1.5 밀리미터 펑크를 사용하여 얇은 다이어프램 층에 결합 된 공압 채널 부분 내의 유체 채널 입구 및 출구에 1.5 밀리미터 직경의 구멍을 만듭니다. 미세유체 채널을 만들기 위해 두 개의 SU8 몰드를 사용하여 PDMS 층의 양면을 복제합니다.전면에 곡선 및 직사각형의 미세유체 채널 몰드를 사용하고 후면에는 미세유체 상호 연결 채널 몰드를 사용하십시오. 10 밀리리터의 액체 PDMS와 1 밀리리터의 경화제를 곡선 및 직사각형 미세 유체 채널 몰드에 붓고 15 초 동안 분당 1200 회전으로 스핀 코팅 한 다음 섭씨 90도에서 30 분 동안 열 활성화하여 곡선 유체 챔버 및 유체 채널을위한 금형을 만듭니다. 미세유체 채널이 형성되는 PDMS 층을 분리한다.그런 다음 이를 대기 플라즈마로 20초 동안 처리하여 유리 웨이퍼에 접합하여 밀봉된 통풍구 벽을 덮는 열 활성화 몰드를 만든다. 세 밀리리터의 액체 PDMS를 SU8 금형의 상호 연결 채널에 붓습니다. 상호 연결 채널 몰드로 제작 된 구조를 미세 유체 상호 연결 채널 몰드 상의 액체 PDMS로 배열하십시오.그런 다음 중첩 된 구조물을 섭씨 130도에서 30 분 동안 건조시킵니다. 경화 후, 미세유체 채널 네트워크 층으로부터 전면 SU8 몰드를 제거하고 후면 PDMS 몰드를 조심스럽게 벗겨냅니다. 10 밀리리터의 액체 PDMS와 1 밀리리터의 경화제를 깨끗한 SU8 몰드에 붓고 섭씨 90도에서 30 분 동안 가열하여 활성화시킵니다.PDMS 구조가 경화된 후 SU8 몰드를 분리한다. PDMS 미세유체 상호 연결 채널 주형을 20초 동안 대기 플라즈마로 처리하십시오. 현미경을 사용하여, 플라즈마-처리된 PDMS 구조를 채널 구조에 따라 정렬한다.정렬된 PDMS 구조물을 섭씨 90도에서 30분 동안 가열하여 결합시킨다. 이 과정 동안 제조된 PDMS 구조체를 채널 구조에 따라 정렬하고 20초 동안 대기 플라즈마로 처리하여 결합시킨다. 10 밀리리터 주사기를 사용하여 미세 유체 채널을 거품이없고 탈염수로 채 웁니다.작동 유체의 압력과 마이크로비드 흐름을 제어하는 세 개의 공압 밸브를 제어하려면 작동 유체에 대한 네 개 이상의 출구 채널이 있는 정밀 압력 컨트롤러를 미세유체 플랫폼에 삽입합니다. 증류수에서 다양한 크기의 카르복실 폴리스티렌 시험 입자를 준비하십시오. 작동 유체의 유량을 제어하려면 유리 병의 절반을 물로 채우고 유리 병 캡을 컨트롤러 출력 채널 및 마이크로 밸브에 연결하십시오.거꾸로 된 현미경을 사용하여 모든 플랫폼 작동을 관찰하고 액체 유량계로 콘센트에서 시간에 따른 작동 유량을 측정합니다. 입자 또는 유체 혼합물을 입자 밸브와 함께 입구에서 압력하에 주입하십시오. CIV 밸브에 압력을 가하여 15킬로파스칼로, 파티클 밸브를 18킬로파스칼로 가하여 밸브를 작동시킵니다.입자가 농축되면 유체 밸브에만 압력을 가하십시오. 유체의 유속은 네 단계 플랫폼 작동으로 나뉘어졌다. 첫 번째 단계는 로딩 상태였습니다.작동 유체 및 입자는 미세유체 채널 네트워크와 거의 동일하여 구조적 대칭을 나타내었다. 두 번째 단계는 차단 상태였습니다. 유로가 좁아졌고, 출구 포트에서 측정된 유량은 유압 저항에 의해 감소되었다.세 번째 단계는 집중 상태였습니다. 측정된 QP는 0에 가까웠고, QF는 블로킹 상태의 약 1.42배였다. 마지막 단계는 릴리스 상태였습니다.그 결과 유량 및 집중 속도는 공압 밸브로 프로그래밍 된 순차적 작동이 유량 변화로 인해 잘 작동한다는 것을 입증했습니다. CIV 밸브와 입자 밸브가 닫힐 때 입자가 농축되고 수집 영역에 축적되었으며, 모두 수집되고 농축 된 입자는 유체 밸브 만 닫혔을 때 네 초 이내에 방출되었습니다. 이 절차의 필수적인 부분은 PDMS 층이 공기 층의 더 많은 압력에 의해 이식되는 후방 구조를 경화시키는 것입니다.그리고 변형된 필름층은 갑자기 활성화된다. 이 플랫폼은 작동이 물리적 입자의 특성에 의해 영향을받지 않기 때문에 매우 농축되고 직선이며 부유 된 생체 입자의 자동 전처리에 사용할 수 있습니다.

pneumatically-driven-microfluidic-platform-for-micro-particle

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

소설 microfluidic 시스템을 수동 펌프의 현상과 사용자가 제어 유체 전달 시스템을 사용하여 개발되었습니다. 이 microfluidic 시스템의 사용의 저렴한 비용으로, 쉽게, 체적 정밀, 고속, repeatability 및 자동화 주어진 생물 학적 응용 프로그램의 다양한에서 사용될 수있는 잠재력이있다.

Microfluidic 장치에 수동 펌핑을위한 고속 비말 기반 전달 시스템

이 문서에서는, 우리는 유체 흐름에 따라 입자의 구속을위한 microfluidic 기반의 방법을 제시한다. 우리는이를 통합 microdevice에 임의의 입자의 감금 및 미세 조작을 가능하게, 피드백 제어 메커니즘을 사용하여 유체의 정체 지점에 안정적인 입자 트래핑을 보여줍니다.

단일 입자 Microfluidic 기반 유체 트랩

그들은 kHz에서 속도 저렴 picoliter, 자기들에게만 혈관을 생성할 수 있기 때문에 비말 기반 microfluidic 플랫폼은 높은 처리량 실험을위한 유망한 후보자 있습니다. 빠르고, 민감하고 고해상도 형광 spectroscopic 방법과의 통합을 통해 이러한 시스템 내에서 발생하는 정보의 다량은 효율적으로 추출 무력화하고 이용하실 수 있습니다.

microfluidic 비말 플랫폼 형광 검출 방법

이 프로토콜은 미세유체 소자를 사용하여 자동화된 소량(0.15–1.5ml) 입자 분리를 수행하기 위한 시스템 아키텍처를 설명하고 음향 유체 소자 성능 및 작동을 최적화하는 방법에 대해 설명합니다.

미세 유체 정밀 작은 볼륨 샘플 처리를위한 플랫폼 및 음향 마이크로 디바이스로 구분 생물 입자 크기의 사용

여기에서는 모세관 기반 원심 미세유체 장치를 사용하여 크기 제어 가능한 단분산 W/O(Water-in-Oil) 미세방울에 대한 간단한 생산 방법을 보여줍니다. 이 방법은 소량의 시료만 필요하며 고수율 생산이 가능합니다. 우리는 이 방법이 신속한 생화학 및 세포 분석에 유용할 것으로 기대합니다.

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우리는 폴리디메틸실록산(PDMS)에서 두 마이크로채널 사이에 나노유체 접합을 생성하기 위해 실리카 콜로이드 나노입자의 간단한 자기 조립 기술을 제안합니다. 이 기술을 사용하여 기공 크기가 ~45nm인 나노다공성 비드 멤브레인을 마이크로채널 내부에 구축하고 DNA 샘플의 동전기 사전 농축에 적용했습니다.

콜로이드 입자의 자기 조립 과정을 통해 PDMS 미세 유체 칩의 하위 50 Nm의 나노 유체 접합 만들기

실험실에서 드롭 반응 시스템 미세 규모에 복잡 한 반응의 다양 한 구현을 수 있습니다. 전자기 코일의 3 x 3 매트릭스의 구성 하는 자동된 개폐 플랫폼 개발 되었다 성공적으로 병합 두 10 µ L microreactors를 사용 하 고 결과 액체 구슬에서 효소 반응 함으로써 시작.

효소 Microreactors 및 그들의 전자기 작동기로 사용 하는 수성 방울

우리는 다수의 미세 채널에서 입자의 검출 및 사이징 다중화, 코드 분할 다중 접속 (CDMA)과 저항 펄스 센서 (RPS)를 결합하는 집적 표면 전극 네트워크와 미세 유체 플랫폼을 보여준다.

입자의 공간 추적을위한 멀티 플렉스 전자 감지와 미세 유체 플랫폼

PDMS 기반의 제조 과정, 다층, 체외 전사 및 번역(IVTT) 반응이 장기간 수행될 수 있도록 하는 미세유체 장치. 또한 장기간 이러한 반응을 자동화하고 유지하는 데 필요한 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 포괄적인 개요가 제공됩니다.

장기간 무세포 유전자 발현의 전도를 위한 다층 미세유체 플랫폼

여기에서는 수중수(water-in-oil) 에멀젼(플러그)의 조합 라이브러리를 생산하기 위한 폴리디메틸실록산(PDMS) 기반 이중층 장치의 제조를 소개합니다. 플러그 생산을 자동화하는 데 필요한 하드웨어 및 소프트웨어는 프로토콜에 자세히 설명되어 있으며 형광 플러그의 정량적 라이브러리 생산도 시연됩니다.

조합 플러그 생산을 위한 이중층 미세유체 장치

이 프로토콜은 망간 산화물 광물의 미생물 침전을 연구하기 위한 미세유체 시스템을 제시합니다. 생체광물 형성은 광학 현미경과 영상 분석을 통해 현장에서 측정됩니다. 이 접근법은 다공성 환경에서 다른 독특한 색을 가진 생물 광물의 침전을 조사하는 데 적용할 수 있습니다.

다공성 매체 내 금속 산화물의 미생물 침전을 조사하는 마이크로유체 플랫폼

배우세요 공압 구동 미세유체 플랫폼을 이용한 미세입자 농축 기술로, 입자 막힘 문제를 해결하고 세포 손상을 방지하며 생물학적 분석의 효율성을 높이는 방법입니다.

미세입자 농도를 위한 공압 구동 미세유체 플랫폼

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