Het analyseren van Mengen Inhomogeniteit in een microfluïdische apparaat door Microscale Schlieren Technique

Het algemene doel van deze procedure is om de concentratiegradiënt in een microfluïdisch apparaat niet-invasief te meten door gebruik te maken van de microschaal sch larin-techniek. Dit wordt bereikt door eerst het microschaal sch larin-systeem te bouwen met behulp van een Hoffman modulatiecontrastmicroscoop. Verwijder de spleetplaat van de condensor en vervang de modulator op de achterste brandpuntsplaats van het objectief door een mesrand.

De tweede stap is om een T microkanaal te monteren en een kalibratiemengprocedure te starten. Maak een afbeelding van het T-kanaal om grijstinten micro schlein-afbeeldingen te verkrijgen. Vergelijk vervolgens de micro s larin-afbeeldingen met een simulatie van computationele vloeistofdynamica.

Om de relatie tussen grijstinten en concentratiegradiënten te vinden, zijn de laatste stappen om een doelmicrofluïdisch apparaat te laden. Maak een micro schlein-afbeelding van het mengen en gebruik de kalibratiecurve om de grijstinten waarden om te zetten in concentratiegradiënten. Uiteindelijk wordt de microschaal schlein-techniek gebruikt om de homogeniteit van het mengsel kwantitatief in een microfluïdisch apparaat in realtime te tonen.

Het grote voordeel van deze methode boven de bestaande technieken zoals fluorescentiebeeldvorming of schaduw, is dat het ongecompliceerde metingen van concentratiegradiënten mogelijk maakt die de driedimensionale ongelijkheid in een microfluïdisch apparaat onthullen. Het demonstreren van deze procedure zal Dr. A zijn, een recente PhD-afgestudeerde uit een lab. De eerste stap is om het microfluïdisch apparaat voor te bereiden dat in het experiment zal worden gebruikt.

Dit t microkanaalapparaat is gemaakt door poly dimethyl Sloane te vormen. Het schema van het apparaat toont zijn voedingskanalen en zijn samenvloeiingskanaal. Elk kanaal is verbonden met een cirkelvormig gebied dat de plaats van vloeistofverbinding zal zijn.

Voor het experiment monteert u een microfluïdisch apparaat op een glazen plaat en voegt u Teflon-buizen toe. Om vloeistofverbindingen te maken, legt u het apparaat opzij. Terwijl het experiment wordt voorbereid, bouwt u het microschaal schlein-systeem op van een Hoffman modulatiecontrastmicroscoop.

Heb een mesrand klaar om in de optische baan te plaatsen. Deze mesrand is op maat gemaakt voor gebruik in dit systeem en is zwart gemaakt om de reflectiviteit te verminderen. Houd de mesrand bij de hand en begin met het wijzigen van de microscoop-burst.

Verwijder de spleetplaat voor de brandpuntsvlak van de condensor. Verwijder vervolgens de modulator van de achterste brandpuntsplaats van het vijfvoudig objectief. Haal de mesrand en plaats deze op de plaats van de modulator.

Gebruik een hogesnelheidscamera die aan de tri-oculaire buis van de microscoop is gemonteerd en is aangesloten op een computer om video vast te leggen. Zet de lichtbron aan en begin met het verzenden van grijstintenvideo naar de computer. Vang vervolgens een afbeelding en verwerk deze.

Neem een afbeelding op uit de videostream en gebruik beeldverwerkingssoftware om de grijstintenwaarde te verkrijgen. Ga terug naar de microscoop en verwijder de mesrand op de computer. Houd de gemiddelde grijstintenaflezing in de gaten terwijl u de verlichting en de diafragma opening aanpast.

Stop wanneer de gemiddelde grijstintenaflezing van de afbeelding ongeveer 10% lager is dan de maximale waarde. Dit is de achtergrondintensiteit voor een 0%-afsluiting. Plaats nu de mesrand om het invallende licht volledig te blokkeren.

Op de computer. Neem de gemiddelde grijstintenaflezing van de afbeelding op. Dit is de achtergrondintensiteit voor een 100%-afsluiting.

Pas vervolgens iteratieve de positie van de mesrand aan terwijl u de gemiddelde grijstintenaflezing van de vastgelegde afbeeldingen in de gaten houdt. Stop. Wanneer de gemiddelde grijstintenaflezing van de afbeelding zich in het midden bevindt tussen de waarden van nul en 100%, stelt dit de mate van afsluiting in op 50%. Keer nu terug naar de microscoop om het T microkanaalapparaat te monteren. Plaats het op het monsterplaatje zodat het samenvloeiende kanaal parallel is aan de mesrand.

Pas de focus grof aan zodra het apparaat op zijn plaats ligt. Reparaat de vloeistoffen voor het experiment. Selecteer twee transparante vloeistoffen zonder brekingsindices die volledig onderling mengenbaar zijn.

Voor deze video wordt water gebruikt als referentievloeistof en een waterige ethanoloplossing is de andere en s plus van de brekingsindex als functie van concentratie. En kies de massafractie van de waterige ethanol zodat deze in het lineaire gebied valt. Dit experiment gebruikt een massafractie van 0,05 om de vloeistoffen te repareren.

Twee identieke spuiten vullen de ene spuit met water en de andere zou waterige ethanol verdunnen door de spuiten op het T microkanaal aan te sluiten. Gebruik Teflon-buisjes om elk van de twee inlaten van het T Microkanaal aan te sluiten op een van de spuiten. Zorg voor twee spuitpompen om vloeistoffen naar de microkanaal inlaten te leveren.

Laad de ene pomp met de referentievloeistofspuit. Laad de andere pomp met de verdunde ethanolspuit, maar plaats het uiteinde van de uitlaatbuis in een container en bevestig het op de wand van de container. Begin met kalibreren om ze Reynolds getal te geven door de stroomsnelheid van de spuitpompen in te stellen.

Start de spuitpompen om de werkvloeistoffen gelijktijdig bij identieke volumestroomsnelheid te leveren. Gebruik de camera om het microkanaal fijn te observeren. Stel de focus af en wacht totdat een stabiele stroming zich stabiliseert, gesignaleerd door een stationair SL-patroon.

Gebruik een framefrequentie van 30 frames per seconde om 20 frames van vloeibare menging op te nemen. Deze frames zijn de verworven afbeelding. Wanneer u klaar bent, bereidt u de pompen voor om een andere set frames te krijgen.

Stop de spuitpomp voor de verdunde ethanol en blijf water door een inlaat pompen. Observeer de stroming en wacht totdat een stabiele stroming optreedt met een stationair patroon. Neem 20 frames afbeeldingen op bij 30 frames per seconde.