Name: Montaż i charakterystyka zewnętrznego sterownika do generowania subkilohercowego przepływu oscylacyjnego w mikrokanałach (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-01-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 32 s
Description: Poznaj metodę generowania subkilohercowego przepływu oscylacyjnego w mikrokanałach za pomocą zewnętrznego sterownika głośnikowego. Prosty montaż umożliwia badania biologiczne i chemiczne.

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

Chcielibyśmy podziękować za wsparcie i udogodnienia zapewnione przez Laboratorium Szybkiego Prototypowania Wydziału Nauk Mechanicznych i Inżynierii na Uniwersytecie Illinois, które umożliwiły tę pracę.

1. Szybkie projektowanie i produkcja prototypów form
<ol>
	<li>Otwórz program AutoCAD na komputerze. Wybierz pozycję Plik na pasku zadań, a następnie wybierz pozycję Otwórz i przejdź do pliku modelu trójwymiarowego (3D) formy kanału o rozszerzeniu .dxf lub .dwg</li>.
	<li>Zaznacz cały model, klikając i przeciągając wokół niego ramkę. Wyeksportuj projekt jako plik .stl, wybierając Plik |Eksportuj, a następnie Inne formaty i wybierz .stl z listy rozwijanej.</li>
	<li>Prześlij plik do precyzyjnej drukarki stereolitograficznej (SLA) z żywicy, takiej jak Formlabs FORM3. Wlej żywicę do komory na żywicę i rozpocznij drukowanie oraz wyprodukuj formę z najmniejszymi krokami w osi Z (25 mikronów dla żywicy Formlabs CLEAR).</li>
	<li>Poczekaj na zakończenie automatycznego drukowania części. 
	UWAGA: W ten sposób można wytwarzać formy o cechach tak małych jak 0,1 mm.</li>
	<li>Po wyjęciu części z żywicy mieszaj ją w izopropanolu przez 5 minut, aby usunąć pozostałą żywicę.</li>
	<li>Osuszyć formę powietrzem lub azotem przez 2 min. 
	UWAGA: Konwencjonalne wytwarzanie form mikroprzepływowych z płytkami krzemowymi i fotolitografia z dowolnymi fotorezystami SU8 lub KMPR mogą być również wykorzystywane do produkcji form o mniejszych cechach.</li>
	<li>Wysuszoną pleśń utwardzać w temperaturze 60 °C w świetle UV maksymalnie przez 1 godzinę.</li>
</ol>
2. Produkcja mikrokanałów PDMS
<ol>
	<li>Umieść formę na arkuszu folii aluminiowej. Aby złagodzić rozwarstwienie PDMS, spryskaj formę silikonowym środkiem do usuwania pleśni w 1 lub 2 przejściach.</li>
	<li>Wlej żywicę PDMS i środek sieciujący do jednorazowego kubka w proporcji wagowej 10:1 i wymieszaj jednorazową łyżką.</li>
	<li>Wlej powstałą mieszaninę na formę, aby uzyskać film o wymaganej grubości. Aby zapobiec deformacji dużych ścianek kanałów, należy zachować grubość PDMS większą niż 5 mm lub 3-4 razy większą niż maksymalna grubość elementu.</li>
	<li>Umieść formę z wylanym PDMS w komorze odgazowywania i zamknij pokrywę. Upewnij się, że O-ring hermetycznie zamyka komorę.</li>
	<li>Zamknij zawór wydechowy i włącz pompę zgrubną podciśnienia, aby rozpocząć odgazowanie.</li>
	<li>Wlaną mieszaninę odgazowuje się w pompie próżniowej przez ponad 4-6 cykli, z których każdy trwa około 5 minut. Ręcznie usuń wszelkie pozostałe pęcherzyki (w narożnikach i rowach) za pomocą cienkiego drutu.</li>
	<li>Ustaw temperaturę piekarnika na 80 °C i pozwól mu się nagrzać. Umieść mieszaninę w piekarniku w temperaturze 80 °C na 2 godziny do utwardzenia.</li>
	<li>Wyjmij utwardzoną formę z piekarnika i pozostaw w temperaturze pokojowej na 10 minut do ostygnięcia.</li>
	<li>Za pomocą skalpela ostrożnie wytnij krawędzie formy. Aby uzyskać optymalne rozwarstwienie, użyj strzykawki do wstrzyknięcia izopropanolu między formę a utwardzonym PDMS.</li>
	<li>Oderwij utwardzony PDMS od formy i pokrój go na osobne urządzenia za pomocą żyletki. Rozmiar każdego urządzenia musi mieścić się w zakresie od 10 mm x 10 mm do 30 mm x 70 mm, aby można je było połączyć ze szkiełkiem.</li>
	<li>Wykonaj otwór o średnicy 1,0-3,0 mm na wlocie i wylocie za pomocą stempla do biopsji.</li>
	<li>Włącz ręczny generator plazmy o częstotliwości radiowej (RF). Aby aktywować szkiełko podstawowe, należy kilkakrotnie równomiernie przesuwać drut elektrodowy po czystym, suchym szkiełku podstawowym przez 2 minuty. Zachowaj odstęp między przewodem a szkłem około 5 mm. Umieścić utwardzoną PDMS od strony urządzenia w kontakcie z aktywowanym szkiełkiem, a następnie umieścić w piecu o temperaturze 80 °C na 2 godziny.</li>
	<li>Przytnij rurki wlotowe i wylotowe z polietylenu na wymaganą długość i włóż je do otworów wlotowych i wylotowych.</li>
	<li>Aby zapobiec odłączaniu się rurki podczas pracy, nałóż uszczelniacz silikonowy na powierzchnię styku i pozostaw do utwardzenia na 2 godziny, aby zabezpieczyć rurkę.</li>
</ol>
3. Zespół sterownika oscylacyjnego
<ol>
	<li>Clamp końcówki zacisku krokodylkowego pary przewodów krokodylkowych do styków głośnika. Tutaj zastosowano głośnik o mocy 15 W z membraną o średnicy 8 cm, chociaż można również zastosować inne głośniki.</li>
	<li>Umieść układ kontrolera aux na pojemniku izolacyjnym. Włóż końcówki kołków do gniazd śrubowych układu kontrolera aux i mocno dokręć śrubokrętem, aby zapewnić łączność.</li>
	<li>Podłącz jeden koniec aux do układu kontrolera, a drugi koniec do portu aux w komputerze lub smartfonie.</li>
	<li>Podłącz zasilacz prądu stałego (DC) 12 V do zasilacza. Włącz układ kontrolera, podłączając koncentryczną końcówkę zasilacza prądu stałego do gniazdka elektrycznego.</li>
	<li>Korzystając z przeglądarki internetowej, przejdź do strony internetowej generatora tonów online (np. https://www.szynalski.com/tone-generator/ ).</li>
	<li>Wpisz żądaną częstotliwość (5-1200 Hz) w aplikacji online. Przewiń pasek głośności do wymaganej wartości (np. 100%).</li>
	<li>Kliknij symbol Wave-Type Generator i wybierz żądany przebieg (sinusoidalny, kwadratowy, trójkątny, piłokształtny). Należy pamiętać, że domyślnie jest to przebieg sinusoidalny. Naciśnij przycisk Odtwórz, aby uruchomić głośnik.</li>
</ol>
4. Montaż adaptera
UWAGA: Kompletny zestaw adaptera głośnik-lampa jest zilustrowany na schemacie w Rysunek 1.
<ol>
	<li>Zamocuj głośnik (<silna klasa="xfig">Rysunek 1(I)) na wydrukowanym w 3D uchwycie głośnika (<silna klasa="xfig">Rysunek 1(II)) (patrz speakermount.stl w pliku uzupełniającym 1), przyklejając taśmę na zakrzywionej powierzchni i po obu stronach uchwytu.</li>
	<li>Ustaw głośnik pionowo z powierzchnią stożka głośnika skierowaną do góry. Umieść wydrukowany w 3D adapter (<silna klasa="xfig">Rysunek 1(III)) (patrz speakertubeadapter.stl w pliku uzupełniającym 2) koncentrycznie na stożku głośnika.</li>
	<li>Nałóż obficie uszczelniacz silikonowy wzdłuż krawędzi adaptera i pozostaw do utwardzenia na 2 godziny.</li>
	<li>Umieść głośnik i uchwyt głośnika na mikroskopie stage i przyklej taśmę, aby zapobiec ruchowi podczas pracy.</li>
	<li>Odetnij końcówkę mikropipety o pojemności 200 μl w odległości około 2 cm od jej wąskiego końca i wyrzuć szerszą połowę końcówki. Wąski stożkowy koniec posłuży jako uszczelka klinowa do odwracalnego mocowania.</li>
	<li>Podłącz rurkę polietylenową (<silna klasa="xfig">Rysunek 1(V)) do wylotu mikrokanalika (<silna klasa="xfig">Rysunek 1(VI)) najpierw przewlekając przez końcówkę mikropipety (<silna klasa="xfig">Rysunek 1(IV)), a następnie przez koncentryczny koniec adaptera i na końcu na zewnątrz z boku.</li>
	<li>Mocno wciśnij wąską końcówkę końcówki pipety w koncentryczny koniec adaptera, aby uzyskać odłączane szczelne uszczelnienie.</li>
</ol>
5. Działanie eksperymentalnego zestawu dla przepływów oscylacyjnych w mikrokanałach
<ol>
	<li>Dodać cząstki znacznikowe do fiolki z 22% wagowo-wagowym (w/w) roztworem glicerolu, aby uzyskać neutralnie pływającą zawiesinę o ułamku objętościowym 0,01%-0,1% polistyrenu w płynie w temperaturze 20 °C. Mieszać energicznie, wstrząsając, aby uzyskać jednorodną zawiesinę.</li>
	<li>Załadować strzykawkę wlotową o pojemności 1 ml z 1 ml próbki. Zamontować i przymocować załadowaną strzykawkę do automatycznej pompy strzykawkowej. Włóż igłę strzykawki do rurki wlotowej urządzenia, aby uzyskać wodoszczelne uszczelnienie.</li>
	<li>Upewnij się, że rurka wylotowa jest poprowadzona przez zespół adaptera i do zbiornika (patrz poprzednia sekcja dotycząca montażu adaptera).</li>
	<li>Włączyć pompę strzykawkową. Korzystając z ekranu dotykowego, wybierz typ strzykawki jako Becton-Dickinson 1 mL. Następnie wybierz opcję Zaparz. Następnie wybierz żądane natężenie przepływu (0-1 ml/min) lub objętość przepływu (< 1 ml).</li>
	<li>Zainicjuj stały przepływ za pomocą pompy strzykawkowej. Poczekaj, aż wypłynie wystarczająca ilość płynu, a rurka wylotowa zostanie napełniona płynem aż do głośnika. 
	UWAGA: Amplituda oscylacji dla danego ustawienia nie będzie się zmieniać przy stałym przepływie transportu, jeśli rura wylotowa jest zalana.</li>
	<li>Wybierz wymaganą częstotliwość, amplitudę i przebieg w aplikacji generatora tonów, jak opisano w kroku 3.5 i naciśnij przycisk Odtwórz, aby wygenerować przepływ oscylacyjny wewnątrz mikrokanału.</li>
</ol>
6. Obserwacja i pomiar amplitudy
<ol>
	<li>Zamontuj urządzenie na mikroskopie. Ustaw konfigurację optyczną, wybierając soczewkę obiektywu o powiększeniu od 10x do 40x, dostosowując płaszczyznę ogniskowej i ustawiając stolik.</li>
	<li>Aby uzyskać pomiary w dobrze zdefiniowanej płaszczyźnie ogniskowej, należy upewnić się, że głębia ostrości soczewki obiektywu jest 5-krotnie mniejsza lub więcej niż głębokość kanału.</li>
	<li>Aby obserwować przepływ oscylacyjny, należy użyć szybkiej kamery o częstotliwości odświeżania co najmniej dwukrotnie większej niż częstotliwość oscylacji obliczona przy użyciu twierdzenia o próbkowaniu Nyquista. Aby uzyskać praktycznie użyteczną rozdzielczość przebiegu, zmierz co najmniej 10 punktów w danym okresie, używając liczby klatek na sekundę > 10 razy większej niż częstotliwość oscylacji.</li>
	<li>Alternatywnie, aby obserwować tylko wyprostowane lub długotrwałe efekty przepływów pulsacyjnych, należy wykonać obrazowanie stroboskopowe, ustawiając częstotliwość obserwacji na dowolny idealny dzielnik częstotliwości oscylacji.</li>
	<li>Zarówno w przypadku obrazowania bezpośredniego, jak i stroboskopowego, należy używać aparatu wyposażonego w migawkę globalną, aby uniknąć efektu galaretki. W obu przypadkach czas ekspozycji powinien być znacznie krótszy niż okres oscylacji (o współczynnik 10 lub więcej), aby zapobiec powstawaniu smug.</li>
	<li>Aby zmierzyć amplitudę drgań bez szybkiej kamery, nagrywaj z szybkością klatek utrzymywaną na poziomie bliskim, ale nie równym stroboskopowej liczbie klatek na sekundę (np. 49 klatek/s dla sygnału 50 Hz). Powoduje to znacznie spowolnioną oscylację, na podstawie której można dokładnie zmierzyć amplitudę.</li>
	<li>Obserwuj i zapisuj pomiary amplitudy.</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>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Zademonstrowaliśmy montaż (patrz kroki krytyczne protokołu 3 i 4) i działanie (patrz kroki krytyczne protokołu 5 i 6) zewnętrznego aparatu opartego na głośniku do generowania przepływu oscylacyjnego o częstotliwościach w zakresie od 10 do 1000 Hz w urządzeniach mikroprzepływowych. Śledzenie cząstek zawieszonych w zawiesinie cząstek znacznikowych jest wymagane w celu określenia wierności ruchu harmonicznego, a także w celu kalibracji zakresu amplitud oscylacji osiągalnych w zakresie częstotliwości roboczych. Krzywa amplit...

Precyzyjna kontrola natężenia przepływu cieczy w mikrokanałach jest kluczowa dla zastosowań lab-on-a-chip, takich jak produkcja kropel i enkapsulacja1, mixing2,3, oraz sortowanie i manipulowanie zawieszonymi cząstkami4,5,6,7. Najczęściej stosowaną metodą kontroli przepływu jest pompa strzykawkowa, która wytwarza wysoce kontrolowane stałe przepływy, dozując albo stałą objętość cieczy, albo stałe objętościowe natężenie przepływu, często ograniczone do całkowicie jednokierunkowego przepływu. Alternatywne strategie wytwarzania przepływu jednokierunkowego obejmują użycie głowicy grawitacyjnej8, sił kapilarnych9 lub przepływu elektroosmotycznego10. Programowalne pompy strzykawkowe pozwalają na zależne od czasu dwukierunkowe sterowanie natężeniem przepływu i dozowanymi objętościami, ale są ograniczone do czasów reakcji większych niż 1 s ze względu na bezwładność mechaniczną pompy strzykawkowej.
Kontrola przepływu w krótszych skalach czasowych odblokowuje mnóstwo 6,11,12,13,14,15 możliwości niedostępnych w inny sposób ze względu na jakościowe zmiany w fizyce przepływu. Najbardziej praktycznym sposobem wykorzystania tej zróżnicowanej fizyki przepływu są fale akustyczne lub przepływy oscylacyjne o przedziałach czasowych od 10-1 do 10-9 s lub 101 -109 Hz. Dostęp do górnego końca tego zakresu częstotliwości uzyskuje się za pomocą urządzeń wykorzystujących masowe fale akustyczne (BAW; 100 kHz-10 MHz) i powierzchniowe fale akustyczne (SAW; 10 MHz-1 GHz). W typowym urządzeniu BAW całe podłoże i kolumna płynu są wibrowane poprzez przyłożenie sygnału napięciowego do połączonego piezoelektryka. Umożliwia to stosunkowo wysoką przepustowość, ale powoduje również nagrzewanie przy wyższych amplitudach. Jednak w urządzeniach SAW granica faz ciało stałe-ciecz jest oscylowana przez przyłożenie napięcia do pary elektrod międzypalcowych wzorowanych na podłożu piezoelektrycznym. Ze względu na bardzo krótkie długości fal (1 μm-100 μm) cząstki o wielkości zaledwie 300 nm mogą być precyzyjnie manipulowane przez falę ciśnienia generowaną w urządzeniach SAW. Pomimo możliwości manipulowania małymi cząstkami, metody SAW ograniczają się do lokalnej manipulacji cząstkami, ponieważ fala szybko słabnie wraz z odległością od źródła.
W zakresie częstotliwości 1-100 kHz, przepływy oscylacyjne są zwykle generowane za pomocą elementów piezo-elementów, które są połączone z mikrokanałem polidimetylosiloksanu (PDMS) nad zaprojektowaną wnęką16,17. Membrana PDMS nad wzorzystą wnęką zachowuje się jak wibrująca membrana lub bęben, który zwiększa ciśnienie płynu w kanale. W tym zakresie częstotliwości długość fali jest większa niż rozmiar kanału, ale amplitudy prędkości oscylacji są małe. Najbardziej użytecznym zjawiskiem w tym reżimie częstotliwości jest generowanie akustycznych/lepkich przepływów strumieniowych, które są prostowanymi przepływami stałymi spowodowanymi nieliniowością nieodłącznie związaną z przepływem cieczy o bezwładności18. Stałe strumienie zwykle objawiają się jako szybkie przeciwbieżne wiry w pobliżu przeszkód, ostrych narożników lub mikropęcherzyków. Wiry te są przydatne do mieszania19,20 i oddzielania cząstek o wielkości 10 μm od strumienia przepływu21.
Dla częstotliwości w zakresie 10-1000 Hz, zarówno prędkość składowej oscylacyjnej, jak i związany z nią stały strumień lepki są znaczne pod względem wielkości i użyteczne. Silne przepływy oscylacyjne w tym zakresie częstotliwości mogą być używane do inercyjnego ogniskowania22, ułatwiają generowanie kropel23 i mogą generować warunki przepływu (liczby Womersleya), które naśladują przepływ krwi w badaniach in vitro. Z drugiej strony przepływy strumieniowe są przydatne do mieszania, wychwytywania cząstek i manipulacji. Przepływ oscylacyjny w tym zakresie częstotliwości może być również realizowany za pomocą elementu piezo-połączonego z urządzeniem, jak opisano powyżej23. Istotną przeszkodą w realizacji przepływów oscylacyjnych przez połączony element piezoelektryczny jest to, że wymaga to wcześniejszego zaprojektowania funkcji. Co więcej, połączone elementy głośnika nie są rozłączne, a nowy element musi być połączony z każdym urządzeniem24. Jednak takie urządzenia mają tę zaletę, że są kompaktowe. Alternatywną metodą jest użycie elektromechanicznego zaworu przekaźnikowego20. Zawory te wymagają do działania pneumatycznych źródeł ciśnienia i niestandardowego oprogramowania sterującego, a tym samym zwiększają barierę techniczną dla testowania i wdrażania. Niemniej jednak takie urządzenia umożliwiają zastosowanie zadanej amplitudy i częstotliwości ciśnienia.
W tym artykule opisana jest budowa, działanie i charakterystyka przyjaznej dla użytkownika metody generowania przepływów oscylacyjnych w zakresie częstotliwości 10-1000 Hz w mikrokanałach. Metoda ta oferuje wiele korzyści, takich jak ekonomiczny montaż, łatwość obsługi i gotowość do współpracy ze standardowymi kanałami mikroprzepływowymi i akcesoriami, takimi jak pompy strzykawkowe i rurki. Dodatkowo, w porównaniu z poprzednimi podobnymi podejściami25, metoda oferuje użytkownikowi selektywną i niezależną kontrolę częstotliwości i amplitud oscylacji, w tym modulacji między przebiegami sinusoidalnymi i niesinusoidalnymi. Cechy te pozwalają użytkownikom na łatwe wdrażanie przepływów oscylacyjnych, a tym samym ułatwiają ich powszechne zastosowanie w szerokim zakresie obecnie istniejących technologii i zastosowań mikroprzepływowych w dziedzinie biologii i chemii.

<table><tbody><tr><td>Zespół sterownika Oscillatory Driver</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alligator-to-pin</td><td>Adafruit</td><td>3255</td><td>Mały zacisk krokodylkowy do męskiego przewodu połączeniowego (12)</td></tr><tr><td>Aux</td><td>Adafruit</td><td>2698</td><td>3,5 mm męski/męski stereo 1 m</td></tr><tr><td>Układ kontrolera</td><td>Damgoo</td><td>TPA3116</td><td>50w+50w 2-kanałowy wzmacniacz audio (bluetooth i AUX)</td></tr><tr><td>DC adapter</td><td>Adafruit</td><td>798</td><td>Zasilacz impulsowy regulowany 12 V DC 1A</td></tr><tr><td>Końcówka do mikropipet</td><td>VWR Signature</td><td>37001-532</td><td>Końcówka do mikropipet 200 ul</td></tr><tr><td>Uszczelniacz silikonowy</td><td>Loctite</td><td>908570</td><td>Przezroczysty wodoodporny uszczelniacz silikonowy (80 ml)</td></tr><tr><td>Głośnik</td><td>Drok</td><td>6843996</td><td>4,5 cala 4 Ohm 40 W</td></tr><tr><td>Uchwyt</td><td></td><td></td> <td>głośnikowyWydrukowano 3D z 'speakermount.stl' w plikach uzupełniających</td></tr><tr>Adapter <td></td><td></td><td>głośnik-tubus</td><td>wydrukowano 3D z 'speaketubeadapter.stl' w plikach uzupełniających</td></tr><tr><td>Produkcja mikrokanałów</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stempel do biopsji</td><td>Miltex</td><td>15110</td><td>Dziurkacz do biopsji z tłokiem (1 - 4 mm)</td></tr><tr><td>Odgazowywacz</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jednorazowy kubek</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jednorazowa łyżka</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Szkiełka szklane</td><td>VWR Signature</td><td>16004-430</td><td>3 "x 1" wstępnie czyste o grubości 1 mm</td></tr><tr><td>Forma</td><td></td><td></td><td>Si - SU-8 lub druk 3D</td></tr><tr><td>Piekarnik</td><td>Fischer Scientific</td><td></td><td>Isotemp</td></tr><tr><td>PDMS żywica i środek sieciujący</td><td>Dow Chemical</td><td>4019862</td><td>Żywica i środek sieciujący Sylgard 184 PDMS (500 g)</td></tr><tr><td>Rurki polietylenowe</td><td>Becton Dickinson Intramedic</td><td>427440</td><td>Rurki polietylenowe (PE 60 - PE 200)</td></tr><tr><td>Żyletki</td><td>VWR</td><td>55411-050</td><td>Przemysłowe żyletki jednoostrzowe Generator</td></tr><tr><td>plazmy RF</td><td>Produkty elektrotechniczne</td><td>BD - 20</td><td>Generator wysokiej częstotliwości</td></tr><tr><td>Silikonowe uwalnianie formy</td><td>CRC</td><td>03301</td><td>Uwalnianie formy silikonowej klasy spożywczej (16 uncji)</td></tr> <tr><td>< mocna > obserwacja i charakteryzacja< / silna></td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Kamera</td><td>Edgertronic</td><td></td><td>SC2 +</td></tr> <tr><td>Obiektyw</td><td>Nikon</td><td></td><td>Plan Fluor 10x</td></tr><tr><td></td><td>Mikroskop ręczny Nikon</td><td></td><td>Ti Eclipse</td></tr><tr><td>Igły</td><td>Becton Dickinson</td><td>305175</td><td>&nbsp; Strzykawka PrecisionGlide 20G</td></tr><tr><td></td><td>Becton Dickinson</td><td>1180100555</td><td>Monoject 1 ml</td></tr><tr><td>Pompa strzykawkowa</td><td>Aparat</td><td></td> Harvarda <td>Programowalna pompa strzykawkowa z podwójną strzykawką</td></tr><tr><td>Cząstki smugowe</td><td>Spherotech</td><td>PP-10-10</td><td>Cząstki znacznikowe polistyrenu 1 um</td></tr></tbody></table>

montaż i charakterystyka zewnętrznego sterownika do generowania subkilohercowego przepływu oscylacyjnego w mikrokanałach

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

Technologia mikroprzepływowa stała się standardowym narzędziem w laboratoriach chemicznych i biologicznych zarówno do analizy, jak i syntezy. Wstrzykiwanie próbek ciekłych, takich jak odczynniki chemiczne i kultury komórkowe, odbywa się głównie poprzez stałe przepływy, które są zwykle napędzane przez pompy strzykawkowe, grawitację lub siły kapilarne. Zastosowanie komplementarnych przepływów oscylacyjnych jest rzadko brane pod uwagę w zastosowaniach, pomimo jego licznych zalet, jak ostatnio wykazano w literaturze. Znacząca bariera techniczna utrudniająca implementację przepływów oscylacyjnych w mikrokanałach jest prawdopodobnie odpowiedzialna za brak jej powszechnego przyjęcia. Zaawansowane komercyjne pompy strzykawkowe, które mogą wytwarzać przepływ oscylacyjny, są często droższe i działają tylko dla częstotliwości mniejszych niż 1 Hz. W tym miejscu zademonstrowano montaż i działanie niedrogiego urządzenia głośnikowego typu plug-and-play, które generuje przepływ oscylacyjny w mikrokanałach. Harmoniczne przepływy oscylacyjne o wysokiej wierności o częstotliwościach w zakresie 10-1000 Hz można osiągnąć wraz z niezależną kontrolą amplitudy. Amplitudy w zakresie 10-600 μm można osiągnąć w całym zakresie pracy, w tym amplitudy > 1 mm przy częstotliwości rezonansowej, w typowym mikrokanale. Chociaż częstotliwość oscylacji jest określana przez głośnik, pokazujemy, że amplituda oscylacji jest wrażliwa na właściwości płynu i geometrię kanału. W szczególności amplituda oscylacji zmniejsza się wraz ze wzrostem długości obwodu kanału i lepkości cieczy, a amplituda wzrasta wraz ze wzrostem grubości i długości lampy głośnikowej. Dodatkowo, aparat nie wymaga żadnych wcześniejszych funkcji do zaprojektowania na mikrokanale i można go łatwo odłączyć. Może być stosowany jednocześnie ze stałym przepływem wytwarzanym przez pompę strzykawkową w celu generowania przepływów pulsacyjnych.

Aby zilustrować możliwości i wydajność powyższego układu, przedstawiono reprezentatywne wyniki przepływu oscylacyjnego w prostym liniowym mikrokanale o przekroju kwadratowym. Szerokość i wysokość kanału wynoszą 110 µm, a jego długość to 5 cm. Najpierw opisujemy ruch sferycznych cząsteczek znacznika z polistyrenu oraz sposób, w jaki można je wykorzystać do sprawdzenia wierności sygnału oscylacyjnego, a także zakresu osiągalnych amplitud oscylacji. Następnie omawiamy wpływ konkretnych właściwości cieczy lub materiałów mikr...

Protokół demonstruje wygodną metodę wytwarzania harmonicznego przepływu oscylacyjnego od 10 do 1000 Hz w mikrokanałach. Odbywa się to poprzez połączenie sterowanej komputerowo membrany głośnika z mikrokanałem w sposób modułowy.

Montaż i charakterystyka zewnętrznego sterownika do generowania subkilohercowego przepływu oscylacyjnego w mikrokanałach

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

Nasza technika umożliwia biologom i chemikom korzystanie z mikrofluidyki przepływy oscylacyjne. To urządzenie jest szybkie w montażu, łatwe w użyciu i jest metodą typu plug and play do wytwarzania przepływów oscylacyjnych o wysokiej wierności. Procedurę zademonstruje Giridar Vishwanathan, doktorant z mojego laboratorium.Aby rozpocząć, clamp końcówki zacisku krokodylkowego pary aligatora, aby przypiąć przewody do zacisków 15-watowego głośnika z ośmiocentymetrowym stożkiem. Umieść układ kontrolera aux na elemencie izolacyjnym. Włóż końcówki pinów do gniazd śrubowych układu aux.Dokręć śrubokrętem, aby zapewnić łączność. Podłącz jeden koniec aux do układu kontrolera, a drugi koniec do portu aux w komputerze. Podłącz zasilacz prądu stałego 12 V do zasilania.Włącz układ kontrolera, podłączając koncentryczną końcówkę zasilacza prądu stałego do gniazdka elektrycznego. Korzystając z przeglądarki internetowej, przejdź do witryny internetowego generatora tonów. Wpisz żądaną częstotliwość w zakresie od 5 do 1200 Hz w aplikacji online i przewiń pasek głośności do wymaganej wartości.Kliknij symbol generatora typów fal i wybierz żądaną formę fali, taką jak znak, kwadrat, trójkąt lub piłokształtny. Ustawieniem domyślnym jest formularz fali znaku. Naciśnij przycisk Odtwórz, aby uruchomić głośnik.Przyklej głośnik i chip kontrolera do wydrukowanego w 3D kopca głośnika w celu umieszczenia na stoliku mikroskopu. Umieść wydrukowany w 3D adapter koncentrycznie na stożku głośnika. Nałóż obficie uszczelniacz silikonowy wzdłuż krawędzi adaptera i pozostaw do utwardzenia na dwie godziny.Odetnij końcówkę mikropipety o pojemności 200 mikrolitrów około dwóch centymetrów od jej wąskiego końca i umieść szerszą połowę końcówki w miejscu, w którym wąska stożkowa końcówka będzie służyć jako uszczelnienie klinowe do odwracalnego mocowania. Podłącz rurkę polietylenową do wyjścia mikrokanału, najpierw przewlekając ją przez końcówkę mikropipety, a następnie przez koncentryczny koniec adaptera, a na końcu wyprowadzając go z boku. Mocno wciśnij wąską końcówkę końcówki pipety w koncentryczną końcówkę adaptera, aby uzyskać odłączane szczelne uszczelnienie.Dodaj cząstki znacznikowe do fiolki z 22% wagowo roztworem glicerolu, aby uzyskać neutralnie wyporną zawiesinę o ułamku objętościowym od 0,01% do 0,1% polistyrenu w płynie w temperaturze 20 stopni Celsjusza. Mieszać energicznie, wstrząsając, aby uzyskać jednorodną zawiesinę. Załadować strzykawkę wlotową o pojemności jednego mililitra z jednym mililitrem próbki.Usyp i przymocuj załadowaną strzykawkę do automatycznej pompy strzykawkowej. Włóż igłę strzykawki do rurki wlotowej urządzenia, aby uzyskać wodoszczelne uszczelnienie. Upewnij się, że rurka wylotowa jest przepuszczona przez zespół adaptera i do zbiornika.Włącz pompę strzykawkową, za pomocą ekranu dotykowego wybierz typ strzykawki jako Becton-Dickinson 1 ml, a następnie wybierz Infuse. Następnie wybierz żądane natężenie przepływu objętości przepływu. Zainicjuj stały przepływ za pomocą pompy strzykawkowej.Poczekaj, aż rurka wylotowa zostanie napełniona płynem aż do głośnika. Wybierz wymaganą amplitudę częstotliwości i kształt fali w aplikacji generatora tonów, a następnie naciśnij Play, aby wygenerować przepływ oscylacyjny wewnątrz mikrokanału. Zamontuj urządzenie na mikroskopie.Skonfiguruj konfigurację optyczną, wybierając soczewkę obiektywu o powiększeniu od 10X do 40X, a następnie dostosowując płaszczyznę ogniskowej i ustawiając stolik. Aby uzyskać pomiary w dobrze zdefiniowanej płaszczyźnie ogniskowej, należy upewnić się, że głębia ostrości soczewki obiektywu jest pięciokrotnie lub więcej mniejsza niż głębokość kanału. Aby obserwować przepływ oscylacyjny, użyj szybkiej kamery o częstotliwości odświeżania co najmniej dwukrotnie większej niż częstotliwość oscylacji.Aby uzyskać użyteczną rozdzielczość kształtu fali, zmierz co najmniej 10 punktów w okresie czasu z 10 razy większą liczbą klatek na sekundę niż częstotliwość oscylacji. Alternatywnie, aby zaobserwować długoterminowe skutki przepływów dodatnich, należy wykonać obrazowanie stroboskopowe, ustawiając obserwację na dowolny idealny dzielnik częstotliwości oscylacji. Zarówno w przypadku obrazowania bezpośredniego, jak i stroboskopowego, należy używać aparatu wyposażonego w migawkę globalną, aby uniknąć efektu galaretki.W obu przypadkach czas ekspozycji powinien być znacznie krótszy niż okres oscylacji 10-krotnie lub więcej, aby zapobiec powstawaniu smug. Aby zmierzyć amplitudę oscylacji bez szybkiej kamery, nagrywaj z szybkością klatek utrzymywaną bliską, ale nie stroboskopową szybkości odświeżania, co powoduje znacznie spowolnioną oscylację, na podstawie której można dokładnie zmierzyć, obserwować i rejestrować pomiary amplitudy. Śledzone przemieszczenie cząstek znacznikowych w płaszczyźnie środkowej kanału wykazało sygnał harmoniczny dla częstotliwości oscylacji 100, 200, 400 i 800 Hz.Na wykresie amplitudy oscylacji w funkcji częstotliwości dla wszystkich ustawień głośności głośnika, krzywa charakterystyczna miała szczyt rezonansowy na poziomie około 180 Hz, powyżej którego amplituda maleje wraz ze wzrostem częstotliwości. Wpływ różnych parametrów na amplitudę oscylacyjną w zakresie częstotliwości roboczych w odniesieniu do przypadku referencyjnego wykazał, że wraz ze wzrostem lepkości cieczy roboczej amplituda zmniejsza się prawie dwukrotnie. Gdy średnica rurki mikroprzepływowej dla tego samego materiału jest zwiększana, amplituda wzrasta w porównaniu z przypadkiem referencyjnym o współczynnik od 1,5 do 3 w zależności od częstotliwości.Gdy długość rurki dla tego samego materiału jest zwiększona, amplituda wzrasta znacznie w pobliżu częstotliwości rezonansowej. Tory przemieszczeń cząstek dla niesinusoidalnych kształtów fal wykazały, że bardzo gwałtowne zmiany położenia związane z kształtami fal kwadratowych i piłokształtnych nie są możliwe w rzeczywistych systemach. Niemniej jednak widma Fouriera były w dobrej zgodzie z widmami idealnymi, przynajmniej do trzeciej harmonicznej.Ważne jest, aby upewnić się, że rurka wylotowa jest całkowicie wypełniona płynem. Gwarantuje to, że amplituda jest maksymalna i że jest stała w czasie. Należy również użyć aparatu z migawką globalną.Wykorzystaliśmy tę technikę do precyzyjnej obserwacji i zmierzenia, jak zachowują się cząstki o rozmiarach mikronów po pokonaniu bardzo dużej odległości wewnątrz mikrokanału. Pozwoliło nam to na wdrożenie nowych technik manipulacji mikroprzepływowej.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Opracowano nowy system mikrofluidyczny wykorzystujący zjawisko pompowania pasywnego oraz sterowany przez użytkownika system dostarczania płynów. Ze względu na niski koszt, łatwość obsługi, precyzję objętościową, wysoką prędkość, powtarzalność i automatyzację, system mikrofluidyczny ten ma potencjał do zastosowania w szerokim zakresie aplikacji biologicznych.

Szybki system dostarczania oparty na kropelkach do pompowania pasywnego w urządzeniach mikroprzepływowych

Urządzenia mikrofluidyczne mogą być wykorzystywane do wizualizacji złożonych procesów naturalnych w czasie rzeczywistym i w odpowiednich skalach fizycznych. Opracowaliśmy proste urządzenie mikrofluidyczne, które naśladuje kluczowe cechy naturalnych ośrodków porowatych, służące do badania wzrostu i transportu bakterii w podłożu gruntowym.

Okno na mikroświat: Proste systemy mikrofluidyczne do badania transportu drobnoustrojów w ośrodkach porowatych

W tym filmie najpierw opisujemy procedury produkcji i obsługi akustycznego urządzenia przeciwprądowego powierzchniowej fali akustycznej (SAW). Następnie demonstrujemy eksperymentalną konfigurację, która pozwala zarówno na jakościową wizualizację przepływu, jak i analizę ilościową złożonych przepływów w urządzeniu pompującym SAW.

Wytwarzanie, eksploatacja i wizualizacja przepływu w mikrofluidyce akustyczno-przeciwprądowej opartej na powierzchniowych falach akustycznych

Parametryczne wzbudzenia optomechaniczne zostały ostatnio eksperymentalnie zademonstrowane w mikroprzepływowych rezonatorach optomechanicznych za pomocą ciśnienia promieniowania optycznego i stymulowanego rozpraszania Brillouina. W artykule opisano wytwarzanie tych rezonatorów mikroprzepływowych wraz z metodologiami generowania i weryfikacji oscylacji optomechanicznych.

Produkcja i testowanie mikroprzepływowych oscylatorów optomechanicznych

Ten protokół opisuje architekturę systemu do wykonywania automatycznych separacji cząstek o małej objętości (0,15–1,5 ml) za pomocą urządzenia mikroprzepływowego i omawia metody optymalizacji wydajności i działania urządzenia akustycznego.

Platforma mikroprzepływowa do precyzyjnego przetwarzania próbek o małej objętości i jej wykorzystanie do wymiarowania oddzielnych cząstek biologicznych za pomocą mikrourządzenia akustycznego

Prezentujemy system mikroprzepływowy do wysokoprzepustowych badań nad złożonymi maszynami życia, który składa się z 1500 jednostek hodowlanych, szeregu ulepszonych pomp perystaltycznych i modułu mieszania na miejscu. Chip mikroprzepływowy pozwala na analizę wysoce złożonych i dynamicznych warunków mikrośrodowiskowych in vivo.

Generowanie dynamicznych warunków środowiskowych za pomocą wysokowydajnego urządzenia mikroprzepływowego

Ten protokół opisuje montaż i działanie taniego urządzenia akustofluidycznego do szybkiego dostarczania molekularnego do komórek poprzez sonoporację wywołaną przez ultradźwiękowe środki kontrastowe.

Montaż i eksploatacja urządzenia akustyczno-fluidycznego w celu lepszego dostarczania związków molekularnych do komórek

Protokół hodowli i manipulacji tkanką embrionalną myszy na chipie mikroprzepływowym jest dostarczony. Stosując impulsy modulatorów szlaku, system ten może być wykorzystany do zewnętrznego sterowania oscylacjami sygnałowymi w celu funkcjonalnego badania somitogenezy myszy.

Podejście mikrofluidyczne do funkcjonalnego badania oscylacji sygnalizacyjnych rządzących somitogenezą

Obecny protokół opisuje montaż liposomów wspomagany oktanolem (OLA), technikę mikroprzepływową do generowania biokompatybilnych liposomów. OLA wytwarza monorozproszone liposomy o rozmiarach mikronów z wydajną enkapsulacją, co pozwala na natychmiastowe eksperymentowanie na chipie. Przewiduje się, że protokół ten będzie szczególnie przydatny w biologii syntetycznej i badaniach nad komórkami syntetycznymi.

Wbudowany zespół liposomów wspomagany oktanolem do bioinżynierii

Prezentacja dwuwarstwowego urządzenia opartego na polidimetylosiloksanie (PDMS) do produkcji bibliotek kombinatorycznych w emulsjach (korkach) typu woda w oleju jest przedstawiona. Niezbędny sprzęt i oprogramowanie wymagane do automatyzacji produkcji zatyczek jest szczegółowo opisane w protokole, a także pokazano produkcję ilościowej biblioteki zatyczek fluorescencyjnych.

Dwuwarstwowe urządzenie mikroprzepływowe do kombinatorycznej produkcji korków

Protokół ten przedstawia metodę wytwarzania dwuwarstwowego chipa mikroprzepływowego i analizy wzrostu drobnoustrojów pod wpływem gwałtownych oscylacji tlenu. Wydajność urządzenia została potwierdzona za pomocą wykrywania tlenu w kanałach płynów i hodowli mikroorganizmów.

Tworzenie szybkich oscylacji tlenu w analizie wzrostu pojedynczych komórek drobnoustrojów przy użyciu dwuwarstwowego urządzenia mikroprzepływowego

Poznaj metodę generowania subkilohercowego przepływu oscylacyjnego w mikrokanałach za pomocą zewnętrznego sterownika głośnikowego. Prosty montaż umożliwia badania biologiczne i chemiczne.

Montaż i charakterystyka zewnętrznego sterownika do generowania subkilohercowego przepływu oscylacyjnego w mikrokanałach

Przeglądaj więcej filmów