Name: Analisando falta de homogeneidade de mistura em um dispositivo micro, pela técnica Microscale Schlieren (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-12T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 12 s
Description: Aprenda a técnica de schlieren em microescala para medir gradientes de concentração em dispositivos microfluídicos de forma não invasiva. Este método utiliza microscopia de contraste de modulação de Hoffman e calibração para análise precisa.

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Este trabalho foi financiado pelo Ministério de Ciência e Tecnologia de Taiwan sob Grant Número 101-2221-E-002-064-MY3.

1. A fabricação de dispositivos microfluídicos <ol><li> Use um software de layout gráfico (por exemplo, AutoCAD) para desenhar o contorno de um T-microcanais. Para o t-microcanais, os dois canais de alimentação são de 90 m de largura e 2500 uM de comprimento, e o canal de confluência 180 é um de largura e 3000 uM de comprimento. Ligar a extremidade de cada canal para um indivíduo círculo com um diâmetro de 1100 um. </li><li> Mark &quot;claro&quot; e &quot;escuro&quot; para a exposição e áreas cobertas, respectivamente. Para um fotorresistente negativo (por exemplo, SU-8), a forma do T-microcanal é &quot;claro&quot; e torno é &#39;escuro.&#39; </li><li> Usar um gerador de padrão de laser com um comprimento de onda de 442 nm e um tamanho mínimo de funcionalidade de 2 uM para transferir o padrão de microcanais o t-fotomáscara para um cromo-em-vidro. </li><li> Use a photomask, um substrato (por exemplo, de um lado só pastilha de silício polido) e um photoresist epóxi permanente (por exemplo,., SU-8) para fazer um molde através de um processo de litografia padrão. A camada foto-resistente é de 55,2 mm de espessura. Em geral, a espessura fotorresistência deve ser mais fino do que a profundidade da correlação da lente objectiva 17-19. </li><li> Use o molde e de um material transparente, tal como polidimetilsiloxano (PDMS), para fabricar o t-microcanal 20. </li><li> Para a ligação fluídica, utilizar um tubo de aço inox de 2 mm de diâmetro exterior para perfurar furos de passagem alinhados com os padrões circulares nas PDMS. </li><li> Tratar as superfícies dos PDMS e uma lâmina de vidro com plasma de oxigénio a 60 W durante 30 segundos. Prenda as PDMS para a lâmina de vidro. As superfícies oxidadas dos dois materiais de criar uma ligação forte. Coloque a estrutura PDMS colada sobre uma placa quente durante 5 minutos a 120 ° C. </li><li> Insira tubos de teflon para os buracos perfurados para conexão fluídica. </li></ol> 2. Setup Experimental <ol><li> Construir o sistema schlieren microescala de um Hoffman modulação microscópio de contraste através da remoção da placa de ranhura no plano focal da frente do condensador e substituindo o modulador com uma faca de ponta no plano focal posterior da objectiva 5X 3. A profundidade de correlação, o que depende da abertura numérica da objectiva 17-19, deve ser suficiente para cobrir toda a profundidade do dispositivo de microfluidos. A superfície do fio da navalha é enegrecida por anódica de óxido de alumínio para reduzir a sua reflectividade. </li><li> Monte a câmera de alta velocidade para o tubo trinocular do microscópio através de um adaptador C-mount. Já a câmara enfrentar o caminho óptico do microscópio através de um divisor de feixe. Ligue a câmara a um computador desktop através de um cabo Ethernet. Defina a correção de gama a 1 para a câmera de modo que a sua leitura em tons de cinza é proporcional à luminância de entrada. </li><li> Ligar a fonte de luz. A fim de evitar o excesso de calor, use LED (díodo emissor de luz) de iluminação. </li><li> Use um software de processamento de imagem (por exemplo, &lt;/ Em&gt; função imread em MATLAB) para obter os valores de tons de cinza de uma imagem adquirida. Remover o gume de faca, ajustar a iluminação, a abertura e o tempo de exposição de modo que a leitura média escala de cinzentos da imagem é aproximadamente 10% menor do que o valor máximo. Isto denota a intensidade do fundo para um corte 0% e nós usamos um valor de 230 para uma imagem de 8-bit. </li><li> Insira o fio da navalha para bloquear completamente a luz incidente. Grave a leitura média em tons de cinza da imagem. Isto indica a intensidade do fundo para um corte de 100% e o valor é de cerca de 15 para uma imagem de 8-bit. </li><li> Ajustar a posição da faca de ponta de modo a que a leitura média de escala de cinzentos da imagem obtida encontra-se no meio dos valores de 0% e 100% de corte. Agora o grau de corte é ajustada para 50%. </li><li> Prepare dois fluidos transparentes com índices de refração 21 conhecidas que são completamente miscíveis uns com os outros como os constituintes. Para avaliar a dependência da ind refraçãoex sobre a concentração da mistura, verifique a literatura 21 ou usar a equação Gladstone-Dale 22. Se a curva é linear ao longo de toda a gama, escolher outros componentes do fluido. Em seguida, escolhe uma composição designada abaixo do qual o índice de refracção da solução varia linearmente com a concentração. Por exemplo, usar diluir etanol aquoso com uma fracção de massa de 0,05 e água como os fluidos de trabalho. </li><li> Colocar a t-microcanais na fase espécime. Dispor o t-microcanal assim com o canal confluente paralelo ao gume de faca (Figura 1). </li><li> Prepare duas seringas idênticas: Uma seringa é enchida com o fluido de trabalho que serve como fluido de referência (água), e a seringa B é preenchido com o outro fluido de trabalho (diluir o etanol aquoso). O tamanho da seringa Q depende da taxa de fluxo desejada e as especificações da bomba de seringa: Q = πd 2 V / 4, onde d é o diâmetro interno do syrInge e V é a velocidade do êmbolo. Fluxo de pulsação geralmente pode ser impedido por escolha de uma pequena seringa para aumentar V 23. </li><li> Recolhe-se o fluido a partir da saída de t-microcanais num copo. Assegurar o tubo de saída de Teflon é fixada à parede do recipiente e a sua extremidade está abaixo do nível do líquido no copo de modo a evitar a vibração que seria causada pela gota breakoff. </li></ol> 3. Calibração <ol><li> Adquirir as imagens dos dois fluidos de mistura e as imagens de referência. <ol><li> Em um dado número de Reynolds Re, ajustar a taxa de fluxo das bombas de seringa, Q. Q é calculado a partir de Q = μ (W + D) Re / 4ρ, onde μ e ρ são a viscosidade e densidade do fluido de trabalho, e W e D são a largura e profundidade do canal de afluência do t-microcanal, respectivamente. </li><li> Carregar uma bomba de seringa com uma bomba e a outra com syringe B. Ligue as duas entradas do T-microcanais a seringa A e B via seringa Teflon tubulação. Iniciar as bombas de seringa para fornecer os fluidos de trabalho para o t-microcanal a taxas de fluxo de volume idênticas. </li><li> Aguarde até que o fluxo constante estabelece. A condição de fluxo constante é definida pelo aparecimento de um padrão estacionário schlieren. </li><li> Use o software da câmera controlada para gravar vinte quadros de mistura de fluidos a uma taxa de quadros de 30 fps. </li><li> Parar a bomba que é carregado com seringa B. Apenas bombear o fluido de referência (água) através de uma entrada para o canal de afluência do t-microcanal a uma taxa constante. </li><li> Espere até que a condição de fluxo constante é atingido e nenhum padrão schlieren é observado. </li><li> Use o software da câmera controlada para tomar a imagem de referência, quando nenhuma falta de homogeneidade óptica está presente na T-microcanais. Grave vinte quadros a uma taxa de quadros de 30 fps. </li><li> Repita 3.1.1 a 3.1.7 em diferentes número de Reynolds: Re = 1, 5, 10, 20 e 50 de modo a que nenhuma estrutura fluxo complexo emerge na região de confluência do T-24 de microcanais. </li></ol></li><li> Usar um software de processamento de imagem para dividir a imagem adquirida I (i, j) na imagem de referência I 0 (i, j) 25, em que i e j são os índices de pixel por. </li><li> Empregar um pacote de CFD (Computational Fluid Dynamics) para simular a mistura dos fluidos designados na T-microcanais. <ol><li> Construir o modelo tridimensional para a geometria do t-microcanal. Discretizar o domínio do fluxo em redes estruturadas. Para aumentar a precisão, empregar malha mais fina na confluência ea região central da T-microcanais. </li><li> Atribuir as propriedades físicas dos fluidos e estabelecer as condições de contorno para o domínio do fluxo. Durante o processo de resolução de problemas, determinar o coeficiente de difusão dependente da concentração, a partir da concentração obtida na últimaiteração 26, a fim de atualizar a concentração local. </li><li> Examine as sensibilidades dos resultados computados pela realização do estudo grade 27. </li></ol></li><li> Para cada nó (x i, y i) na -plane xy, empregar a ferramenta de pós-processamento de CFD para tomar os valores médios do campo de concentração através da profundidade do canal pela regra trapezoidal: W (x i, y j) = {Σ K [W (x i, j y, z k) + w (x i, j y, z k 1)] ∙ (z k 1 - z k) / 2} / D 28, em que D é a profundidade do canal. Use o esquema diferencial central para calcular a derivativa de concentração em relação ao sentido transversal de fluxo: (∂ w / ∂ y) i, j = [W (x i, y j 1) - w (x i, y j -1)] / (y j 1 - y j -1). </li><li> Para ambos os gradientes positivos e negativos, extrair a razão dos valores de escala de cinzentos I / I 0 (obtido em 3.2) e o gradiente de fracção de massa ∂ w / y ∂ (obtido em 3.4) em locais específicos, tais como y = 0 (linha de centro, streamwise direção) ou várias dado x (direção cross-stream). </li><li> Traçar os resultados e determinar a relação entre a I / I 0 e ∂ w / ∂ y, I / I0 </sub&gt; = C 1 ∂ w / ∂ y + C 2 (C 1 e C 2 são constantes), com regressão linear. </li></ol> 4. Quantificação <ol><li> Repita os passos 3.1 a 3.2 para a mistura no dispositivo de microfluidos alvo. A profundidade do dispositivo de microfluidos de destino deve ser idêntico ou próximo daquele do t-microcanal. Se fenômeno instável é esperado, adquirir um clipe de vídeo (sequência de imagens) na etapa 3.1.4 vez. A taxa de quadros deve ser suficientemente alto para resolver a dinâmica do fluxo transiente claramente, enquanto que o tempo de exposição deve ser idêntico ao valor utilizado em 2.4, 2.5, 3.1.4 e 3.1.7. </li><li> Utilize a relação obtida no passo 3.6 para converter a razão dos valores de escala de cinzentos para a fracção de gradiente de massa no dispositivo de microfluidos alvo. </li></ol>

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Os autores não têm nada a revelar.

Para uma mistura de fluidos em um dispositivo de microfluidos, a técnica schlieren microescala é capaz de medir a magnitude do gradiente de concentração através de quantificar as alterações na intensidade da luz. Uma vez que o princípio desta técnica baseia-se na detecção da alternância de propagação da luz, os fluidos de trabalho e o dispositivo de microfluidos tem que ser transparente para a luz incidente. Além disso, o protocolo requer uma relação linear entre o índice de refracção da solução e a sua composição de mo...

Mistura de fluido é uma questão importante que se encontra em muitos processos industriais e sistemas biológicos. Com o surgimento de microfluídica, misturando em microescala trouxe muita atenção devido ao seu desafio no domínio da difusão entre os mecanismos de transporte de massa. Desde a concepção de uma validação quantitativa micromisturador efetiva exigida, vários métodos de medição foram desenvolvidos 5-7. No entanto, a estrutura tridimensional, geralmente encontrado em micromisturadores eficientes 5, exige uma representação mais precisa da área de concentração que as técnicas de medição comuns não conseguem fornecer. Devido ao limite do ângulo de visão ou de reacção cinética 8 6, os métodos acima mencionados pode produzir resultados incorrectos que não representam correctamente a homogeneidade da mistura. Para fluidos opticamente transparentes misturando em microestruturas opticamente transparentes, técnica schlieren microescala 3,9-14 </sup&gt; fornece uma alternativa atraente para analisar a mistura não homogeneidade. No passado, a técnica schlieren microescala tem sido principalmente utilizada para visualizar o fluxo compressível 9-13, 15 ou 16 gradiente de fase. Microscópicos benefícios técnica schlieren de ambos uma disposição óptica simples e alta sensibilidade e permite não só a investigação não-invasiva de fluxo característica específica que causa distúrbio óptico, mas é adequado para utilização na avaliação da mistura. Neste trabalho, construímos o sistema schlieren microescala, inserindo uma faca de ponta no plano focal de trás da objetiva de um microscópio, descrevem um procedimento de calibração para realizar análise quantitativa, e relatar uma medida de validação em um oscilador microfluídico 4. Para implementar as medições, os fluidos de trabalho são adequadamente seleccionados de modo a que o índice de refracção dos fluidos misturados varia linearmente com a composição, e a espessura do dispositivo de microfluidos alvo é idêntico ao deE utilizada na calibração. Além concentração de espécies, técnica schlieren microescala pode ser estendido para medir o gradiente de outra quantidade escalar que está linearmente correlacionada com o índice de refracção, tal como a temperatura ou a salinidade.

<table><tbody><tr><td>MicroChem</td><td>SU-8 2150</td><td></td>de <td>Photoresist negativo permanente da cola Epoxy</td></tr><tr>única <td>a tecnologia lustrada da luz da bolacha</td> do<td>silicone</td><td>S4W1PP5SABUP1</td><td>p-tipo, diameter: 100&plusmn; 0,5 mm, espessura: 525&plusmn; 25 mm, orientação: (1 0 0)</td></tr>bomba de <tr><td>seringa</td><td>kdScientific</td><td>kds210</td><td></td></tr><tr><td>seringa, i.e. 10 ml</td><td>Terumo</td><td>SS-10L2138</td><td></td></tr><tr><td>Microscópio de contraste de modulação Hoffman</td><td>Leica Microsystems</td><td>DM IL LED</td><td></td></tr><tr><td>5X lente objetiva</td><td>Leica Microsystems</td><td>N PLAN</td><td>NA = 0,12</td></tr><tr><td>fio</td><td></td><td></td> de faca <td>personalizado câmera de peça feita</td></tr><tr><td>, ou seja alta velocidade</td><td>Ferramentas de design integradas</td><td>NX7-S1</td><td></td></tr><tr><td>Adaptador de montagem em C HC 0.63x</td><td>Leica Microsystems</td><td>541537</td><td></td></tr><tr><td>software operacional de câmera</td><td>Ferramentas de design integrado</td><td>MotionPro X Studio 2.02.01</td><td></td></tr><tr><td>polidimetilsiloxano (PDMS)</td><td>Kit</td><td></td><td></td> de elastômero de silicone Dow Corning Sylgard-184</tr><tr><td>Tubo de teflon, i.e. O.D. x I.D. 1/16 pol. x 0,031 pol.</td><td>Supelco</td><td>58700-U</td><td></td></tr><tr><td>micro lâmina de vidro</td><td>Matsunami Glass</td><td>S2215</td><td></td></tr><tr><td>placa quente</td><td>Yeong-Shin</td><td>HP-303DN</td><td></td></tr><tr><td>água destilada, i.e. HPLC grau</td><td>Alpes Químicos</td><td></td><td></td></tr><tr><td>álcool etílico, i.e. reagente de grau</td><td>Nihon Shiyaku</td><td>EA448652</td><td></td></tr><tr><td>processamento de imagem software</td><td>Mathworks</td><td>MATLAB R2009a</td><td></td></tr><tr><td>pacote de dinâmica de fluidos computacional</td><td>ESI group</td><td>CFD-ACE+ 2008</td><td></td></tr></tbody></table>

analisando falta de homogeneidade de mistura em um dispositivo micro, pela técnica microscale schlieren

Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique

Neste artigo, apresentamos o uso da técnica schlieren microescala para medir a mistura não homogeneidade em um dispositivo microfluídico. O sistema schlieren microescala é construído a partir de um microscópio de contraste de modulação Hoffman, que proporciona fácil acesso para o plano focal posterior da lente da objectiva, através da remoção da placa de fenda e substituindo o modulador com uma lâmina. O princípio de funcionamento de técnica schlieren microescala assenta na detecção de luz desvio provocado pela variação do índice de refracção 1-3. A luz desviada ou escapa ou está obstruído pela faca de ponta para produzir uma brilhante ou uma faixa escura, respectivamente. Se o índice de refracção da mistura varia de forma linear com a sua composição, a mudança local na intensidade da luz no plano da imagem é proporcional ao gradiente de concentração normal em relação ao eixo óptico. A imagem de micro-schlieren dá uma projecção bidimensional da luz produzida perturbado por falta de homogeneidade tridimensional. Para realizar a análise quantitativa, é descrito um procedimento de calibração que se mistura dois líquidos em um t-microcanal. Nós realizamos uma simulação numérica para obter o gradiente de concentração na T-microcanais que correlaciona-se estreitamente com a imagem micro-schlieren correspondente. Por comparação, uma relação entre as leituras de escala de cinzentos da imagem micro-schlieren e os gradientes de concentração apresentadas num dispositivo de microfluidos é estabelecida. Usando essa relação, somos capazes de analisar a falta de homogeneidade de mistura imagem micro-schlieren associado de e demonstrar a capacidade técnica de schlieren microescala com medições em um oscilador microfluídico 4. Para fluidos opticamente transparentes, a técnica schlieren microescala é uma ferramenta de diagnóstico atraente para fornecer informação instantânea de campo total que mantém as características tridimensionais do processo de mistura.

A proporção em tons de cinza de I / I 0 sob diferente número de Reynolds para ambos os gradientes positivos e negativos da fracção de massa é mostrado (Figura 2) com uma banda simétrica que aparece no meio do t-microcanal. Em baixo número de Reynolds, a cauda da banda schlieren é expandido e turva devido à dispersão através da interface de mistura. À medida que o número de Reynolds aumenta, o comprimento de difusão encurta levando a uma banda mais estreita. Em diferentes loc...

Aqui, descrevemos um procedimento que emprega a técnica schlieren em microescala para medir a heterogeneidade da mistura em um dispositivo microfluídico. Por meio da calibração, a distribuição do gradiente de concentração pode ser derivada da imagem micro-schlieren.

Analisando falta de homogeneidade de mistura em um dispositivo micro, pela técnica Microscale Schlieren

In this paper, we introduce the use of microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. The microscale schlieren ...

O objetivo geral deste procedimento é medir de forma não invasiva o gradiente de concentração em um dispositivo microfluídico utilizando a técnica de schlieren em microescala. Isso é realizado primeiramente montando o sistema de schlieren em microescala a partir de um microscópio de contraste de modulação Hoffman. Remova a placa de fenda do condensador e substitua o modulador no plano focal traseiro da objetiva por uma lâmina de corte.O segundo passo é montar um microcanal em T e iniciar um procedimento de calibração de mistura. Imagem o canal em T para obter imagens microscópicas em escala de cinza. Em seguida, compare as imagens microscópicas com uma simulação computacional da dinâmica de fluidos.Para encontrar a relação entre as escalas de cinza e os gradientes de concentração, os passos finais consistem em carregar um dispositivo microfluídico alvo. Faça uma imagem micro-Schlieren da mistura e use a curva de calibração para converter os valores de escala de cinza em gradientes de concentração. Em última análise, a técnica micro-Schlieren é utilizada para mostrar quantitativamente a homogeneidade da mistura em um dispositivo microfluídico em tempo real.A principal vantagem deste método em relação às técnicas existentes, como imagem de fluorescência ou sombra, é que ele permite medições instáveis de gradiente de concentração que revelam a heterogeneidade tridimensional em um dispositivo microfluídico. Demonstrará este procedimento o Dr. A, recém-doutorando de um laboratório. O primeiro passo é preparar o dispositivo microfluídico que será usado no experimento.Este dispositivo de microcanal foi fabricado por moldagem de poli dimetil siloxano. O esquema do dispositivo mostra seus canais de alimentação e seu canal de confluência. Cada canal está conectado a uma região circular que será o local de conexão do fluido.Para o experimento, monte um dispositivo microfluídico em uma lâmina de vidro e insira tubos de teflon. Para fazer as conexões de fluido, coloque o dispositivo de lado. Enquanto o experimento é preparado, monte o sistema microescalar schlein a partir de um microscópio de contraste de modulação Hoffman.Tenha uma aresta de faca pronta para colocar no trajeto óptico. Essa aresta de faca é personalizada para uso neste sistema e é enegrecida para reduzir a refletividade. Mantenha a aresta de faca à mão e comece a modificar o pulso do microscópio.Remova a placa de fenda na frente do plano focal do condensador. Em seguida, remova o modulador do plano focal traseiro do objetivo de cinco x. Pegue a aresta de cunha e insira-a no lugar do modulador.Para capturar o vídeo, utilize uma câmera de alta velocidade montada no tubo trinocular do microscópio e conectada a um computador. Ligue a fonte de luz e comece a enviar o vídeo em escala de cinza para o computador. Em seguida, capture e processe uma imagem.Registre uma imagem do fluxo de vídeo e utilize um software de processamento de imagens para obter seu valor de escala de cinza. Retorne ao microscópio e remova a borda de corte no computador. Monitore a leitura média da escala de cinza enquanto ajusta a iluminação e a abertura.Interrompa quando a leitura média em escala de cinza da imagem for cerca de 10% menor que o valor máximo. Esta é a intensidade de fundo para um corte de 0%. Agora, insira a borda de corte para bloquear completamente a luz incidente.No computador, registre a leitura média da escala de cinza da imagem. Esta é a intensidade de fundo para um corte de 100%.Ajuste iterativamente a posição da aresta da lâmina enquanto monitora a leitura média da escala de cinza das imagens capturadas. Pare. Quando a leitura média da escala de cinza da imagem estiver no ponto médio entre os valores zero e 100%, isso define o grau de corte em 50%. Volte agora ao microscópio para montar o dispositivo do microcanal em T. Coloque-o sobre a platina de modo que o canal confluente fique paralelo à aresta da lâmina.Ajuste aproximadamente o foco assim que o dispositivo estiver posicionado. Prepare os fluidos para o experimento. Selecione dois fluidos transparentes cujos índices de refração não sejam totalmente indistinguíveis entre si.Para este vídeo, utiliza-se a água como fluido de referência e uma solução aquosa de etanol como o outro, com o índice de refração em função da concentração. Escolha a fração mássica do etanol aquoso de modo que ela se encontre na região linear. Este experimento utiliza uma fração mássica de 0,05 para dispensar os fluidos corretamente.Duas seringas idênticas, preenchendo uma seringa com água e a outra com etanol aquoso diluído, conectando as seringas ao microcanal em T. Utilize tubos de teflon para conectar cada uma das duas entradas do microcanal em T a uma das seringas. Tenha dois bombas de seringa prontas para fornecer fluidos às entradas do microcanal.Carregue uma bomba com a seringa do fluido de referência. Carregue a outra bomba com a seringa de etanol diluído, mas coloque a extremidade do tubo de saída em um recipiente e fixe-a na parede do recipiente. Inicie a calibração para fornecer-lhes o número de Reynolds ajustando a taxa de fluxo das bombas de seringa.Inicie as bombas de seringa para fornecer os fluidos operacionais simultaneamente na mesma taxa de fluxo volumétrico. Use a câmera para observar cuidadosamente o microcanal. Ajuste o foco e aguarde até que o fluxo estacionário se estabilize, sinalizado por uma SL e um padrão estacionários.Utilize uma taxa de quadros de 30 quadros por segundo para gravar 20 quadros da mistura fluidica. Esses quadros são a imagem adquirida. Quando concluído, prepare as bombas para obter outro conjunto de quadros.Pare a bomba de seringa do etanol diluído e continue bombeando água através de uma entrada. Observe o fluxo e aguarde até que ocorra um fluxo constante sem bolhas e com padrão estável. Grave 20 quadros de imagens a 30 quadros por segundo.Esses quadros são a imagem de referência. Continue capturando imagens de etanol e água e, em seguida, apenas de água para cada número de Reynolds de interesse. Quando todos os dados forem coletados, volte ao computador para prosseguir com a calibração.Utilize o software de processamento de imagens para dividir as imagens adquiridas pela imagem de referência para cada erro de número de Reynolds. Imagens adquiridas de exemplo quando o etanol aquoso entra pelo canal no topo da imagem e o canal na parte inferior, divididos pela imagem de referência, fornecem os dados da razão em escala de cinza a uma determinada distância ao longo do fluxo. Selecione pontos na direção transversal ao fluxo e extraia a razão em escala de cinza em cada um.Faça isso para vários pontos ao longo do fluxo e plote os dados para comparação. Realize uma simulação computacional da dinâmica dos fluidos do experimento. Utilize isso para calcular a derivada da fração mássica em relação à derivada transversal ao fluxo.Em seguida, aproveite a relação linear esperada entre a razão de tons de cinza e a derivada utilizando regressão linear. Para encontrar a reta de regressão após a calibração, use a técnica micro schlein para estudar um dispositivo-alvo. Primeiro, desconecte e remova o dispositivo do microcanal T da platina da amostra.Substitua-o por um dispositivo microfluídico alvo de profundidade aproximadamente igual. Conecte o dispositivo à água e à solução aquosa de etanol com a câmera gravando a entrada de água e etanol diluído em taxas de fluxo volumétrico iguais no computador. Aguarde até que o fluxo se estabilize e grave 20 quadros para a imagem adquirida.Em seguida, pare a bomba de seringa para o etanol aquoso e introduza apenas água no dispositivo microfluídico alvo. Retorne ao computador para obter a imagem de referência. A razão de tons de cinza sob diferentes números de Reynolds para gradientes positivos e negativos de fração mássica apresenta uma faixa que aparece no meio do microcanal em formato de T em um número baixo de Reynolds.A cauda da banda Schlein é expandida e difusa devido à dispersão ao longo da interface de mistura. À medida que o número de Reynolds aumenta, o comprimento de difusão diminui, o que resulta em uma banda mais estreita. Neste vídeo, a relação linear encontrada entre a razão de tons de cinza e a derivada da fração mássica foi utilizada para capturar a natureza oscilatória do fluxo em um oscilador microfluídico a um número de Reynolds de 250.Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como implementar a técnica de sobreposição em microescala para a quantificação de gradientes de concentração em um dispositivo microfluídico.

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

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