Analitik mikroakışkan Cihazlar Termal Ölçme Teknikleri

Aşağıdaki deneyin genel amacı, mikroakışkan cihazlarda hassas algılama için termal ölçümler yapmaktır. Analitik mikroakışkan cihazlarda farklı termal ölçüm tekniklerini göstermek için üç farklı fabrikasyon mikroakışkan cihaz kullanılacaktır. İkinci adım olarak, direnç tabanlı sıcaklık dedektörleri cihazlara bağlanır ve kurulum bir bilgisayara bağlanır.

Daha sonra, numuneler cihazlara yüklenir ve kontrolör tarafından termal algılama etkinleştirilir. Sonuçlar, mikroakışkan cihazlarda termal ölçümün genişletilmiş algılama yeteneklerini göstermektedir. Bu tekniğin, chole metrik ve elektrokimyasal algılamalar gibi mevcut yöntemlere göre ana avantajı, bu tekniğin, algılama aralığı genişletilirken ölçümün karmaşıklığını azaltmasıdır.

Vota ve ark. tarafından açıklanan tekniği kullanarak entegre bir sıcaklık sensörüne sahip ince bir film silisyum nitrür membran üreten mikro kullanarak başlayın. Tamamlanan cihazı deiyonize su ile durulayın ve cihazı nitrojen gazı kullanarak kurutun. Daha sonra, daha önce yayınlanmış bir tekniği kullanarak mikro kanallı bir SU sekiz kalıbı üretin, mikro kanalların uzunluğunu ve genişliğini tespit edilecek parçacık boyutları aralığına uyacak şekilde uyarlayın.

Bazın 30 mililitresini üç mililitre kürleme maddesi ile karıştırarak PDMS'yi yapın. Karıştırıldıktan sonra, beş ila 10 dakika boyunca vakuma maruz bırakarak kabarcıkları çıkarın. Ardından PDMS'yi kalıba dökün.

Ardından kalıbı iki saat boyunca 70 santigrat derecede sıcak bir plakaya yerleştirin. Sertleştikten sonra, mikro kanallara zarar vermemek için PDMS'yi çok dikkatli bir şekilde soyun. Manuel bir zımba kullanarak, PTFE boru için mikro kanalın bir ucunda bir milimetrelik bir delik açın.

Bir rezervuar yapmak için diğer ucunda iki milimetrelik bir zımba kullanın. Ardından, delinmiş mikrokanalı cihazın üstüne yerleştirin ve elektrik arayüzündeki bir mikroskop yardımıyla mikrokanalın merkezindeki direnç tabanlı sıcaklık dedektörünü hizalayın. Elektrik pimlerini temas pedi konumlarına bağlayın ve kilitleme vidalarını sıkın.

Yüksekliği ayarlanabilir pimlerin cihazdaki doğru elektrot pedlerine oturduğundan emin olun. Daha sonra, polistiren boncukları 1,5 mililitrelik bir tüpte 100 mikrolitre DI suya bir ila 10 oranında seyrelterek hazırlayın. PS boncuklarının karışıma 2,7 mikrolitre gliserol ile nötr olarak yüzer kalmasını sağlamak için yukarı ve aşağı pipetleyerek karıştırın.

Bir mililitrelik cam şırıngayı 0,5 mililitre DI su ile doldurun. Cam şırıngayı PTFE tüpünün bir ucuna bağlayın ve borunun diğer ucunu mikroakışkan kanala takın. DI su dolu şırıngayı bilgisayar kontrollü bir şırınga pompasına yerleştirin ve akış hızını dakikada beş ila 20 mikrolitre arasında ayarlayın.

Tüm kanalı rezervuara kadar sıvıyla doldurun. Ardından, rezervuara 10 mikrolitre dengeli boncuk çözeltisi yükleyin ve şırınga pompasındaki akış yönünü değiştirerek boncuk çözeltisini mikro kanala verin. Son olarak, direnci ölçerken ve ölçülen verileri sıralarken bilgisayar kontrollü sayaçtan bir miliamper DC akımı önyargıyla bağlayarak direnç tabanlı sıcaklık dedektörünü açın.

Başlamak için, başka bir yerde açıklandığı gibi çip üzerindeki kalorimetre cihazını ve mikroakışkan tabakayı üretin. Mikro kalorimetre cihazını cihaz tutucusuna yerleştirerek ve cihazı, PDMS sızdırmazlık tabakasının tutucu bağlantı parçalarıyla birlikte mikroakışkan giriş ve çıkışlara hizalayarak cihazı monte edin. Ardından, elektrik bağlantı pimlerini cihaz tutucusuna takın ve tutucu vidaları yerine kilitleyin.

Ardından PTFE tüplerini hem girişlere hem de çıkışa bağlayın. Bir girişi numune yüklü bir şırınga pompasına bağlayın ve bu durumda entalpi ölçülmediği için diğerini kapatın. Daha sonra cam şırıngaya 300 mikrolitrelik bir numune yükleyin ve şırınga pompasına yerleştirin.

Gliserol ve iyonik sıvılar gibi yüksek viskoziteli numuneler için çok yavaş sabit akış hızları kullanın. Termal yayılım ölçümleri için. Ölçüm kurulumunu burada gösterildiği gibi bağlayın.

Gliserol örneğini mikro kalorimetre odasına yükleyin ve değiştirilmiş bir bilgisayar kontrollü programı çalıştırın. Isı penetrasyon süresi ölçümü için. Ölçülen ısı penetrasyon süresinden termal yayılımı hesaplamak için burada gösterilen kalibre edilmiş ısı penetrasyon denklemini kullanın.

Belirli ısı ölçümleri için, burada gösterildiği gibi termal dalga analizi ölçüm kurulumunu kullanın. Bu sefer iyonik sıvıyı hazneye yükleyin ve aynı numune yükleme programını kullanın. AC sıcaklık dalgalanmalarının genliğini elde etmek için termal dalga analiz programını çalıştırın ve her iyonik sıvı numunesi için özgül ısıyı hesaplayın.

Bu işlem başka bir yerde daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Kalorik metrik algılama için, mikro daha önce açıklandığı gibi 40 ila 50 nanometre kalınlığında bir nikel film dirençli sıcaklık dedektörü üretin. Ardından, L şeklindeki kağıdı kesmek için bir bıçak çizici kullanın.

Büyük bacakta üç milimetre genişliğinde ve 10 milimetre uzunluğunda ve kısa bacakta üç milimetre uzunluğunda mikroakışkan kanallar. Sensöre beş mikron kalınlığında çift taraflı akrilik yapışkan tabakası eklemek için temiz cımbız kullanın ve kağıt kanalını üstüne yerleştirin. Kağıdı cihaza doğru itmek ve hava kabarcıklarını gidermek için temiz bir bıçak kullanın.

Bir mililitre sodyum asetat tamponuna bir miligram glikoz oksidaz enzimi ekleyin. Mililitre çözelti başına bir miligram yapmak için, gerekirse çözeltinin pH'ını sodyum asetat tamponu ile 5.1'e ayarlayın. Ardından, direnç sıcaklık dedektörünü bir miliamper DC akımla önyargılılaştırın.

Dedektörü etkinleştirmek ve direnci sürekli olarak ölçmeye başlamak için, hazırlanan glikoz oksidaz çözeltisinden iki mikrolitreyi kağıt mikrokanalın bir mobilizasyon bölgesinin merkezine verin. Glikoz konsantrasyonunu ölçmek, kanalın girişine glikoz standartlarını uygulamak ve reaksiyonun neden olduğu direnç değişimini ölçmek için tespit edilen sıcaklık düşmeye başlayacaktır. Bu deneyi tüm farklı glikoz kontrol solüsyonlarıyla tekrarlayın ve direnç verilerini kaydedin.

Son olarak, beraberindeki metin protokolünde ve başka yerlerde listelenen denklemleri kullanarak direnç değişikliğini glikoz konsantrasyonuna dönüştürün. Burada gösterilen polistiren boncuk, dakikada beş mikrolitrelik bir akış hızı ile rezistans sıcaklık dedektörünün üzerinden geçmektedir. Sensörden geçerken, direnç hafifçe yükselir ve bu değişikliğe bağlı olarak partikülün boyutu tespit edilebilir.

Kağıt tabanlı bir kalor metrik sensöründen elde edilen tipik çıktı burada gösterilmiştir. Glikoz oksidaz eklendikten sonra, enzim glikoz çözeltisiyle buluşana kadar sıcaklık hızla düşmeye başlar. Bir kez gerçekleştiğinde, bir reaksiyon gerçekleşir ve sıcaklık yükselir ve ardından tekrar soğumaya başlar.

Bu sıcaklık değişimi, numune kaselerindeki glikoz seviyelerini doğru bir şekilde ölçmek için glikoz konsantrasyonuna dönüştürülebilir Bu prosedürü denerken, cihaz tasarımının ve yapısının termal ölçümlerde önemli bir rol oynadığını hatırlamak önemlidir. Termal parametreler, termal kütle ve terminal direnci ve sensör parametreleri referans makalelerde iyi açıklanmıştır.