Name: Analitik mikroakışkan Cihazlar Termal Ölçme Teknikleri (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Öğrenin analitik mikroakışkan cihazlarda termal ölçme tekniklerini. Direnç tabanlı sıcaklık dedektörleri kullanarak hassas tespit yeteneklerini artırın ve ölçüm karmaşıklığını azaltın.

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

Bu iş için kısmi maddi destek Su Ekipmanları &amp; Wisconsin-Milwaukee (IIP-0968887) ve Marquette Üniversitesi (IIP-0968844) Üniversitesi&#39;nde bulunan Politikası Sanayi / Üniversite Kooperatif Araştırma Merkezi aracılığıyla ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından sağlandı. Biz yararlı tartışmalar için Glenn M. Walker, Woo-Jin Chang ve Shankar Radhakrishnan teşekkür ederiz.

1. Termal Parçacık Algılama (TPD) <ol><li> Standart yarıiletken işleme teknolojisi kullanarak 2, mikroişleme bir ince film silisyum nitrür membran ve entegre sıcaklık sensörü ile mikro fabrikasyon silikon cihazını hazırlayın. Iyonu giderilmiş (Di) su ile imal cihazı durulayın. Not: Termal parçacık detektörü mikroakışkan cihaz için fabrikasyon yöntemi yayınlanmadan önce 2 açıklanmıştır. </li><li> Mikro-kanallı polidimetilsiloksan (PDMS) alt tabakaları üretmek için, 5 süreçleri standart litografi kullanarak SU8 kalıp oluşturmak. Not: Kanal boyutu her özel parçacığın boyut için tasarlanmıştır. <ol><li> Baz 1 oranında, (30 mi) ve ajan (3 mi) kurutma: 10 karıştırılmasıyla PDMS sağlayın. Kalıp üzerine PDMS dökün ve kısaca bir vakum (5-10 dk) maruz kaldığında kabarcıkları. Vakum seviyesi gazdan arındırma için kritik bir değer değil ve gaz Bubb kadar devam etmelidir: Notles tamamen karışık PDMS kaldırılır. </li><li> PDMS tedavisi için 2 saat için bir sıcak plaka (~ 70 ° C) kalıp yerleştirin. Kalıp zarar vermemek için daha sonra çok dikkatli PDMS soyulabilir. Not: Vakum seviyesi kritik bir değer değil. </li></ol></li><li> Manuel bir zımba kullanılarak, bir ucunda PTFE tüp için sıkı bir delik (1 mm) zımba. PDMS bir rezervuar yapmak için diğer ucunda büyük bir yumruk (2 mm) kullanın. Mikroskop altında cihazın üstündeki delikli mikro-kanal yerleştirin ve mikro kanaldan (Şekil 1A) merkezinde RTD hizalayın. </li><li> Elektrik arayüzde, iletişim ped pozisyonlarda elektrik işaretçilerine bağlamak ve kilitleme vidaları sıkıştırın. Yüksekliği ayarlanabilir pimleri (Pogo pin) cihaza doğru elektrot pedleri oturup emin olun. </li><li> 1.5 ml bir tüp içinde DI su, 100 ul konsantre PS boncuk 10 ul seyreltilir. </li><li> (Gliserol 2.7 ul ekleyin, 1.26 boncuk nötr batmaz kalır PS sağlamak içing / cm3), DI suyuna karşı polistiren (PS), boncuk yoğunluğuna sıvı yoğunluğu (uygun olarak 1,05 g / cm3). </li><li> Bir ucunda kanal ve bir 1 ml&#39;lik bir cam şırıngaya diğer ucuna PTFE tüp bağlayın. Dİ su, 0.5 ml bir cam şırınga doldurun. Not: tüplerde sızıntısını önlemek olacaktır sağ yumruk boyutu seçerek yapılan Sıkı uydurma. </li><li> Bilgisayar kontrollü şırınga pompası şırınga dolu distile su koyun. Sıvı ile rezervuara tüm yol, tüm kanal doldurmak için kanalın içine su (5-20 ul / dak) itin. </li><li> Rezervuara dengeli bir kordon 10 ul eriyik Yük ve şırınga pompası akış yönünü değiştirerek mikro kanal için boncuk çözeltisi getirmektedir. </li><li> (Şekil 2) kaynak / metre ile direnç ölçerken bilgisayar kontrollü kaynak / metre üzerinden DC akım 1 mA kutuplama ve ölçülen verileri sıralayarak RTD açın. Not: Deneme sırasında, sensör önyargılı olduğunu; Bu nedenle, sıcaklık sürekli olarak sayma deneyin sonuna kadar ölçülür. RTD sensörü elektriksel olarak sürekli sayma deneyin sonuna kadar sıcaklık ölçmek için 100 uA 1 mA aralığında bir DC akımı uygulanması ile gerilidir. Bu gürültü seviyesi ve algılanan sinyal genliği arasında bir trade-off olmadığından, doğru akım seviyesini seçmek için kritik öneme sahiptir. Şırınga pompası mikro-kanal akışını oluşturmak için kullanılır. TPD deneyi gerçekleştirmek için uygun bir akış hızı seçilmesi ölçüm hızı ile sınırlıdır. Bu hız cihazı ve elektrikli ölçüm hızı termal zaman sabitinin bir fonksiyonudur. Termal partikül tespit Deneyin sonuçları Şekil 3&#39;te gösterilmiştir. </li><li> Callendar-Van Dusen denklemi 6 kullanarak sıcaklık ölçülen direnç verileri dönüştürmek için geliştirilen veri işleme yazılımı (LabVIEW) kullanın. </li></ol> Termal 2.Mikro-kalorimetresi kullanılarak sıvı maddelerin karakterizasyonu <ol><li> Bu işlemde, termal yayılma ve numunelerin özgül ısı ölçmek için çip üzerinde kalorimetre cihazı (Şekil 4A) 3 kullanın. Not: her kalıp üzerinde, 2 mikro kalorimetre odalar (Şekil 4B) vardır. Her bir odacık 2 giriş ve bir çıkışa sahiptir. Ve her bölme, bir ısıtıcı ve entegre bir ATG sensöre sahiptir. </li><li> Cihaz sahibinin (Şekil 4C) mikro-kalorimetre cihazı yerleştirin. Tutucu parçaları ile mikroakışkan girişi ve çıkışları cihazı aynı hizaya getirin. Cihazın üst kısmındaki PDMS conta katmanı yerleştirin. </li><li> Cihaz tutucu elektrik bağlantısı işaretçilerine takın ve tutucu vidaları kilitleyin. Not: Yüksekliği ayarlanabilir Pogo iğneler elektrik kontak ile uyumlu olduğundan emin olun. </li><li> Cihaz sahibinin (Şekil 4D) manyetik mandallı mikroakışkan arayüz katmanı yükleyin. PT geçFE koylar ve çıkış hem de tüpler. Numune yüklü şırınga pompası bir giriş bağlayın ve entalpisi, bu durumda ölçülen değil gibi, diğerini kapatın. </li><li> Mikro-kanal ve odalarına örnek yüklemek için geliştirilmiş bilgisayar kontrollü programı kullanın. Not: Program ince-film askıya odasının aşırı basınç serbest bırakmak için durdurulan akışını kullanır. <ol><li> Cam şırınga içine 300 ul örneği yükleyin ve şırınga pompası üzerine yerleştirin. Yüksek viskozite örneklerinde (örneğin, gliserol ve iyonik sıvılar) için çok yavaş (0.25 ul / dak) sabit akış oranlarını kullanın. Özgül ısı ölçümleri için ısıl yayınım ölçümleri ve iyonik sıvılar için gliserol örneği kullanın. </li></ol></li><li> Ölçümler <ol><li> Isıl yayınım ölçümleri <ol><li> Şekil 5A&#39;da gösterildiği gibi ölçümler setup bağlayın. Mikro-kalorimetre odasına gliserol örneği yükleyin. Hea için modifiye bilgisayar kontrollü programını çalıştırın<html> t penetrasyon süresi ölçümü. </li><li> Ölçülen ısı penetrasyon zaman 7 termal yayılma hesaplamak için kalibre ısı penetrasyon denklemini kullanın: <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/52828/52828eq1.jpg" width="100" /> α termik yayıcılığıdır, L odasının kalınlığı, s nedeniyle üretim süreci varyasyonuna kalınlığı kalibrasyon faktörü olduğunu, ve t, 0, ısı penetrasyonu zamandır. </li></ol></li><li> Özgül ısı ölçümleri <ol><li> Şekil 5B gösterildiği gibi TWA ölçüm kurulum kullanın. Aynı numune yükleme programı kullanın ve odanın içinde iyonik sıvı yükleyin. AC sıcaklık dalgalanmaları (∂ T AC) genliğini almak için TWA programını çalıştırın ve hesaplamak için özgül ısı denklemini kullanan belirli, c p, her iyonik sıvı numunesi 8 ısı: 28eq2.jpg &quot;width =&quot; 117 &quot;/&gt; Cı 0 giriş güç kalibrasyon faktörü olduğu, giriş gücü P, ω çalıştırma sinyalinin frekansı ve m, sıvı numune ağırlığıdır. </li></ol></li></ol></li></ol> Paper-based mikroakışkan Aygıt 3. Kalorimetrik Biyokimyasal Algılama <ol><li> Microfabricated ince film (40-50 nm nikel) RTD sensörünü kullanın. RTD sensörü için fabrikasyon aşamaları önceki eserlerinde 4 açıklanmıştır. </li><li> Kağıt tabanlı kanal imalat 4 için kağıt tasarlanmış desen (L-şekil) ile mikroakışkan kanalları kesmek için bir bıçak plotter kullanın. Kesme mat üstünde kağıt yerleştirin kağıt ve bıçak çizici kesme mat yükleyin ve mikroakışkan kağıt kanalları 4 kesmek için uygun tarifi kullanabilirsiniz. </li><li> Cihaz ve kanal entegrasyonu için RTD sensörü Kağıdı entegre akrilik yapışkan tabaka (5 mikron) kullanın. Temiz bir b kullanınlade cihaza kağıdı itin ve hava kabarcıklar (Şekil 6A) kaldırın. akrilik filmi RTD sensörü üzerinde kağıt tutmak için bir yapışkan tabakasıdır. </li><li> Enzim aktivasyon için, GOD enzimi etkinleştirmek için 50 mM sodyum asetat tamponu kullanılır. 1 mg / ml çözelti yapmak için sodyum asetat tamponunun 1 ml&#39;lik GOD enzim, 1 mg ekleyin. 5.1 çözeltinin pH ayarlayın. Not: çözeltinin 5.1 pH&#39;ının muhafaza edilmesi için sodyum asetat tampon maddesi içinde, asetik asit miktarını ayarlayın. </li><li> Önyargı 1 mA DC akım ile RTD RTD etkinleştirmek ve direnç deney (~ 4 dk) sonra yerleşir ise sürekli direnç kaynağı / metre ölçüm başlatın. Not: Şekil 6B kağıt bazlı kalorimetrik testi için ölçüm kurulumunu göstermektedir. </li><li> Pipet aracılığıyla kağıt mikro kanaldan (hareketsizlik sitesi) merkezine hazırlanan ALLAH solüsyonu 2 ul tanıtın. tespit edilen sıcaklık (Şekil 7A) t başlamalıdıro azaltın. Not: Bu soğutma etkisi birlikte numune daha yüksek bir işletim RTD sıcaklık ve buharlaştırarak kaynaklanmaktadır. </li><li> Glikoz konsantrasyonunu ölçmek için, kanal girişine standart glukoz kontrol çözümü 9 tanıtmak ve reaksiyonun neden direnç değişimi ölçmek. Tüm (yüksek, normal ve düşük konsantrasyonlarda) farklı glukoz kontrol çözümleri ile bu denemeyi tekrarlayın ve direnç verileri kaydetmek. </li><li> Nikel RTD ve Callendar-Van Dusen denklemi direnci (TCR) sıcaklık katsayısı kullanarak, sıcaklık direnç değişikliği dönüştürün. Glikoz, reaksiyon toplu ısısına ve GOD enzim (Δ H = -80 kJ / mol) dikkate alınarak ve konsantrasyon denklem 10 kullanılarak her bir numunedeki glikoz konsantrasyonu hesaplanır: <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/52828/52828eq3.jpg" width="83" /> n, p mol konsantrasyonu, Cı tespit edilir burada <sub&gt; P sistemi ısı kapasitesi ve DT sıcaklığı hesaplanır. </li></ol>

<ol><li>Zhang, H., Chon, C., Pan, X., Li, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+for+counting+particles+in+microfluidic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Methods for counting particles in microfluidic applications.</a> Microfluid Nanofluid. 7 (6), 739-749 (2009).</li>
<li>Vutha, A. K., Davaji, B., Lee, C. H., Walker, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic+device+for+thermal+particle+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">A microfluidic device for thermal particle detection.</a> Microfluid Nanofluid. 17 (5), 871-878 (2014).</li>
<li>Davaji, B., Bak, H. J., Chang, W. J., Lee, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Novel+On-chip+Three-dimensional+Micromachined+Calorimeter+with+Fully+Enclosed+and+Suspended+Thin-film+Chamber+for+Thermal+Characterization+of+Liquid+Samples%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">A Novel On-chip Three-dimensional Micromachined Calorimeter with Fully Enclosed and Suspended Thin-film Chamber for Thermal Characterization of Liquid Samples.</a> Biomicrofluidics. 8 (3), 034101-034113 (2014).</li>
<li>Davaji, B., Lee, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+paper-based+calorimetric+microfluidics+platform+for+bio-chemical+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">A paper-based calorimetric microfluidics platform for bio-chemical sensing.</a> Biosens. Bioelectron. 59, 120-126 (2014).</li>
<li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+research+of+high+aspect+ratio+microstructure+using+SU-8+resist%5BTitle%5D)+AND+%22Microsystem+Technologies%22%5BJournal%5D)">Process research of high aspect ratio microstructure using SU-8 resist.</a> Microsystem Technologies. 10, 265-268 (2004).</li>
<li>Dusen, M. S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Platinum-resistance+thermometry+at+low+temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Platinum-resistance thermometry at low temperatures.</a> J. Am. Chem. Soc. 47 (2), 326-332 (1925).</li>
<li>Arpaci, V. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aArpaci%2C+VS+%22Conduction+Heat+Transfer%22">Conduction Heat Transfer</a>. , Addison-Wesley Pub. Co. Reading, MA. (1966).</li>
<li>Garden, J. L., Chteau, E., Chaussy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+sensitive+ac+nanocalorimeter+for+microliter-scale+liquids+or+biological+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Highly sensitive ac nanocalorimeter for microliter-scale liquids or biological samples.</a> Appl. Phys. Lett. 84, 3597-3599 (2004).</li>
<li>Kilo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+a+New+Blood+Glucose+Monitoring+System+with+Auto-Calibration%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Technol.+Ther%22%5BJournal%5D)">Evaluation of a New Blood Glucose Monitoring System with Auto-Calibration.</a> Diabetes Technol. Ther. 7 (2), 283-294 (2005).</li>
<li>Scheper, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aScheper%2C+T+%22Thermal+Biosensors+Bioactivity+Bioaffinity+%28Advances+in+Biochemical+Engineering%2FBiotechnology%29%22">Thermal Biosensors Bioactivity Bioaffinity (Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology)</a>. , Springer-Verlag. (1999).</li>
</ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Mikroakışkan cihazlarda farklı termal ölçüm teknikleri ve bunların ilgili kurulum prosedürleri bu çalışmada sunulmaktadır. Termal iletkenlik izleme, termal penetrasyon süresi, AC termal dalgalanmaların genliği ve üretilen ısının genlik ölçümü gibi bu termal ölçüm yöntemleri, belirli maddeleri tespit etmek ve farklı reaksiyonları ve etkileşimleri araştırmak için kullanılır. 
Termal zaman sabiti, yukarıda bahsedilen termal ölçüm tekniklerinde önemli bir rol oynar. Mikroakışkan cihaz tasarımında,...

Üç farklı mikro ölçekli ısı ölçüm teknikleri bu makalede sunulmuştur. mikroakışkan cihazlar üç farklı konfigürasyonu ısı parçacık algılama (TPD), ısı karakterizasyon (termal iletkenlik ve özgül ısı) ve kimyasal reaksiyonlar ve etkileşimleri kolorimetrik tespiti için kullanılır. Termal Parçacık Algılama Tespit etmek ve mikroakışkan cihazlar parçacıkların sayımı yaygın çevresel sanayi ve biyolojik uygulamalar 1 kullanılır. TPD mikroakışkan cihazlar 2 termik ölçümlerin yeni uygulamalardan biridir. Tespit ve partikül büyüklüğüne göre partiküllerin sayılması için ısı transferini kullanarak sistemin karmaşıklığı, maliyet ve büyüklüğünü azaltır. Diğer yöntemler, karmaşık optik veya kompleks elektrik ölçümler ve gelişmiş sinyal işleme yazılımında parçacıkların saptanması için kullanılır. Termal CharaMikro-kalorimetre kullanarak sıvı maddelerin cterization Sıvı örnek termal karakterizasyonu mikroakışkan cihazlarda ısı ölçüm ikinci uygulamasıdır. Mikro ölçekli kalorimetre Sahne örnek tüketimini azaltmak ve konvansiyonel dökme kalorimetre yöntemlerine göre daha yüksek tekrarlanabilirlik sunarak hassasiyetini artırır. çip üzerinde mikro kalorimetre cihazı kullanılarak ısı iletkenliği ve özgül ısı ölçümü için prosedürler başka 3 sunulmaktadır. ısıl iletkenlik ölçümü için ısı penetrasyon süresi tekniği ve mikroakışkan cihazlarda özgül ısı ölçümleri için termal dalga analizi (TWA) detayları protokol bölümünde açıklanmıştır. Kalorimetrik Bio-Kimyasal Algılama Kağıt Tabanlı mikroakışkan Aygıt Termal ölçüm başka bir uygulama kağıt tabanlı Mikroakiskan biyokimyasal algılama olduğunu. kılcal eylemiKağıdın gözenekli yapısı sıvıyı taşıyan ve mikro kanallarda kabarcık başlatma sorunlarını önler. kağıt tabanlı mikroakışkan cihazlarda en yaygın algılama mekanizmaları, optik veya elektrokimyasal teknikler bulunmaktadır. Optik algılama yüksek karmaşıklık muzdarip ve gelişmiş görüntü işleme yazılımı gerekliliği tespit sinyalini nicemlemek için. Sadece, aktif yan ürünler üreten reaksiyonları uygulanabilir, çünkü elektrokimyasal bulgulama da sınırlıdır. Son zamanlarda tanıtılan Kalorimetre kağıt tabanlı biyokimyasal sensör platformu 4 kağıt tabanlı mikroakışkan sistemi ve etiket içermeyen termal algılama mekanizmasının yararlanır. Bir kağıt tabanlı mikroakışkan platformda glikoz oksidaz (GOD) enzimini kullanarak, glikoz kolorimetrik tespit prosedürleri protokolü bölümünde sunulmaktadır. Bu yazının amacı, mikroakışkan cihazlarda ısı ölçüm teknikleri yeteneklerini göstermek için. Cihaz ilaçlan, sıvı numune alma ve direnç sıcaklık dedektörü (RTD) sensör uyarma ve ölçüm sonraki bölümlerde sunulmuştur.

<table><tbody><tr><td>Polidimetilsiloksan (PDMS)&nbsp;</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>PS boncuk - 90 &#956; m</td><td>Korpüsküler</td><td>100265</td><td></td></tr><tr><td>PS boncuklar - 200 &#956; m</td><td>Korpüsküler</td><td>100271</td><td></td></tr><tr><td>Gliserol</td><td>SigmaAldrich</td><td>G5516</td><td></td></tr><tr><td>GOD enzimi</td><td>SigmaAldrich</td><td>G7141</td><td></td></tr><tr><td>Glikoz Kontrol Çözeltisi - Düşük</td><td>Bayer konturu</td><td>Düşük Kontrol</td><td></td></tr><tr><td>Glikoz Kontrol Çözeltisi - Normal</td><td>Bayer konturu</td><td>Normal Kontrol</td><td></td></tr><tr><td>Glikoz Kontrol Çözeltisi - Yüksek</td><td>Bayer konturu</td><td>Yüksek Kontrol</td><td></td></tr><tr><td>Kromatografisi filtre kağıdı</td><td>Whatman</td><td>3001-845</td><td></td></tr><tr><td>Cam</td><td>VWR&nbsp;</td><td>48393-106</td><td></td></tr><tr><td>Akrilik Film</td><td>Nitto Denko</td><td>5600</td><td></td></tr><tr><td>Cam şırınga (1 ml)</td><td>Hamilton</td><td>1001</td><td></td></tr><tr><td>Şırınga pompası</td><td>New Era</td><td>NE-500</td><td></td></tr><tr><td>bıçak çizici</td><td>Siluet</td><td>portre</td><td></td></tr><tr><td>Akım Preamplifikatörü</td><td>Stanford Research</td><td>SR-570</td><td></td></tr><tr><td>Osiloskop</td><td>Agilent</td><td>DSO 2420A</td><td></td></tr><tr><td>Sinyal Üreteci</td><td>HP</td><td>HP3324A</td><td></td></tr><tr><td>Kilitli Amplifire</td><td>Stanford Research</td><td>SRS-830</td><td></td></tr><tr><td>Kaynak/sayaç 2400</td><td>Keithley</td><td>2400</td><td></td></tr><tr><td>Kaynak/sayaç 2600</td><td>Keithley</td><td>2436A</td><td></td></tr></tbody></table>

analitik mikroakışkan cihazlar termal Ölçme teknikleri

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

Termal ölçüm teknikleri, malzemelerin termal karakterizasyonu ve kimyasal reaksiyon tespiti gibi birçok uygulama için kullanılmıştır. Mikro işleme teknikleri, fabrikasyon yapıların termal kütlesinin azaltılmasına izin verir ve mikro ölçekli ve nano ölçekli cihazlarda yüksek hassasiyetli termal ölçümler yapma imkanı sunar. Termal ölçüm tekniklerinin mikroakışkan cihazlarla birleştirilmesi, minyatür sistemi tek bir çip üzerine entegre ederek düşük numune tüketimi ve azaltılmış ölçüm süresi ile farklı analitik ölçümlerin yapılmasına olanak tanır. Partikül tespiti, malzeme karakterizasyonu ve kimyasal algılama için termal ölçüm tekniklerinin prosedürleri bu yazıda tanıtılmaktadır.

Şekil 3 ölçülen termal sinyal grafiğini göstermektedir. karşılık gelen optik görüntüler ile boncuk varlığında üretilen sinyaller mikro kanal mikrosfer PS boncuk başarılı bir algılama göstermektedir. Mikro kanal boyunca geçen sıvının termal iletkenliği PS boncuk varlığına bağlı olarak değişiyor. Kanalın ısı iletkenliği bu değişiklik, mikro-kanal ısı transferi etkiliyor. Mikro kanal ısı transferi değişim direnci dalgalanması (Şekil 3A ve B) şeklinde RTD tarafından tespit ...

Burada, mikroakışkan cihazlarda termal ölçümler için üç protokol sunuyoruz.

Analitik mikroakışkan Cihazlar Termal Ölçme Teknikleri

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Aşağıdaki deneyin genel amacı, mikroakışkan cihazlarda hassas tespit için termal ölçümler gerçekleştirmektir. Analitik mikroakışkan cihazlarda farklı termal ölçüm tekniklerini göstermek için üretilmiş üç farklı mikroakışkan cihaz kullanılacaktır. İkinci adım olarak, direnç tabanlı sıcaklık dedektörleri cihazlara bağlanacak ve düzenek bir bilgisayara bağlacaktır.Ardından, numuneler cihazlara yüklenir ve kontrolör tarafından termal deteksiyon etkinleştirilir. Sonuçlar, mikroakışkan cihazlarda termal ölçümün genişletilmiş deteksiyon yeteneklerini göstermektedir. Bu tekniğin kolorimetrik ve elektrokimyasal deteksiyonlar gibi mevcut yöntemlere karşı temel avantajı, deteksiyon aralığı genişletilirken ölçüm karmaşıklığını azaltmasıdır.Vota ve ark. tarafından açıklanan tekniği kullanarak, entegre bir sıcaklık sensörüne sahip ince film silikon nitrür membran mikro-fabrikasyonu ile başlayın. Tamamlanan cihazı deiyonize su ile durulayın ve azot gazı kullanarak kurutun. Ardından, daha önce yayınlanmış bir tekniği kullanarak mikro kanallara sahip bir SU-8 kalıp hazırlayın; mikro kanalların uzunluğunu ve genişliğini, tespit edilecek partikül boyutu aralığına uygun olacak şekilde düzenleyin.30 mililitre baz ile üç mililitre kürleme ajanını karıştırarak PDMS'yi hazırlayın. Karıştırma işleminden sonra, beş ila 10 dakika boyunca vakuma maruz bırakarak hava kabarcıklarını giderin. Ardından PDMS'yi kalıba dökün.Ardından kalıbı iki saat boyunca 70 °C'deki bir ısıtıcı tabla üzerine yerleştirin. Kürleşme tamamlandığında, mikrokanallara zarar vermemek için PDMS'yi çok dikkatli bir şekilde soyun. PTFE tüpü için mikrokanalın bir ucuna manuel bir delgeç kullanarak bir milimetrelik bir delik açın.Bir rezervuar oluşturmak için diğer uçta iki milimetrelik bir punch kullanın. Ardından, punch ile açılmış mikrokanalı cihazın üzerine yerleştirin ve elektrik arayüzündeki bir mikroskop yardımıyla direnç tabanlı sıcaklık detektörünü mikrokanalın merkezine hizalayın. Kontak ped konumlarındaki elektrik pinlerini bağlayın ve sabitleme vidalarını sıkın.Yükseklik ayarlı pimlerin cihaz üzerindeki doğru elektrot pedlerine oturduğundan emin olun. Ardından, polistiren boncukları 1,5 mililitrelik bir tüp içinde 100 mikrolitre DI su ile 1'e 10 oranında seyrelterek hazırlayın. PS boncukların nötr yüzerlikte kalmasını sağlamak için karışıma 2,7 mikrolitre gliserol ekleyin ve pipetle yukarı-aşağı çekerek karıştırın.Bir mililitrelik cam şırıngayı 0,5 mililitre DI su ile doldurun. Cam şırıngayı PTFE tüpünün bir ucuna bağlayın ve tüpün diğer ucunu mikroakışkan kanala takın. DI su ile doldurulmuş şırıngayı bilgisayar kontrollü bir şırınga pompasına yerleştirin ve akış hızını dakika başına beş ile 20 mikrolitre arasına ayarlayın.Tüm kanalı rezervuara kadar sıvı ile doldurun. Ardından, rezervuara 10 µL dengelenmiş boncuk çözeltisi yükleyin ve şırınga pompasında akış yönünü değiştirerek boncuk çözeltisini mikrokanala aktarın. Son olarak, direnç ölçümüne dayalı sıcaklık dedektörünü, bilgisayar kontrollü ölçer üzerinden 1 mA DC akım uygulayarak açın; bu sırada direnci ölçün ve ölçülen verileri sıralayın.Başlangıç olarak, başka bir yerde açıklanan şekilde çip üstü kalorimetre cihazını ve mikroakışkan katmanı hazırlayın. Mikro kalorimetre cihazını cihaz tutucuya yerleştirerek ve cihazı, PDMS sızdırmazlık katmanının tutucu bağlantı parçalarıyla birlikte mikroakışkan giriş ve çıkışlarıyla hizalayarak düzeneği kurun. Ardından, elektrik bağlantı pinlerini cihaz tutucuya monte edin ve tutucu vidaları sabitleyerek kilitleyin.Ardından PTFE tüpleri her iki girişe ve çıkışa bağlayın. Girişlerden birini numune yüklü bir şırınga pompasına bağlayın ve bu durumda entalpi ölçülmediği için diğer girişi kapatın. Sonra cam şırıngaya 300 microliter numune yükleyin ve şırıngayı şırınga pompası üzerine yerleştirin.Gliserol ve iyonik sıvılar gibi yüksek viskoziteli numuneler için çok düşük sabit akış hızları kullanın. Termal difüzyon ölçümleri için ölçüm düzeneğini burada gösterildiği gibi bağlayın.Gliserol örneğini mikro kalorimetre haznesine yükleyin ve modifiye edilmiş, bilgisayar kontrollü bir programı çalıştırın. Isı nüfuz süresinin ölçümü için, ölçülen ısı nüfuz süresinden termal difüzyon katsayısını hesaplamak amacıyla burada gösterilen kalibre edilmiş ısı nüfuz denklemini kullanın.Özgül ısı ölçümleri için, burada gösterilen termal dalga analizi ölçüm düzeneğini kullanın. Bu sefer, hazneye iyonik sıvıyı yükleyin ve aynı numune yükleme programını kullanın. AC sıcaklık dalgalanmalarının genliğini elde etmek için termal dalga analizi programını çalıştırın ve her bir iyonik sıvı numunesi için özgül ısıyı hesaplayın.Bu işlem başka bir yerde daha ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Kalorimetrik tespit için, daha önce açıklandığı gibi 40 ila 50 nanometre kalınlığında bir nikel film direnç sıcaklık detektörü mikro-fabrikasyonla üretin. Ardından, L şeklinde kağıt kesmek için bir bıçak plotter kullanın.Büyük kolu üç milimetre genişliğinde ve 10 milimetre uzunluğunda, kısa kolu ise üç milimetre uzunluğunda olan mikroakışkan kanallar. Sensöre beş mikron kalınlığında çift taraflı akrilik yapıştırıcı bir katman eklemek için temiz cımbızlar kullanın ve kağıt kanalı üzerine yerleştirin. Kağıdı cihaza bastırmak ve hava kabarcıklarını gidermek için temiz bir bıçak kullanın.Bir mililitre sodyum asetat tamponuna bir miligram glukoz oksidaz enzimi ekleyin. Mililitre başına bir miligramlık bir çözelti hazırlamak için, gerekirse çözeltinin pH değerini sodyum asetat tamponu ile 5,1'e ayarlayın. Ardından, direnç sıcaklık dedektörünü bir miliamperlik DC akım ile polarize edin.Dedektörü aktive etmek ve direnci sürekli olarak ölçmeye başlamak için, hazırlanan glukoz oksidaz çözeltisinden iki µL'yi kağıt mikrokanalın bir mobilizasyon sahasının merkezine uygulayın. Algılanan sıcaklık azalmaya başladığında, glukoz konsantrasyonunu ölçmek için kanal girişine glukoz standartları ekleyin ve reaksiyonun neden olduğu direnç değişimini ölçün. Bu deneyi tüm farklı glukoz kontrol çözeltileri ile tekrarlayın ve direnç verilerini kaydedin.Son olarak, beraberindeki metin protokolünde ve diğer yerlerde listelenen denklemleri kullanarak direnç değişimini glukoz konsantrasyonuna dönüştürün. Burada gösterilen polistiren boncuk, dakikada beş mikrolitre akış hızıyla direnç sıcaklık dedektörünün üzerinden geçmektedir. Sensörden geçtiği sırada direnç hafifçe yükselir ve parçacığın boyutu bu değişime dayanarak tespit edilebilir.Kağıt tabanlı bir kalorimetrik sensörden elde edilen tipik çıktı burada gösterilmiştir. Glukoz oksidaz eklendiğinde, enzim glukoz çözeltisiyle buluşana kadar sıcaklık hızla düşmeye başlar. Buluşma gerçekleştiğinde bir reaksiyon meydana gelir; sıcaklık aniden yükselir ve ardından tekrar soğumaya başlar.Sıcaklık örneği kaplarındaki glukoz seviyelerini doğru şekilde ölçmek için bu sıcaklık değişimi glukoz konsantrasyonuna dönüştürülebilir. Bu prosedürü uygularken, cihaz tasarımının ve yapısının termal ölçümlerde kilit rol oynadığını hatırlamak önemlidir. Termal parametreler, termal kütle, terminal direnci ve sensör parametreleri referans makalelerde ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

thermal-measurement-techniques-in-analytical-microfluidic-devices

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bu protokol, chemoeffectors istikrarlı konsantrasyon gradyanlar bakteriyel kemotaksis soruşturma için bir mikroakışkan aygıt geliştirme açıklar.

Kararlı Konsantrasyon Degradeler Bakteriyel Kemotaksis miktarının mikroakışkan Aygıt

Damlacık tabanlı mikroakışkan platformları kHz oranları ucuza pikolitrelik, kendi kendine bölümlere damarları oluşturmak mümkün olduğundan yüksek kapasiteli deney için umut vaat eden adaylardır. Hızlı, hassas ve yüksek çözünürlüklü floresans spektroskopik yöntemleri ile entegrasyon sayesinde, bu sistemler içinde üretilen bilgilerin büyük miktarda verimli, ayıklanır, harnessed ve kullanılan olabilir.

Mikroakışkan damlacık platformları için Floresan algılama yöntemleri

Bir yivli paralel plaka dalga geometrisine göre Terahertz frekansları için bir kırılma endeksi algılayıcı uygulanması için işlem burada tarif edilmektedir. Yöntem dalga yapısının rezonans frekansındaki kaymalar izlenmesi yoluyla sıvı küçük bir hacim kırılma indeksi ölçümü...

Paralel plaka Waveguide Sensor Kullanımı Terahertz Mikroakışkan Algılama

Burada, bir mikroakışkan cihazda karıştırma homojenliğini ölçmek için mikro ölçekli schlieren tekniğini kullanan bir prosedürü açıklıyoruz. Kalibrasyon yoluyla, konsantrasyon gradyanının dağılımı mikro-schlieren görüntüsünden türetilebilir.

Mikro Schlieren Tekniği ile bir mikroakışkan Aygıt karıştırma homojen Analizi

Öropiyum thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) aktivasyon verimliliği sıcaklığı ile büyük ölçüde azalır azalmaz 612 nm'de bir optik lüminesans hattı vardır. Bu materyalin ince bir film ile kaplanmış bir örnek mikro görüntüsü ise, 612 nm ışık yayan yanıt yoğunluğu, numune yüzey sıcaklığının doğrudan harita haline dönüştürülebilirler.

Öropiyum Şelat Lüminesans Kaplamaları Kullanma yüksek çözünürlüklü Termal Mikro görüntüleme

Bu hava jetleri karıştırma sıcaklık alanını eşleştirmek için bir fiber optik sensör dağıtılmış kullanımını göstermektedir. Rayleigh saçılması tabanlı sensör gibi termokupllar gibi geleneksel sensörleri ile ulaşılamaz istisnai uzaysal çözünürlüğü sağlamak için tek bir fiber boyunca veri noktaları binlerce üretir.

Yüksek çözünürlüklü Sıcaklık Alan Haritalama için Fiber Optik Sensörler Dağıtılmış

İmalat süreci ve fotonik termometreler test açıklanmaktadır.

İmalat ve fotonik termometreler test

Plastik mikrosıvısal cihazları imalatı için bir protokol ile şeffaf görünümü-liman görünür ve kızılötesi ışık görüntüleme için tanımlanır.

Görünüm-bağlantı noktaları görünür ve kızılötesi ışık şeffaf plastik mikrosıvısal cihazlar üretmek için yumuşak tekniğinde yordamı

Bir indüksiyon ısıtmalı manyetik küre küçük çevreleyen su sıcaklığı ölçmek için 1150 Ve 1412 nm dalga boyu kullanan bir yöntem sunulur.

Yakın kızılötesi sıcaklık ölçüm tekniği bir indüksiyon ısıtmalı manyetik küre küçük çevreleyen su için

Bu protokol, düşük afiniteli protein-protein etkileşimlerini araştırmak için kütle fotometrisini yeni bir mikroakışkan sistemle birleştirir. Bu yaklaşım, düşük afiniteli ölçümleri mümkün kılan ve kütle fotometrisinin uygulanabilirliğini genişleten çözelti içindeki yüksek konsantrasyonlu komplekslerin hızlı bir şekilde seyreltilmesine dayanmaktadır.

Mikroakışkanların Kütle Fotometrisi ile Birleştirilmesiyle Mikromolar Derişimlerde Protein Kompleksi Oluşumunun Analizi

Bu makale, yerel yıkıcı olmayan termal karakterizasyon ve görüntüleme için Frekans Alanı Termorefleksiyon (FDTR) tekniğini sunmaktadır.

Termal Özellik Ölçümleri İçin Frekans Alanı Termoyansıması Tekniği

Öğrenin analitik mikroakışkan cihazlarda termal ölçme tekniklerini. Direnç tabanlı sıcaklık dedektörleri kullanarak hassas tespit yeteneklerini artırın ve ölçüm karmaşıklığını azaltın.

Analitik mikroakışkan Cihazlar Termal Ölçme Teknikleri

Daha fazla video keşfet