Name: Bilim Eğitimi için Dijital Mikroakışkanlar Damlacık Aktüasyonuna Dayalı Çok Yönlü Bir Kit (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-04-26T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Keşfedin dijital mikroakışkanlar eğitim kiti ile damlacık manipülasyonu ve PCB montajı. Bu düşük maliyetli çözüm, öğrencilere mikroakışkan prensiplerini uygulamalı deneyimle öğrenme imkanı sunar.

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

Y. T. Y., Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'ndan MOST 107-2621-M-007-001-MY3 ve National Tsing Hua Üniversitesi'nin 109Q2702E1 hibe numarası altında finansman desteğini kabul etmek istiyor. Edanz Group'tan (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) Mark Kurban bu makalenin taslağını düzenledi.

1) Dijital mikroakışkan kitinin montajı
<ol><li>Şekil 1b'dekişemalara göre yüzey montaj dirençlerini, transistörleri ve ışık yayan diyotları PCB kartına lehimler.</li>
	<li>Yüksek gerilim güç kaynağı panosunun çıkışını lehimli bileşenlerle PCB kartına bağlayın (Şekil 2 ve Tamamlayıcı Şekil 1).</li>
	<li>Voltajı 6 V'ten 12 V'a(Şekil 2 ve Ek Şekil 1)yükseltmek için pili voltaj yükseltici kartına bağlayın.</li>
	<li>Voltajı 12 V'tan ~230 V'a(Şekil 2 ve Tamamlayıcı Şekil 1)yükseltmek için yüksek voltaj besleme panosuna gerilim yükseltici kartı bağlayın.</li>
	<li>Nem sensörini mikrodenetleyici kartına bağlayın. Ultrasonik piezo atomizer ve atomizer sürücü tahtasını mikrodenetleyici kartına bağlayın (Şekil 2 ve Tamamlayıcı Şekil 1).</li>
	<li>Tüm montajı 23 cm x 20,5 cm x 6 cm boyutlarda akrilik muhafazaya yerleştirin.</li>
	<li>Mikrodenetleyiciyi kodla açın (Ek Kod) ve çıkış voltajının ~230 V olduğundan emin olmak için EWOD elektrodunun voltajını ölçmek için dijital multimetreyi kullanın.</li>
</ol>2) Elektrot dizisinde izolatör hazırlanması
<ol><li>Temiz nitril eldiven giyin. Elektrot bölgesine ~10 μL 5 cSt silikon yağı uygulamak için bir mikropipette kullanın ve silikon yağını elektrot bölgesine eşit olarak yaymak için bir parmak kullanın. Silikon yağının elektrot ve gıda sargısı yalıtkan arasındaki dolgu görevi görür ve herhangi bir airgap önlemek için.</li>
	<li>Yaklaşık 2,5 cm x 4 cm boyutlarında bir parça gıda sargısı kesin ve elektronun üzerine yerleştirin. Elektrot bölgesine ~10 μL 5 cSt silikon yağı uygulamak için mikropipette kullanın ve silikon yağını eşit şekilde yaymak için bir parmak kullanın. Silikon yağının izolatörün üstünde hidrofobik bir tabaka görevi görür.</li>
</ol>3) Luminol bazlı chemiluminescence deneyi
<ol><li>Bir çözelti elde etmek için 25 mL deiyonize suda 0,25 g luminol ve 1,6 g NaOH'u bir bardak karıştırıcı ile bir beherde karıştırın.</li>
	<li>Çözeltinin 20 mL'sini önceki adımdan % 3 hidrojen peroksitin 20 mL'si ile karıştırın.</li>
	<li>Hedef elektrot üzerindeki önceki adımdan 2-5 μL luminol çözeltisi yerleştirmek için bir mikropipette kullanın.</li>
	<li>Elektrot üzerine % 0,1 potasyum ferrikyanür 10 μL yerleştirmek için bir mikropipette kullanın. Bunun elektrowetting için taşınacak damlacık olduğunu unutmayın.</li>
	<li>10 μL potasyum ferrikyanit damlacığı luminol ile birleştirmek için taşımak için mikrodenetleyiciyi açın.</li>
</ol>4) Floresan görüntüleme deneyi
<ol><li>~1 cm x 1 cm boyutlarda yarı saydam bir bant parçası kesin. Yarı saydam bandı, heyecan verici ışık yayan diyot ve EWOD elektrotları arasına yerleştirin.</li>
	<li>Akıllı telefonun kamerasına emisyon renkli cam filtreyi bantla takın.</li>
	<li>Sulu etanol (%3 w/w) çözeltisinde 2,5 mg floresan izotiyosiyanat karıştırın.</li>
	<li>Pipet ~ 10 μL çözelti elektrotlardan birinde önceki adımdan.</li>
	<li>Mikrodenetleyiciyi aç.</li>
	<li>Damlacık aktüasyonunun videosunu kaydetmek için akıllı telefonu kullanın.</li>
</ol>5) Ultrasonik atomizer ile uzun süreli damlacık aktüasyon deneyi
<ol><li>Ultrasonik atomizer üzerine 1 mL su yerleştirin. Kodun% 90'ın üzerinde bir nem seviyesini korumak için bir eşik geri bildirim algoritması kullanmak için yazıldığını unutmayın.</li>
	<li>Bir mikropipette ile 10 μL damlacık yerleştirin. Mikrodenetleyiciyi açın ve kasanın kapağını hemen kapatın.</li>
	<li>~1 saat bekleyin. Damlacık aktüasyonunu görsel olarak kontrol edin.</li>
</ol>

<ol><li>Convery, N., Gadegaard, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((30+years+of+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Micro+and+Nano+Engineering%22%5BJournal%5D)">30 years of microfluidics.</a> Micro and Nano Engineering. 2, 76-91 (2019).</li>
<li>Rackus, D. G., Ridel-Kruse, I. H., Pamme, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+on+a+chip%3A+Microfluidics+for+formal+and+informal+science+education%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Learning on a chip: Microfluidics for formal and informal science education.</a> Biomicrofluidics. 13, 041501(2019).</li>
<li>Legge, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+under+the+microscope-Lab+on+a+chip+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">Chemistry under the microscope-Lab on a chip technologies.</a> Journal of Chemical Education. 79, 173(2002).</li>
<li>Fintschenko, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Education%3A+a+modular+approach+to+microfluidics+in+the+teaching+laboratory%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Education: a modular approach to microfluidics in the teaching laboratory.</a> Lab On A Chip. 11, 3394(2011).</li>
<li>Mugele, F., Baret, J. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting%3A+from+basics+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Electrowetting: from basics to applications.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 17, 705-774 (2005).</li>
<li>Lippmann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relations+entre+les+phenomenes+electriques+et+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Chim.+Phys%22%5BJournal%5D)">Relations entre les phenomenes electriques et capillary.</a> Ann. Chim. Phys. 6, 494(1875).</li>
<li>Berge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocapillarite+et+mouillge+de+films+isolant+par+l%27eau%5BTitle%5D)+AND+%22C.+R.+Acad.+Sci.+II%22%5BJournal%5D)">Electrocapillarite et mouillge de films isolant par l'eau.</a> C. R. Acad. Sci. II. 317, 157(1993).</li>
<li>Pollack, M. G., Fair, R. B., Shenderov, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting-based+actuation+of+liquid+droplets+for+microfluidics+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrowetting-based actuation of liquid droplets for microfluidics applications.</a> Applied Physics Letters. 77, 1725(2000).</li>
<li>Lee, J., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-tension-driven+microactuation+based+on+continuous+electrowetting%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Surface-tension-driven microactuation based on continuous electrowetting.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 171(2000).</li>
<li>Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Analalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Digital Microfluidics.</a> Annual Review of Analalytical Chemistry. 5, 413-440 (2012).</li>
<li>Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Let%27s+get+digital%3A+digitizing+chemical+biology+with+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Chemical+Biology%22%5BJournal%5D)">Let's get digital: digitizing chemical biology with microfluidics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 14, 574-581 (2000).</li>
<li>Pollack, M. G., Pamula, V. K., Srinivasan, V., Eckhardt, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2011.+Applications+of+electrowetting-based+digital+microfluidics+in+clinical+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Review+of+Molecular+Diagnostics%22%5BJournal%5D)">2011. Applications of electrowetting-based digital microfluidics in clinical diagnostics.</a> Expert Review of Molecular Diagnostics. 11, 393-407 (2011).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+in+copper+substrates+for+digital+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping in copper substrates for digital microfluidics.</a> Advanced Materials. 19 (1), 133-137 (2007).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost%2C+rapid-prototyping+of+digital+microfluidics+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Low-cost, rapid-prototyping of digital microfluidics devices.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 4, 349-355 (2008).</li>
<li>Fobel, R., Fobel, C., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DropBot%3A+an+open-source+digital+microfluidic+control+system+with+precise+control+of+electrostatic+driving+force+and+instantaneous+drop+velocity+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">DropBot: an open-source digital microfluidic control system with precise control of electrostatic driving force and instantaneous drop velocity measurement.</a> Applied Physics Letters. 102, 193513(2013).</li>
<li>Yafia, M., Ahmadi, A., Hoorfar, M., Najjaran, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-portable+smartphone+controlled+integrated+digital+microfluidic+system+in+a+3D-printed+modular+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Ultra-portable smartphone controlled integrated digital microfluidic system in a 3D-printed modular assembly.</a> Micromachines. 6 (9), 1289-1305 (2015).</li>
<li>Alistar, M., Gaudenz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OpenDrop%3A+an+integrated+do-it-yourself+platform+for+personal+use+of+biochips%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineering%22%5BJournal%5D)">OpenDrop: an integrated do-it-yourself platform for personal use of biochips.</a> Bioengineering. 4 (2), 45(2017).</li>
<li>Khan, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Luminol-based+chemiluminescent+signals%3A+clinical+and+non-clinical+application+and+future+uses%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Biochemistry+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Luminol-based chemiluminescent signals: clinical and non-clinical application and future uses.</a> Applied Biochemistry and Biotechnology. 173 (2), 333-355 (2014).</li>
<li>Agresti, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-throughput+screening+in+drop-based+microfluidics+for+directed+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-throughput screening in drop-based microfluidics for directed evolution.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (9), 4004-4009 (2010).</li>
<li>Microfluidics. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/">https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/</a> (2020).</li>
<li>Busnel, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+capillary+isoelectric+focusing+in+glycerol-water+media+with+a+view+to+hydrophobic+protein+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Evaluation of capillary isoelectric focusing in glycerol-water media with a view to hydrophobic protein applications.</a> Electrophoresis. 26, 3369-3379 (2005).</li>
<li>Chatterjee, D., Shepherd, H., Garrell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+model+for+actuating+liquids+in+a+two+plate+droplet+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Electromechanical model for actuating liquids in a two plate droplet microfluidic device.</a> Lab On A Chip. 9, 1219-1229 (2009).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Burada açıklanan prosedür, okuyucunun damlacık aktüasyonu için çalışan bir EWOD sistemini bir araya getirip test etmesine ve mikroakışkanlarla uygulamalı deneyim kazanmasına olanak tanır. Pahalı bileşenlerden ve kimyasal numunelerden kasıtlı olarak kaçınıyoruz. Şu anda, bir kit ~ $ 130 için inşa edilebilir en pahalı bileşen floresan görüntüleme için optik renkli cam ve özel akrilik muhafaza hariç mikrodenetleyicidir(Ek Tablo 1). Böyle bir maliyet için, floresan görüntüleme yeteneği ve atomizer bazlı akti...

Mikroakışkanlar, femtolitreden mikrolitrelere kadar küçük hacimli sıvıların manipülasyonu için fizik, kimya, biyoloji ve mühendisliği tarayan son derece disiplinler arası bir alandır1. Mikroakışkanlar aynı zamanda çok geniş ve aktif bir alandır; Bir Web of Science araması yaklaşık 20.000 yayın döndürür ve yine de mikroakışkanların eğitim aracı olarak kullanımı hakkında yeterli literatür ve inceleme makalesi yoktur2. Legge ve Fintschenko3,4tarafından modası geçmiş inceleme makaleleri olsa da iki anlayışlı vardır. Legge, eğitimcileri çip3'tekilaboratuvar fikriyle tanıştırır. Fintschenko, Fen Teknolojisi Mühendisliği Matematik (STEM) eğitiminde mikroakışkanlar öğretim laboratuvarının rolüne dikkat çekti ve felsefeleri basitleştirerek "mikroakışkanları öğretin" ve "mikroakışkanları kullanın"4. Rackus, Ridel-Kruse ve Pamme tarafından 2019'da yapılan daha yeni bir inceleme, doğada disiplinler arası olmasının yanı sıra, mikroakışkanların da çok uygulamalı bir konu olduğuna işaret ediyor2. Mikroakışkanların uygulamalarıyla ilgili uygulamalı etkinlik, öğrencilere sorgulama tabanlı öğrenmeye ödünç verir ve onu bilim iletişimi ve sosyal yardım için ilgi çekici bir araç haline getirir. Mikroakışkanlar gerçekten de hem resmi hem de gayri resmi ortamlarda bilim eğitimi için çok fazla potansiyel sunar ve aynı zamanda genel halkı modern bilimlerin disiplinler arası yönü hakkında teşvik etmek ve eğitmek için ideal bir "araçtır".
Düşük maliyetli mikrokanal cihazlar, kağıt mikroakışkanlar ve dijital mikroakışkanlar gibi örnekler eğitim amaçlı ideal araçlardır. Bu platformlar arasında, dijital mikroakışkanlar ezoterik olmaya devam ediyor ve dijital mikroakışkanlara dayanan hakemli raporlar2. Burada dijital mikroakışkanları çeşitli nedenlerden dolayı bir eğitim aracı olarak kullanmayı öneriyoruz. İlk olarak, dijital mikroakışkanlar mikrokanal bazlı paradigmadan çok farklıdır, çünkü damlacıkların manipülasyonu ve damlacıkların ayrı mikrovesseller olarak kullanımına dayanır. İkincisi, damlacıklar nispeten genel elektrot dizisi platformlarında manipüle edilir, böylece dijital mikroakışkanlar mikroelektronik ile yakından birleşebilir. Kullanıcılar, artık kendin yap uygulamalarının damlacıklarla elektronik arayüz kurması için son derece erişilebilir olan genişletilmiş bir elektronik bileşen kümesinden yararlanabilir. Bu nedenle, dijital mikroakışkanların öğrencilerin bu benzersiz yönleri deneyimlemelerine ve mikrokanal bazlı düşük Reynold sayısı mikroakışkanlara bağlı kalmamak için açık fikirli olmalarına izin verebileceğini savunuyoruz1.
Kısaca, dijital mikroakışkanlar alanı büyük ölçüde ilk olarak Gabriel Lippmann5,6tarafından tanımlanan elektrowetting fenomenine dayanmaktadır. Son gelişmeler Berge tarafından 1990'ların başında başlatıldı7. Onun temel katkısı, elektroliz sorununu ortadan kaldırmak için iletken sıvıyı metalik elektrotlardan ayırmak için ince bir yalıtkan getirme fikridir. Bu fikir dielektrik (EWOD) üzerinde elektrowetting olarak adalmıştır. Daha sonra, dijital mikroakışkanlar birkaç öncü araştırmacı tarafından popülerleştirildi8,9. Şimdi, örneğin klinik tanı, kimya ve biyolojide kapsamlı bir uygulama listesi, dijital mikroakışkanlar10 , 11,12 üzerinde kanıtlanmıştır ve bu nedenle, bir eğitim ortamı için birçok örnek mevcuttur. Özellikle, düşük maliyetli, kendin yap dijital mikroakışkanlar hattı boyunca, Abdelgawad ve Wheeler daha önce dijital mikroakışkanların düşük maliyetli, hızlı prototiplemesinibildirmiştir 13,14. Fobel ve ark., ayrıca DropBot'un açık kaynaklı bir dijital mikroakışkan kontrol sistemi15. Yafia ve arkadaşları, ayrıca 3D baskılı parçalara ve daha küçük telefon16'yadayanan taşınabilir bir dijital mikroakışkan bildirdi. Alistar ve Gaudenz, alan efekti transistör dizisi ve dc aktüasyon17'ye dayanan pille çalışan OpenDrop platformunu da geliştirdiler.
Burada, kullanıcının dijital mikroakışkanlarla bir araya gelip uygulamalı deneyim elde etmesini sağlayan ticari kaynaklı baskılı devre kartına (PCB) dayalı bir dijital mikroakışkanlar eğitim kiti sunuyoruz (Şekil 1). Dijital tasarım dosyalarından PCB oluşturmak için hizmet ücreti yaygın olarak mevcuttur ve bu nedenle dijital tasarım dosyalarının paylaşılabilmesi koşuluyla eğitim için uygun bir düşük maliyetli çözüm olduğunu düşünüyoruz. Montaj sürecini basitleştirmek ve kullanıcının sezgiselliği ile bir arayüz yapmak için bileşenlerin ve sistem tasarımının titiz bir seçimi yapılır. Bu nedenle, üst plaka ihtiyacını önlemek için iki plaka konfigürasyonu yerine tek plaka konfigürasyonu kullanılır. Hem bileşenlerin hem de test kimyasallarının kolayca kullanılabilir olması gerekir. Örneğin, süpermarketten gelen gıda ambalajı kitimizin yalıtkan olarak kullanılır.
Kitimizin fizibilitesini kanıtlamak için, luminol chemiluminescence'a dayalı özel bir kimya deneyi öneriyoruz ve protokolü sağlıyoruz. Umut, chemiluminescence'ın görsel gözleminin öğrencileri büyüleyebilmesi ve heyecanlandırabilmesidir. Luminol, H 2O 2gibi bir oksitleyici madde ile karıştırıldığında mavi bir parıltı sergileyen ve tipik olarak adli tıpta kan18'itespit etmek için kullanılan bir kimyasaldır. Laboratuvar ortamımızda potasyum ferrisiyanür katalizör görevi görür. Luminol hidroksit iyonu ile reaksiyona gelir ve bir dianion oluşturur. Dianion daha sonra hidrojen peroksitten gelen oksijenle tepki vererek elektronlarla 5-aminoftalik asit oluşturur ve elektronların heyecanlı durumdan zemin durumuna gevşemesi, mavi ışık patlaması olarak görülebilen fotonlarla sonuçlanır.
Ayrıca, ışık yayan bir diyotun (LED) bir heyecan ışığı kaynağı olarak entegrasyonunu göstermek için bir akıllı telefonla floresan görüntüleme deneyi bildiriyoruz. Son olarak, damlacık buharlaşması mikroakışkanlarda bir sorundur, ancak nadiren ele alınmaktadır. (Açık bir substrat3'ten1 saat içinde 1 μL su damlacığı kaybolur.) Suyu ince buğuya dönüştürmek için yüksek frekanslı piezo dönüştürücüye dayanan bir atomizer kullanıyoruz. Bu, damlacık buharlaşmasını önlemek için nemlendirilmiş bir ortam oluşturur ve uzun süreli (~1 h) damlacık aktüasyonunu gösterir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig01.jpg"> Şekil 1: EWOD kurulumunun şemaları. (a) EWOD elektrodunun kontrol dizisini sağlamak için bir mikrodenetleyici kullanılır. Ayrıca, nem kontrol edilir. (b) PCB düzeninin şemaları. Elektrotlar, floresan görüntüleme için LED, direnç ve alan etkisi transistörleri (FET) etiketlenmiştir. 1 cm'lik ölçek çubuğu da gösterilir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig02.jpg"> Şekil 2: Kitin üst görünümü. Mikrodenetleyici kartı, yüksek gerilim besleme kartı, EWOD PCB, nem sensörü ve atomizer etiketlenmiştir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>

<table><tbody><tr><td>Akrilik muhafaza</td><td>YEREL satıcı</td><td></td><td>23cm x 20.5 cm x 6cm</td></tr><tr><td>Ardunion Uno</td><td>Arduino</td><td>UNO</td><td>mikrodenetleyici kartı</td></tr><tr><td>asetik asit</td><td>Sigma Alrich</td><td>695092-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Breadboard</td><td>MCIGICM</td><td>400tie</td><td>4 cm x 7 cm, 400 Nokta Lehimsiz Breadboard, 4'lü paket</td></tr><tr><td>BSP89 H6327 Infineon MOSFET&nbsp;</td><td>Mouser</td><td>726-BSP89H6327</td><td>drenaj ekşi arıza gerilimi 240V, direnç 4.2 ohm</td></tr><tr><td>sitrid asit</td><td>sigma Alrich</td><td>251275-100G</td><td></td></tr><tr><td>Renkli cam filtre&nbsp;</td>Floresan görüntüleme için <td>Thorlabs</td><td>FGL 530</td><td>renkli cam filtre</td></tr><tr><td>DHT11 sıcaklık ve nem sensörü</td><td>adafruit</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dijital multimetre&nbsp;</td><td>Fluke</td><td>17B</td><td></td></tr><tr><td>Floresein izotiyosiyanat izomeri I</td><td>sigma Alrich</td><td>F7250-50MG</td><td>50 mg fiyat, floresan görüntüleme</td></tr><tr><td>Gliserol</td><td>Sigma Alrich</td><td>G9012-500ML</td><td></td></tr><tr><td>Nixe tüpü için yüksek voltajlı güç kaynağı</td><td>Vaorwne</td><td>NCH6100HV</td><td>Yüksek voltaj gücü maksimum dc 235V</td></tr><tr><td>LM2596 voltaj yükseltici devresi</td><td></td><td></td><td>5V'dan 12 V'a yükseltme voltajı</td></tr><tr><td>Luminol</td><td>Sigma Alrich</td><td>123072-5G</td><td>5 g için 110 $ Pippet</td></tr><tr><td></td><td>Thermal Fisher</td><td></td><td>1- 10 ul</td></tr><tr><td>Baskılı devre kartı&nbsp;</td><td>Yerel satıcı</td><td></td><td>10 $ için 60 parça</td></tr><tr><td>Plastik gıda ambalajı</td><td>Kirkland</td><td>Stretch-tite&nbsp;</td><td>gıda ambalajı Plastik gıda ambalajı</td></tr><tr><td>Potasyum ferricynide</td><td>Merck</td><td>104982</td><td>1 kg</td></tr><tr><td>1N Potasyum hidroksit çözeltisi (1 mol/l)&nbsp;</td><td>Scharlau&nbsp;</td><td></td><td>1 Litre Şeffaf</td></tr><tr><td>Ofis bandı 3mm</td><td>3M Scotch</td><td></td><td>yarı şeffaf, aydınlatma tuzu için difüzör olarak kullanılır</td></tr><tr><td></td><td>Büyük Değer İyotlu Tuz</td><td></td><td>6 oz 7 $ süpermarketten tuz</td></tr><tr><td>Silikon yağı (5Cst)</td> <td>Sigma Alrich</td><td>317667-250ML</td><td>üst hidrofobik tabaka ve elektrot ile yalıtkan</td></tr><tr><td>sükroz</td><td></td><td></td> <td>arasındaki doldurma tabakasısofra şekeri&nbsp; herhangi bir süpermarketten, pound başına 6 dolar</td></tr><tr><td>Yüzeye monte mavi LED</td><td>oznium</td><td>3528</td><td>Oznium 20 Adet PLCC-2 Sıva Üstü LED, 3528 Boyut SMD SMT LED - Mavi</td></tr><tr><td>Yüzeye montaj direnci 180k Ohm Balance</td><td>World Inc</td><td></td><td>3mm x 6 mm 1watt</td></tr><tr><td>Yüzey montaj direnci 510Ohm</td><td>Balance World Inc</td><td></td><td>LED için önyargı direnci, 3mmx6mm 1watt</td></tr><tr><td>Su atomizer</td><td>Grove&nbsp;</td><td></td><td>çalışma frekansı 100 kHz&nbsp; besleme votage 5V max 2W&nbsp; Kit, ultrasonik dönüştürücü<</td></tr>td colspan="4"> <tr>yüksek voltajlı transistör ile birlikte gelir</td></tr></tbody></table>

bilim eğitimi için dijital mikroakışkanlar damlacık aktüasyonuna dayalı Çok yönlü bir kit

A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education

Bu makalede, dijital mikroakışkanlara dayalı bir eğitim kiti açıklanmaktadır. Luminol bazlı chemiluminescence deneyi için bir protokol belirli bir örnek olarak bildirilmektedir. Ayrıca floresan görüntüleme yeteneğine ve buharlaşmayı önlemek için ultrasonik atomizere dayanan kapalı nemlendirilmiş muhafazaya sahiptir. Kit kısa bir süre içinde ve elektronik ve lehimleme konusunda minimum eğitimle monte edilebilir. Kit, hem lisans/yüksek lisans öğrencilerinin hem de meraklılarının mikroakışkanlar konusunda sezgisel bir şekilde uygulamalı deneyim edinmelerini ve dijital mikroakışkanlara aşinalık kazanmak için eğitilmelerini sağlar.

Damlacık aktüasyonu bir akıllı telefonla kaydedilir. Chemiluminescence ve floresan görüntüleme için temsili sonuçlar Şekil 3 ve Şekil 4'tegörüntülenir. Chemiluminescence deneyi için, 10 μL ferrikyanür damlacık, Şekil 3'tegösterildiği gibi hedef elektrot üzerinde önceden yatırılmış 2 μL damlacık ile hareket etmek ve karıştırmak için harekete geçirildi. Ardışık hareket arasındaki süre 4 s olarak ayarla...

Kullanıcıların birden fazla deney gerçekleştirmesine ve dijital mikroakışkanlar üzerinde uygulamalı deneyim kazanmasına olanak tanıyan bir eğitim kiti açıklıyoruz.

Bilim Eğitimi için Dijital Mikroakışkanlar Damlacık Aktüasyonuna Dayalı Çok Yönlü Bir Kit

This paper describes an educational kit based on digital microfluidics. A protocol for luminol-based chemiluminescence experiment is reported as a ...

Kullanıcının dijital mikroakışkanlarla uygulamalı deneyim elde etmesini sağlayan ticari kaynaklı baskılı devre kartına dayalı bir dijital mikroakışkanlar eğitim kiti sunuyoruz. Bu, dijital PCB tasarım dosyalarının paylaşılabilmesi koşuluyla eğitim için uygulanabilir, düşük maliyetli bir çözümdür. Damlacıklar jenerik elektrot dizisi platformlarında manipüle edildiği için dijital mikroakışkanları bir eğitim aracı olarak kullanmayı öneriyoruz.Kullanıcılar, damlacıklarla elektronik arayüz kurmak için kendin yap uygulamaları için artık yüksek oranda erişilebilir olan genişletilmiş bir elektronik bileşen kümesinden yararlanabilir. Prosedürü gösteren, Yang Laboratuvarı'ndan yüksek lisans öğrencisi Yu Hao Guo olacak. Yüzey montaj dirençlerini, transistörleri ve ışık yayan diyotları PCB kartına lehimleme ile başlayın.Yüksek gerilim güç kaynağı panosunun çıkışını lehimli bileşenlerle PCB kartına bağlayın. Ardından, voltajı altı volttan 12 volta çıkarmak için pili voltaj güçlendirici kartına bağlayın. Nem sensörini, ultrasonik piezo atomizer'ı ve atomizer sürücü tahtasını mikrodenetleyici kartına bağlayın.Sağlanan ek kodu kullanarak mikrodenetleyiciyi açın. Yüksek gerilim panosunun değişken direncini ayarlayın ve EWOD elektrodunun voltajını ölçmek için dijital çok metreyi kullanın. Temiz nitril eldivenler giyin ve bir mikropipette kullanarak elektrot bölgesine 10 mikrolitre beş centistoke silikon yağı uygulayın.Bir parmak kullanarak yağı elektrot bölgesine eşit olarak yayın. Boyutları 2,5'e dört santimetre olan bir parça gıda sargısını kesin ve elektronun üzerine yerleştirin. Bir mikropipette kullanarak elektrot bölgesine silikon yağı uygulayın ve eşit şekilde yayın.Bir chemiluminescence deneyi yapmak için, bir mikropipette kullanarak hedef elektrot üzerine iki ila beş mikrolitre luminol çözeltisi yerleştirin. Elektrot üzerine% 0.1 potasyum ferrosiyanid 10 mikrolitre yerleştirin ve bu da elektrowetting için bir damlacık olarak hareket ettirilebilir. Potasyum ferrosiyanid damlacığın luminol ile birleşmesi için mikrodenetleyiciyi açın.Floresan görüntüleme için, bir santimetrekare yarı saydam bant parçası kesin ve heyecan ışığı yayan diyot ve EWOD elektrotları arasına yerleştirin. Emisyon camı filtresini akıllı telefonun kamerasına bantla takın ve potasyum ferrosiyanür çözeltisinin 10 mikrolitresini elektrotların üzerine yerleştirin. Damlacık aktüasyonunun videosunu bir akıllı telefon kullanarak kaydedin.Uzun süreli damlacık aktüasyonu için ultrasonik atomizer üzerine bir mililitre su yerleştirin. Bir damla potasyum ferrosiyanür yerleştirin ve mikrodenetleyiciyi açın. Ardından hemen muhafazanın kapağını kapatın.Bir saat sonra damlacık aktüasyonunu kontrol edin. Burada temsili bir damlacık hareketi gösterilir. Chemiluminescence deneyi için, ferrosiyanid damlası, hedef elektrot üzerinde önceden biriktirilmiş luminol damlacık ile 12 saniyede hareket etmek ve karıştırmak için harekete geçirildi.Heyecan verici için ışık kaynağı olarak hizmet veren bir LED'in şematik kurulumu, hafif difüzör olarak yarı saydam net bir ofis bandı ve doğrudan akıllı telefon kamerasına bağlı emisyon filtresi burada gösterilmiştir. Karanlıkta floresan izotiyosiyanat içeren damlacığın floresan görüntülemesi, heyecan ışığını eşit bir şekilde dağıtmak için difüzör görevi gören yarı saydam bandın bir sonucu olarak görülür. Uzun süreli bir deney için başarılı damlacık aktüasyonu gözlenebilir.Ultrasonik atomizörün etkisi altındaki temsili nem verileri burada gösterilmiştir. Bu protokol, dijital mikroakışkanlara dayalı bir eğitim kiti geliştirmek için kullanılabilir. Luminol bazlı bir chemiluminescence deneyi özel bir örnek olarak bildirilmektedir.Kit kısa bir süre içinde ve elektronikte minimum eğitimle monte edilebilir. Burada açıklanan basitleştirilmiş deney diğer deneylere de genişletilebilir. Örneğin, damlacık emilecek kağıda taşınarak bir kağıt test kiti kullanılabilir.Daha karmaşık dijital kontrol ve programlanabilirlik sağlamak için arayüz mantık devresine sahip bir mikrodenetleyici de eklenebilir. Bu protokol, profesyonel olmayan meraklıların alan bilgilerini daha da ilerletmek için elektronik öğrenmelerine ve uygulamalarına fayda sağlayabilir.

a-versatile-kit-based-on-digital-microfluidics-droplet-actuation-for

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Roman mikroakışkan sistemi pasif pompalama olgusu ve kullanıcı kontrollü bir sıvı iletim sistemi kullanılarak geliştirilmiştir. Bu mikroakışkan sistem kullanımı düşük maliyetli, kolay, hacimsel hassasiyet, yüksek hız, tekrarlanabilirlik ve otomasyon verilen biyolojik uygulamalar geniş bir yelpazede kullanılan olma potansiyeline sahiptir.

Mikroakışkan Cihazlar Pasif pompalanması için Yüksek Hızlı Damlacık tabanlı Dağıtım Sistemi

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

Biz mikro ölçekli hücre stimülasyonu deneyler için otomatik bir hücre kültürü ve sorgulama platformu geliştirdik. Platform yetiştirilmesi ve hücrelerin küçük nüfus uyarıcı ve moleküler analizler için lizatları kurtarma, basit, çok yönlü ve hassas kontrol sağlar. Platform de değerli hücreleri ve / veya reaktif kullanmak çalışmalar için uygundur.

Mikro ölçekli Hücre Stimülasyon deneyler için Çok Yönlü Otomatik Platformu

Sahada ıslatma cihazlarının (Field-DW) imalatı ve çalıştırılması için protokolün yanı sıra, elektrik alanlarının damlacık içerikleri üzerindeki etkilerinin ön çalışmaları açıklanmaktadır.

Azaltılmış Damlacık-yüzey etkileşiminden yararlanarak Dijital Mikroakiskan içinde Bioanalytes ulaşımı optimize etmek

Biz indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ICPMS) için ayrı bir damlacık örnek giriş sistemi sunuyoruz. Bu 90 ila 7000 Hz arası frekanslarda 40-60 um boyut aralığında yüksek tek dağılımlı damlacıklarını üreten ucuz ve tek kullanımlık mikroakışkan çip dayanmaktadır.

ICPMS Numune Giriş için mikroakışkan Chip

Basitleştirilmiş (analog) bir okuma ile nükleik asitleri ölçmek için bir uç nokta dijital testi tanımlıyoruz. Damlacık bazlı dijital tahlillerin toplu floresansını özel enstrümantasyon yerine standart bir qPCR makinesi kullanarak ölçüyoruz ve sonuçlarımızı mikroskopi ile doğruluyoruz.

Dijital Nükleik Asit Kantifikasyon Tahliller Basit Toplu Saati

Burada, kılcal bazlı santrifüjlü bir mikroakışkan cihaz kullanarak, boyutu kontrol edilebilir, monodispers, yağda su (W/O) mikro damlacıkları için basit bir üretim yöntemi gösteriyoruz. Bu yöntem sadece küçük bir numune hacmi gerektirir ve yüksek verimli üretim sağlar. Bu yöntemin hızlı biyokimyasal ve hücresel analizler için faydalı olacağını umuyoruz.

Tek dağılımlı mikro damlacıklar boyutu kontrollü Formasyonu için Kılcal tabanlı Santrifüj mikroakışkan Cihaz

Laboratuvar içinde bırak tepki sistemleri karmaşık tepkiler çok yönlü uygulanması bir mikrosıvısal ölçeğinde izin verir. Elektromanyetik bobinler bir 3 x 3 matris oluşan bir otomatik çalıştırma platformu geliştirilmiştir ve başarıyla birleştirme iki 10 µL microreactors için kullanılan ve böylece elde edilen sıvı mermer bir enzimatik reaksiyon başlatabilir.

Sulu damlacıkları enzimatik Microreactors ve onların elektromanyetik çalıştırma kullanılan

Elektrowetting tabanlı dijital mikroakışkan, manipülasyonunu kolaylaştırmak için mikrolitre hacimli damlacıkların görünür temas açısında voltaj güdümlü bir değişiklik kullanan bir tekniktir. Bunu fonksiyonel manyetik boncuklarla birleştirmek, enzime bağlı İmmünosorbent Test (ELISA) kullanılarak numune hazırlama ve patojenlerin tanımlanması için birden fazla laboratuvar ünitesi operasyonunun entegrasyonunu sağlar.

Otomatik Enzimbağlantılı İmmünosorbent Assay için Elektrowetting tabanlı Dijital Mikroakışkanplatformu

Bu protokol, otomatik mikrobiyal yetiştirme ve uyarlanabilir evrim yürütmek için Mikrobiyal Mikrodamlacık Kültürü sisteminin (MMC) nasıl kullanılacağını açıklamaktadır. MMC, mikroorganizmaları otomatik ve sürekli olarak yetiştirebilir ve alt yetiştirebilir ve nispeten yüksek verim ve iyi paralelleştirme ile büyümelerini çevrimiçi olarak izleyebilir, işçiliği ve reaktif tüketimini azaltabilir.

Mikrobiyal Mikrodamlacık Kültür Sistemi (MMC) kullanılarak Otomatik Mikrobiyal Yetiştirme ve Uyarlanabilir Evrim

Yağda su emülsiyonlarında (tapalar) kombinatoryal kütüphanelerin üretimi için polidimetilsiloksan (PDMS) bazlı iki katmanlı bir cihazın imalatı burada sunulmaktadır. Fiş üretimini otomatikleştirmek için gerekli donanım ve yazılım protokolde detaylandırılmıştır ve kantitatif bir floresan fiş kütüphanesinin üretimi de gösterilmiştir.

Kombinatoryal Fiş Üretimi için İki Katmanlı Mikroakışkan Cihaz

Keşfedin dijital mikroakışkanlar eğitim kiti ile damlacık manipülasyonu ve PCB montajı. Bu düşük maliyetli çözüm, öğrencilere mikroakışkan prensiplerini uygulamalı deneyimle öğrenme imkanı sunar.

Bilim Eğitimi için Dijital Mikroakışkanlar Damlacık Aktüasyonuna Dayalı Çok Yönlü Bir Kit

Daha fazla video keşfet