وأيد هذا العمل من قبل وزارة العلوم والتكنولوجيا في تايوان تحت منحة رقم 101-2221-E-002-064-MY3.

1. تصنيع جهاز ميكروفلويديك <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام برنامج تصميم الجرافيك (على سبيل المثال، أوتوكاد) لرسم الخطوط العريضة لT-متناهية. لT-متناهية، وقنوات تغذية هما 90 ميكرون واسع و 2،500 ميكرون طويلة، وقناة التقاء هو 180 ميكرون واسع و 3،000 ميكرون طويلة. ربط نهاية كل قناة لدائرة الفردية التي يبلغ قطرها 1100 ميكرون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> علامة &quot;واضحة&quot; و &quot;الظلام&quot; لتعرض والمناطق التي تغطيها، على التوالي. لمقاومة للضوء سلبي (على سبيل المثال، SU-8)، على شكل T-متناهية هو &#39;واضح&#39; والمحيطة &quot;الظلام&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام مولد نمط الليزر مع الطول الموجي من 442 نانومتر، والحد الأدنى من حجم الميزة من 2 ميكرون لنقل نمط T-متناهية على الضوئية الرئيسية الكروم على الزجاج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الضوئية الرئيسية، وهي الركيزة (على سبيل المثال، من جانب واحد مصقول رقاقة السيليكون)، ومقاومة للضوء الايبوكسي دائم (على سبيل المثال.، SU-8) لجعل العفن من خلال عملية الطباعة الحجرية القياسية. طبقة مقاومة للضوء هي 55.2 ميكرون سميكة. بشكل عام، يجب أن يكون سمك مقاومة للضوء أرق من عمق الترابط بين العدسة الشيئية 17-19. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام قالب ومادة شفافة مثل polydimethylsiloxane (PDMS) لافتعال T-20 متناهية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> للاتصال فلويديك، استخدام أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 2 مم في القطر الخارجي لكمة من خلال الثقوب الانحياز إلى أنماط دائرية على PDMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> علاج أسطح PDMS وشريحة زجاجية مع البلازما الأكسجين في 60 W لمدة 30 ثانية. إرفاق PDMS إلى شريحة زجاجية. السطوح أكسدة من اثنين من المواد خلق رابطة قوية. وضع هيكل PDMS المستعبدين على طبق ساخن لمدة 5 دقائق في 120 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج أنابيب تفلون في ثقبا للاتصال فلويديك. </li></ol> 2. الإعداد التجريبية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بناء على نظام انعراجي الميكروسكيل من Hoffmaن تعديل النقيض المجهر عن طريق إزالة لوحة شق في طائرة الوصل الأمامية للمكثف واستبدال المغير مع حافة سكين في طائرة الوصل الخلفي من الهدف 5X 3. عمق الارتباط، الذي يعتمد على الفتحة العددية الهدف 17-19، ينبغي أن يكون كافيا لتغطية عمق كامل للجهاز ميكروفلويديك. واسودت سطح السكين التي أكسيد الألومنيوم انوديك للحد من انعكاس لها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركيب كاميرا عالية السرعة إلى أنبوب ثلاثي العينيات المجهر عبر محول C-جبل. لديها كاميرا تواجه مسار بصري المجهر من خلال الحزمة الخائن. توصيل الكاميرا إلى جهاز كمبيوتر سطح المكتب عبر كابل إيثرنت. تعيين تصحيح غاما إلى 1 للكاميرا بحيث قراءات في تدرج الرمادي يتناسب مع الإنارة الإدخال. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على مصدر الضوء. من أجل تجنب الحرارة الزائدة، استخدام LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) إضاءة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام برامج معالجة الصور (مثل &lt;/ م&gt; وظيفة imread في MATLAB) للحصول على القيم تدرج الرمادي من الصورة المكتسبة. إزالة السكين، وضبط الإضاءة، والفتحة والتعرض الوقت بحيث يكون متوسط ​​قراءات تدرج الرمادي من الصورة هو حوالي 10٪ أقل من القيمة القصوى. هذا يدل على شدة خلفية لقطع 0٪ ونستخدم قيمة 230 صورة 8 بت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدخل السكين لمنع الضوء الساقط تماما. تسجيل متوسط ​​قراءات الرمادي من الصورة. هذا يدل على شدة خلفية لقطع 100٪ والقيمة هي حوالي 15 لصورة 8 بت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط الموقف من السكين مثل أن متوسط ​​قراءات تدرج الرمادي من الصورة المكتسبة تكمن في منتصف القيم 0٪ و 100٪ قطع. الآن يتم تعيين درجة من قطع إلى 50٪. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد اثنين من سوائل شفافة مع مؤشرات الانكسار معروف 21 التي هي غير قابلة للامتزاج تماما مع بعضها البعض كما في المكونات. لتقييم الاعتماد من دائرة الهجرة والجنسية الانكسارالسابقين على تركيز الخليط، والتحقق من الأدب 21 أو استخدام المعادلة جلادستون دايل 22. وإذا كان المنحنى غير الخطية على نطاق كامل، واختيار مكونات السوائل الأخرى. ثم، واختيار تركيبة معينة تحتها معامل الانكسار من الحل يختلف خطيا مع التركيز. على سبيل المثال، استخدم تمييع الإيثانول مائي مع جزء من كتلة 0.05 والمياه، والسوائل العمل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع T-متناهية على المسرح العينة. ترتيب T-متناهية حتى مع قناة موازية متموجة على حد السكين (الشكل 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد اثنين من الحقن متطابقة: شغل حقنة A مع وسائل العمل التي هي بمثابة السائل المرجعية (الماء)، وشغل حقنة B مع وسائل العمل الأخرى (تمييع الإيثانول مائي). حجم الحقنة يعتمد على المطلوب Q معدل تدفق ومواصفات ضخ حقنة: Q = πd 2 V / 4، حيث d هو القطر الداخلي للSYRإنجي وV هي سرعة المكبس. نبض تدفق عادة يمكن منعها عن طريق اختيار حقنة صغيرة لزيادة V 23. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع السائل مخرج من T-متناهية في كوب. تم إصلاح ضمان أنبوب مخرج تفلون على جدار الكأس ونهايته هو دون مستوى السائل في كوب من أجل تجنب الاهتزاز التي من شأنها أن تكون ناجمة عن قطرة breakoff. </li></ol> 3. معايرة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على الصور من اثنين من السوائل الاختلاط وصور المرجعية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في رينولدز عدد معين إعادة تعيين معدل تدفق مضخات المحاقن، ويتم احتساب س. س من س = μ (W + D) رد / 4ρ، حيث μ وρ هي اللزوجة والكثافة من وسائل العمل، وW وD هي عرض وعمق القناة التقاء T-متناهية، على التوالي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل مضخة واحدة مع حقنة ألف ومضخة أخرى مع سيخواتم B. الاتصال اثنين من مداخل من T-متناهية لحقنة ألف وحقنة B عبر تفلون أنابيب. بدء تشغيل مضخات حقنة لتقديم السوائل العمل في T-متناهية في متطابقة معدلات تدفق الصوت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الانتظار حتى يضع تدفق مستمر. يتم تعريف حالة تدفق مستمر من قبل ظهور نمط انعراجي ثابتة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الكاميرا تسيطر برنامج لتسجيل والعشرين لقطة من خلط فلويديك في معدل إطارات من 30 إطارا في الثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقف ضخ التي يتم تحميلها مع حقنة B. ضخ فقط السائل المرجعية (الماء) من خلال فتحة واحدة في قناة التقاء T-متناهية في معدل ثابت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الانتظار حتى يتم التوصل إلى حالة تدفق مستمر ولم يلاحظ نمط انعراجي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الكاميرا التي تسيطر عليها البرنامج لأخذ صورة إشارة، عندما لا التجانس البصرية موجود في T-متناهية. تسجيل العشرين إطارات في معدل إطارات من 30 إطارا في الثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر 3.1.1 إلى 3.1.7 في مختلف رقم رينولدز: رد = 1و 5 و 10 و 20 و 50 بحيث لم يظهر هيكل تدفق المعقد في المنطقة التقاء T-24 متناهية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام برامج معالجة الصور لتقسيم الصورة المكتسبة I (ط، ي) من خلال صورة إشارة I 0 (ط، ي) 25، حيث i و j هي مؤشرات بكسل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توظف مجموعة CFD (ديناميات الموائع الحسابية) لمحاكاة خلط السوائل المخصصة في T-متناهية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بناء نموذج ثلاثي الأبعاد للهندسة T-متناهية. Discretize مجال التدفق في شبكات منظم. لزيادة دقة، وتوظيف شبكة الدقيقة في التقاء والمنطقة الوسطى من T-متناهية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين الخصائص الفيزيائية للسوائل وتهيئة الظروف الحدود إلى المجال التدفق. أثناء عملية حل، وتحديد معامل الانتشار تعتمد على التركيز من تركيز حصلت في الماضيالتكرار 26 من أجل استكمال تركيز المحلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دراسة الحساسيات من النتائج المحسوبة عن طريق إجراء دراسة الشبكة (27). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكل عقدة (خ ط، ص ط) على -plane س ص، توظيف CFD أداة مرحلة ما بعد المعالجة لأخذ متوسط ​​قيم الحقل التركيز عبر قناة عمق بحكم شبه منحرف: ث (خ ط، ذ ي) = {Σ ك [ث (خ ط، ذ ي، ض ك) + ث (خ ط، ذ ي، ض ك +1)] ∙ (ض ك +1 - ي ك) / 2} / D 28، حيث D هو عمق القناة. استخدام نظام يفرق المركزي لحساب derivaTIVE التركيز فيما يتعلق الاتجاه عبر الدفق: (∂ ث / ∂ ص) ط، ي = [ث (خ ط، ذ ي +1) - ث (خ ط، ذ ي -1)] / (ذ ي +1 - ذ ي -1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكل من التدرجات الإيجابية والسلبية، واستخراج نسبة القيم تدرج الرمادي I / I 0 (تم الحصول عليها في 3.2) والتدرج من جزء من كتلة ∂ ث / ∂ ص (التي تم الحصول عليها في 3.4) في مواقع محددة مثل ص = 0 (محور، streamwise الاتجاه) أو مختلف خ معين (الاتجاه عبر تيار). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رسم النتائج وتحديد العلاقة بين I / I 0 و∂ ث / ∂ Y، I / I 0 </suب&gt; = C ∂ 1 ث / ∂ Y + C 2 (C 1 و 2 C هي الثوابت)، مع الانحدار الخطي. </li></ol> 4. الكميات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 3،1-3،2 لخلط في الجهاز ميكروفلويديك الهدف. يجب أن يكون عمق الجهاز ميكروفلويديك هدف مماثل أو قريب من ذلك من T-متناهية. إذا كان من المتوقع ظاهرة غير مستقرة، والحصول على مقطع فيديو (سلسلة من الصور) في الخطوة 3.1.4 بدلا من ذلك. يجب أن يكون ارتفاع معدل الإطار بما فيه الكفاية لحل ديناميكية تدفق العابرين بشكل واضح، في حين أن وقت التعرض يجب أن تكون مطابقة للقيمة المستخدمة في 2.4، 2.5، 3.1.4 و 3.1.7. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام العلاقة حصلت عليه في الخطوة 3.6 لتحويل نسبة من القيم تدرج الرمادي إلى التدرج من جزء الشامل في الجهاز ميكروفلويديك الهدف. </li></ol>

<ol>
	<li>Merzkirch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flow Visualization. , (1974).</li><li>Settles, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Schlieren and Shadowgraph Techniques. , (2001).</li><li>Sun, C. -. l., Hsiao, T. -. h. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+of+microfluidic+mixing+using+microscale+schlieren+technique.">Quantitative analysis of microfluidic mixing using microscale schlieren technique.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 15 (2), 253-265 (2013).</li><li>Sun, C. -. l., Sun, C. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+mixing+in+a+microfluidic+oscillator+using+an+impinging+jet+on+a+concave+surface.">Effective mixing in a microfluidic oscillator using an impinging jet on a concave surface.</a> Microsystem Technologies. , (2011).</li><li>Strook, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chaotic+mixer+for+microchannels.">Chaotic mixer for microchannels.</a> Science. 295 (5555), 647-651 (2002).</li><li>Wheat, P. M., Posner, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+mixing+using+equilibrium+reactions.">Quantifying mixing using equilibrium reactions.</a> Physics of Fluids. 21 (3), 037101 (2009).</li><li>Liu, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passive+mixing+in+a+three-dimensional+serpentine+microchannel.">Passive mixing in a three-dimensional serpentine microchannel.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 190-197 (2000).</li><li>Munson, M. S., Yager, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+quantitative+optical+method+for+monitoring+the+extent+of+mixing+applied+to+a+novel+microfluidic+mixer.">Simple quantitative optical method for monitoring the extent of mixing applied to a novel microfluidic mixer.</a> Analytica Chimica Acta. 507 (1), 63-71 (2004).</li><li>Bradfield, W. S., Sheppard, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microschlieren-a+technique+for+the+study+of+details+in+compressible+flow.">Microschlieren-a technique for the study of details in compressible flow.</a> Aero/Space Engineering. 5 (18), 37-56 (1959).</li><li>Scroggs, S. D., Settles, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+study+of+supersonic+microjets.">An experimental study of supersonic microjets.</a> Experiments in Fluids. 21, 401-409 (1996).</li><li>Phalnikar, K. A., Alvi, F. S., Shih, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 31st AIAA Fluid Dynamics Conference &amp; Exhibit. , (2001).</li><li>Phalnikar, K. A., Kumar, R., Alvi, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiments+on+free+and+impinging+supersonic+microjets.">Experiments on free and impinging supersonic microjets.</a> Experiments in Fluids. 44 (5), 819-830 (2008).</li><li>Naughton, J. W., Bishop, D. S., Walrath, D. E., Lindberg, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-schlieren+characterization+of+a+high+momentum+micro-fluidic+actuator.">Micro-schlieren characterization of a high momentum micro-fluidic actuator.</a> , (2002).</li><li>Chen, H. -. M., Wu, H. -. W., Lee, J. -. N., Ting, C. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 23th National Conference of the Chinese Society of Mechanical Engineers. , (2006).</li><li>Davidson, G. P., Emmony, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+schlieren+probe+method+for+the+measurement+of+the+refractive+index+profile+of+a+shock+wave+in+a+fluid.">A schlieren probe method for the measurement of the refractive index profile of a shock wave in a fluid.</a> Journal of Physics E: Scientific Instruments. 13, 92-97 (1980).</li><li>Xie, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Schlieren+confocal+microscopy+for+phase-relief+imaging.">Schlieren confocal microscopy for phase-relief imaging.</a> Optics Letters. 39, 1238-1241 (2014).</li><li>Inou&#233;, S., Spring, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Video Microscopy: The Fundamentals. , (1997).</li><li>Meinhart, C. D., Wereley, S. T., Gray, M. H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volume+illumination+for+two-dimensional+particle+image+velocimetry.">Volume illumination for two-dimensional particle image velocimetry.</a> Measurement Science and Technology. 11 (6), 809-814 (2000).</li><li>Olsen, M. G., Adrian, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Out-of-focus+effects+on+particle+image+visibility+and+correlation+in+microscopic+particle+image+velocimetry.">Out-of-focus effects on particle image visibility and correlation in microscopic particle image velocimetry.</a> Experiments in Fluids. 29 (1), S166-S174 (2000).</li><li>Friend, J., Yeo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+microfluidic+devices+using+polydimethylsiloxane.">Fabrication of microfluidic devices using polydimethylsiloxane.</a> Biomicrofluidics. 4 (2), 026502 (2010).</li><li>Wohlfarth, C., Lechner, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Landolt-B&#246;rnstein:+Numerical+Data+and+Functional+Relationships+in+Science+and+Technology.">Landolt-B&#246;rnstein: Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology.</a> Optical Constants: Refractive Indices of Pure Liquids and Binary Liquid Mixtures (Supplement to III/38). 47, (2008).</li><li>Heller, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remarks+on+refractive+index+mixture+roles.">Remarks on refractive index mixture roles.</a> Journal of Physical Chemistry. 69 (4), 1123-1129 (1965).</li><li>Korczyk, P. M., Cybulski, O., Makulska, S., Garstecki, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+unsteadiness+of+the+rates+of+flow+on+the+dynamics+of+formation+of+droplets+in+microfluidic+systems.">Effects of unsteadiness of the rates of flow on the dynamics of formation of droplets in microfluidic systems.</a> Lab on a Chip. 11 (1), 173-175 (2011).</li><li>Dreher, S., Engler, M., Kockmann, N., Woias, P., Bockhorn, H., Mewes, D., Peukert, W., Warnecke, H. .. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+and+experimental+investigations+of+convective+micromixers+and+microreactors+for+chemical+reactions.">Theoretical and experimental investigations of convective micromixers and microreactors for chemical reactions.</a> Micro and Macro Mixing: Analysis, Simulation and Numerical Calculation. , (2010).</li><li>Huang, C. Y., Gregory, J. W., Sullivan, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Modified+schlieren+technique+for+micro+flow+visualization.">A Modified schlieren technique for micro flow visualization.</a> Measurement Science &amp; Technology. 18 (5), N32-N34 (2007).</li><li>Tyn, M. T., Calus, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+and+concentration+dependence+of+mutual+diffusion+coefficients+of+some+binary+liquid+systems.">Temperature and concentration dependence of mutual diffusion coefficients of some binary liquid systems.</a> Journal of Chemicaland Engineering Data. 20 (3), 310-316 (1975).</li><li>Celik, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Procedure+for+estimation+and+reporting+of+uncertainty+due+to+discretization+in+CFD+applications.">Procedure for estimation and reporting of uncertainty due to discretization in CFD applications.</a> Journal of Fluids Engineering. 130 (7), 078001 (2008).</li><li>Tasi&#263;, A. &. #. 3. 8. 1. ;., Djordjevi&#263;, B. D., Grozdani&#263;, D. K., Radojkovi&#263;, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+mixing+rules+in+predicting+refractive+indices+and+specific+refractivities+for+some+binary+liquid+mixtures.">Use of mixing rules in predicting refractive indices and specific refractivities for some binary liquid mixtures.</a> Journal of Chemical and Engineering Data. 37 (3), 310-313 (1992).</li><li>Hsiao, P. -. J., Chen, S. -. T., Hsiao, T. -. H., Sun, C. -. l. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+coarse-resolution+numerical+simulation+with+experimental+measurements+of+wind+turbine+aerodynamic+performance.">A comparison of coarse-resolution numerical simulation with experimental measurements of wind turbine aerodynamic performance.</a> , (2013).</li><li>Sun, C. -. l., Huang, C. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+schlieren+visualization+of+near-bubble+mass+transport+during+boiling+of+2-propanol/water+mixtures+in+a+square+capillary.">Microscale schlieren visualization of near-bubble mass transport during boiling of 2-propanol/water mixtures in a square capillary.</a> Experiments in Fluids. 55 (7), 1778 (2014).</li><li>Panigrahi, P. K., Muralidhar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Schlieren and Shadowgraph Methods in Heat and Mass Transfer. , (2012).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

لخلط فلويديك في جهاز ميكروفلويديك وتقنية الميكروسكيل انعراجي قادرة على قياس حجم تركيز التدرج من خلال قياس التغير في شدة الضوء. لأن مبدأ هذه التقنية تعتمد على الكشف عن اختلاف انتشار الضوء، والسوائل العمل والجهاز ميكروفلويديك يجب أن تكون شفافة للضوء الحادث. وبالإضافة إلى ذلك، فإن البروتوكول يتطلب وجود علاقة خطية بين معامل الانكسار من الحل وتكوينها بحيث تقييم أولي للسوائل العمل أمر ضروري. إلى جانب حل الإيثانول مائي أثبت هنا، يتم تطبيق تقنية الميكروسكيل انعراجي بنجاح لقياس ملوحة التدرج الحراري 29 و 30 solutocapillary. لقياسات دقيقة، مجموعة الفتحة، ومستوى الإضاءة، ومدة التعرض، عدسة موضوعية وعمق متناهية المستخدمة في إجراء المعايرة يجب أن تكون مطابقة لتلك المستخدمة في إجراء الكميات. وعلاوة على ذلك، وعمق الترابط بين العدسة الشيئية أن تكون كبيرة بما يكفي لتغطية عمق كامل للجهاز ميكروفلويديك. عملية معايرة خلط في T-متناهية هي الخطوة الأكثر أهمية في الكميات دقيقة من تقنية الميكروسكيل انعراجي. للنجاح في تنفيذ الطريقة المقترحة، يحتاج المستخدمون إلى محاذاة اتصال أنبوب بشكل صحيح، استغلال حقنة صغيرة أو الخصائص الميكانيكية للتسليم السوائل لتجنب تدفق التذبذب 23، استخدام مصدر ضوء LED للحد من الحرارة الزائدة، إجراء عملية المعايرة في أرقام رينولدز منخفضة 24، ووضع الجهاز ميكروفلويديك في التركيز على القضاء على النظام أعلى التأثيرات البصرية 31. أدنى التدرج للقياس (نمط مشرق، ∂ ث / ∂ ص &lt;0) مرتبط مجموعة ديناميكية من الكاميرا، في حين أن أعلى التدرج للقياس (نمط الظلام، ∂ ث / ∂ ص&gt; 0) وصلت عند حد السكين كتل تماما الضوء المنعكس. للكشف عن مجموعة واسعة من تركيز الانحدار، وقيمة عالية ISO هو مفيد طالما ناقص أو التعرض المفرط لا يحدث. حد الكشف، الذي دونه النظام انعراجي الصغير غير قادر على تمييز، ويعتمد على تغير كثافة الحد الأدنى أن الكاميرا قادرة على حلها. يتم تقييد التغيير كثافة الحد الأدنى من درجة الضوضاء ومستويات التدرج اللوني. وبالتالي، هو المطلوب كاميرا عالية الحساسية مع عمق البكسل كبير لتطبيق منخفضة إشارة. أهمية تقنية انعراجي الميكروسكيل هي ضعفين. من ناحية، فإنه يمكن القياسات الميدانية كامل متقلب في الوقت الحقيقي مع تكوين بصري بسيط. من ناحية أخرى، فمن غير الغازية بحيث يتم عرض أي مادة غريبة لزعزعة مجال التدفق. لأن تقنية المتناهية الصغر انعراجي تنتج الإسقاط ثنائية الأبعاد من التجانس ثلاثي الأبعاد في microfجهاز luidic، ظاهرة خلط المعقدة التي لا تزال المحجبات بواسطة الأساليب القائمة يمكن رؤيتها بوضوح. وتشمل التطبيقات المستقبلية لهذه التقنية قياس التدرجات تركيز أثناء عملية كهروكيميائية أو تحديد التدرج المواد الغذائية لدراسة الكيميائي الميكروبي في بيئة تدفق الصغيرة.

خلط السوائل مسألة مهمة التي يتم العثور عليها في كثير من العمليات الصناعية والنظم البيولوجية. مع ظهور على microfluidics، والاختلاط في الميكروسكيل جلبت الكثير من الاهتمام بسبب تحديها في الهيمنة نشرها بين آليات النقل الجماعي. منذ تصميم التحقق من صحة الكمي micromixer فعالية المطلوبة، وقد وضعت عدة طرق قياس 5-7. ومع ذلك، فإن هيكل ثلاثي الأبعاد، التي توجد عادة في micromixers كفاءة 5، يتطلب تمثيل أكثر دقة من مجال التركيز الذي فشلت تقنيات القياس مشتركة لتحقيق ذلك. يرجع ذلك إلى الحد من زاوية 8 أو رد فعل حركية 6، يجوز للطرق المذكورة أعلاه يؤدي إلى نتائج مضللة لا تمثل بشكل صحيح للتجانس الخليط. للسوائل شفافة بصريا الاختلاط في بصريا المجهرية شفافة، تقنية انعراجي الميكروسكيل 3،9-14 </سوب&gt; يوفر بديلا جذابا لتحليل خلط التجانس. في الماضي، وقد تقنية انعراجي الميكروسكيل تستخدم في الغالب لتصور تدفق للانضغاط 13/09، 15 أو مرحلة الانحدار 16. الميكروسكيل فوائد تقنية انعراجي من كلا تخطيط البصرية بسيطة وحساسية عالية وتمكن ليس فقط التحقيق غير الغازية من ميزة التدفق التي تسبب اضطراب بصري ولكن هي مناسبة تماما للاستخدام في تقييم الاختلاط. في هذه الورقة، ونحن بناء النظام انعراجي الميكروسكيل عن طريق إدخال الحافة سكين في طائرة الوصل الخلفي للهدف المجهر، وصف إجراء المعايرة لتحقيق التحليل الكمي، والإبلاغ عن قياس التحقق من الصحة في مذبذب ميكروفلويديك 4. لتنفيذ القياسات، ويتم اختيار السوائل يعمل بشكل صحيح بحيث معامل الانكسار للسوائل مختلطة يختلف خطيا مع تكوينها، وسمك الجهاز ميكروفلويديك الهدف هو مطابق لفيالبريد المستخدمة في المعايرة. إلى جانب تركيز الأنواع، تقنية انعراجي الميكروسكيل يمكن تمديدها لقياس التدرج الكمية العددية الأخرى التي يرتبط خطيا إلى مؤشر الانكسار، مثل درجة الحرارة أو الملوحة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Permanent Epoxy Negative Photoresist</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>SU-8 2150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>single side polished silicon wafer</td>
			<td>Light Technology</td>
			<td>S4W1PP5SABUP1</td>
			<td>p-type, diameter: 100&#177;0.5 mm, thickness: 525 &#177;25 mm, orientation: (1 0 0)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syringe pump</td>
			<td>kdScientific</td>
			<td>kds210</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syringe, i.e. 10 ml</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>SS-10L2138</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoffman modulation contrast microscope</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td>DM IL LED</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5X objective lens</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td>N PLAN</td>
			<td>NA = 0.12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>knife-edge</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>custom made part</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera, i.e. high speed</td>
			<td>Integrated Design Tools</td>
			<td>NX7-S1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-mount adapter HC 0.63x</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td>541537</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera operating software</td>
			<td>Integrated Design Tools</td>
			<td>MotionPro X Studio 2.02.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>Sylgard-184 silicone elastomer kit</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon tubing, i.e. O.D. x I.D. 1/16 in. x 0.031 in.</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>58700-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>micro glass slide</td>
			<td>Matsunami Glass</td>
			<td>S2215</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hot plate</td>
			<td>Yeong-Shin</td>
			<td>HP-303DN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>distilled water, i.e. HPLC grade</td>
			<td>Alps Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethyl alcohol, i.e. reagent grade</td>
			<td>Nihon Shiyaku Reagent</td>
			<td>EA448652</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>image processing software</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>MATLAB R2009a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>computational fluid dynamics package</td>
			<td>ESI group</td>
			<td>CFD-ACE+ 2008</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analyzing mixing inhomogeneity in a microfluidic device by microscale schlieren technique

في هذه الورقة، ونحن نقدم استخدام تقنية انعراجي الميكروسكيل لقياس خلط التجانس في جهاز ميكروفلويديك. يتم إنشاء نظام انعراجي الميكروسكيل من هوفمان المجهر تعديل النقيض من ذلك، الذي يوفر سهولة الوصول إلى المستوى البؤري الخلفية للعدسة الهدف، عن طريق إزالة لوحة شق واستبدال المغير مع السكين. مبدأ عمل تقنية انعراجي الميكروسكيل يعتمد على الكشف عن انحراف الضوء الناجم عن اختلاف معامل الانكسار 1-3. ضوء نحيد إما يهرب أو عقبات بسبب السكين لإنتاج مشرق أو عصابة الظلام، على التوالي. إذا كان معامل الانكسار من خليط يختلف خطيا مع تكوينها، وتغير المحلي في شدة الضوء في الطائرة صورة يتناسب مع تركيز الانحدار الطبيعي أن المحور البصري. الصورة-انعراجي الصغير يعطي الإسقاط ثنائي الأبعاد للضوء بالانزعاج التي تنتجها التجانس ثلاثي الأبعاد. لإنجاز التحليل الكمي، وصفنا إجراء معايرة تمزج بين اثنين من السوائل في T-متناهية. نحن إجراء المحاكاة العددية للحصول على التدرج التركيز في T-متناهية الذي يرتبط بشكل وثيق مع الصورة-انعراجي الصغيرة المقابلة. وعلى سبيل المقارنة، يتم تأسيس العلاقة بين قراءات تدرج الرمادي من الصورة-انعراجي الصغيرة والتدرجات تركيز المعروضة في جهاز ميكروفلويديك. باستخدام هذه العلاقة، ونحن قادرون على تحليل التجانس خلط من المنتسبين صورة-انعراجي الدقيقة وإظهار قدرة تقنية انعراجي الميكروسكيل مع القياسات في مذبذب ميكروفلويديك 4. للسوائل شفافة بصريا، تقنية انعراجي الميكروسكيل هو أداة تشخيصية جذابة لتوفير المعلومات الميدانية كامل لحظية التي تحتفظ الميزات ثلاثية الأبعاد من عملية الخلط.

نسبة درجات الرمادي I / I 0 تحت رقم رينولدز مختلفة لكل من التدرجات الإيجابية والسلبية للجزء الشامل يظهر (الشكل 2) مع فرقة متناظرة الظهور في منتصف T-متناهية. في انخفاض عدد رينولدز، يتم توسيع الذيل من الفرقة انعراجي وغير واضحة نظرا لتشتت عبر واجهة الاختلاط. كما يزيد من عدد رينولدز، وطول نشر تقصير يؤدي إلى أضيق نطاق. في مواقع المصب مختلفة، وأشكال مختلفة من ΔI تغيير الكثافة / I 0 على طول اتجاه عبر تيار وصفت كميا (الشكل 3). النتائج من عملية المعايرة ممثلة (الشكل 4A و4B). العلاقة بين I / I 0 و∂ ث / ∂ ص غير الخطي ومستقل لارقام رينولدزنوفمبر. من تحليل الانحدار، I / I 0 = -110 ∂ ث / ∂ Y + 1.03 ل∂ ث / ∂ ص&gt; 0 و I / I 0 = -160 ∂ ث / ∂ Y + 0.83 ل∂ ث / ∂ ص &lt;0 ، ∂ ث / ∂ ص في ميكرون -1. الشكوك النسبية هي ± 3.8٪ و ± 3.2٪ في الشكل 4A و 4B، على التوالي. وصلت الى حد كشف حيث مستوى نقاط البيانات بها. وتجدر الإشارة إلى أن الانحراف في سفوح التدرجات الإيجابية والسلبية ليس من غير المألوف 3. باستخدام هذه المعادلات، وينظر الى اختلاف نسبة التدرج الشامل مع مرور الوقت في مذبذب ميكروفلويديك 4 (الشكل 5). وتسديدة واجهة خلط في المنطقة تجويف وتتدفق عدم الاستقرار جommences. هذا الرقم فيديو يكشف بوضوح طبيعة المتذبذبة من تدفق في مذبذب ميكروفلويديك ويدل على قدرة تقنية انعراجي الميكروسكيل للاستيلاء على كامل الحقل تركيز التدرج وقت حل في جهاز ميكروفلويديك. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/52915/52915fig1.jpg" /> الشكل 1. تخطيطي من الإعداد البصرية. وتوجه السكين تنتج الفرقة المظلمة مع التدرج الإيجابي لمؤشر الانكسار. ضوء ينحرف نحو اتجاه زيادة معامل الانكسار. لأن عدسة الهدف المقلوب الصورة، وعرقلة - المنطقة ذ الدروع ضوء مشوهة وتنتج الفرقة المظلمة. <img alt="الرقم 2" src="/files/ftp_upload/52915/52915fig2.jpg" /> الشكل 2. نسبة قراءات الرمادي لخلط في T-متناهية unde<html> ص التكوين تدفق مختلف. إيجابي والتدرجات السلبية تؤدي إلى عصابات الظلام ومشرقة، على التوالي. كما يزيد عدد رينولدز، وتصبح الفرقة أكثر تركيزا. <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/52915/52915fig3.jpg" /> الشكل 3. الاختلاف في تغيير شدة على طول اتجاه عبر تيار لالتدرجات الإيجابية والسلبية. رد = 1 وإعادة = 5. <img alt="الرقم 4" src="/files/ftp_upload/52915/52915fig4.jpg" /> الرقم 4. العلاقة بين التدرج من جزء من كتلة ونسبة تدرج الرمادي. لالتدرجات سواء كانت إيجابية أو سلبية، ونسبة تدرج الرمادي يختلف خطيا مع جزء التدرج الشامل. 915 / 52915fig5.jpg &quot;/&gt; <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52915/52915fig5.mp4" target="_blank">الرقم 5 (الشكل فيديو).</a> يتم التقاطها تطور نسبة الانحدار الشامل في مذبذب ميكروفلويديك في إعادة = 250. والسمة خلط من خلال التذبذب تدفق بنجاح بواسطة تقنية الميكروسكيل انعراجي.

Watch this Scientific Journal Video about Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique at JoVE.com

Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique

Herein, we describe a procedure that employs microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. Through calibration, distribution of concentration gradient can be derived from the micro-schlieren image.

تحليل خلط التجانس في جهاز ميكروفلويديك التي كتبها الميكروسكيل انعراجي تقنية

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

analyzing-mixing-inhomogeneity-microfluidic-device-microscale

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.9K Views.  National Taiwan University. Herein, we describe a procedure that employs microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. Through calibration, distribution of concentration gradient can be derived from the micro-schlieren image. 

Video: Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

We have developed a microfluidic device that mimics the delivery and systemic clearance of drugs to heterogeneous three-dimensional tumor tissues in vitro. Nutrients delivered by vasculature fail to reach all parts of tumors, giving rise to heterogeneous microenvironments consisting of viable, quiescent and necrotic cell types. Many cancer drugs fail to effectively penetrate and treat all types of cells because of this heterogeneity. Monolayers of cancer cells do not mimic this heterogeneity, making it difficult to test cancer drugs with a suitable in vitro model. Our microfluidic devices were fabricated out of PDMS using soft lithography. Multicellular tumor spheroids, formed by the hanging drop method, were inserted and constrained into rectangular chambers on the device and maintained with continuous medium perfusion on one side. The rectangular shape of chambers on the device created linear gradients within tissue. Fluorescent stains were used to quantify the variability in apoptosis within tissue. Tumors on the device were treated with the fluorescent chemotherapeutic drug doxorubicin, time-lapse microscopy was used to monitor its diffusion into tissue, and the effective diffusion coefficient was estimated. The hanging drop method allowed quick formation of uniform spheroids from several cancer cell lines. The device enabled growth of spheroids for up to 3 days. Cells in proximity of flowing medium were minimally apoptotic and those far from the channel were more apoptotic, thereby accurately mimicking regions in tumors adjacent to blood vessels. The estimated value of the doxorubicin diffusion coefficient agreed with a previously reported value in human breast cancer. Because the penetration and retention of drugs in solid tumors affects their efficacy, we believe that this device is an important tool in understanding the behavior of drugs, and developing new cancer therapeutics.

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

We present the procedure for fabrication and operation of a microfluidic device that recreates heterogeneous tumor microenvironments in vitro. The variability in apoptosis within tumor tissue was quantified using fluorescent stains and the effective diffusion coefficient of the chemotherapeutic drug doxorubicin into tumor tissue was evaluated.

ميكروفلويديك الأجهزة لإعادة تأسيس المكروية ورم<em&gt; في المختبر</em

We have developed a microfluidic device that mimics the delivery and systemic clearance of drugs to heterogeneous three-dimensional tumor tissues in ...

A Microfluidic Device for Studying Multiple Distinct Strains

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a comparative manner. Multiwell plates are routinely used to compare many different strains or cell lines, but allow limited control over the environment dynamics. Microfluidic devices, on the other hand, allow exquisite dynamic control over the surrounding conditions, but it is challenging to image and distinguish more than a few strains in them. Here we describe a method to easily and rapidly manufacture a microfluidic device capable of applying dynamically changing conditions to multiple distinct yeast strains in one channel. The device is designed and manufactured by simple means without the need for soft lithography. It is composed of a Y-shaped flow channel attached to a second layer harboring microwells. The strains are placed in separate microwells, and imaged under the exact same dynamic conditions. We demonstrate the use of the device for measuring protein localization responses to pulses of nutrient changes in different yeast strains.

We present a simple method to produce microfluidic devices capable of applying similar dynamic conditions to multiple distinct strains, without the need for a clean room or soft lithography.

جهاز ميكروفلويديك لدراسة سلالات متميزة متعددة

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a ...

A Microfluidic Technique to Probe Cell Deformability

Here we detail the design, fabrication, and use of a microfluidic device to evaluate the deformability of a large number of individual cells in an efficient manner. Typically, data for ~102 cells can be acquired within a 1 hr experiment. An automated image analysis program enables efficient post-experiment analysis of image data, enabling processing to be complete within a few hours. Our device geometry is unique in that cells must deform through a series of micron-scale constrictions, thereby enabling the initial deformation and time-dependent relaxation of individual cells to be assayed. The applicability of this method to human promyelocytic leukemia (HL-60) cells is demonstrated. Driving cells to deform through micron-scale constrictions using pressure-driven flow, we observe that human promyelocytic (HL-60) cells momentarily occlude the first constriction for a median time of 9.3 msec before passaging more quickly through the subsequent constrictions with a median transit time of 4.0 msec per constriction. By contrast, all-trans retinoic acid-treated (neutrophil-type) HL-60 cells occlude the first constriction for only 4.3 msec before passaging through the subsequent constrictions with a median transit time of 3.3 msec. This method can provide insight into the viscoelastic nature of cells, and ultimately reveal the molecular origins of this behavior.

We demonstrate a microfluidics-based assay to measure the timescale for cells to transit through a sequence of micron-scale constrictions.

تقنية ميكروفلويديك للتحقيق التشوه خلية

Here we detail the design, fabrication, and use of a microfluidic device to evaluate the deformability of a large number of individual cells in an ...

Microscale Vortex-assisted Electroporator for Sequential Molecular Delivery

Electroporation has received increasing attention in the past years, because it is a very powerful technique for physically introducing non-permeant exogenous molecular probes into cells. This work reports a microfluidic electroporation platform capable of performing multiple molecule delivery to mammalian cells with precise and molecular-dependent parameter control. The system&#8217;s ability to isolate cells with uniform size distribution allows for less variation in electroporation efficiency per given electric field strength; hence enhanced sample viability. Moreover, its process visualization feature allows for observation of the fluorescent molecular uptake process in real-time, which permits prompt molecular delivery parameter adjustments in situ for efficiency enhancement. To show the vast capabilities of the reported platform, macromolecules with different sizes and electrical charges (e.g., Dextran with MW of 3,000 and 70,000 Da) were delivered to metastatic breast cancer cells with high delivery efficiencies (&#62;70%) for all tested molecules. The developed platform has proven its potential for use in the expansion of research fields where on-chip electroporation techniques can be beneficial.

A microfluidic vortex assisted electroporation platform was developed for sequential delivery of multiple molecules into identical cell populations with precise and independent dosage control. The system&#8217;s size based target cell purification step preceding electroporation aided to enhance molecular delivery efficiency and processed cell viability.

الميكروسكيل Electroporator لتوصيل متسلسل الجزيئية بمساعدة دوامة

Electroporation has received increasing attention in the past years, because it is a very powerful technique for physically introducing non-permeant ...

Protocol for Biofilm Streamer Formation in a Microfluidic Device with Micro-pillars

Several bacterial species possess the ability to attach to surfaces and colonize them in the form of thin films called biofilms. Biofilms that grow in porous media are relevant to several industrial and environmental processes such as wastewater treatment and CO2 sequestration. We used Pseudomonas fluorescens, a Gram-negative aerobic bacterium, to investigate biofilm formation in a microfluidic device that mimics porous media. The microfluidic device consists of an array of micro-posts, which were fabricated using soft-lithography. Subsequently, biofilm formation in these devices with flow was investigated and we demonstrate the formation of filamentous biofilms known as streamers in our device. The detailed protocols for fabrication and assembly of microfluidic device are provided here along with the bacterial culture protocols. Detailed procedures for experimentation with the microfluidic device are also presented along with representative results.

Protocols for the study of biofilm formation in a microfluidic device that mimics porous media are discussed. The microfluidic device consists of an array of micro-pillars and biofilm formation by Pseudomonas fluorescens in this device is investigated.

بروتوكول لتشكيل بيوفيلم الملون في جهاز ميكروفلويديك مع مايكرو الأركان

Several bacterial species possess the ability to attach to surfaces and colonize them in the form of thin films called biofilms. Biofilms that grow in ...

Layer-by-layer Collagen Deposition in Microfluidic Devices for Microtissue Stabilization

Although microfluidics provides exquisite control of the cellular microenvironment, culturing cells within microfluidic devices can be challenging. 3D culture of cells in collagen type I gels helps to stabilize cell morphology and function, which is necessary for creating microfluidic tissue models in microdevices. Translating traditional 3D culture techniques for tissue culture plates to microfluidic devices is often difficult because of the limited channel dimensions. In this method, we describe a technique for modifying native type I collagen to generate polycationic and polyanionic collagen solutions that can be used with layer-by-layer deposition to create ultrathin collagen assemblies on top of cells cultured in microfluidic devices. These thin collagen layers stabilize cell morphology and function, as shown using primary hepatocytes as an example cell, allowing for the long term culture of microtissues in microfluidic devices.

The creation of functional microtissues within microfluidic devices requires the stabilization of cell phenotypes by adapting traditional cell culture techniques to the limited spatial dimensions in microdevices. Modification of collagen allows the layer-by-layer deposition of ultrathin collagen assemblies that can stabilize primary cells, such as hepatocytes, as microfluidic tissue models.

طبقة تلو طبقة الكولاجين ترسب في أجهزة ميكروفلويديك لMicrotissue لتحقيق الاستقرار

Although microfluidics provides exquisite control of the cellular microenvironment, culturing cells within microfluidic devices can be challenging. 3D ...

Co-culture of Living Microbiome with Microengineered Human Intestinal Villi in a Gut-on-a-Chip Microfluidic Device

Here, we describe a protocol to perform long-term co-culture of multi-species human gut microbiome with microengineered intestinal villi in a human gut-on-a-chip microphysiological device. We recapitulate the intestinal lumen-capillary tissue interface in a microfluidic device, where physiological mechanical deformations and fluid shear flow are constantly applied to mimic peristalsis. In the lumen microchannel, human intestinal epithelial Caco-2 cells are cultured to form a &#39;germ-free&#39; villus epithelium and regenerate small intestinal villi. Pre-cultured microbial cells are inoculated into the lumen side to establish a host-microbe ecosystem. After microbial cells adhere to the apical surface of the villi, fluid flow and mechanical deformations are resumed to produce a steady-state microenvironment in which fresh culture medium is constantly supplied and unbound bacteria (as well as bacterial wastes) are continuously removed. After extended co-culture from days to weeks, multiple microcolonies are found to be randomly located between the villi, and both microbial and epithelial cells remain viable and functional for at least one week in culture. Our co-culture protocol can be adapted to provide a versatile platform for other host-microbiome ecosystems that can be found in various human organs, which may facilitate in vitro study of the role of human microbiome in orchestrating health and disease.

We describe an in vitro protocol to co-culture gut microbiome and intestinal villi for an extended period using a human gut-on-a-chip microphysiological system.

شارك في ثقافة المعيشة Microbiome مع المعوية الزوائد Microengineered الإنسان في الوتر على واحد في رقاقة ميكروفلويديك الأجهزة

Here, we describe a protocol to perform long-term co-culture of multi-species human gut microbiome with microengineered intestinal villi in a human ...

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An easy-to-use and low-cost sensor platform is highly desired to measure various types of analytes (e.g., biomarkers, hormones, and drugs) quantitatively and specifically. For this reason, dry film photoresist technology - enabling cheap, facile, and high-throughput fabrication - was used to manufacture the microfluidic biosensor presented here. Depending on the bioassay used afterwards, the versatile platform is capable of detecting various types of biomolecules. For the fabrication of the device, platinum electrodes are structured on a flexible polyimide (PI) foil in the only clean-room process step. The PI foil serves as a substrate for the electrodes, which are insulated with an epoxy-based photoresist. The microfluidic channel is subsequently generated by the development and lamination of dry film photoresist (DFR) foils onto the PI wafer. By using a hydrophobic stopping barrier in the channel, the channel is separated into two specific areas: an immobilization section for the enzyme-linked assay and an electrochemical measurement cell for the amperometric signal readout.
The on-chip bioassay immobilization is performed by the adsorption of the biomolecules to the channel surface. The glucose oxidase enzyme is used as a transducer for electrochemical signal generation. In the presence of the substrate, glucose, hydrogen peroxide is produced, which is detected at the platinum working electrode. The stop-flow technique is applied to obtain signal amplification along with rapid detection. Different biomolecules can quantitatively be measured by means of the introduced microfluidic system, giving an indication of different types of diseases, or, in regard to therapeutic drug monitoring, facilitating a personalized therapy.

A microfluidic biosensor platform was designed and fabricated using low-cost dry film photoresist technology for the rapid and sensitive quantification of various analytes. This single-use system allows for the electrochemical readout of on-chip-immobilized enzyme-linked assays by means of the stop-flow technique.

الفيلم الجافة على أساس مقاوم الضوء Biosensor موائع جزيئية الكهروكيميائية منصة: تصنيع الجهاز وإعداد مقايسة على شريحة، ونظام التشغيل

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

Perfusable Vascular Network with a Tissue Model in a Microfluidic Device

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the spheroid cultures, a perfusable vascular network in the spheroids remains a critical challenge for long-term culture required to maintain and develop their functions, such as protein expressions and morphogenesis. The protocol presents a novel method to integrate a perfusable vascular network within the spheroid in a microfluidic device. To induce a perfusable vascular network in the spheroid, angiogenic sprouts connected to microchannels were guided to the spheroid by utilizing angiogenic factors from human lung fibroblasts cultured in the spheroid. The angiogenic sprouts reached the spheroid, merged with the endothelial cells co-cultured in the spheroid, and formed a continuous vascular network. The vascular network could perfuse the interior of the spheroid without any leakage. The constructed vascular network may be further used as a route for supply of nutrients and removal of waste products, mimicking blood circulation in vivo. The method provides a new platform in spheroid culture toward better recapitulation of living tissues.

The protocol describes how to engineer a perfusable vascular network in a spheroid. The spheroid's surrounding microenvironment is devised to induce angiogenesis and connect the spheroid to the microchannels in a microfluidic device. The method allows the perfusion of the spheroid, which is a long-awaited technique in three-dimensional cultures.

بيرفوسابل شبكة الأوعية الدموية مع نموذج أنسجة في جهاز موائع جزيئية

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.