وأيد هذا العمل من قبل وزارة العلوم والهندسة الحيوية العلاجية في سان فرانسيسكو، ومعهد كاليفورنيا للالكمي العلوم البيولوجية (QB3)، وجائزة سد الفجوة من مؤسسة روجرز الأسرة.

1. تصميم الأبعاد جهاز وطبولوجيات بناء على احتياجات التجريبية باستخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) البرمجيات ملاحظة: حدد أقطار قناة مستحلب أصغر من تلك التي من قطرات كروية. هذا يفرض على قطرات إلى أسطواني أو &quot;السجق&quot; الشكل ويسمح للpicoinjection أكثر فعالية. لأغراضنا، قمنا بتصميم 30 × 30 ميكرون قنوات للقطرات التي كانت 50 ميكرون في القطر. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نموذج موقع picoinjection (ق) بعد تلك التي وصفها أباتي وآخرون. 3 باستثناء أن تتم إزالة قنوات لالأقطاب المعدنية، كما أنها ليست ضرورية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة قنوات لتكون بمثابة فاراداي الخندق المائي (الشكل 1) التي تعمل بين موقع picoinjection (ق) ومستحلب المنبع بحيث يحجب قطرات من الحقل الكهربائي. ملاحظة: هذا يمنع دمج غير مقصودة. </li></ol> 2. الأجهزة عن طريق افتعال لينة Photolithتقنيات ographic <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء قناع الشفافية ضوئيه استنادا إلى ملف CAD باستخدام الخدمات التجارية القائمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع الضوئية، وعلاج مقاوم الضوء على رقائق السيليكون لإنتاج الماجستير الجهاز، كما هو موضح سابقا 4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب PDMS مختلطة مع وكيل المعالجة (نسبة 11:1) على الجهاز الرئيسي الوارد في طبق بتري 5 سم البوليسترين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع رئيسية مع PDMS في مجفف الفراغ لنحو 15 دقيقة لإزالة أي فقاعات الهواء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> علاج الجهاز PDMS عن طريق وضعها في الفرن 95 درجة مئوية لمدة 1 ساعة. بدلا من ذلك، فإن PDMS علاج في RT بعد 24 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الجهاز عن طريق خفض حول محيط بشفرة الجراحية وتقشير بعناية الجهاز من سيد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكمة مدخل ومخرج الثقوب في PDMS باستخدام 0.5 ملم خزعة لكمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السندات الجهاز إلى شريحة المجهر والزجاج باستخدام بوندر البلازما 4. </li></ol> 3. إعداد وضغط الهواءمضخة السيطرة للضغط على خزان يحتوى على السوائل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعديل الناتج المضخة بحيث أن مخارج الهواء المضغوط من خلال طول 2.7 مم القطر الداخلي أنابيب البولي ايثيلين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بناء عليه بحيث ينهي الأنبوب في حقنة غيض بالتركيبة القفل عن طريق تركيب لمعة خلال الحلمة على الجزء الخلفي من قفل بالتركيبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ختم عن طريق ملء الفراغ بين المواضيع بالتركيبة للانغلاق وأنابيب الايبوكسي مع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نعلق إبرة G 27.5. </li></ol> 4. إعداد Monodisperse مستحلب مائي (ماء في زيت) القطرات المعلقة في خامل المفلورة الناقل للنفط مع 2٪ (وزن / وزن) المذاب حيويا السطحي 7 الكواشف المحددة الواردة في هذه قطرات تعتمد على التطبيق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استعدادا لإعادة حقن، تحميل مستحلب إلى حقنة 1 مل مع إبرة G 27.5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأمين حقنة في ضخ حقنة وتوجيه مضخة عموديا (إبرة التصاعدي). مذكرة: هذا التوجه يؤدي إلى حزمة قطرات في طبقة فوق الناقل للنفط. عند بدء تشغيل المضخة، وسيتم دفع قطرات من حقنة في ارتفاع حجم جزء من طبقة النفط تحتها. </li></ol> 5. إعداد الكواشف لمقدمة لرقاقة ميكروفلويديك <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكمة ثلاثة ثقوب 0.5 ملم إلى الحد الأقصى من أجهزة الطرد المركزي أنبوب 15 مل (أي سوف حاوية مع غطاء المسمار يكفي) باستخدام لكمة خزعة، إبرة، أو الحفر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج 0.5 ملم قطر السلك الكهربائي وسم طول ~ 20 من PE-2 الأنابيب من خلال اثنين من الثقوب بحيث تصل إلى الجزء السفلي من الأنبوب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في حفرة المتبقية، والخيط و~ 2.5 سم من سم طول ~ 20 من PE أنابيب من النوع الذي ستقع فوق مستوى السوائل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ختم أي ثغرات في الجزء العلوي من الغطاء مع الايبوكسي UV الشفاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء الأنبوب مع السائل picoinjection والمسمار على الغطاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وصل الناتج من مضخة ضبط ضغط الهواء إلى طول أقصر من الأنابيب عن طريق إدراججي الإبرة في التجويف. الإبرة يجب أن تناسب بشكل مريح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء حقنة 1 مل مع 1 M كلوريد الصوديوم ليكون بمثابة الخندق المائي فاراداي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل G إبرة 27.5 وتأمين حقنة في ضخ حقنة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء حقنة 1 مل أخرى مع الناقل للنفط / الفاصل، توصيل G إبرة 27.5، وضمان الحصول عليها في ضخ حقنة. </li></ol> 6. إعداد جهاز ميكروفلويديك لPicoinjection <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل أنابيب الإخراج (أطول مدة) من حقن السوائل الحاوية إلى ميناء مدخل السائل picoinjection على رقاقة ميكروفلويديك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاتصال حقنة تحتوي على 1 M كلوريد الصوديوم إلى مدخل الميناء لفاراداي الخندق المائي على رقاقة ميكروفلويديك بطول PE أنابيب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاتصال حقنة تحتوي على الناقل للنفط إلى ميناء مدخل للرقاقة ميكروفلويديك بطول PE أنابيب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج PE أنابيب إلى ميناء منفذ مستحلب على رقاقة ميكروفلويديك. الأنابيب يجب أن تنتهي في وعاء جمع مستحلب، ولاماللي أنبوب الطرد المركزي 1.5 مل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج PE أنابيب إلى ميناء منفذ لفاراداي الخندق المائي على رقاقة ميكروفلويديك. الأنابيب يجب أن تنتهي في غير إجراء والحاويات معزولة كهربائيا لمنع حدوث ماس كهربائي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط مخرجات عالية الجهد (HV) مكبر للصوت عبر مقطع التمساح إلى القطب المعدنية المغمورة في السائل picoinjection. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل القطب الأرضي من مكبر للصوت HV عبر مقطع التمساح لهذا المعدن من إبرة حقنة تحتوي على 1 M كلوريد الصوديوم. </li></ol> 7. الكواشف صب في ميكروفلويديك رقاقة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يعرض 1 M كلوريد الصوديوم (فاراداي الخندق المائي) إلى الجهاز بمعدل 100 ميكرولتر / ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدخال مستحلب الحبرية والناقل للنفط بأسعار مناسبة للأبعاد الجهاز. لدينا جهاز عرض، ونحن نقدم وقطرات النفط عند 200 و 400 ميكرولتر / ساعة، على التوالي. ينبغي على معدلات تدفق قطرات تسمح لتمرير picoinjector على فترات منتظمة يفصلقبل وجود فجوة من الناقل للنفط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط الضغوط التي مورست على السائل picoinjection مثل أن ضغط السائل في فوهة picoinjection هو في حالة توازن الميكانيكية مع قناة الحبرية. ملاحظة: في هذا الضغط (ضغط لابلاس)، ينبغي حقن السائل انتفاخ في القناة دون قطرة في مهدها قبالة وتشكيل قطرات الخاصة بها (الشكل 2). في هذه معدلات تدفق المذكورة أعلاه، ونحن نطبق ضغط ~ 13 رطل إلى السائل حقن لتحقيق التوازن في موقع الحقن. </li></ol> 8. تبدأ Picoinjection <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كما قطرات تمرير فوهة الحقن، وتطبيق 0-10 V، 10 كيلو هرتز، تضخيم إشارة AC 1،000 العاشر من HV-مكبر للصوت (الشكل 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعدل حجم الحقن عن طريق تغيير السعة من الجهد تطبيقها. ملاحظة: يجب أن الفولتية العالي تسمح لمزيد من السوائل لتكون على قدم قطرات. في تجاربنا، نلاحظ حقن مستقرة وثابتة في الفولتية تكونبني 100 و 3،000 V باستخدام حلول حقن كلوريد الصوديوم تتراوح 10-500 مم (الشكل 4). </li></ol>

<ol>
	<li>Kritikou, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=It's+cheaper+in+the+Picolab.">It's cheaper in the Picolab.</a> Nat. Rev. Genet. 6 (9), (2005).</li><li>Ahn, K., Agresti, J., Chong, H., Marquez, M., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrocoalescence+of+drops+synchronized+by+size-dependent+flow+in+microfluidic+channels.">Electrocoalescence of drops synchronized by size-dependent flow in microfluidic channels.</a> Appl. Phys. Lett. 88 (26), (2006).</li><li>Abate, A. R., Hung, T., Mary, P., Agresti, J. J., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+injection+with+microfluidics+using+picoinjectors.">High-throughput injection with microfluidics using picoinjectors.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 107, 19163-19166 (2010).</li><li>Harris, J., et al. <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+a+microfluidic+device+for+the+compartmentalization+of+neuron+soma+and+axons.">Fabrication of a microfluidic device for the compartmentalization of neuron soma and axons.</a> J. Vis. Exp. (7), (2007).</li><li>Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+microfluidic+systems+in+poly(dimethylsiloxane).">Rapid prototyping of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane).</a> Anal. Chem. 70 (23), 4974-4984 (1998).</li><li>O'Donovan, B., Eastburn, D. J., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrode-free+picoinjection+of+microfluidic+drops.">Electrode-free picoinjection of microfluidic drops.</a> Lab on a Chip. 12 (20), 4029-4032 (2012).</li><li>Holtze, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocompatible+surfactants+for+water-in-fluorocarbon+emulsions.">Biocompatible surfactants for water-in-fluorocarbon emulsions.</a> Lab on a Chip. 8 (10), 1632-1639 (2008).</li><li>Chung, C., Lee, M., Char, K., Ahn, K., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+dynamics+passing+through+obstructions+in+confined+microchannel+flow.">Droplet dynamics passing through obstructions in confined microchannel flow.</a> Microfluid. Nanofluid. 9, 1151-1163 (2010).</li><li>Herminghaus, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamical+instability+of+thin+liquid+films+between+conducting+media.">Dynamical instability of thin liquid films between conducting media.</a> Phys. Rev. Lett. 83 (12), 2359-2361 (1999).</li><li>Priest, C., Herminghaus, S., Seemann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+electrocoalescence+in+microfluidics:+Targeting+a+single+lamella.">Controlled electrocoalescence in microfluidics: Targeting a single lamella.</a> Appl. Phys. Lett. 89 (13), 134101-134103 (2006).</li><li>Florent, M., Siva, A. V., Hao, G., Dirk, E., Frieder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrowetting-controlled+droplet+generation+in+a+microfluidic+flow-focusing+device.">Electrowetting-controlled droplet generation in a microfluidic flow-focusing device.</a> J. Phys: Condens. Matter. 19 (46), (2007).</li><li>Eastburn, D. J., Sciambi, A., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Picoinjection+enables+digital+detection+of+RNA+with+droplet+rt-PCR.">Picoinjection enables digital detection of RNA with droplet rt-PCR.</a> PLoS ONE. 8 (4), (2013).</li></ol>

نحن لا نفهم تماما الآلية الفيزيائية الدقيقة وراء العلاقة بين الجهد المطبق وحجم الحقن لوحظ في تجاربنا. مصالح المختبر ومجالات الخبرة ذات الصلة ليست مناسبة تماما لمتابعة هذه المسألة العالقة. نحن نشجع تلك مع أكثر فطنة الفيزياء والهندسة لاستكشاف هذه الظاهرة.

العلاقة بين حجم الحقن والجهد تطبيقها يعتمد على العديد من العوامل بما في ذلك أبعاد الجهاز، وطول الأنبوب تحمل السوائل picoinjection إلى الجهاز، المولية من السوائل picoinjection، وسرعة قطرات لأنها تمر أنهم حاقن. لهذا السبب نحن نوصي بأن تتسم العلاقة حجم / الجهد قبل كل شوط من picoinjection ع...

في على microfluidics القائم على الحبرية، وتستخدم قطرات مائي ميكرون النطاق باسم &quot;أنابيب اختبار&quot; لردود الفعل البيولوجية. ميزة لأداء ردود الفعل في قطرات صغيرة هو أن كل قطرة يستخدم سوى عدد قليل من رر الكاشف، ومع على microfluidics، قطرات يمكن تشكيلها ومعالجتها في معدلات كيلوهيرتز 1. مجتمعة، هذه الخصائص تسمح لملايين من التفاعلات مع الخلايا الفردية، جزيئات الحمض النووي، أو مركبات التي يتعين القيام بها في غضون دقيقة مع ميكرولتر من إجمالي المواد. لاستخدام قطرات للتطبيقات مثل هذه، وهناك حاجة إلى تقنيات لإضافة وحدات التخزين التي تسيطر عليها من الكواشف إلى قطرات؛ هذه العمليات هي مماثلة لpipetting لفي أنابيب الاختبار. طريقة واحدة لتحقيق هذا هو electrocoalescence، حيث يتم دمج قطرة من كاشف مع انخفاض الهدف من خلال تطبيق مجال كهربائي. الحقل الكهربائي يعطل ترتيب الجزيئات بالسطح على واجهات من قطرات، الهندucing عدم الاستقرار الأغشية الرقيقة وتسبب في التحام المستحلبات التي هي على خلاف ذلك مستقر 2. يتم استغلالها دمج يسببها كهربائيا أيضا في تصميم picoinjector، وهو الجهاز الذي يضخ الكواشف إلى قطرات لأنها تتدفق الماضي قناة الضغط 3. لتطبيق الحقل الكهربائي، وأجهزة picoinjector استخدام أقطاب معدنية، ولكن التكامل بين الأقطاب المعدنية في رقائق ميكروفلويديك وغالبا ما يكون عملية معقدة وعرضة للخطأ كما هي خطر الأسلاك السائل جندى بسهولة عن طريق فقاعات الهواء أو الغبار وغيرها من الحطام في القناة ، فضلا عن كسور من الإجهاد أو الانحناء أثناء الإعداد الجهاز. ونحن هنا نقدم وسيلة لأداء picoinjection دون استخدام أقطاب معدنية، مما يجعل تصنيع أبسط وأكثر قوة. لتحريك picoinjection، ونحن بدلا من استخدام السائل حقن نفسها باعتبارها القطب، لأن معظم الكواشف البيولوجية تحتوي على الشوارد الذائبة وغير موصل. نحن أيضا إضافة &quot;فاراداي موار &quot;لحماية المناطق الحساسة من الجهاز ويكون بمثابة الأرض العالمي (الشكل 1). يعزل خندق كهربائيا قطرات المنبع للموقع picoinjection من خلال توفير الأرض، ومنع غير مقصودة الحبرية الاندماج. والفائدة المضافة من أسلوبنا هو أن حجم حقنها في قطرات يعتمد على حجم الجهد تطبيقها، والسماح لها أن تعدل عن طريق ضبط إشارة تطبيقها. نبتدع أجهزتنا في بولي (dimethylsiloxane) (PDMS) باستخدام تقنيات الطباعة بصفائح معدة ضوئيا لينة 4،5. نهجنا هو متوافق مع الأجهزة ملفقة في مواد أخرى، مثل الراتنجات والبلاستيك وإيبوكسى. قنوات لديها آفاق وبعرض من 30 ميكرون، والتي هي الأمثل للعمل مع قطرات 50 ميكرومتر في القطر (65 رر). ونحن نقدم الكواشف عبر أنابيب بولييثيليني (0.3/1.09 مم القطر الداخلي / الخارجي) إدراجها في الموانئ التي تم إنشاؤها أثناء تصنيع الجهاز مع 0.50 ملم اللكمات خزعة، على غرار أساليب described سابقا 5. ماكياج الدقيق للحقن السوائل يعتمد على تطبيق معين. السائل بحاجة تحتوي على الشوارد الذائبة بتركيزات عالية بما يكفي لانتاج ما يكفي من الموصلية الكهربائية للإشارة إلى أن تنتقل إلى picoinjector فقط. في اختبار مقاعد البدلاء، وجدنا أن تركيزات أيونية أكبر من 10 ملم 6 ينبغي أن يكون كافيا، على الرغم من هذه القيمة والتوصيلات السائل تعتمد على أبعاد جهاز معين وحجم الجهد المطبق.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1000">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">1 mL Leur-Lok&#8482; syringes</td>
			<td style="width:143px;">BD Medical</td>
			<td align="right" style="width:160px;">309628</td>
			<td style="width:415px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">LocTite UV-cured adhesive</td>
			<td style="width:143px;">Henkel</td>
			<td align="right">35241</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:283px;">PE-2 Tubing</td>
			<td style="width:143px;">Scientific Commodities</td>
			<td>BB31695-PE/2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Novec HFE-7500</td>
			<td>3M</td>
			<td style="width:160px;">98-0212-2928-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">NaCl</td>
			<td style="width:143px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:160px;">S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">1.5 mL centrifuge tubes</td>
			<td style="width:143px;">Eppendorf</td>
			<td align="right" style="width:160px;">22363531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">BD Falcon 15 ml tube</td>
			<td style="width:143px;">BD Biosciences</td>
			<td align="right" style="width:160px;">352097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:283px;">Air Pressure Control Pump</td>
			<td style="width:143px;">Control Air Inc.</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td style="width:415px;">We recommend one under the control of DAQ and control software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Syringe Pumps</td>
			<td>New Era</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>Must be capable of holding 1ml syringes and flowing at rates as low as 100 uL/hr</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">HV-Amplfier</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>Must be capable of 1000x amplification of signals between 0.01 and 10 V</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Plasma Bonder/Cleaner</td>
			<td style="width:143px;">Harrick Plasma</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3&#8221; silicon wafers</td>
			<td style="width:143px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:160px;">647535</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PDMS</td>
			<td style="width:143px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>Sylgard 184 with curing agent should be included</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">SU-8 Photoresist</td>
			<td style="width:143px;">MicroChem</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>Viscocity depends on device dimensions</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

picoinjection of microfluidic drops without metal electrodes

الأساليب القائمة لpicoinjecting الكواشف إلى قطرات ميكروفلويديك تتطلب أقطاب معدنية دمجها في رقاقة ميكروفلويديك. دمج هذه الأقطاب يضيف خطوات مرهقة وعرضة للخطأ في عملية تصنيع الجهاز. قمنا بتطوير تقنية يغني عن احتياجات الأقطاب المعدنية خلال picoinjection. بدلا من ذلك، فإنه يستخدم السائل حقن نفسها باعتبارها القطب، لأن معظم الكواشف البيولوجية تحتوي على الشوارد الذائبة وغير موصل. من خلال القضاء على الأقطاب، ونحن لحد الساعة الجهاز تلفيق والتعقيد، وجعل الأجهزة أكثر قوة. بالإضافة إلى ذلك، مع نهجنا، وحجم الحقن يعتمد على الجهد المطبق على حل picoinjection؛ وهذا يسمح لنا بسرعة لضبط حجم حقن عن طريق تحوير الجهد المطبق. علينا أن نظهر أن لدينا تقنية متوافق مع الكواشف دمج المركبات البيولوجية المشتركة، بما في ذلك مخازن، والإنزيمات، والأحماض النووية.

الصور المجهرية التي اتخذت في موقع المعرض picoinjection أن كهربة السائل picoinjection ما يكفي لتحريك حقن (الشكل 2). يمكن التحكم في حجم حقن عن طريق تحوير السعة من الجهد تطبيقها، مع ارتفاع الفولتية السماح لكميات الحقن العالي. نحن مؤامرة حجم الحقن مقابل ضخامة الجهد المطبق لمد...

Watch this Scientific Journal Video about Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes at JoVE.com

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

قمنا بتطوير تقنية لpicoinjecting قطرات ميكروفلويديك التي لا تتطلب أقطاب معدنية. على هذا النحو، وأجهزة دمج تقنية لدينا هي أبسط لصنع واستخدام.

Picoinjection من قطرات ميكروفلويديك بدون أقطاب معدنية

Existing methods for picoinjecting reagents into microfluidic drops require metal electrodes integrated into the microfluidic chip. The integration of ...

picoinjection-of-microfluidic-drops-without-metal-electrodes

Research

JoVE Journal

Engineering

11.0K Views.  Unversity of California, San Francisco.  قمنا بتطوير تقنية لpicoinjecting قطرات ميكروفلويديك التي لا تتطلب أقطاب معدنية. على هذا النحو، وأجهزة دمج تقنية لدينا هي أبسط لصنع واستخدام. 

Video: Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

تصنيع واختبار ميكروفلويديك الميكانيكية المذبذبات

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Ultrasound Velocity Measurement in a Liquid Metal Electrode

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently more difficult than measuring the flow of a transparent fluid, since optical methods are not applicable. Ultrasound can be used to measure the velocity of an opaque fluid, not only at isolated points, but at hundreds or thousands of points arrayed along lines, with good temporal resolution. When applied to a liquid metal electrode, ultrasound velocimetry involves additional challenges: high temperature, chemical activity, and electrical conductivity. Here we describe the experimental apparatus and methods that overcome these challenges and allow the measurement of flow in a liquid metal electrode, as it conducts current, at operating temperature. Temperature is regulated within &#177;2 &#176;C using a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller that powers a custom-built furnace. Chemical activity is managed by choosing vessel materials carefully and enclosing the experimental setup in an argon-filled glovebox. Finally, unintended electrical paths are carefully prevented. An automated system logs control settings and experimental measurements, using hardware trigger signals to synchronize devices. This apparatus and these methods can produce measurements that are impossible with other techniques, and allow optimization and control of electrochemical technologies like liquid metal batteries.

Ultrasound velocimetry is used to study mixing by fluid flow in liquid metal electrodes. The focus of this manuscript is to illustrate the methods used for making precise, spatially-resolved ultrasound measurements while limiting oxidation and controlling and monitoring temperature, applied current, and the heater power being supplied.

الموجات فوق الصوتية قياس السرعة في المعدن السائل الكهربائي

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently ...

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use integrated paper microfluidic electrochemical pH sensor for resource-limited settings. Taking advantages from both pH meters and strips, the pH sensing platform is composed of hydrophobic barrier-patterned paper micropad (&#181;PAD) using polydimethylsiloxane (PDMS), screen-printed electrode (SPE) modified with IrO2-graphene films and molded acrylonitrile butadiene styrene (ABS) plastic holder. Repetitive cathodic potential cycling was employed for graphene oxide (GO) reduction which can completely remove electrochemically unstable oxygenated groups and generate a 2D defect-free homogeneous graphene thin film with excellent stability and electronic properties. A uniform and smooth IrO2 film in nanoscale grain size is anodically electrodeposited onto the graphene film, without any observable cracks. The resulting IrO2-RGO electrode showed slightly super-Nernstian responses from pH 2-12 in Britton-Robinson (B-R) buffers with good linearity, small hysteresis, low response time and reproducibility in different buffers, as well as low sensitivities to different interfering ionic species and dissolved oxygen. A simple portable digital pH meter is fabricated, whose signal is measured with a multimeter, using high input-impedance operational amplifier and consumer batteries. The pH values measured with the portable electrochemical paper-microfluidic pH sensors were consistent with those measured using a commercial laboratory pH meter with a glass electrode.

The study demonstrates the growth of iridium oxide-reduced graphene oxide (IrO2-RGO) nanohybrid thin films on irregular and rough screen-printed carbon substrate through a green electrochemical synthesis, and their implementation as a pH sensor with a patterned paper-fluidic platform.

الجرافين أكسيد Nanohybrid رقيقة التعديل أقطاب شاشة مطبوعة-خفض أكسيد إيريديوم كما يمكن التخلص منها ورقة الكهروكيميائية ميكروفلويديك درجة الحموضة مجسات

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

Knowledge Based Cloud FE Simulation of Sheet Metal Forming Processes

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the efficiency and lowering the development time of such processes, whilst reducing costs involved in trial-and-error prototyping. Recent focus on the substitution of steel components with aluminum alloy alternatives in the automotive and aerospace sectors has increased the need to simulate the forming behavior of such alloys for ever more complex component geometries. However these alloys, and in particular their high strength variants, exhibit limited formability at room temperature, and high temperature manufacturing technologies have been developed to form them. Consequently, advanced constitutive models are required to reflect the associated temperature and strain rate effects. Simulating such behavior is computationally very expensive using conventional FE simulation techniques.
This paper presents a novel Knowledge Based Cloud FE (KBC-FE) simulation technique that combines advanced material and friction models with conventional FE simulations in an efficient manner thus enhancing the capability of commercial simulation software packages. The application of these methods is demonstrated through two example case studies, namely: the prediction of a material's forming limit under hot stamping conditions, and the tool life prediction under multi-cycle loading conditions.

The following paper presents a novel FE simulation technique (KBC-FE), which reduces computational cost by performing simulations on a cloud computing environment, through the application of individual modules. Moreover, it establishes a seamless collaborative network between world leading scientists, enabling the integration of cutting edge knowledge modules into FE simulations.

المعرفة وبناء سحابة FE محاكاة عمليات رقة تشكيل المعادن

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the ...

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs within the interlayer space of semiconducting layered titania nanosheet (TNS) films was investigated here. Two types of intermediate films (i.e., TNS films containing methyl viologen (TNS/MV2+) and 2-ammoniumethanethiol (TNS/2-AET+)) were prepared. The two intermediate films were soaked in an aqueous tetrachloroauric(III) acid (HAuCl4) solution, whereby considerable amounts of Au(III) species were accommodated within the interlayer spaces of the TNS films. The two types of obtained films were then soaked in an aqueous sodium tetrahydroborate (NaBH4) solution, whereupon the color of the films immediately changed from colorless to purple, suggesting the formation of AuNPs within the TNS interlayer. When only TNS/MV2+ was used as the intermediate film, the color of the film gradually changed from metallic purple to dusty purple within 30 min, suggesting that aggregation of AuNPs had occurred. In contrast, this color change was suppressed by using the TNS/2-AET+ intermediate film, and the AuNPs were stabilized for over 4 months, as evidenced by the characteristic extinction (absorption and scattering) band from the AuNPs.

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

Here, we present a protocol for the in situ synthesis of gold nanoparticles (AuNPs) within the interlayer space of layered titanate films without the aggregation of AuNPs. No spectral change was observed even after 4 months. The synthesized material has expected applications in catalysis, photo-catalysis, and the development of cost-effective plasmonic devices.

في الموقع توليف الذهب النانوية دون تجميع في الفضاء البينية من الطبقات ملح التيتان أفلام شفافة

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs ...

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of electrospun titanium dioxide nanofibers (TiO2-NFs) on top of a blocking layer made of commercially available titanium dioxide nanoparticles (TiO2-NPs). This is achieved by first electrospinning a solution of titanium (IV) butoxide, polyvinylpyrrolidone (PVP), and glacial acetic acid in ethanol to obtain composite PVP/TiO2 nanofibers. These are then calcined at 500 &#176;C to remove the PVP and to obtain pure anatase-phase titania nanofibers. This material is characterized using scanning electron microscopy (SEM) and powder X-ray diffraction (XRD). The photoanode is prepared by first creating a blocking layer through the deposition of a TiO2-NPs/terpineol slurry on a fluorine-doped tin oxide (FTO) glass slide using doctor blading techniques. A subsequent thermal treatment is performed at 500 &#176;C. Then, the light-scattering layer is formed by depositing a TiO2-NFs/terpineol slurry on the same slide, using the same technique, and calcinating again at 500 &#176;C. The performance of the photoanode is tested by fabricating a dye-sensitized solar cell and measuring its efficiency through J-V curves under a range of incident light densities, from 0.25-1 Sun.

The overall goal of this project was to use electrospinning to fabricate a photoanode with improved performance for dye-sensitized solar cells.

إلكتروسبينينغ من أقطاب تحفيز ضوئي للخلايا الشمسية توعية صبغ

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a polymer film. This paper also presents a low-cost, vacuum-free fabrication method for this novel TE; the approach combines lithography, electroplating, and imprint transfer (LEIT) processing. The embedded nature of the EMTEs offers many advantages, such as high surface smoothness, which is essential for organic electronic device production; superior mechanical stability during bending; favorable resistance to chemicals and moisture; and strong adhesion with plastic film. LEIT fabrication features an electroplating process for vacuum-free metal deposition and is favorable for industrial mass production. Furthermore, LEIT allows for the fabrication of metal mesh with a high aspect ratio (i.e., thickness to linewidth), significantly enhancing its electrical conductance without adversely losing optical transmittance. We demonstrate several prototypes of flexible EMTEs, with sheet resistances lower than 1 &#937;/sq and transmittances greater than 90%, resulting in very high figures of merit (FoM) &#8211; up to 1.5 x 104 &#8211; which are amongst the best values in the published literature.

This protocol describes a solution-based fabrication strategy for high-performance, flexible, transparent electrodes with fully-embedded, thick metal mesh. Flexible transparent electrodes fabricated by this process demonstrate among the highest reported performances, including ultra-low sheet resistance, high optical transmittance, mechanical stability under bending, strong substrate adhesion, surface smoothness, and environmental stability.

قابلة للتطوير حل معالجتها استراتيجية تصنيع عالية الأداء، مرنة، أقطاب شفافة مع شبكة معدنية جزءا لا يتجزأ

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide electronics community. One of its hallmark features is the existence of a critical LAO thickness of 4 unit-cells (uc) for interfacial conductivity to emerge. Although electrostatic mechanisms have been proposed in the past to describe the existence of this critical thickness, the importance of chemical defects has been recently accentuated. Here, we describe the growth of metal/LAO/STO heterostructures in an ultra-high vacuum (UHV) cluster system combining pulsed laser deposition (to grow the LAO), magnetron sputtering (to grow the metal) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). We study step by step the formation and evolution of the q2DES and the chemical interactions that occur between the metal and the LAO/STO. Additionally, magnetotransport experiments elucidate on the transport and electronic properties of the q2DES. This systematic work not only demonstrates a way to study the electrostatic and chemical interplay between the q2DES and its environment, but also unlocks the possibility to couple multifunctional capping layers with the rich physics observed in two-dimensional electron systems, allowing the fabrication of new types of devices.

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

We fabricate metal/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures using a combination of pulsed laser deposition and in situ magnetron sputtering. Through magnetotransport and in situ X-ray photoelectron spectroscopy experiments, we investigate the interplay between electrostatic and chemical phenomena of the quasi two-dimensional electron gas formed in this system.

النمو والخصائص الكيميائية الكتروستاتي للمعدن/ﻻلو3/SrTiO3 هيتيروستروكتوريس

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

تصنيع سوبيرهيدروفوبيك الأسطح المعدنية لتطبيقات مضادة للتجمد

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with diverse customization options and favorable production methods is increasing continuously. With fused filament fabrication (FFF), it is possible to produce large and complex components quickly with high material efficiency. In FFF, a continuous thermoplastic filament is melted in a heated nozzle and deposited below. The computer-controlled print head is moved in order to build up the desired shape layer by layer. Investigations regarding printing of metals or ceramics are increasing more and more in research and industry. This study focuses on additive manufacturing (AM) with a multi-material approach to combine a metal (stainless steel) with a technical ceramic (zirconia: ZrO2). Combining these materials offers a broad variety of applications due to their different electrical and mechanical properties. The paper shows the main issues in preparation of the material and feedstock, device development, and printing of these composites.

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

This study shows multi-material additive manufacturing (AM) using fused filament fabrication (FFF) of stainless steel and zirconia.

تصنيع خيوط تنصهر (FFF) من مكونات معدنية-السيراميك

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with ...