Questo lavoro è stato sponsorizzato dalla National Natural Science Foundation of China (51375176); la Fondazione di scienza naturale provinciale di Guangdong della Cina (2014A030313264); Scienza e tecnologia di pianificazione del progetto della provincia del Guangdong, Cina (2014B010126003).

Attenzione: si prega di consultare tutte le schede di dati di sicurezza (MSDS) prima dell'uso. Acetone è altamente infiammabile e può causare irritazione degli occhi e delle vie respiratorie. La tensione coinvolti è alta come alcune centinaia di volt; quindi, scintille elettriche sono attesi nel condurre l'esperimento. Svolgere gli esperimenti in una stanza con buona ventilazione per evitare esplosioni e fuoco dalle scintille.
 1. fabbricazione delle piastre e titolare Nota: In questo lavoro, i piatti dell'elettrodo e il titolare sono fabbricati da una linea di produzione in una fabbrica. Solo il materiale e i parametri di tutte le parti in questa carta saranno introdotto a causa dei processi complicati.
Piastre <ol><li>materiale e le dimensioni della piastra dell'elettrodo <ol><li>fabbrichi l'elettrodo con 1,4 mm CCL FR-4 con un sottile strato di rame di 35 µm. Vedere la Figura 1 per i parametri dettagliati della piastra dell'elettrodo.</li>
	</ol></li> <li>Parametri degli elettrodi <ol><li>ordine piastre degli elettrodi dalla fabbrica. Per ulteriori informazioni, vedere Figura 2.</li>
	</ol></li> <li>Ispezione della piastra dell'elettrodo <ol><li>dopo la preparazione della piastra dell'elettrodo, utilizzare un microscopio elettronico per controllare gli elettrodi per eventuali difetti evidenti sotto 100 X e 300 ingrandimenti. Si noti che eventuali piccoli difetti sulla superficie degli elettrodi possono causare corto circuiti, come mostrato nella Figura 3.</li>
		<li>Ispezionare e misurare la larghezza di elettrodo e spaziatura per determinare se la precisione di dimensione soddisfa il requisito di.</li>
		<li>Prova la piastra con un amperometro per vedere se si verifica un cortocircuito elettrico.</li>
	</ol></li> <li>Preparazione della piastra camera <ol><li>tagliare alcuni membrana di silicone per la stessa dimensione come la piastra elettrodo, come mostrato nella Figura 4. Scegliere membrane in silicone con diversi spessori di rendere piastre della camera con diverse altezze.</li>
		<li>Utilizzare un attrezzo di perforazione speciale di pugno del foro di alloggiamento, come mostrato nella Figura 5.</li>
	</ol></li> <li>Elaborazione del titolare <ol><li>ordinare il titolare da una fabbrica. I parametri dettagliati sono riportati nella Figura 6.</li>
	</ol></li> <li>Fabbricazione della piastra di copertura <ol><li>praticare due fori sulla parte superiore della piastra di copertura utilizzando una perforazione macchina per installare i tubi di entrata e di uscita. Vedere la Figura 7 per le loro posizioni e dimensioni.</li>
	</ol></li></ol> 2. Assemblea della micropompa <ol><li>acetone uso per lavare tutti i piatti, il titolare, i tubi di entrata e di uscita e altri strumenti utilizzati negli esperimenti. Mettere questi strumenti e piastre all'interno di un bicchiere e poi versare abbastanza 99,5% di acetone per immergerli. Porre il becher all'interno le lavatrici ad ultrasuoni. Accendere la lavatrice ad ultrasuoni e impostare il timer per 5 min.</li>
	<li>Inserire i tubi di aspirazione e mandata in acciaio inox nei due fori sulla piastra di copertura.</li>
	<li>Mettere una piastra camera di membrana di silicone sulla piastra elettrodo e poi coprire con il coperchio.</li>
	<li>Pila e allineare la piastra di copertura, la piastra di camera e l'elettrodo piatto dall'alto verso il basso e inserire le piastre allineate nel fermo.
	Bullone <ol><li>uso un M5 per fissare le piastre all'interno del supporto. Vedere la vista di esplosione e visualizzazione normale della micropompa assemblata, come illustrato nella Figura 8 e Figura 9, rispettivamente.</li>
		<li>Premere le piastre insieme serrando i bulloni. 
		Nota: I tubi e la cavità sulla piastra camera formerà un passaggio per il liquido di esercizio. La piastra di alloggiamento elastico può anche sigillare il divario tra le piastre per impedire la fuoriuscita di liquido. Vedere la vista di esplosione e la visualizzazione normale della micropompa assemblata nella Figura 8 e Figura 9, rispettivamente.</li>
	</ol></li> <li>Usare due tubi in poliuretano con diametro esterno da 4 mm e diametro interno di 2 mm per collegare i tubi di aspirazione e mandata in acciaio inox.</li>
	<li>Collegare un amperometro, alimentazione a 500 V CC e la micropompa in serie. Inserire un 1 fusibile tra l'amperometro e la fonte di energia per proteggere l'amperometro, nel caso in cui la micropompa è cortocircuitata.</li>
	<li>Inserire il tubo di alimentazione in un becher da mL 50 con 20-30 mL di acetone all'interno. 
	Nota: La figura 10 Mostra la piattaforma completata.</li>
</ol> 3. Procedura sperimentale <ol><li>lavori preparatori prima dell'esperimento <ol><li>utilizzare un cilindro per iniettare acetone a riempire la micropompa. Dopo il livello del liquido raggiunge il tubo di scarico, continuare a iniettare 10 mL di acetone all'interno fino a quando tutte le bolle sono spinti lontano della camera. 
		Nota: È Impossibile vedere se ci sono eventuali bolle lasciato all'interno della camera perché la piastra di copertura e l'elettrodo non sono trasparenti. Continuamente iniettando acetone aiuta a rimuovere le bolle, ma non può garantire che nessun bolle sono lasciato all'interno della micropompa. Bolle possono bloccare il passaggio di liquido, o possono corto circuiti e causare una micro-esplosione all'interno la micropompa, che brucerà gli elettrodi. L'effetto delle bolle sul funzionamento della pompa non è ancora completamente chiaro, ma i guasti che provocano sono stati osservati diverse volte.</li>
		<li>Versare 20-30 mL di acetone nel contenitore e mettere il tubo di alimentazione dentro il bicchiere. Assicurarsi che il livello del liquido è superiore all'ingresso di almeno 5 mm in modo che acetone può fluire nella pompa e aria non può essere aspirata nella camera di micropump.</li>
	</ol></li> <li>Pressione statica di prova <ol><li>collegare il tubo di scarico per una piccola cornice, in modo che il tubo flessibile possono rimanere dritto e verticale. Mettere un righello lungo il tubo di scarico per misurare il livello del liquido.</li>
		<li>Collegare la micropompa alla fonte di alimentazione.</li>
		<li>Avviare il test premendo l'interruttore e quindi segnare il livello del liquido iniziale.</li>
		<li>Dopo il livello del liquido diventa stabile, registrare il tempo, il livello del liquido finale e la corrente elettrica.</li>
		<li>Continuare a registrare il livello del liquido e la corrente ogni 10 s fino a quando si rompe la micropompa.</li>
	</ol></li> <li>Nel test di velocità di flusso <ol><li>utilizzare un grande cilindro graduato per raccogliere il liquido che esce il tubo di scarico. Assicurarsi di fissare il tubo di scarico in modo che alla fine rimane alla stessa altezza come il livello del liquido nel becher.</li>
		<li>Collegare la micropompa alla fonte di alimentazione.</li>
		<li>Avviare il test premendo l'interruttore e quindi segnare il livello del liquido iniziale.</li>
		<li>Come il liquido inizia a fuoriuscire il tubo di scarico, registrare il volume di acetone all'interno del cilindro di misura ogni 10 s. Come l'esperimento va avanti, aggiungere acetone Becher per mantenere il livello del liquido.</li>
	</ol></li> <li>Test di affidabilità
	<ol><li>Uso l'orario di lavoro medio per valutare l'affidabilità della pompa. Durante il test della velocità di flusso e la prova di pressione statica, è necessario registrare il tempo di funzionamento prima che la pompa si rompe. Registrare i fenomeni dettagliati di ciascuna ripartizione durante l'esperimento e ispezionare la superficie della piastra elettrodo in seguito per ulteriori analisi.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kazemi, P. Z., Selvaganapathy, P. R., Ching, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+micropillar+electrode+spacing+on+the+performance+of+electrohydrodynamic+micropumps.">Effect of micropillar electrode spacing on the performance of electrohydrodynamic micropumps.</a> J Electrostat. 68 (4), 376-383 (2010).</li><li>Kano, I., Nishina, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+electrode+arrangements+on+EHD+conduction+pumping.">Effect of electrode arrangements on EHD conduction pumping.</a> IEEE Trans Ind Appl. 49 (2), 679-684 (2013).</li><li>Laser, D. J., Santiago, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+micropumps.">A review of micropumps.</a> J Micromech Microeng. 14 (6), R35 (2004).</li><li>Fylladitakis, E. D., Theodoridis, M. P., Moronis, A. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+on+the+history,+research,+and+applications+of+electrohydrodynamics.">Review on the history, research, and applications of electrohydrodynamics.</a> IEEE Trans Plasma Sci. 42 (2), 358-375 (2014).</li><li>Yazdani, M., Seyed-Yagoobi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrostatics Joint Conf. , (2009).</li><li>Gharraei, R., Esmaeilzadeh, E., Hemayatkhah, M., Danaeefar, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigation+of+electrohydrodynamic+conduction+pumping+of+various+liquids+film+using+flush+electrodes.">Experimental investigation of electrohydrodynamic conduction pumping of various liquids film using flush electrodes.</a> J Electrostat. 69 (1), 43-53 (2011).</li><li>Gharraei, R., Esmaeilzadeh, E., Nobari, M. 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=Numerical+investigation+of+conduction+pumping+of+dielectric+liquid+film+using+flush-mounted+electrodes.">Numerical investigation of conduction pumping of dielectric liquid film using flush-mounted electrodes.</a> Theor Comp Fluid Dyn. 28 (1), 89 (2014).</li><li>Jeong, S. -. I., Seyed-Yagoobi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+of+electrohydrodynamic+pumping+through+conduction+phenomenon.">Experimental study of electrohydrodynamic pumping through conduction phenomenon.</a> J Electrostat. 56 (2), 123-133 (2002).</li><li>Seyed-Yagoobi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrohydrodynamic+pumping+of+dielectric+liquids.">Electrohydrodynamic pumping of dielectric liquids.</a> J Electrostat. 63 (6), 861-869 (2005).</li><li>Hojjati, M., Esmaeilzadeh, E., Sadri, B., Gharraei, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrohydrodynamic+conduction+pumps+with+cylindrical+electrodes+for+pumping+of+dielectric+liquid+film+in+an+open+channel.">Electrohydrodynamic conduction pumps with cylindrical electrodes for pumping of dielectric liquid film in an open channel.</a> Colloid Surface A. 392 (1), 294-299 (2011).</li><li>Yazdani, M., Seyed-Yagoobi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+investigation+of+electrohydrodynamic-conduction+pumping+of+liquid+film+in+the+presence+of+evaporation.">Numerical investigation of electrohydrodynamic-conduction pumping of liquid film in the presence of evaporation.</a> J Heat Trans-T ASME. 131 (1), 011602 (2009).</li><li>Vafaie, R. H., Ghavifekr, H. B., Lintel, H., Brugger, J., Renaud, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bi-directional+AC+electrothermal+micropump+for+on-chip+biological+applications.">Bi-directional AC electrothermal micropump for on-chip biological applications.</a> Electrophoresis. 37 (5-6), 719-726 (2016).</li><li>Pearson, M. R., Seyed-Yagoobi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Study+of+Linear+and+Radial+Two-Phase+Heat+Transport+Devices+Driven+by+Electrohydrodynamic+Conduction+Pumping.">Experimental Study of Linear and Radial Two-Phase Heat Transport Devices Driven by Electrohydrodynamic Conduction Pumping.</a> J Heat Trans-T ASME. 137 (2), 022901 (2015).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Una delle fasi critiche all'interno del protocollo è di controllare accuratamente la piastra elettrodo. Piccole sbavature sul bordo di un elettrodo possono provocare un corto circuito, e l'integrità della superficie possa influenzare notevolmente le prestazioni della pompa. La pulizia della piastra elettrodo e titolare è anche molto importante. L'altezza della camera dell'elettrodo è inferiore a 1 mm, quindi piccole particelle di polvere possono bloccare il flusso di lavoro liquido e provocare un corto circuito. Prima della prova, iniettando acetone nella camera può rimuovere le bolle all'esterno della camera.
Le prestazioni della micropompa possono essere gravemente influenzata dall'altezza della camera. Per eliminare tale influenza, la piastra camera elastica può essere sostituita da materiale più duro.
Ci sono alcune limitazioni alla tecnica. In primo luogo, l'altezza dell'elettrodo è determinata dallo strato di metallo su CCL FR-4. È relativamente elevato, che colpisce il flusso di liquido in una certa misura. In secondo luogo, utilizzando la membrana in silicone come la piastra di camera, la saldabilità dell'alloggiamento è migliorata. Tuttavia, l'elasticità del silicone può causare qualche deviazione in altezza della camera. Infine, l'elettrodo larghezza e spaziatura di elettrodo sono limitati dalla tecnica stessa, che rende il raggiungimento di più alta intensità di campo elettrico molto più difficile che con altre tecniche.
A differenza di altre tecniche di fabbricazione di alta precisione e di fotolitografia, utilizzando FR-4 CCL con questo processo di fabbricazione dell'elettrodo è relativamente più semplice ed economico. D'altra parte, la tensione elettrica necessaria in questo lavoro è molto più bassa. Pearson e Seyed-Yagoobi13 hanno proposto un elettrodo dell'anello e il design dell'elettrodo perforata che richiede 5 kV di tensione di CC della pompa di lavorare, mentre in quest'opera, la fonte di energia è solo 500 V.
Questa micropompa può essere utilizzato per eseguire un ciclo un tubo di calore, soprattutto un tubo di calore lunga che richiede una forza trainante diverso da forza capillare. Inserimento di uno o più elettrodi all'interno del tubo di calore in grado di fornire abbastanza forza trainante per il dielettrico liquido refrigerante viaggiare da quella fredda alla fine calda. Una funzione simile può essere ottenuta anche con un elettrodo ad anello fabbricato in materiale morbido, coibentato con un substrato metallico.

Micropompe può guidare il flusso di liquido su una scala molto più piccola rispetto alle maggior parte delle pompe. Negli ultimi anni, vari schemi di guida sono state applicate con successo a microfluidic sistemi1,2,3,4,5. La pompa idrodinamiche (EHD) può esercitare forze direttamente sul liquido, senza parti in movimento, che lo rende più semplici e più facili da fabbricare6. Secondo i tipi di carica, EHD pompe possono essere classificati come pompe iniezione, pompe di induzione o pompe di conduzione. Pompe di induzione non funzionano sui liquidi isotermici, mentre le pompe iniezione cambiare la conduttività liquida. Perché mancano di tali problemi, pompe di conduzione sono più stabili e hanno un'applicazione più ampia.
La pompa di conduzione è basata sulla mancata corrispondenza dei tassi dissociazione e ricombinazione di molecole liquide. Normalmente, il processo di dissociazione e ricombinazione può essere espressa come segue7,8: 
<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55867/55867eq1.jpg"> dove il tasso di ricombinazione kr è costante, mentre il tasso di dissociazione kd è una funzione della resistenza del campo elettrico. Quando l'intensità del campo elettrico raggiunge un determinato valore, il tasso di dissociazione supererà il tasso di ricombinazione. Quindi, spese più libere in viaggio per i due elettrodi di polarità opposta e la forma di strati di heterocharge. Questi strati di heterocharge sono la chiave per la pompa, come il movimento delle cariche spinge in avanti le molecole di liquide. Di conseguenza, forza di corpo netto può essere generato nel liquido all'interno della camera utilizzando elettrodi asimmetrici o la mancata corrispondenza della mobilità degli ioni positivi e negativi9,10,11,12 .
Questo lavoro introduce un nuovo modo di fabbricare una piastra elettrodo planare simmetrica per una pompa di conduzione. Piastra dell'elettrodo è preparata il CCL FR-4, e la camera della pompa è preparata da microlavorazioni. I processi di fabbricazione sono relativamente più semplice e più conveniente rispetto a quelli di altri metodi di produzione, quali nanolitografia. Una piattaforma di test è impostata per analizzare le performance della micropompa di conduzione in condizioni diverse. Inoltre, l'affidabilità della micropompa di conduzione è anche studiato in diverse circostanze.

<table width="683">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:207px;height:21px;">Amperemeter</td>
			<td style="width:311px;">-</td>
			<td style="width:101px;">85C1-MA</td>
			<td style="width:64px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:207px;height:21px;">DC high voltage power supply</td>
			<td style="width:311px;">NanTong Jianuo electric device company</td>
			<td style="width:101px;">GY-WY500-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:207px;height:21px;">Fuse</td>
			<td style="width:311px;">-</td>
			<td style="width:101px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:207px;height:21px;">Ultrasonic cleaner</td>
			<td style="width:311px;">Derui ultrasonic device company</td>
			<td style="width:101px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:207px;height:21px;">Soldering iron</td>
			<td style="width:311px;">-</td>
			<td style="width:101px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a performance-testing platform for a conduction micropump with an fr-4 copper-clad electrode plate

Qui, è realizzato con una micropompa conduzione con coppie simmetriche elettrodo planare preparato sul laminato rame-placcato ignifugo Vetroresina epossidica (FR-4) (CCL). Esso è utilizzato per studiare l'influenza delle dimensioni della camera sulle prestazioni di una micropompa di conduzione e per determinare l'affidabilità della pompa di conduzione quando acetone è usato come il fluido di lavoro. È istituita una piattaforma di test per valutare le prestazioni di conduzione micropompa in condizioni diverse. Quando l'altezza della camera è di 0,2 mm, la pressione della pompa raggiunge il valore di picco.

Come illustrato nella Figura 11, la pressione della pompa e il suo tasso crescente aumento quando la tensione aumenta. Quando la tensione raggiunge 500 V, la pressione raggiunge i 1.100 PA.
La pressione statica pompa aumenta con l'altezza della camera pompa ad aumentare quando l'altezza della camera è inferiore a 0,2 mm. Le prestazioni della pompa raggiunge il suo punto più alto quando l'altezza della camera è di 0,2 mm. Quindi, la pressione statica scende quando l'altezza della camera continua ad aumentare. Si ritiene che 0,2 millimetri è il miglior valore per l'altezza della camera. I risultati sono mostrati in Figura 12.
Aumentando la lunghezza della camera, la pressione statica aumenta, con una grande pendenza fino ad una lunghezza di camera di 23 mm e un pendio più piccolo, che indica un aumento graduale, in seguito. La tendenza di variazione di pressione della pompa è illustrata nella Figura 13.
Come illustrato nella Figura 14, c'è una leggera diminuzione della pressione statica contro curva Larghezza camera quando la larghezza della camera aumenta da 2 mm a 3 mm. in seguito, la pressione statica rimane ad un certo livello come gli aumenti di larghezza della camera.
Durante i test, la micropompa si rompe frequentemente dopo aver lavorato per 10-90 min. Dopo aver lavorato per un certo periodo di tempo, la pressione della pompa continua a scendere fino a guasto. Tuttavia, le prestazioni di pressione della pompa possono essere ripristinata quando viene aggiunto nuovo acetone Becher.
Quando ci sono bolle all'interno della pompa, la pressione della pompa non salirà più in alto che fa normalmente perché il passaggio del liquido di esercizio è bloccato dalle bolle. Se le piastre non sono sufficientemente pulite, significa che c'è ancora polvere o altre contaminazioni, la pompa sarà facilmente ottenere cortocircuitata quando queste particelle viaggiano per il divario tra gli elettrodi. Quando la pompa ottiene in cortocircuito, la corrente elettrica aumenterà molto velocemente e bruciare gli elettrodi.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig1.jpg"> 
Figura 1: dimensioni della piastra dell'elettrodo. La piastra elettrodo, camera piastra e piastra di copertura sono della stessa dimensione. Le larghezze sono 9 mm e le lunghezze sono 40 mm. I fori per il filo per saldatura hanno un diametro di 1,6 mm. ordine piastre degli elettrodi dalla fabbrica con questi parametri e controllare la dimensione del piatto in seguito per assicurarsi che possono adattarsi all'interno del supporto. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig2.jpg"> 
Figura 2: dimensioni degli elettrodi. Piastre degli elettrodi hanno 23 coppie di elettrodi, con una larghezza di elettrodo di 300 µm, una spaziatura di elettrodo di 200 µm, un gap di larghezza tra le coppie di due elettrodi di 400 µm e un elettrodo fine spaziatura di 600 µm. La spaziatura di elettrodo è il parametro più importante, poiché determina l'intensità del campo elettrico. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig3.jpg"> 
Figura 3: piccoli difetti sulla superficie degli elettrodi e i danni da corto circuiti. Stracci e pozzi superficiali sono i difetti tipici degli elettrodi. I pozzi in (un) hanno causato un guasto grave. Alcuni degli elettrodi in (b) bruciare sotto campo elettrico ad alta resistenza. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig4.jpg"> 
Figura 4: piastra dimensioni camera. La larghezza e la lunghezza della piastra sono 9 mm e 40 mm, rispettivamente. Lo spessore della piastra è 0,3 mm in questi test. La precisione di dimensione è di 0,1 mm. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig4large.jpg" target="_blank">per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig5.jpg"> 
Figura 5: immagine del punzone di foro speciale. L'attrezzo di perforazione speciale è personalizzato per la cavità sulla piastra camera di taglio. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig6.jpg"> 
Figura 6: l'ingegneria di disegno del proprietario del. L'apertura sulla parte superiore di 3 mm è per i tubi di aspirazione e mandata in acciaio inox. Lo spessore delle pareti di tutti è di 2 mm, e le dimensioni complessive del titolare sono 14 x 37.5 x 9 mm3. La parete di 2,4 mm a sinistra è per tenere la posizione della piastra elettrodo, piastra di copertura e camera piastra. Sulla parte inferiore del supporto, c'è un foro filettato M5 per un bullone di fissaggio. La precisione di dimensione del titolare è 0,1 mm, che non è molto alta. Assicurarsi che la piastra elettrodo possa adattarsi all'interno. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig7.jpg"> 
Figura 7: I parametri del coperchio. Il materiale del coperchio è anche FR4. Due tubi di acciaio sono inseriti nel foro per fornire il passaggio di entrata e di uscita per il liquido di esercizio. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig8.jpg"> 
Figura 8: vista esplosione la micropompa. Dall'alto al basso sono i tubi di entrata e di uscita, la piastra di copertura, la piastra di camera, piastra dell'elettrodo e il bullone di fissaggio. I tubi e la cavità sul cpiastra di hamber formano un passaggio del liquido per il liquido di esercizio. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig9.jpg"> 
Figura 9: immagine della micropompa assemblata renderizzata. Dopo la chiusura dell'otturatore, tutte le piastre vengono pressate insieme e il foro sulla piastra camera è l'unico spazio per liquido di fluire attraverso. La piastra di alloggiamento elastico può anche sigillare il divario tra le piastre per impedire la fuoriuscita di liquido. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig9large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig10.jpg"> 
Figura 10: l'immagine della micropompa sperimentare piattaforma. La bottiglia che contiene acetone può essere sostituito da un becher, ma è più sicuro coprire il becher con film sottile per impedire che l'acetone volatilizzarsi troppo. La fonte di alimentazione, l'amperometro e la pompa sono collegati in serie. Il tubo di scarico può essere anche sostituito da un tubo di vetro. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig10large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig11v2.jpg"> 
Figura 11: il rapporto tra la tensione e la pressione della pompa. La pressione della pompa e il suo crescente tasso aumenta quando la tensione aumenta. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig11v2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig12v2.jpg"> 
Figura 12: il rapporto tra l'altezza della camera e le prestazioni della pompa. Le prestazioni della pompa in primo luogo aumentano quindi gocce quando l'altezza della camera aumenta da 0,1 mm a 0,5 mm. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55867/55867fig12v2large.jpg" target="_blank">per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig13v2.jpg"> 
Figura 13: il rapporto tra la lunghezza dell'alloggiamento e le prestazioni della pompa. Le prestazioni della pompa aumenta quando aumenta la lunghezza.
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55867/55867fig14v2.jpg"> 
Figura 14: il rapporto tra l'ampiezza della camera e le prestazioni della pompa. La pressione della pompa rimane invariata quando aumenta l'ampiezza della camera.

Watch this Scientific Journal Video about A Performance-testing Platform for a Conduction Micropump with an FR-4 Copper-clad Electrode Plate at JoVE.com

A Performance-testing Platform for a Conduction Micropump with an FR-4 Copper-clad Electrode Plate

Questa carta presenta un protocollo per la realizzazione di una conduzione micropump usando elettrodi planari simmetrici sul laminato rame-placcato ignifugo Vetroresina epossidica (FR-4) (CCL) per testare l'influenza di dimensioni camera sulle prestazioni di un micropump conduzione.

Una piattaforma di test delle prestazioni per una conduzione Micropump con una piastra elettrodo rivestito di rame FR-4

Here, a conduction micropump with symmetric planar electrode pairs prepared on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) is ...

a-performance-testing-platform-for-conduction-micropump-with-an-fr-4

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Bioengineering

5.9K Views.  South China University of Technology. Questa carta presenta un protocollo per la realizzazione di una conduzione micropump usando elettrodi planari simmetrici sul laminato rame-placcato ignifugo Vetroresina epossidica (FR-4) (CCL) per testare l'influenza di dimensioni camera sulle prestazioni di un micropump conduzione.

Video: A Performance-testing Platform for a Conduction Micropump with an FR-4 Copper-clad Electrode Plate

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

Implantable microdevices are gaining significant attention for several biomedical applications1-4. Such devices have been made from a range of materials, each offering its own advantages and shortcomings5,6. Most prominently, due to the microscale device dimensions, a high modulus is required to facilitate implantation into living tissue. Conversely, the stiffness of the device should match the surrounding tissue to minimize induced local strain7-9. Therefore, we recently developed a new class of bio-inspired materials to meet these requirements by responding to environmental stimuli with a change in mechanical properties10-14. Specifically, our poly(vinyl acetate)-based nanocomposite (PVAc-NC) displays a reduction in stiffness when exposed to water and elevated temperatures (e.g. body temperature). Unfortunately, few methods exist to quantify the stiffness of materials in vivo15, and mechanical testing outside of the physiological environment often requires large samples inappropriate for implantation. Further, stimuli-responsive materials may quickly recover their initial stiffness after explantation. Therefore, we have developed a method by which the mechanical properties of implanted microsamples can be measured ex vivo, with simulated physiological conditions maintained using moisture and temperature control13,16,17. 
To this end, a custom microtensile tester was designed to accommodate microscale samples13,17 with widely-varying Young's moduli (range of 10 MPa to 5 GPa). As our interests are in the application of PVAc-NC as a biologically-adaptable neural probe substrate, a tool capable of mechanical characterization of samples at the microscale was necessary. This tool was adapted to provide humidity and temperature control, which minimized sample drying and cooling17. As a result, the mechanical characteristics of the explanted sample closely reflect those of the sample just prior to explantation.
The overall goal of this method is to quantitatively assess the in vivo mechanical properties, specifically the Young's modulus, of stimuli-responsive, mechanically-adaptive polymer-based materials. This is accomplished by first establishing the environmental conditions that will minimize a change in sample mechanical properties after explantation without contributing to a reduction in stiffness independent of that resulting from implantation. Samples are then prepared for implantation, handling, and testing (Figure 1A). Each sample is implanted into the cerebral cortex of rats, which is represented here as an explanted rat brain, for a specified duration (Figure 1B). At this point, the sample is explanted and immediately loaded into the microtensile tester, and then subjected to tensile testing (Figure 1C). Subsequent data analysis provides insight into the mechanical behavior of these innovative materials in the environment of the cerebral cortex.

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

A method is discussed by which the in vivo mechanical behavior of stimuli-responsive materials is monitored as a function of time. Samples are tested ex vivo using a microtensile tester with environmental controls to simulate the physiological environment. This work further promotes understanding the in vivo behavior of our material.

Test microtrazione Environmentally-controllato di meccanica-adattivi nanocompositi polimerici per<em&gt; Ex vivo</em&gt; Caratterizzazione

Implantable microdevices are gaining significant attention for several biomedical applications1-4. Such devices have been made from a range of materials, ...

Ricerca

Bioingegneria

A Versatile Automated Platform for Micro-scale Cell Stimulation Experiments

Study of cells in culture (in vitro analysis) has provided important insight into complex biological systems. Conventional methods and equipment for in vitro analysis are well suited to study of large numbers of cells (&ge;105) in milliliter-scale volumes (&ge;0.1 ml). However, there are many instances in which it is necessary or desirable to scale down culture size to reduce consumption of the cells of interest and/or reagents required for their culture, stimulation, or processing. Unfortunately, conventional approaches do not support precise and reproducible manipulation of micro-scale cultures, and the microfluidics-based automated systems currently available are too complex and specialized for routine use by most laboratories. To address this problem, we have developed a simple and versatile technology platform for automated culture, stimulation, and recovery of small populations of cells (100 - 2,000 cells) in micro-scale volumes (1 - 20 &mu;l). The platform consists of a set of fibronectin-coated microcapillaries ("cell perfusion chambers"), within which micro-scale cultures are established, maintained, and stimulated; a digital microfluidics (DMF) device outfitted with "transfer" microcapillaries ("central hub"), which routes cells and reagents to and from the perfusion chambers; a high-precision syringe pump, which powers transport of materials between the perfusion chambers and the central hub; and an electronic interface that provides control over transport of materials, which is coordinated and automated via pre-determined scripts. As an example, we used the platform to facilitate study of transcriptional responses elicited in immune cells upon challenge with bacteria. Use of the platform enabled us to reduce consumption of cells and reagents, minimize experiment-to-experiment variability, and re-direct hands-on labor. Given the advantages that it confers, as well as its accessibility and versatility, our platform should find use in a wide variety of laboratories and applications, and prove especially useful in facilitating analysis of cells and stimuli that are available in only limited quantities.

We have developed an automated cell culture and interrogation platform for micro-scale cell stimulation experiments. The platform offers simple, versatile, and precise control in cultivating and stimulating small populations of cells, and recovering lysates for molecular analyses. The platform is well suited to studies that use precious cells and/or reagents.

Una piattaforma automatizzata versatile per micro-scala Cellulari esperimenti di stimolazione

Study of cells in culture (in vitro analysis) has provided important insight into complex biological systems. Conventional methods and equipment for in ...

Investigating Receptor-ligand Systems of the Cellulosome with AFM-based Single-molecule Force Spectroscopy

Cellulosomes are discrete multienzyme complexes used by a subset of anaerobic bacteria and fungi to digest lignocellulosic substrates. Assembly of the enzymes onto the noncatalytic scaffold protein is directed by interactions among a family of related receptor-ligand pairs comprising interacting cohesin and dockerin modules. The extremely strong binding between cohesin and dockerin modules results in dissociation constants in the low picomolar to nanomolar range, which may hamper accurate off-rate measurements with conventional bulk methods. Single-molecule force spectroscopy (SMFS) with the atomic force microscope measures the response of individual biomolecules to force, and in contrast to other single-molecule manipulation methods (i.e.&#160;optical tweezers), is optimal for studying high-affinity receptor-ligand interactions because of its ability to probe the high-force regime (&#62;120 pN). Here we present our complete protocol for studying cellulosomal protein assemblies at the single-molecule level. Using a protein topology derived from the native cellulosome, we worked with enzyme-dockerin and carbohydrate binding module-cohesin (CBM-cohesin) fusion proteins, each with an accessible free thiol group at an engineered cysteine residue. We present our site-specific surface immobilization protocol, along with our measurement and data analysis procedure for obtaining detailed binding parameters for the high-affinity complex. We demonstrate how to quantify single subdomain unfolding forces, complex rupture forces, kinetic off-rates, and potential widths of the binding well. The successful application of these methods in characterizing the cohesin-dockerin interaction responsible for assembly of multidomain cellulolytic complexes is further described.

Cellulosomes are multienzyme complexes designed for digesting cellulose. AFM-based SMFS was used to study the mechanical properties and folding configuration of cellulosome-associated protein assemblies. We present a complete workflow for protein immobilization, data acquisition, and data analysis to study the interactions of individual receptor-ligand complexes involved in cellulosome assembly.

Indagare Sistemi recettore-ligando del Cellulosome con sede a AFM singola molecola di Forza Spettroscopia

Cellulosomes are discrete multienzyme complexes used by a subset of anaerobic bacteria and fungi to digest lignocellulosic substrates. Assembly of the ...

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This technology has shown potential in addressing previously challenging applications; including, delivery to primary immune cells, cell reprogramming, carbon nanotube, and quantum dot delivery. This vector-free microfluidic platform relies on mechanical disruption of the cell membrane to facilitate cytosolic delivery of the target material. Herein, we describe the detailed method of use for these microfluidic devices including, device assembly, cell preparation, and system operation. This delivery approach requires a brief optimization of device type and operating conditions for previously unreported applications. The provided instructions are generalizable to most cell types and delivery materials as this system does not require specialized buffers or chemical modification/conjugation steps. This work also provides recommendations on how to improve device performance and trouble-shoot potential issues related to clogging, low delivery efficiencies, and cell viability.

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This protocol provides detailed steps on how to use the system for a broad range of applications.

Spremere cellulare come un robusto, Microfluidic intracellulare Delivery Platform

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

A Microfluidic Platform for Precision Small-volume Sample Processing and Its Use to Size Separate Biological Particles with an Acoustic Microdevice

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. However, to achieve robust sample manipulation it is necessary to address device integration with the macroscale environment. To realize repeatable, sensitive particle separation with microfluidic devices, this protocol presents a complete automated and integrated microfluidic platform that enables precise processing of 0.15&#8211;1.5 ml samples using microfluidic devices. Important aspects of this system include modular device layout and robust fixtures resulting in reliable and flexible world to chip connections, and fully-automated fluid handling which accomplishes closed-loop sample collection, system cleaning and priming steps to ensure repeatable operation. Different microfluidic devices can be used interchangeably with this architecture. Here we incorporate an acoustofluidic device, detail its characterization, performance optimization, and demonstrate its use for size-separation of biological samples. By using real-time feedback during separation experiments, sample collection is optimized to conserve and concentrate sample. Although requiring the integration of multiple pieces of equipment, advantages of this architecture include the ability to process unknown samples with no additional system optimization, ease of device replacement, and precise, robust sample processing.

This protocol describes a system architecture for performing automated small volume (0.15&#8211;1.5 ml) particle separations using a microfluidic device, and discusses methods to optimize acoustofluidic device performance and operation.

Una piattaforma per l&#39;elaborazione di precisione Microfluidic piccola Volume del campione e il suo uso per Dimensione particelle biologiche separate con un Microdevice Acoustic

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. ...

Three-Dimensionally Printed Microfluidic Cross-flow System for Ultrafiltration/Nanofiltration Membrane Performance Testing

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane technology. Understanding the fouling process could lead to optimization and higher efficiency of membrane based filtration. Here we show the design and fabrication of an automated three-dimensionally (3-D) printed microfluidic cross-flow filtration system that can test up to 4 membranes in parallel. The microfluidic cells were printed using multi-material photopolymer 3-D printing technology, which used a transparent hard polymer for the microfluidic cell body and incorporated a thin rubber-like polymer layer, which prevents leakages during operation. The performance of ultrafiltration (UF), and nanofiltration (NF) membranes were tested and membrane fouling could be observed with a model foulant bovine serum albumin (BSA). Feed solutions containing BSA showed flux decline of the membrane. This protocol may be extended to measure fouling or biofouling with many other organic, inorganic or microbial containing solutions. The microfluidic design is especially advantageous for testing materials that are costly or only available in small quantities, for example polysaccharides, proteins, or lipids due to the small surface area of the membrane being tested. This modular system may also be easily expanded for high throughput testing of membranes.&#160;

Design and fabrication of a three-dimensionally (3-D) printed microfluidic cross-flow filtration system is demonstrated. The system is used to test performance and observe fouling of ultrafiltration and nanofiltration (thin film composite) membranes.

Tridimensionalmente stampato Microfluidic sistema a flusso incrociato per ultrafiltrazione / nanofiltrazione membrana Performance Testing

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to spatially fractionate the sample based on a biological property of interest. For the resultant spatial distribution to be used as the assay readout, microfluidic devices are often subjected to microscopic analysis requiring complex instrumentation with higher cost and reduced portability. To address this limitation, we have developed an integrated electronic sensing technology for multiplexed detection of particles at different locations on a microfluidic chip. Our technology, called Microfluidic CODES, combines Resistive Pulse Sensing with Code Division Multiple Access to compress 2D spatial information into a 1D electrical signal. In this paper, we present a practical demonstration of the Microfluidic CODES technology to detect and size cultured cancer cells distributed over multiple microfluidic channels. As validated by the high-speed microscopy, our technology can accurately analyze dense cell populations all electronically without the need for an external instrument. As such, the Microfluidic CODES can potentially enable low-cost integrated lab-on-a-chip devices that are well suited for the point-of-care testing of biological samples.

We demonstrate a microfluidic platform with an integrated surface electrode network that combines resistive pulse sensing (RPS) with code division multiple access (CDMA), to multiplex detection and sizing of particles in multiple microfluidic channels.

Piattaforma microfluidica con multiplex di rilevamento elettronico per spaziale monitoraggio di particelle

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

An Ultrasonic Tool for Nerve Conduction Block in Diabetic Rat Models

Nerve conduction block with a high intensity-focused ultrasound (HIFU) transducer has been performed in normal and diabetic animal models recently. HIFU can reversibly block the conduction of peripheral nerves without damaging the nerves while using an appropriate ultrasonic parameter. Temporary and partial block of the action potentials of nerves shows that HIFU has the potential to be a useful clinical treatment for pain relief. This work demonstrates the procedures for suppressing the action potentials of neuropathic nerves in diabetic rats in vivo using an HIFU transducer. The first step is to generate adult male diabetic neuropathic rats by streptozotocin (STZ) injection. The second step is to evaluate the peripheral diabetic neuropathy in STZ-induced diabetic rats by an electronic von Frey probe and a hot plate. The final step is to record in vivo extracellular action potentials of the nerve exposed to HIFU sonication. The method showed here may benefit the study of ultrasound analgesic applications.

This work presents the methodology of applying high intensity-focused ultrasound to block the action potentials of diabetic neuropathic nerves.

Blocco di uno strumento ad ultrasuoni per la conduzione del nervo in modelli di ratto diabetico

Nerve conduction block with a high intensity-focused ultrasound (HIFU) transducer has been performed in normal and diabetic animal models recently. HIFU ...

A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

In the last decade, microfluidic techniques have been applied to study small animals, including the nematode Caenorhabditis elegans, and have proved useful as a convenient live imaging platform providing capabilities for precise control of experimental conditions in real time. In this article, we demonstrate live imaging of individual worms employing WormSpa, a previously-published custom microfluidic device. In the device, multiple worms are individually confined to separate chambers, allowing multiplexed longitudinal surveillance of various biological processes. To illustrate the capability, we performed proof-of-principle experiments in which worms were infected in the device with pathogenic bacteria, and the dynamics of expression of immune response genes and egg laying were monitored continuously in individual animals. The simple design and operation of this device make it suitable for users with no previous experience with microfluidic-based experiments. We propose that this approach will be useful for many researchers interested in longitudinal observations of biological processes under well-defined conditions.

A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

In this article, we demonstrate live imaging of individual worms employing a custom microfluidic device. In the device, multiple worms are individually confined to separate chambers, allowing multiplexed longitudinal surveillance of various biological processes.

Una piattaforma microfluidica per Imaging longitudinale in Caenorhabditis elegans

In the last decade, microfluidic techniques have been applied to study small animals, including the nematode Caenorhabditis elegans, and have proved ...

An Ultrahigh-throughput Microfluidic Platform for Single-cell Genome Sequencing

Sequencing technologies have undergone a paradigm shift from bulk to single-cell resolution in response to an evolving understanding of the role of cellular heterogeneity in biological systems. However, single-cell sequencing of large populations has been hampered by limitations in processing genomes for sequencing. In this paper, we describe a method for single-cell genome sequencing (SiC-seq) which uses droplet microfluidics to isolate, amplify, and barcode the genomes of single cells. Cell encapsulation in microgels allows the compartmentalized purification and tagmentation of DNA, while a microfluidic merger efficiently pairs each genome with a unique single-cell oligonucleotide barcode, allowing &gt;50,000 single cells to be sequenced per run. The sequencing data is demultiplexed by barcode, generating groups of reads originating from single cells. As a high-throughput and low-bias method of single-cell sequencing, SiC-seq will enable a broader range of genomic studies targeted at diverse cell populations.

Single-cell sequencing reveals genotypic heterogeneity in biological systems, but current technologies lack the throughput necessary for the deep profiling of community composition and function. Here, we describe a microfluidic workflow for sequencing &gt;50,000 single-cell genomes from diverse cell populations.

Una piattaforma di Microfluidic ad altissima velocità di trasmissione per il sequenziamento del genoma di cella singola

Sequencing technologies have undergone a paradigm shift from bulk to single-cell resolution in response to an evolving understanding of the role of ...