This work was supported by the European Research Council (ERC Starting Grant n&#956;LIPIDS, No. 203428) and ETH Zurich (project number: ETH-49 12-2). The authors of this manuscript would like to thank Bodo Hattendorf for help with the ICP-MS and F. Kurth for cell counting. The authors also would like to thank Christoph B&#228;rtschi and Roland M&#228;der for their support with building the mechanical setup. The clean room facility FIRST at ETH Zurich is acknowledged for support in microfabrication.

1 SU-8マスター作製（図2） 注：ダスト粒子による欠陥を防ぐためにクリーンルームでSU-8マスターモールドの製造を行います。二枚のウエハは、製造、マイクロ流体機構とせずに1と1のウエハのために必要とされる。 <ol><li>マイクロ流体チップのマスター金型を準備します。最初のシリコンウエハに接着層を適用する。 <ol><li> 200℃で10分間、シリコンウェーハを脱水する。 RTまでウエハを冷却し、以下のプロトコルでSU-8 2002をスピンコーター、スピンコートにそれをそれをロードします。 </li><li>分配約3mlのウェハ上のレジスト。 </li><li>全体ウエハ上にレジストを広めるために10秒間500rpmでウエハをスピン。 </li><li>約2μmのレジストの高さを達成するために30秒間2000rpmでウェハをスピン。 </li></ol></li><li>過剰取り除く防ぐために、アセトンに浸した綿棒で、ウェハの縁部からレジスト次のステップでホットプレートにウェハのこだわり。ホットプレート上で95℃で60秒間ウェハを焼く。 </li><li>紫外線（365nmにおけるを80mJ / cm 2）を用いて、ウェハ全体を露光する。ポストベークウェハ95℃〜120秒間。 </li><li>ダウンウエハを冷却し、すぐにコートに再びSU-8 2050年のための以下のプロトコルを用いてウェハをスピン： <ol><li> （このステップの間に約3ml SU-8レジストを分配する）20秒間100rpmでウエハを回転。 </li><li>全体ウエハ上にレジストを広めるために10秒間500rpmでウエハをスピン。 </li><li>約40μmのレジストの厚さが、結果30秒間3,250 rpmでウェーハをスピン。 </li></ol></li><li>再び、過剰の65℃でのアセトンに浸した綿棒およびソフトベーク180秒間ホットプレート上のウエハとウエハのエッジから、および95℃で360秒間、レジストを除去する。 </li><li> STIによるフォトマスクを準備ソーダ石灰ガラスに弄ぶ。マスク設計については、図3を参照してください。準備されたマスクを介して紫外光（365 nmで測定された160 MJ / cm 2の）でレジストを露光するためにマスクアライナーを使用してください。 65℃で60秒間及び95℃で360秒間ホットプレート上で再び露光されたウエハ焼く。 </li><li> RTにウェハを冷却した後、レジストを現像するために5分間現像剤を充填したガラスペトリ皿にそれを浸す。静かに未露光SU-8を除去するためのペトリ皿を攪拌する。イソプロパノールでウェハをすすぎ、窒素銃で乾燥したそれを吹く。 </li><li>顕微鏡下でウェハを調べます。場合はステップ1.7で説明したように、数分間、再びウェハを開発、機能にレジストが残存している未開発。 </li><li> 200℃で2時間、ウェーハを焼成することにより、残留溶剤を除去します。ステッププロファイラでの機能の高さを確認してください。測定された高さが所望の高さとは異なる場合がprotoで始まる再び欄第ステップ1.1.4でスピン速度を適応させる。 </li><li>ウェハのPDMSの付着を防止するために、小さい磁製皿に1 H、1 H、2 H、2 Hの -perfluorodecyltrichlorosilane50μlと一緒にデシケーター内に配置することによって、それをsilanize。 100ミリバールにデシケーター内の圧力を低下させ、12時間ウェハをインキュベート。 <ol><li>ブランクPDMSのための部品、ステップ1.10の方法を使用して別のシリコンウエハをsilanize。時間を節約するためには、単一のデシケーター中で同時に両方のウェーハをsilanize。 </li></ol></li></ol> 2. LADEチップ製造 NOTE：LADEチップを接着24により接合二つPDMS片から作られる。最初の部分は、マイクロ流体機能が含まれています。他の部分は平坦でチャネルをシールするために使用される。貼り合わせ、それらは液滴輸送システムを有するチップをインタフェースするのに必要な円形の形状を形成する。ここでは、の製造二つの部分、それらの結合が記載されている。全ての工程は、 図4に示されている。 <ol><li>硬化剤PDMS 4gをプレポリマー40gとを混合することにより、PDMSの44グラムを調製し（これは、最大6チップで生じる）。それは気泡のない（これは約20分かかります）になるまで、デシケーター中にPDMSを脱気。 </li><li>構造化された半分のレプリカ成形。 <ol><li>ウェハの上にキャスティングフォームを配置し、デザインを中心に、案内構造体を使用して所定の位置にはめ込みます（ 図5を参照）。フラットPDMS半体のための場所にスナップをスキップします。 </li><li>鋳造形で脱気PDMSの約3〜4グラムを注ぎ、150℃のホットプレート上で6分間に置きます。鋳造形で硬化したPDMSを冷却し、慎重にスパチュラを用いて鋳造フォームウエハを持ち上げる。 </li><li>マイクロ流体チャネルの汚染を防止するために、コンタクトのWiに以前にあったチップの側面をカバーテープでウェハを番目。慎重に過剰PDMSを除去するために、PDMS部分の縁に沿ってテープを切った。 </li></ol></li><li>フラットPDMSの半分が空白シラン化ウェハで2.2.3に上記のステップ2.2.1を繰り返して作製した。 </li><li>テープのピールと生検パンチャーとの構造化された半分に流体接続穴をパンチ。貯蔵中にテープを有する構造を保護します。 </li><li>剤24を硬化PDMSを用いた接着によって一緒にPDMS部分を接着。 <ol><li>未処理のシリコンウェハを取り、PDMSは、6000 rpmで30秒間硬化剤でコーティングしてスピン。スピンコーターからウェハを取る。 </li><li>構造化された半分からテープを取り出し、ウェハ上に下に向けた構造でそれらを配置します。穏やかに気泡を除去するためにPDMSの上に押し出す。 </li><li>空白のPDMSの半分からテープを外します。ウェハから構造化された半体を取り、手動でフラットPDMSの半体の上に合わせます。静かに絞る気泡を除去し、室温で24時間、組み立てられたチップ硬化させるために一緒に別れる。チャンネルが崩壊する可能性があります。このような力で部品を一緒に押さないでください。 </li></ol></li><li>出口ノズルを開くには、カッターナイフでノズルチャネルに直交するインジケータ線に沿ったチップの先端をカットします。ストレート液体吐出するために必要なストレートカットを、確実にするために整列装置を使用してください。マイクロ流体チャネルとダスト粒子の欠陥のために、顕微鏡下でチップを点検。貯蔵中にチップを保護するために、入口穴の上にテープを入れてください。 </li><li>乾燥窒素源にとLADEチップのすべての注入口にチューブをWoulffボトルを接続します。預金50 Woulff瓶の底の1 H、1 H、2 H、2 Hの -perfluorodecyltrichlorosilaneのμLして閉じます。 </li><li> 1 H、1 Hを担持する窒素流で20分間、すべてのチャネルをフラッシュすることによってマイクロ流体チャネルをSilanize </em&gt;、2 H、約1ml /秒の流速で2 Hの -perfluorodecyltrichlorosilane。チップは、実験のための準備ができて、室温で少なくとも数週間保存することができる。 </li></ol>測定/液滴交通システム3.準備注記：セットアップ安定支持構造を構築する必要があるため、光学テーブルの上に全体の液滴輸送システムを構築する。全液滴輸送システムのスキームを図6に示されている。 <ol><li>垂直にステンレス鋼管を添付50センチメートルでカスタムサイクロンポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）アダプタをインストールします。マスフローコントローラとヘリウム源にアダプタを接続します。液滴可視化のための反対のサイトでアダプターに（高速）カメラとランプを取り付けます。 </li><li>鋼管の中央にカートリッジヒータを配置し、ポリ（塩化ビニル）（PVC）チューブおよびルグリチューブを使用膜desolvatorの入口と鋼管の端部を接続するためのコネクタ。 </li><li>直接ICPMS入口に接続されている層流アダプタの別のPVCチューブをdesolvatorの出口を接続する。マスフローコントローラアルゴン源に層流アダプタを接続し、後に安定した動作条件を達成するために、アルゴンを混合するために使用する。 </li><li>アダプターだけでなく、精神レベルの垂直鋼管を合わせます。位置合わせが正確でない場合には、液滴の大きな損失につながる可能性がある。ガスがシステムのウォームアップ時間中に漏れ出し防止するために、アダプタにプラグを差し込みます。 </li><li> 表1の設定を使用して、すべての上記ガス流およびデバイスが起動し、システムが15分間のウォームアップを許可する。カートリッジヒータは、事前にスイッチを入れ、温度を安定化させるために2時間を必要とする。 </li><li>サイクロンヘリウムアダプタの高さでラックにシリンジポンプを配置します。間の距離を保つシリンジポンプできるだけ短くアダプタ。 </li></ol> 4.測定注：以下のプロトコルが原因で使用することができ溶液および懸濁液の様々な一般的な用語で書かれている。しかしながら、細胞懸濁液は、単一細胞分析は、液滴の大部分が1つだけのセルを運ぶことを保証するために、実行され、&lt;1×10 7細胞/ mlの濃度に希釈されるべきである。注射器の出口が下向き指し、それらが下向きに指すようにチューブを取り付けるように細胞を用いた測定では角度でシリンジポンプを配置します。 <ol><li>注射器にチューブを取り付けます。負荷フルオロヘキサン二つ5ミリリットルの注射器と試料溶液または懸濁液で1 1mlシリンジ。注射器とチューブの中に閉じ込めすべての気泡を除去。 </li><li>シリンジポンプに注射器を取り付け、チップの入口に接続します。からスタート設定を使用してシリンジポンプを起動します。表1（またはそれ以上の流量）。フローを安定させるために3から5分を与える。 <ol><li>組織とチップの先端から余分な液体を除去します。液体は今ストレートジェットでチップから排出する必要があります。ストレート吐出をティッシュで拭くことによって達成することができない場合はチップを交換し、このステップでやり直す。 </li></ol></li><li>アダプタからプラグを外し、慎重にアダプタにチップを挿入します。必要に応じて、FC-40でチップに注油。チップは、実験の少なくとも2時間のために使用することができる。 </li><li> 表1の推奨測定設定範囲内であると流量を変更する。PFHの下部流量がPFH節約するだけでなく、同重体干渉による信号のバックグラウンドを減少させるだけでなく。 </li><li> （選ばれた流速に応じて）安定させるためにシステムを2-5分を与えます。目的の分析物の最も高い信号強度をICPMSを最適化します。 <ol><li>続いて、すべてのGの流れを調節するマスフローコントローラでアーゼ（ 表1の推奨される範囲を参照）、目的の分析物の最大信号強度が達成されるまで。プラズマパワーと同じようにICPMSに（製造者が推奨する範囲に応じて）フォーカスレンズ電圧チューン。 </li></ol></li><li> 10ミリ秒の滞留時間にICPMSを設定します（使用される非常にICPMSを申請したが、時間分解買収を確実にするために他の楽器と調整することができます）。製造業者のプロトコルを使用して、特定のm / zの信号の記録を開始。 </li><li>測定後、評価のためにデータ解析プログラムに生データを転送する。カウントに対するビンの中心値を生じたビン内蔵の機能を持つ10ミリ秒あたりのカウントに与えられたデータ、およびプロット。ガウス関数でプロット頻度分布ヒストグラムの各ピークを取り付け。フィットの平均およびσは、それぞれ、平均信号強度とその標準偏差を表す。 </li></ol> &lt;Pクラス= &quot;jove_title&quot;&gt; 5。キャリブレーションコンセプト<ol><li>サンプルと同じ流量で要素または目的のエレメントを含む単一または多元素標準溶液を測定する。 </li><li>顕微鏡上のペトリ皿にLADEチップを置きます。より良い画質のための非円形のチップを使用しています。ステップ2で説明したように、このチップを製造するが、単純な長方形の鋳造フォームの代わりに、部分的に丸い形のいずれかを使用。 </li><li>液滴の生成を開始するには、手順4.2.1に4.1に従ってください。ステップ5.1で使用される流量と流量を設定します。 </li><li>顕微鏡（20倍対物レンズ）に取り付けられた高速カメラで水性液滴の画像を記録する。記録から平均液滴直径を得るために、Basuの25による液滴形態計測と速度測定ソフトウェアと同様に画像解析ソフトウェアを使用してください。 </li><li>液滴が球体であると仮定して、液滴の体積を計算するために平均液滴直径を使用する。 <ol><li>このボリュームとknから液滴中の分析物の独自の濃度は、対応する原子の数を計算する。検出効率を得るために原子の数によって測定された滴あたりのイオン数を分割する。未知試料中の原子の数を計算し、この検出効率を使用する。 注：個々のチップ間の変動は22小さいので、その流量が同じままであれば、すべてのチップまたは溶液のための液滴サイズの測定を繰り返す必要はない。特定の流量に応じて、液滴サイズおよび周波数のリストはVerboket らによって公開されている。22。 </li></ol></li></ol>

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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pillar-induced+droplet+merging+in+microfluidic+circuits.">Pillar-induced droplet merging in microfluidic circuits.</a> Lab Chip. 8 (11), 1837-1841 (2008).</li><li>Song, H., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond+kinetics+on+a+microfluidic+chip+using+nanoliters+of+reagents.">Millisecond kinetics on a microfluidic chip using nanoliters of reagents.</a> J. Am. Chem. Soc. 125 (47), 14613-14619 (2003).</li><li>Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactions+in+droplets+in+microflulidic+channels.">Reactions in droplets in microflulidic channels.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 45 (44), 7336-7356 (2006).</li><li>Lombardi, D., Dittrich, P. 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+microfluidics+with+magnetic+beads:+a+new+tool+to+investigate+drug-protein+interactions.">Droplet microfluidics with magnetic beads: a new tool to investigate drug-protein interactions.</a> Anal. Bioanal. Chem. 399 (1), 347-352 (2011).</li><li>Edgar, J. S., 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=Compartmentalization+of+chemically+separated+components+into+droplets.">Compartmentalization of chemically separated components into droplets.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 48 (15), 2719-2722 (2009).</li><li>Edgar, J. S., 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=Capillary+electrophoresis+separation+in+the+presence+of+an+immiscible+boundary+for+droplet+analysis.">Capillary electrophoresis separation in the presence of an immiscible boundary for droplet analysis.</a> Anal. Chem. 78 (19), 6948-6954 (2006).</li><li>Baret, J. 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=Fluorescence-activated+droplet+sorting+(FADS):+efficient+microfluidic+cell+sorting+based+on+enzymatic+activity.">Fluorescence-activated droplet sorting (FADS): efficient microfluidic cell sorting based on enzymatic activity.</a> Lab Chip. 9 (13), 1850-1858 (2009).</li><li>Agresti, J. 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=Ultrahigh-throughput+screening+in+drop-based+microfluidics+for+directed+evolution.">Ultrahigh-throughput screening in drop-based microfluidics for directed evolution.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (9), 4004-4009 (2010).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

チップの製造は、非常に信頼性が高いですが、特別な注意が必要な製造中のいくつかの重要なポイントがあります。まず、組み立て時の清浄度は、ほこり、チップの汚染を防ぐために非常に重要である。ダストはチャンネルをブロックし、安定した液滴の生成を防止することができる。第二に、先端がノズル流路と直交する切断されることが特に重要である。カットの角度が強く、吐出角度?...

誘導結合プラズマ質量分析（ICPMS）による液体試料の元素分析は、一般に、導入装置1のようにスプレーチャンバーとの組み合わせでネブライザーを用いて行われる。この試料導入システム内にサンプルが多分散エアロゾルを生成するために、噴霧器によって噴霧される。下流噴霧室は、大きな液滴を除去するために使用される。この方法は、高いサンプル消費量（&gt; 0.3ミリリットル分-1）2及び不完全なサンプル輸送と関連している。したがって、唯一のマイクロリットルの試料体積は、生物学、法医学、毒物学および臨床研究3のように、使用可能なアプリケーションには非実用的となる。サンプル消費量を減らすために、より小さなノズル寸法を有する噴霧器3を開発した。しかし、縮小ノズルサイズは、未消化の生体液または濃縮塩溶液のサンプルが3を分析しなければならないとき、目詰まりのリスクを増大させる。 ら 4によって提案された。著者らは、ピエゾ電気駆動マイクロポンプにより製造された単分散離散微小液滴の形でICPMSに液体を注入した。この非常にシステムが広いアプリケーションを見つけられませんでしたにもかかわらず、それがICPMSで離散液滴導入の概念のさらなる発展を開始した。今日、30、50、70および100μmの大きさと100〜2,000ヘルツの周波数で液滴を生成することができるピエゾ電気的に駆動される分注システムは、購入することができる。液滴は、ほぼ100％の効率5でICPMSに輸送することができる。これらの微小液滴ディスペンサーを定量的に、単一のナノ粒子5,6を測定するだけでなく、個々の生物細胞7を特徴付けるため適用されている。サーマルインクジェット技術8に基づいて、同様のシステムは、生物学的試料9の分析のために試験した。 AvaIであるが可能な標識、単一の液滴を導入するシステムは、少量の試料に使用することができ、非常に効率的であり、ナノ粒子および細胞の分析のために期待され、それらはいくつかの制限を有する。 （カスタム設定10を使用しない限り）は、固定ノズルサイズ、液滴サイズがわずかに変化させることができる。液（pH、塩含有量）の物理的特性の変化は、液滴の特性（サイズ、射出速度）を変更することができる。また、これらのデバイスは、目詰まりを起こしやすい、かなり高価であり、清掃が困難である。 液滴を生成するための別の方法は、液滴マイクロ流体11の分野でよく知られている。近年、液滴マイクロ流体は、（バイオ）化学反応12-15のための、単一細胞の研究16,17のための関心を集めている。さらに、この技術は、エレクトロスプレーイオン化質量分析法18,19でサンプルを導入するためのマトリックス支援レーザー脱離/ ionizatioにサンプルを調製するために適用したn個の質量分析20,21。 最近、我々はICPMS 22における試料導入のためのマイクロ流体ベースのシステムを導入しました。私たちの導入システムの重要な構成要素は、液体補助滴吐出（LADE）チップである。このチップは、完全にポリ（ジメチルシロキサン）（PDMS）からなる。焦点第チャネル接合流に試料水溶液（ 図1）の単分散液滴を生成するために使用される。この目的のために、揮発性の高い（58〜60°C 23の沸点）と非混和性キャリア位相パーフルオロヘキサン（PFH）は（ 図1）が使用される。これらのPFHプロパティは、安定した液滴の生成とキャリア位相の高速な除去を可能にする。この生成方法は以下のサンプル液の影響の特性の変化は、他の液滴発生器と比較して。液滴サイズは水性相およびPFHの流量を変更することによって広い範囲にわたって調整可能である。下流secondarでyの接合は、よりPFHは少なくとも1m秒の流速を増加させるために添加されている-1。この速度で液体が液滴破壊（ 図1の挿入図）することなく安定した直進ジェットチップ（ 図1）から排出することができる。このダブルジャンクショ​​ンの設計は、液滴発生の独立した吐出安定性を制御することができる。液滴は、カスタマイズされた輸送システムをICPMSに輸送される。このシステムは、落下管およびPFHを除去するための膜desolvatorを含む。水性液滴の乾燥した残渣は、その後ICPMSと質量検出器は、イオンのプラズマ中でイオン化される。チップの前部は、樽型の液滴搬送システムとの緊密な接続を確保することである。ノズルとの接触が回避されるためPFH液滴として水性試料の吐出が、有益である。これはかなりの細胞懸濁液または共で作業するとき問題になる可能性がノズルの目詰まりのリスクを、低下ncentrated塩溶液。 PDMSソフトリソグラフィーによって作製LADEチップは、、、（材料費チップあたり約2ドル）安い使い捨ておよび変更が容易です。手作業の少量のみを必要とする加工と組み合わせて、各実験は、新しいチップを用いて行うことができる。したがって、面倒な清掃が必要とされず、相互汚染が最小化される。 ここでは、ソフトリソグラフィによるLADEチップの製造とICPMSへの応用が記載されている。水溶液細胞懸濁液を用いた測定の例が提示されている。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="919">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:320px;">Company</td>
			<td style="width:147px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:183px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Silicon wafer 100 mm</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Si-Mat (Kaufering, Germany)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">SU-8 2002</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Microchem Corp. (Massachusetts, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">n.a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">SU-8 2050</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Microchem Corp. (Massachusetts, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">n.a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Acetone</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Merk VWR (Darmstadt, Germany)</td>
			<td style="width:147px;">100014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td align="left" height="42" style="height:42px;width:269px;">MR-developer 600</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Microresist Technology GmbH (Berlin, Germany)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Isopropanol</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Merk VWR (Darmstadt, Germany)</td>
			<td style="width:147px;">109634</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td align="left" height="42" style="height:42px;width:269px;">1H,1H,2H,2H-perfluorodecyltrichlorosilane</td>
			<td align="left" style="width:320px;">ABCR-Chemicals (Karlsruhe, Germany)</td>
			<td style="width:147px;">AB111155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td align="left" height="42" style="height:42px;width:269px;">Sylgard 184 silicone elastomer kit (PDMS)</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Dow Corning (Michigan, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">39100000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Perfluorohexane 99%</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Sigma-Aldrich (Missouri, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">281042</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">FC-40</td>
			<td align="left" style="width:320px;">ABCR-Chemicals (Karlsruhe, Germany)</td>
			<td style="width:147px;">AB103511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">Phosphate-buffered saline&#160;</td>
			<td align="left">Life Technologies (Paisley, U.K.)&#160;</td>
			<td style="width:147px;">10010-015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td align="left" height="42" style="height:42px;width:269px;">Red blood cells in phosphate-buffered saline</td>
			<td align="left">Rockland Immunochemicals Inc. (Pennsylvania, U.S.A.)&#160;</td>
			<td style="width:147px;">R400-0100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td align="left" height="42" style="height:42px;width:269px;">Single-element standard solutions Na, Fe</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Inorganic Ventures (Virginia, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">Multielement standard solution&#160;</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Merck Millipore (Massachusetts, U.S.A.)</td>
			<td align="left" style="width:147px;">IV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Nitric acid</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Sub-boiled</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">Ultrahigh-purity water</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Merck Millipore (Massachusetts, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;"></td>
			<td style="width:320px;"></td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Name of Equipment</td>
			<td style="width:320px;"></td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Hot plate HP 160 III BM</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Sawatec (Sax, Switzerland)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td align="left">used for wafer preparation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Spin modules SM 180 BM</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Sawatec (Sax, Switzerland)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td align="left">used for wafer preparation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">MA-6 mask aligner</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Su&#776;ss MicroTec (Garching, Germany)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">High resolution film photomask</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Microlitho (Essex, U.K.)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Step profiler Dektak XT advanced</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Bruker&#160; (Massachusetts, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Hot plate MR 3002</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Heidolph (Schwabach, Germany)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td align="left">used for replica molding&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">1.5 mm biopsy puncher</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Miltex (Pennsylvania, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">33-31AA/33-31A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Spin coater&#160; WS-400 BZ-6NPP/LITE</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Laurell (Pennsylvania, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td align="left">used for adhesive bonding</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Syringe pump neMESYS</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Cetoni (Korbussen, Germany)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">1 mL syringe&#160;</td>
			<td align="left">Codan (Lensahn, Germany)&#160;</td>
			<td style="width:147px;">62.1002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">5 mL syringe&#160;</td>
			<td align="left">B. Braun (Melsungen, Germany)&#160;</td>
			<td style="width:147px;">4606051V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">PTFE tubing&#160;</td>
			<td align="left">PKM SA (Lyss, Switzerland)&#160;</td>
			<td style="width:147px;">PTFE-AWG-TFT20.N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">Quadrupole-based ICPMS ELAN6000</td>
			<td align="left">PerkinElmer (Massachusetts, U.S.A.)&#160;</td>
			<td>n. a.&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">Membrane desolvator CETAC6000AT+</td>
			<td align="left">CETAC Technologies (Nebraska, U.S.A.)&#160;</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td align="left">only the desolvator unit is used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">High speed camera Miro M110</td>
			<td align="left">Vision Research (New Jersey, U.S.A.)</td>
			<td style="width:147px;">n. a.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Data analysis program Origin pro</td>
			<td align="left" style="width:320px;">OriginLab Corp. (Massachusetts, U.S.A.)</td>
			<td align="left" style="width:147px;">version 8.6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:269px;">Microscope</td>
			<td align="left" style="width:320px;">Olympus (Tokyo, Japan)</td>
			<td align="left" style="width:147px;">IX71</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a microfluidic chip for icpms sample introduction

このプロトコルは、誘導結合プラズマ質量分析（ICPMS）用の試料導入システムのような使い捨ての低コストのマイクロ流体チップの製造および使用方法を説明します。チップは、パーフルオロヘキサン（PFH）で単分散水性試料液滴を生成します。水性液滴の大きさと頻度は40〜60ミクロンの範囲で、それぞれ90〜7,000ヘルツから変化させることができる。液滴は、PFHの第二の流れとチップから排出され、排出時に無傷のままされている。特注の脱溶媒和システムはPFHを削除し、ICPMSに液滴を輸送する。ここで、狭い強度分布に非常に安定した信号は、液滴の単分散性を示し、測定することができる。我々は、導入システムは、定量的に、単一のウシ赤血球の鉄を決定するために使用できることを示している。将来的には、導入装置の機能を容易に追加のマイクロ流体モジュールを統合することによって拡張することができる。

提示システムは、細胞又はナノ粒子を含む溶液または懸濁液の小体積を測定するために用いることができる。単一細胞の標準溶液および特性の測定の例は、ここに示されている。以上の例はVerboket ら 22に見出すことができる。 典型的には溶液の単一の液滴の信号が非常に短いイベントがある。これは、通常、数百マイクロ秒26のために持続する。?...

Watch this Scientific Journal Video about A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction at JoVE.com

A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction

我々は、誘導結合プラズマ質量分析（ICPMS）離散液滴試料導入システムを提示する。これは、90から7000 Hzまでの周波数で40〜60ミクロンのサイズ範囲で非常に単分散液滴を生成し、安価で使い捨てマイクロ流体チップに基づいています。

ICPMSサンプル導入のためのマイクロ流体チップ

This protocol discusses the fabrication and usage of a disposable low cost microfluidic chip as sample introduction system for inductively coupled plasma ...

a-microfluidic-chip-for-icpms-sample-introduction

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.0K ビュー.  ETH Zurich. 我々は、誘導結合プラズマ質量分析（ICPMS）離散液滴試料導入システムを提示する。これは、90から7000 Hzまでの周波数で40〜60ミクロンのサイズ範囲で非常に単分散液滴を生成し、安価で使い捨てマイクロ流体チップに基づいています。 

ビデオ: A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction

Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that accompany system miniaturisation. Advantages include the ability to efficiently process nano- to femoto- liter volumes of sample, facile integration of functional components, an intrinsic predisposition towards large-scale multiplexing, enhanced analytical throughput, improved control and reduced instrumental footprints.1
In recent years much interest has focussed on the development of droplet-based (or segmented flow) microfluidic systems and their potential as platforms in high-throughput experimentation.2-4 Here water-in-oil emulsions are made to spontaneously form in microfluidic channels as a result of capillary instabilities between the two immiscible phases. Importantly, microdroplets of precisely defined volumes and compositions can be generated at frequencies of several kHz. Furthermore, by encapsulating reagents of interest within isolated compartments separated by a continuous immiscible phase, both sample cross-talk and dispersion (diffusion- and Taylor-based) can be eliminated, which leads to minimal cross-contamination and the ability to time analytical processes with great accuracy. Additionally, since there is no contact between the contents of the droplets and the channel walls (which are wetted by the continuous phase) absorption and loss of reagents on the channel walls is prevented.
Once droplets of this kind have been generated and processed, it is necessary to extract the required analytical information. In this respect the detection method of choice should be rapid, provide high-sensitivity and low limits of detection, be applicable to a range of molecular species, be non-destructive and be able to be integrated with microfluidic devices in a facile manner. To address this need we have developed a suite of experimental tools and protocols that enable the extraction of large amounts of photophysical information from small-volume environments, and are applicable to the analysis of a wide range of physical, chemical and biological parameters. Herein two examples of these methods are presented and applied to the detection of single cells and the mapping of mixing processes inside picoliter-volume droplets. We report the entire experimental process including microfluidic chip fabrication, the optical setup and the process of droplet generation and detection.

Droplet-based microfluidic platforms are promising candidates for high throughput experimentation since they are able to generate picoliter, self-compartmentalized vessels inexpensively at kHz rates. Through integration with fast, sensitive and high resolution fluorescence spectroscopic methods, the large amounts of information generated within these systems can be efficiently extracted, harnessed and utilized.

マイクロ流体液滴のプラットフォームのための蛍光検出法

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that ...

生物工学

On-Chip Endothelial Inflammatory Phenotyping

Atherogenesis is potentiated by metabolic abnormalities that contribute to a heightened state of systemic inflammation resulting in endothelial dysfunction. However, early functional changes in endothelium that signify an individual's level of risk are not directly assessed clinically to help guide therapeutic strategy. Moreover, the regulation of inflammation by local hemodynamics contributes to the non-random spatial distribution of atherosclerosis, but the mechanisms are difficult to delineate in vivo. We describe a lab-on-a-chip based approach to quantitatively assay metabolic perturbation of inflammatory events in human endothelial cells (EC) and monocytes under precise flow conditions. Standard methods of soft lithography are used to microfabricate vascular mimetic microfluidic chambers (VMMC), which are bound directly to cultured EC monolayers.1 These devices have the advantage of using small volumes of reagents while providing a platform for directly imaging the inflammatory events at the membrane of EC exposed to a well-defined shear field. We have successfully applied these devices to investigate cytokine-,2 lipid-3, 4 and RAGE-induced5 inflammation in human aortic EC (HAEC). Here we document the use of the VMMC to assay monocytic cell (THP-1) rolling and arrest on HAEC monolayers that are conditioned under differential shear characteristics and activated by the inflammatory cytokine TNF-&alpha;. Studies such as these are providing mechanistic insight into atherosusceptibility under metabolic risk factors.

Microfluidic flow chambers etched by photolithography and fabricated from PDMS are applied to probe functional outcomes associated with EC dysfunction and inflammation. In a representative experiment, the ability of differential shear stress to modulate monocytic cell adhesion to cytokine activated EC monolayers is demonstrated.

オンチップ·血管内皮の炎症性表現型

Atherogenesis is potentiated by metabolic abnormalities that contribute to a heightened state of systemic inflammation resulting in endothelial ...

Microfluidic Chip Fabrication and Method to Detect Influenza

Fast and effective diagnostics play an important role in controlling infectious disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we present an integrated microfluidic thermoplastic chip with the ability to amplify influenza A virus in patient nasopharyngeal (NP) swabs and aspirates. Upon loading the patient sample, the microfluidic device sequentially carries out on-chip cell lysis, RNA purification and concentration steps within the solid phase extraction (SPE), reverse transcription (RT) and polymerase chain reaction (PCR) in RT-PCR chambers, respectively. End-point detection is performed using an off-chip Bioanalyzer (Agilent Technologies, Santa Clara, CA). For peripherals, we used a single syringe pump to drive reagent and samples, while two thin film heaters were used as the heat sources for the RT and PCR chambers. The chip is designed to be single layer and suitable for high throughput manufacturing to reduce the fabrication time and cost. The microfluidic chip provides a platform to analyze a wide variety of virus and bacteria, limited only by changes in reagent design needed to detect new pathogens of interest.

An integrated microfluidic thermoplastic chip has been developed for use as a molecular diagnostic. The chip performs nucleic acid extraction, reverse transcriptase, and PCR. Methods for fabricating and running the chip are described.

マイクロ流体チップの作製とインフルエンザを検出する方法

Fast  and effective diagnostics play an important role in controlling infectious  disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we ...

A Microfluidic Chip for the Versatile Chemical Analysis of Single Cells

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this purpose, the cells are passively trapped in the middle of a microchamber. Upon activation of the control layer, the cell is isolated from the surrounding volume in a small chamber. The surrounding volume can then be exchanged without affecting the isolated cell. However, upon short opening and closing of the chamber, the solution in the chamber can be replaced within a few hundred milliseconds. Due to the reversibility of the chambers, the cells can be exposed to different solutions sequentially in a highly controllable fashion, e.g. for incubation, washing, and finally, cell lysis. The tightly sealed microchambers enable the retention of the lysate, minimize and control the dilution after cell lysis. Since lysis and analysis occur at the same location, high sensitivity is retained because no further dilution or loss of the analytes occurs during transport. The microchamber design therefore enables the reliable and reproducible analysis of very small copy numbers of intracellular molecules (attomoles, zeptomoles) released from individual cells. Furthermore, many microchambers can be arranged in an array format, allowing the analysis of many cells at once, given that suitable optical instruments are used for monitoring. We have already used the platform for proof-of-concept studies to analyze intracellular proteins, enzymes, cofactors and second messengers in either relative or absolute quantifiable manner.

In this article we present a microfluidic chip for single cell analysis. It allows the quantification of intracellular proteins, enzymes, cofactors, and second messengers by means of fluorescent assays or immunoassays.&#160;

単一細胞の多彩な化学分析マイクロ流体チップ

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this ...

The Multi-organ Chip - A Microfluidic Platform for Long-term Multi-tissue Coculture

The ever growing amount of new substances released onto the market and the limited predictability of current in vitro test systems has led to a high need for new solutions for substance testing. Many drugs that have been removed from the market due to drug-induced liver injury released their toxic potential only after several doses of chronic testing in humans. However, a controlled microenvironment is pivotal for long-term multiple dosing experiments,&#160;as even minor alterations in extracellular conditions may greatly influence the cell physiology. We focused within our research program on the generation of a microengineered bioreactor, which can be dynamically perfused by an on-chip pump and combines at least two culture spaces for multi-organ applications. This circulatory system mimics the in vivo conditions of primary cell cultures better and assures a steadier,&#160;more quantifiable extracellular relay of signals to the cells. 
For demonstration purposes, human liver equivalents, generated by aggregating differentiated HepaRG cells with human hepatic stellate cells in hanging drop plates, were cocultured with human skin punch biopsies for up to 28 days inside the microbioreactor. The use of cell culture inserts enables the skin to be cultured at an air-liquid interface, allowing topical substance exposure. The microbioreactor system is capable of supporting these cocultures at near physiologic fluid flow and volume-to-liquid ratios, ensuring stable and organotypic culture conditions. The possibility of long-term cultures enables the repeated exposure to substances. Furthermore, a vascularization of the microfluidic channel circuit using human dermal microvascular endothelial cells yields a physiologically more relevant vascular model.

Here, we present a protocol to coculture primary cells, tissue models and punch biopsies in a microfluidic multi-organ chip for up to 28 days. Human dermal microvascular endothelial cells, liver aggregates and skin biopsies were successfully combined in a common media circulation.

多臓器チップ - 長期マルチ組織の共培養のためのマイクロ流体プラットフォーム

The ever growing amount of new substances released onto the market and the limited predictability of current in vitro test systems has led to a high need ...

Electrotaxis Studies of Lung Cancer Cells using a Multichannel Dual-electric-field Microfluidic Chip

The behavior of directional cell migration under a direct current electric-field (dcEF) is referred to as electrotaxis. The significant role of physiological dcEF in guiding cell movement during embryo development, cell differentiation, and wound healing has been demonstrated in many studies. By applying microfluidic chips to an electrotaxis assay, the investigation process is shortened and experimental errors are minimized. In recent years, microfluidic devices made of polymeric substances (e.g., polymethylmethacrylate, PMMA, or acrylic) or polydimethylsiloxane (PDMS) have been widely used in studying the responses of cells to electrical stimulation. However, unlike the numerous steps required to fabricate a PDMS device, the simple and rapid construction of the acrylic micro&#64258;uidic chip makes it suitable for both device prototyping and production. Yet none of the reported devices facilitate the efficient study of the simultaneous chemical and dcEF effects on cells. In this report, we describe our design and fabrication of an acrylic-based multichannel dual-electric-field (MDF) chip to investigate the concurrent effect of chemical and electrical stimulation on lung cancer cells. The MDF chip provides eight combinations of electrical/chemical stimulations in a single test. The chip not only greatly shortens the required experimental time but also increases accuracy in electrotaxis studies.

Many microfluidic devices have been developed for use in the study of electrotaxis. Yet, none of these chips allows the efficient study of the simultaneous chemical and electric-field (EF) effects on cells. We developed a polymethylmethacrylate-based device that offers better-controlled coexisting EF and chemical stimulation for use in electrotaxis research.

マルチチャンネルデュアル電界マイクロ流体チップを用いて、肺癌細胞の走電性の研究

The behavior of directional cell migration under a direct current electric-field (dcEF) is referred to as electrotaxis. The significant role of ...

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

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

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

ガットオンチップマイクロ流体デバイスにおけるマイクロ加工ヒト腸絨毛と生活Microbiomeの共培養

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

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to entry for non-specialists who would benefit greatly from the ability to develop their own microfluidic devices to address research questions. Particularly lacking has been the open dissemination of protocols related to photolithography, a key step in the development of a replica mold for the manufacture of polydimethylsiloxane (PDMS) devices. While the fabrication of single height silicon masters has been explored extensively in literature, fabrication steps for more complicated photolithography features necessary for many interesting device functionalities (such as feature rounding to make valve structures, multi-height single-mold patterning, or high aspect ratio definition) are often not explicitly outlined. 
Here, we provide a complete protocol for making multilayer microfluidic devices with valves and complex multi-height geometries, tunable for any application. These fabrication procedures are presented in the context of a microfluidic hydrogel bead synthesizer and demonstrate the production of droplets containing polyethylene glycol (PEG diacrylate) and a photoinitiator that can be polymerized into solid beads. This protocol and accompanying discussion provide a foundation of design principles and fabrication methods that enables development of a wide variety of microfluidic devices. The details included here should allow non-specialists to design and fabricate novel devices, thereby bringing a host of recently developed technologies to their most exciting applications in biological laboratories.

Multilayer microfluidic devices often involve the fabrication of master molds with complex geometries for functionality. This article presents a complete protocol for multi-step photolithography with valves and variable height features tunable to any application. As a demonstration, we fabricate a microfluidic droplet generator capable of producing hydrogel beads.

バルブ付き多層マイクロ流体デバイスのための多段階可変高さのフォトリソグラフィ

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

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

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

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

ドライ フィルムのレジストを用いた電気化学マイクロ流体バイオ プラットフォーム: デバイス作製、チップの試金の準備、およびシステム操作

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

Immobilization of Live Caenorhabditis elegans Individuals Using an Ultra-thin Polydimethylsiloxane Microfluidic Chip with Water Retention

Radiation is widely used for biological applications and for ion-beam breeding, and among these methods, microbeam irradiation represents a powerful means of identifying radiosensitive sites in living organisms. This paper describes a series of on-chip immobilization methods developed for the targeted microbeam irradiation of live individuals of Caenorhabditis elegans. Notably, the treatment of the polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic chips that we previously developed to immobilize C. elegans individuals without the need for anesthesia is explained in detail. This chip, referred to as a worm sheet, is resilient to allow the microfluidic channels to be expanded, and the elasticity allows animals to be enveloped gently. Also, owing to the self-adsorption capacity of the PDMS, animals can be sealed in the channels by covering the surface of the worm sheet with a thin cover film, in which animals are not pushed into the channels for enclosure. By turning the cover film over, we can easily collect the animals. Furthermore, the worm sheet shows water retention and allows C. elegans individuals to be subjected to microscopic observation for long periods under live conditions. In addition, the sheet is only 300 &#181;m thick, allowing heavy ions such as carbon ions to pass through the sheet enclosing the animals, thus allowing the ion particles to be detected and the applied radiation dose to be measured accurately. Because selection of the cover films used for enclosing the animals is very important for successful long-term immobilization, we conducted the selection of the suitable cover films and showed a recommended one among some films. As an application example of the chip, we introduced imaging observation of muscular activities of animals enclosing the microfluidic channel of the worm sheet, as well as the microbeam irradiation. These examples indicate that the worm sheets have greatly expanded the possibilities for biological experiments.

Immobilization of Live Caenorhabditis elegans Individuals Using an Ultra-thin Polydimethylsiloxane Microfluidic Chip with Water Retention

A series of immobilization methods has been established to allow the targeted irradiation of live Caenorhabditis elegans individuals using a recently developed ultra-thin polydimethylsiloxane microfluidic chip with water retention. This novel on-chip immobilization is also adequate for imaging observations. The detailed treatment and application examples of the chip are explained.

極薄ポリジメチルシロキサン マイクロ流体チップを用いた保水ライブ線虫個人の固定化

Radiation is widely used for biological applications and for ion-beam breeding, and among these methods, microbeam irradiation represents a powerful means ...