Name: thermal measurement techniques in analytical microfluidic devices
Uploaded: 2015-06-03T13:00:00
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이 작품에 대한 부분적인 재정 지원은 물 장비 및 위스콘신 - 밀워키 (IIP-0968887)과 마켓 대학 (IIP-0968844)의 대학에있는 정책에 대한 산업 / 대학 협동 연구 센터를 통해 미국 국립 과학 재단 (National Science Foundation)에 의해 제공되었다. 우리는 도움이 토론 글렌 M. 워커, 우 진 장과 샨 Radhakrishnan 감사합니다.

1. 열 입자 감지 (TPD) <ol><li> 표준 반도체 공정 기술을 이용하여 2, 마이크로 머신에 의한 박막 실리콘 질화물 막, 및 온도 센서가 내장 마이크로 제조 실리콘 장치를 준비한다. 탈 (DI) 물 제조 장치를 씻어. 주 : 열 입자 탐지기를위한 미세 유체 소자의 제조 방법은 선행 문헌 2에 설명되어있다. </li><li> 마이크로 채널이 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 기판을 제조, (5)를</s...

<ol>
	<li>Zhang, H., Chon, C., Pan, X., Li, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+counting+particles+in+microfluidic+applications.">Methods for counting particles in microfluidic applications.</a> Microfluid Nanofluid. 7 (6), 739-749 (2009).</li><li>Vutha, A. K., Davaji, B., Lee, C. H., Walker, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+device+for+thermal+particle+detection.">A microfluidic device for thermal particle detection.</a> Microfluid Nanofluid. 17 (5), 871-878 (2014).</li><li>Davaji, B., Bak, H. J., Chang, W. J., Lee, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+On-chip+Three-dimensional+Micromachined+Calorimeter+with+Fully+Enclosed+and+Suspended+Thin-film+Chamber+for+Thermal+Characterization+of+Liquid+Samples.">A Novel On-chip Three-dimensional Micromachined Calorimeter with Fully Enclosed and Suspended Thin-film Chamber for Thermal Characterization of Liquid Samples.</a> Biomicrofluidics. 8 (3), 034101-034113 (2014).</li><li>Davaji, B., Lee, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+paper-based+calorimetric+microfluidics+platform+for+bio-chemical+sensing.">A paper-based calorimetric microfluidics platform for bio-chemical sensing.</a> Biosens. Bioelectron. 59, 120-126 (2014).</li><li>Liu, 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=Process+research+of+high+aspect+ratio+microstructure+using+SU-8+resist.">Process research of high aspect ratio microstructure using SU-8 resist.</a> Microsystem Technologies. 10, 265-268 (2004).</li><li>Dusen, M. S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Platinum-resistance+thermometry+at+low+temperatures.">Platinum-resistance thermometry at low temperatures.</a> J. Am. Chem. Soc. 47 (2), 326-332 (1925).</li><li>Arpaci, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Conduction Heat Transfer. , (1966).</li><li>Garden, J. L., Chteau, E., Chaussy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+sensitive+ac+nanocalorimeter+for+microliter-scale+liquids+or+biological+samples.">Highly sensitive ac nanocalorimeter for microliter-scale liquids or biological samples.</a> Appl. Phys. Lett. 84, 3597-3599 (2004).</li><li>Kilo, 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=Evaluation+of+a+New+Blood+Glucose+Monitoring+System+with+Auto-Calibration.">Evaluation of a New Blood Glucose Monitoring System with Auto-Calibration.</a> Diabetes Technol. Ther. 7 (2), 283-294 (2005).</li><li>Scheper, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thermal Biosensors Bioactivity Bioaffinity (Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology). , (1999).</li></ol>

Different thermal measurement techniques in microfluidic devices and their respective setup procedures are presented in this work. These thermal measurement methods such as thermal conductivity monitoring, thermal penetration time, amplitude of AC thermal fluctuations, and amplitude measurement of the generated heat are used to detect specific substances and investigate different reactions and interactions. 
The thermal time constant plays a key role in the aforementioned thermal measurement t...

세 가지 다른 마이크로 크기의 열 측정 기술은이 문서에 제시되어있다. 미세 유체 장치의 세 가지 상이한 구성은 열 입자 검출부 (TPD), 열적 특성 (열전도율 및 비열), 및 화학 반응과 상호 작용 열량 검출에 사용된다. 열 입자 검출 검출 및 미세 유체 장치에서 입자를 계산하는 것은 널리, 환경 산업, 생물 응용 프로그램 (1)에 사용됩니다. TPD는 미세 유체 장치 2 열 측정의 새로운 응용 프로그램 중 하나입니다. 검출 및 입자 크기에 기초하여 입자를 계수 열 전달을 사용하여 시스템의 복잡성, 비용 및 크기를 감소시킨다. 다른 방법, 복잡한 광학 또는 복잡한 전기 측정 및 고급 신호 처리 소프트웨어에서 입자를 검출하기 위해 사용된다. 열 체인지마이크로 열량계를 사용하여 액체 물질의 cterization 액체 시료의 열 특성은 미세 유체 장치의 열 측정의 두 번째 응용 프로그램입니다. 마이크로 스케일 열량을 수행하면 샘플 소모를 줄이고, 종래의 벌크 열량 방법에 비해 더 높은 반복성을 제공하여 정확도를 증가시킬 것이다. 온 - 칩 마이크로 - 열량계 장치를 이용하여 열전도율 및 비열 측정을위한 절차는 다른 세 제시된다. 열전도율 측정 용 히트 침투 시간 기술 및 마이크로 유체 디바이스들에서 비열 측정을위한 열 파 분석 (TWA)의 세부 사항은 프로토콜 절에서 설명된다. 열량 바이오 화학에있는 검색, 탐지 종이 기반 미세 유체 소자 열 측정의 또 다른 응용 프로그램은 종이 기반 미세 유체에서 생화학 감지입니다. 에서 모세관 작용종이의 다공질 구조가 액체를 운반 마이크로 채널 거품 개시 문제를 피할 수있다. 종이 기반의 미세 유체 소자에서 가장 일반적인 검출 메커니즘은 광학 또는 전기 화학적 기술이다. 광 검출은 높은 복잡성 앓고 고급 화상 처리 소프트웨어의 필요성이 검출 된 신호를 양자화하는. 이들은 활성 반응 부산물을 생산에 적용 할 수 있기 때문에, 전기 화학 탐지가 또한 제한된다. 최근 소개 열량 종이 기반 생화학 센서 플랫폼 (4)은 종이 기반 마이크로 유체 시스템 및 라벨없는 열 감지 메커니즘을 이용한다. 종이 기반의 미세 유체 플랫폼에 글루코스 옥시 다제 (GOD) 효소를 이용한 글루코스의 열량 검출 절차는 프로토콜 부분에 제시되어있다. 본 연구의 목적은 미세 유체 소자에서 열 측정 기술의 능력을 입증하는 것이다. 장치 혼합물 준비N, 액체 시료 처리 및 저항 온도 감지기 (RTD) 센서 여기 및 측정은 다음 절에 제시되어있다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Polydimethylsiloxane (PDMS)&#160;</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PS beads - 90 um&#160;</td>
			<td>Corpuscular</td>
			<td>100265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PS beads - 200 um&#160;</td>
			<td>Corpuscular</td>
			<td>100271</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>G5516</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GOD enzyme</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>G7141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose Control Solution-Low</td>
			<td>Bayer contour</td>
			<td>Low Control</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose Control Solution-Normal</td>
			<td>Bayer contour</td>
			<td>Normal Control</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose Control Solution-High</td>
			<td>Bayer contour</td>
			<td>High Control</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromatography filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>3001-845</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass</td>
			<td>VWR&#160;</td>
			<td>48393-106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic Film</td>
			<td>Nitto Denko</td>
			<td>5600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass syringe (1 mL)</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>1001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump</td>
			<td>New Era</td>
			<td>NE-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>knife plotter</td>
			<td>Silhouette</td>
			<td>portrait</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Current Preamplifier</td>
			<td>Stanford Research</td>
			<td>SR-570</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ocilloscope</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>DSO 2420A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signal Generator</td>
			<td>HP</td>
			<td>HP3324A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lock-in Amplifire</td>
			<td>Stanford Research</td>
			<td>SRS-830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Source/meter 2400</td>
			<td>Keithley</td>
			<td>2400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Source/meter 2600</td>
			<td>Keithley</td>
			<td>2436A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

thermal measurement techniques in analytical microfluidic devices

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. Micromachining techniques allow reduction of the thermal mass of fabricated structures and introduce the possibility to perform high sensitivity thermal measurements in the micro-scale and nano-scale devices. Combining thermal measurement techniques with microfluidic devices allows performing different analytical measurements with low sample consumption and reduced measurement time by integrating the miniaturized system on a single chip. The procedures of thermal measurement techniques for particle detection, material characterization, and chemical detection are introduced in this paper.

그림 3은 측정 된 온도 신호의 플롯을 보여줍니다. 해당 광학 이미지 비드의 존재 하에서 생성 된 신호는 마이크로 채널에서 미세 구 PS 비드의 성공적인 검출을 나타낸다. 마이크로 채널을 통과하는 액체의 열전도 PS 비드의 존재로 인해 변경된다. 채널의 열전도율의 변화는 마이크로 채널에서의 열전달에 영향을주지한다. 마이크로 채널에서의 열 전달의 변화는 저항의 변동 (?...

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Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

Here, we present three protocols for thermal measurements in microfluidic devices.

분석 미세 유체 장치의 열 측정 기술

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Characterization of Thermal Transport in One-dimensional Solid Materials

한 차원 고체 물질의 열 수송의 특성

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including ...

연구

공학

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

공기에서 유전체 미세 입자의 광학 트랩로드

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

PMMA의 제조 및 COP 미세 유체 장치에 대한 솔벤트 본딩

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moir&#233; Fringes

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling MoirÃƒÆ’Ã†'Ãƒâ€šÃ‚Â© Fringes

샘플링 모아레 프린지에서의 마이크로 / 나노 스케일 변형률 측정

This work describes the measurement procedure and principles of a sampling moir&#233; technique for full-field micro/nano-scale deformation measurements. ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

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크기 제어 폴 리 (에틸렌 글리콜) 빛 방울 장치를 통해 세미 3 차원 흐름 초점 미세의 세대

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

비접촉식 공진성 유전체 분광연구용 셀룰로오스 종이 공진법 개발

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...

Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics

음향 나노 유체학용 리튬 니오바테를 통한 표면 음향파 작동을 통합한 나노높이 채널 제조

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order ...

In Situ Surface Temperature Measurement in a Conveyor Belt Furnace via Inline Infrared Thermography

인라인 적외선 테르모그래피를 통한 컨베이어 벨트 용광로의 시투 표면 온도 측정

Measuring the surface temperature of objects that are processed in conveyor belt furnaces is an important tool in process control and quality assurance. ...

Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs

Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs

골절된 비전통적인 저수지에서 마이크로스케일 초임계 CO2 폼 수송의 고압 테스트를 위한 미세 유체 제조 기술

Pressure limitations of many microfluidic platforms have been a significant challenge in microfluidic experimental studies of fractured media. As a ...