Name: a versatile kit based on digital microfluidics droplet actuation for science education
Uploaded: 2021-04-26T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education at JoVE.com

Y. T. Y. تود أن تعترف بدعم التمويل من وزارة العلوم والتكنولوجيا تحت أرقام المنح MOST 107-2621-M-007-001-MY3 وجامعة تينج هوا الوطنية تحت رقم المنحة 109Q2702E1. قام مارك قربان من مجموعة إدانز (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) بتحرير مسودة لهذه المخطوطة.

1) تجميع مجموعة microfluidics الرقمية
<ol><li>لحام المقاومات جبل السطح، الترانزستورات، والصمامات الثنائية الباعثة للضوء على متن PCB وفقا للمخططات في الشكل 1b.</li>
	<li>توصيل مخرجات لوحة إمداد الطاقة عالية الجهد بلوحة PCB مع المكونات اللحامية(الشكل 2 والشكل التكميلي 1</...

<ol>
	<li>Convery, N., Gadegaard, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=30+years+of+microfluidics.">30 years of microfluidics.</a> Micro and Nano Engineering. 2, 76-91 (2019).</li><li>Rackus, D. G., Ridel-Kruse, I. H., Pamme, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+on+a+chip:+Microfluidics+for+formal+and+informal+science+education.">Learning on a chip: Microfluidics for formal and informal science education.</a> Biomicrofluidics. 13, 041501 (2019).</li><li>Legge, 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=Chemistry+under+the+microscope-Lab+on+a+chip+technologies.">Chemistry under the microscope-Lab on a chip technologies.</a> Journal of Chemical Education. 79, 173 (2002).</li><li>Fintschenko, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Education:+a+modular+approach+to+microfluidics+in+the+teaching+laboratory.">Education: a modular approach to microfluidics in the teaching laboratory.</a> Lab On A Chip. 11, 3394 (2011).</li><li>Mugele, F., Baret, J. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrowetting:+from+basics+to+applications.">Electrowetting: from basics to applications.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 17, 705-774 (2005).</li><li>Lippmann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relations+entre+les+phenomenes+electriques+et+capillary.">Relations entre les phenomenes electriques et capillary.</a> Ann. Chim. Phys. 6, 494 (1875).</li><li>Berge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrocapillarite+et+mouillge+de+films+isolant+par+l'eau.">Electrocapillarite et mouillge de films isolant par l'eau.</a> C. R. Acad. Sci. II. 317, 157 (1993).</li><li>Pollack, M. G., Fair, R. B., Shenderov, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrowetting-based+actuation+of+liquid+droplets+for+microfluidics+applications.">Electrowetting-based actuation of liquid droplets for microfluidics applications.</a> Applied Physics Letters. 77, 1725 (2000).</li><li>Lee, J., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-tension-driven+microactuation+based+on+continuous+electrowetting.">Surface-tension-driven microactuation based on continuous electrowetting.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 171 (2000).</li><li>Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+Microfluidics.">Digital Microfluidics.</a> Annual Review of Analalytical Chemistry. 5, 413-440 (2012).</li><li>Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Let's+get+digital:+digitizing+chemical+biology+with+microfluidics.">Let's get digital: digitizing chemical biology with microfluidics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 14, 574-581 (2000).</li><li>Pollack, M. G., Pamula, V. K., Srinivasan, V., Eckhardt, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2011.+Applications+of+electrowetting-based+digital+microfluidics+in+clinical+diagnostics.">2011. Applications of electrowetting-based digital microfluidics in clinical diagnostics.</a> Expert Review of Molecular Diagnostics. 11, 393-407 (2011).</li><li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+in+copper+substrates+for+digital+microfluidics.">Rapid prototyping in copper substrates for digital microfluidics.</a> Advanced Materials. 19 (1), 133-137 (2007).</li><li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost,+rapid-prototyping+of+digital+microfluidics+devices.">Low-cost, rapid-prototyping of digital microfluidics devices.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 4, 349-355 (2008).</li><li>Fobel, R., Fobel, C., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DropBot:+an+open-source+digital+microfluidic+control+system+with+precise+control+of+electrostatic+driving+force+and+instantaneous+drop+velocity+measurement.">DropBot: an open-source digital microfluidic control system with precise control of electrostatic driving force and instantaneous drop velocity measurement.</a> Applied Physics Letters. 102, 193513 (2013).</li><li>Yafia, M., Ahmadi, A., Hoorfar, M., Najjaran, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-portable+smartphone+controlled+integrated+digital+microfluidic+system+in+a+3D-printed+modular+assembly.">Ultra-portable smartphone controlled integrated digital microfluidic system in a 3D-printed modular assembly.</a> Micromachines. 6 (9), 1289-1305 (2015).</li><li>Alistar, M., Gaudenz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=OpenDrop:+an+integrated+do-it-yourself+platform+for+personal+use+of+biochips.">OpenDrop: an integrated do-it-yourself platform for personal use of biochips.</a> Bioengineering. 4 (2), 45 (2017).</li><li>Khan, P., 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=Luminol-based+chemiluminescent+signals:+clinical+and+non-clinical+application+and+future+uses.">Luminol-based chemiluminescent signals: clinical and non-clinical application and future uses.</a> Applied Biochemistry and Biotechnology. 173 (2), 333-355 (2014).</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> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (9), 4004-4009 (2010).</li><li>. Microfluidics Available from: <a target="_blank" href="https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/">https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/</a> (2020)</li><li>Busnel, J. M., 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+capillary+isoelectric+focusing+in+glycerol-water+media+with+a+view+to+hydrophobic+protein+applications.">Evaluation of capillary isoelectric focusing in glycerol-water media with a view to hydrophobic protein applications.</a> Electrophoresis. 26, 3369-3379 (2005).</li><li>Chatterjee, D., Shepherd, H., Garrell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromechanical+model+for+actuating+liquids+in+a+two+plate+droplet+microfluidic+device.">Electromechanical model for actuating liquids in a two plate droplet microfluidic device.</a> Lab On A Chip. 9, 1219-1229 (2009).</li></ol>

يسمح الإجراء الموصوف هنا للقارئ بتجميع واختبار نظام EWOD يعمل على تشغيل القطيرات واكتساب خبرة عملية مع microfluidics. نحن عمدا تجنب المكونات باهظة الثمن والعينات الكيميائية. حاليا ، يمكن أن تكون مجموعة واحدة constructedfor ~ $ 130 مع العنصر أغلى يجري الزجاج اللون البصري للتصوير الفلورسنت والمتحكم الدقيق ب...

Microfluidics هو حقل متعدد التخصصات للغاية تمشيط الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والهندسة للتلاعب في حجم صغير من السوائل التي تتراوح بين femtoliter إلى microliters1. كما أن ميكروفلويديك مجال واسع جدا ونشط؛ (أ) يرجع البحث في شبكة العلوم ما يقرب من 000 20 منشور، ومع ذلك لا توجد منشورات وورقات استعراض كافية بشأن استخدام المركبات الدقيقة كأداة تعليمية2. هناك نوعان من الثاقبة، وإن كانت قديمة مقالات الاستعراض من قبل Legge وFintschenko3،4. Legge يقدم المعلمين لفكرة مختبر على رقاقة3. وأشار فينتشنكو إلى دور مختبر تدريس microfluidics في تعليم الرياضيات الهندسية لتكنولوجيا العلوم (STEM) وتبسيط الفلسفات إلى "تعليم microfluidics" و "استخدام microfluidics"4. تشير مراجعة أحدث أجراها راكوس و Ridel-Kruse و Pamme في عام 2019 إلى أنه بالإضافة إلى كونه متعدد التخصصات في طبيعته ، فإن microfluidics هو أيضا موضوع عملي للغاية2. إن النشاط العملي المتعلق بممارسة microfluidics يضفي على الطلاب التعلم القائم على التحقيق ويجعل منه أداة جذابة للاتصالات العلمية والتوعية. والواقع أن المايكروفلويديس يوفر الكثير من الإمكانات لتعليم العلوم في البيئات الرسمية وغير الرسمية على حد سواء، وهو أيضا "أداة" مثالية لإثارة وتثقيف عامة الناس حول الجانب المتعدد التخصصات للعلوم الحديثة.
ومن الأمثلة على ذلك أجهزة القنوات الصغيرة المنخفضة التكلفة، والسوائل الدقيقة الورقية، والمايكروفلويديك الرقمية أدوات مثالية للأغراض التعليمية. من بين هذه المنصات ، لا تزال microfluidics الرقمية تقارير باطنية ومراجعة الأقران على أساس microfluidics الرقمية تفتقر إلى2. هنا نقترح استخدام microfluidics الرقمية كأداة تعليمية لعدة أسباب. أولا، تتميز المركبات الدقيقة الرقمية بشكل كبير عن النموذج القائم على القنوات الدقيقة لأنها تقوم على التلاعب بالقطرات واستخدام القطرات كmicrovessels منفصلة. ثانيا، يتم التلاعب بالقطرات على منصات عامة نسبيا لمجموعة الأقطاب الكهربائية بحيث يمكن أن تقترن المركبات الدقيقة الرقمية ارتباطا وثيقا بالإلكترونيات الدقيقة. يمكن للمستخدمين الاستفادة من مجموعة موسعة من المكونات الإلكترونية ، التي يمكن الوصول إليها الآن بشكل كبير لتطبيقات Do-it-yourself للتفاعل إلكترونيا مع القطرات. وبالتالي، فإننا نجادل بأن microfluidics الرقمية يمكن أن تسمح للطلاب لتجربة هذه الجوانب الفريدة وتكون منفتحة لا مفرطة في التمسك microchannel المستندة إلى انخفاض عدد رينولد microfluidics1.
باختصار، يستند مجال microfluidics الرقمية إلى حد كبير على الظواهر كهربة، والتي وصفت لأول مرة من قبل غابرييل ليبمان5،6. بدأت التطورات الأخيرة من قبل بيرغ في أوائل 1990s7. مساهمته الرئيسية هي فكرة إدخال عازل رقيقة لفصل السائل موصل من الأقطاب المعدنية للقضاء على مشكلة التحليل الكهربائي. وقد وصفت هذه الفكرة بأنها كهربة على عازلة (EWOD). في وقت لاحق ، تم تعميم microfluidics الرقمية من قبل العديد من الباحثين الرواد8،9. الآن قائمة شاملة من التطبيقات على سبيل المثال ، في التشخيص السريري والكيمياء والبيولوجيا ، وقد ثبت على microfluidicsالرقمية 10،11،12 ، وبالتالي ، الكثير من الأمثلة المتاحة لبيئة تعليمية. على وجه الخصوص ، على طول خط التكلفة المنخفضة ، افعل ذلك بنفسك microfluidics الرقمية ، عبد الغواد ويلر قد ذكرت سابقا منخفضة التكلفة ، والنماذج السريعة من microfluidicsالرقمية 13،14. فوبل وآخرون، كما ذكرت DropBot كمصدر مفتوح الرقمية microfluidic نظام التحكم15. Yafia وآخرون، كما ذكرت microfluidics الرقمية المحمولة على أساس الأجزاء المطبوعة 3D وأصغر هاتف16. وقد وضعت Alistar وG gaudenz أيضا منصة OpenDrop التي تعمل بالبطارية ، والتي تقوم على صفيف الترانزستور تأثير الحقل و DC التشغيل17.
هنا ، نقدم مجموعة تعليمية رقمية microfluidics على أساس لوحة الدوائر المطبوعة من مصادر تجارية (PCB) التي تسمح للمستخدم بتجميع والحصول على خبرة عملية مع microfluidics الرقمية(الشكل 1). الرسوم مقابل الخدمة لإنشاء PCB من ملفات التصميم الرقمي متاحة على نطاق واسع ، وبالتالي نعتقد أنه حل قابل للتطبيق منخفض التكلفة للتعليم شريطة أن ملفات التصميم الرقمي يمكن مشاركتها. يتم الاختيار الدقيق للمكونات وتصميم النظام لتبسيط عملية التجميع وجعل واجهة مع بديهية المستخدم. وبالتالي، يتم استخدام تكوين لوحة واحدة بدلا من تكوين لوحة اثنين لتجنب الحاجة إلى لوحة أعلى. كل من المكونات والمواد الكيميائية اختبار تحتاج إلى أن تكون متاحة بسهولة. على سبيل المثال ، يتم استخدام غلاف الطعام من السوبر ماركت كعازل في مجموعتنا.
لإثبات جدوى مجموعتنا، نقترح تجربة كيمياء محددة على أساس chemiluminescence من لومينول وتوفير البروتوكول. والأمل مع ذلك هو أن المراقبة البصرية للشيميلومينس يمكن أن تثير الطلاب وتثيرهم. Luminol هي مادة كيميائية تظهر توهجا أزرق عند خلطها مع عامل مؤأكسد مثل H2O2 وتستخدم عادة في الطب الشرعي للكشف عن الدم18. في بيئة مختبرنا ، يعمل فيريسيانيد البوتاسيوم كمحفز. لومينول يتفاعل مع أيون هيدروكسيد ويشكل ديانيون. يتفاعل الديانيون لاحقا مع الأكسجين من بيروكسيد الهيدروجين لتشكيل حمض أمينوفثاليك 5 مع الإلكترونات في حالة متحمسة ، ويؤدي استرخاء الإلكترونات من الحالة المتحمسة إلى الحالة الأرضية إلى فوتونات مرئية كتفجر من الضوء الأزرق.
كما نقوم بالإبلاغ عن تجربة تصوير فلورية باستخدام هاتف ذكي لإظهار تكامل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) كمصدر لضوء الإثارة. وأخيرا، فإن تبخر القطرات يمثل مشكلة في السوائل الدقيقة ولكن نادرا ما يتم التصدي له. (يتم فقدان 1 ميكرولتر من قطرة الماء في غضون 1 ساعة من الركيزة المفتوحة3.) نحن نستخدم رذاذ على أساس محول بيزو عالية التردد لتحويل المياه إلى ضباب ناعم. وهذا يخلق بيئة رطبة لمنع تبخر القطيرات ويوضح تشغيل القطيرات على المدى الطويل (~1 ساعة).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig01.jpg"> الشكل 1: تخطيطات EWOD إعداد. (أ) يتم استخدام متحكم دقيق لتوفير تسلسل التحكم إلى القطب EWOD. أيضا، يتم التحكم في الرطوبة. (ب)تخطيطات تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يتم تسمية الأقطاب الكهربائية، LED للتصوير الفلوري، والمقاوم، و الترانزستورات تأثير الحقل (FET). كما يظهر شريط مقياس من 1 سم. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig02.jpg"> الشكل 2: أعلى عرض للمجموعة. لوحة المتحكم الدقيق، لوحة إمدادات الجهد العالي، EWOD PCB، استشعار الرطوبة، وatosizer وصفت. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig02large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acrylic enclosure</td>
			<td>LOCAL vendor</td>
			<td></td>
			<td>23cm x 20.5 cm x 6cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ardunion Uno</td>
			<td>Arduino</td>
			<td>UNO</td>
			<td>microcontroller board</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acetic acid</td>
			<td>Sigma Alrich</td>
			<td>695092-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Breadboard</td>
			<td>MCIGICM</td>
			<td>400tie</td>
			<td>4 cm x 7 cm, 400 Points Solderless Breadboard, a pack of 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSP89 H6327 Infineon MOSFET&#160;</td>
			<td>Mouser</td>
			<td>726-BSP89H6327</td>
			<td>drain soure breakdown voltage 240V,on resistance 4.2 ohm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>citrid acid</td>
			<td>sigma Alrich</td>
			<td>251275-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Color glass filter&#160;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FGL 530</td>
			<td>color glass filter for fluorescent imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DHT11 temperature &#38; humidity sensor</td>
			<td>adafruit</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital multimeter&#160;</td>
			<td>Fluke</td>
			<td>17B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescein isothiocyanate isomer I</td>
			<td>sigma Alrich</td>
			<td>F7250-50MG</td>
			<td>50 mg price, fluorescent imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>Sigma Alrich</td>
			<td>G9012-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High voltage power supply for Nixe tube</td>
			<td>Vaorwne</td>
			<td>NCH6100HV</td>
			<td>High voltage power max dc 235V</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LM2596 voltage booster circuit</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>boost voltage from 5V to 12 V</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luminol</td>
			<td>Sigma Alrich</td>
			<td>123072-5G</td>
			<td>5 g for $110</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pippet</td>
			<td>Thermal Fisher</td>
			<td></td>
			<td>1- 10 ul</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printed circuit board&#160;</td>
			<td>Local vender</td>
			<td></td>
			<td>10 piece for $60</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic food wrap</td>
			<td>Kirkland</td>
			<td>Stretch-tite&#160;</td>
			<td>food wrap Plastic food wrap</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium ferricynide</td>
			<td>Merck</td>
			<td>104982</td>
			<td>1 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1N Potassium hydroxide solution (1 mol/l)&#160;</td>
			<td>Scharlau&#160;</td>
			<td></td>
			<td>1 Liter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clear Office tape 3mm</td>
			<td>3M Scotch</td>
			<td></td>
			<td>semi-transparent, used as diffuser for illumination</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>salt</td>
			<td>Great Value Iodized Salt</td>
			<td></td>
			<td>6 oz for $7 salt from supermarket</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone oil (5Cst)</td>
			<td>Sigma Alrich</td>
			<td>317667-250ML</td>
			<td>top hydrophobic layer &#38; filling layer between electrode and insulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sucrose</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>table sugar&#160; from any supermarket, 6 dollar per pound</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surface mount blue LED</td>
			<td>oznium</td>
			<td>3528</td>
			<td>Oznium 20 Pieces of PLCC-2 Surface Mount LEDs, 3528 Size SMD SMT LED - Blue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surface mount resistor 180k Ohm</td>
			<td>Balance World Inc</td>
			<td></td>
			<td>3mm x 6 mm 1watt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surface mount resistor 510Ohm</td>
			<td>Balance World Inc</td>
			<td></td>
			<td>bias resistor for LED, 3mmx6mm 1watt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water atomizer</td>
			<td>Grove&#160;</td>
			<td></td>
			<td>operating frequency 100 kHz&#160; supply votage 5V max 2W&#160; The kit comes with ultrasonic transducer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>high voltage transistor</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a versatile kit based on digital microfluidics droplet actuation for science education

تصف هذه الورقة مجموعة تعليمية تستند إلى المركبات الدقيقة الرقمية. يتم الإبلاغ عن بروتوكول لتجربة الوميلومينسينس المستندة إلى لومينول كمثال محدد. كما أن لديها القدرة على التصوير الفلورسنت والضميمة الرطبة مغلقة على أساس رذاذ بالموجات فوق الصوتية لمنع التبخر. ويمكن تجميع هذه المجموعة في غضون فترة قصيرة من الزمن ومع الحد الأدنى من التدريب في مجال الالكترونيات ولحام. تسمح هذه المجموعة لكل من طلاب المرحلة الجامعية / الدراسات العليا والمتحمسين بالحصول على خبرة العملية في microfluidics بطريقة بديهية ويتم تدريبهم على اكتساب الألفة مع microfluidics الرقمية.

يتم تسجيل تشغيل القطيرات باستخدام هاتف ذكي. يتم عرض النتائج التمثيلية للتصوير chemiluminescence والفلورسنت في الشكل 3 والشكل 4. لتجربة chemiluminescence ، يتم تشغيل قطرة من 10 ميكرولتر ferricyanide للتحرك والاختلاط مع قطرة 2 ميكرولتر المودعة مسبقا على القطب المس?...

Watch this Scientific Journal Video about A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education at JoVE.com

A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education

نحن نصف مجموعة تعليمية تسمح للمستخدمين بتنفيذ تجارب متعددة واكتساب خبرة عملية على microfluidics الرقمية.

مجموعة متعددة الاستخدامات تعتمد على تشغيل قطرة Microfluidics الرقمية لتعليم العلوم

This paper describes an educational kit based on digital microfluidics. A protocol for luminol-based chemiluminescence experiment is reported as a ...

نحن نقدم مجموعة microfluidics التعليمية الرقمية على أساس لوحة الدوائر المطبوعة من مصادر تجارية التي تسمح للمستخدم للحصول على التدريب العملي على تجربة مع microfluidics الرقمية. وهذا حل قابل للتطبيق ومنخفض التكلفة للتعليم شريطة أن تكون ملفات تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الرقمية مشتركة. نقترح استخدام microfluidics الرقمية كأداة تعليمية لأنه يتم التلاعب قطرات على منصات صفيف القطب عامة.يمكن للمستخدمين الاستفادة من مجموعة موسعة من المكونات الإلكترونية التي يمكن الوصول إليها الآن بشكل كبير لتطبيقات Do-it-yourself للتفاعل إلكترونيا مع القطرات. وسوف يظهر هذا الاجراء يو هاو قوه وهو طالب دراسات عليا من مختبر يانغ . تبدأ بحام المقاومات جبل السطح، الترانزستورات، والصمامات الثنائية الباعثة للضوء على متن PCB.قم بتوصيل مخرجات لوحة إمداد الطاقة ذات الجهد العالي بلوحة PCB مع المكونات اللحامية. ثم قم بتوصيل البطارية بلوحة تقوية الجهد لزيادة الجهد من ست فولت إلى 12 فولت. قم بتوصيل مستشعر الرطوبة ، ومطهر بيزو بالموجات فوق الصوتية ، ولوحة سائق الرذاذ بلوحة التحكم الدقيقة.قم بتشغيل المتحكم الدقيق باستخدام التعليمات البرمجية التكميلية المقدمة. ضبط المقاوم المتغير من لوحة الجهد العالي واستخدام الرقمية متعددة متر لقياس الجهد الكهربائي للEWOD. ارتداء قفازات النتريل نظيفة وتطبيق 10 ميكرولتر من زيت السيليكون سنترستوك خمسة على منطقة القطب باستخدام micropipette.انشر الزيت بالتساوي على منطقة القطب الكهربائي باستخدام إصبع. قطع قطعة من التفاف الغذاء مع أبعاد 2.5 في أربعة سنتيمترات ووضعها على رأس القطب. تطبيق زيت السيليكون على منطقة القطب باستخدام micropipette ونشرها بالتساوي.لإجراء تجربة chemiluminescence ، ضع اثنين إلى خمسة ميكرولترات من محلول لومينول على القطب المستهدف باستخدام micropipette. ضع 10 ميكرولترات من 0.1٪ من فيروكيانيد البوتاسيوم على القطب الكهربائي والتي يمكن نقلها كقطيرة للكهربة. بدوره على المتحكم الدقيق بحيث قطرات فيروكيانيد البوتاسيوم يدمج مع لومينول.للتصوير الفلوري، اقطع قطعة سنتيمتر مربع واحدة من الشريط شبه الشفاف ووضعها بين الصمام الثنائي الباعث للضوء وأقطاب EWOD. إرفاق فلتر الزجاج الانبعاثات على الكاميرا من الهاتف الذكي مع الشريط ووضع 10 ميكرولتر من محلول فيروكيانيد البوتاسيوم على الأقطاب الكهربائية. تسجيل الفيديو من تشغيل قطرة باستخدام الهاتف الذكي.للشغل القطيرات على المدى الطويل، ضع ملليلتر واحد من الماء على رذاذ الموجات فوق الصوتية. ضع قطرة من فيروكيانيد البوتاسيوم ثم قم بتشغيل المتحكم الدقيق. ثم أغلق غطاء الحاوية على الفور.تحقق من تشغيل القطيرات بعد ساعة. تظهر هنا حركة قطرة تمثيلية. لتجربة chemiluminescence ، يتم تشغيل قطرة من ferrocyanide للتحرك وخلط مع قطرة luminol المودعة مسبقا على القطب المستهدف في 12 ثانية.يظهر هنا إعداد تخطيطي ل LED يعمل كمصدر للضوء للإثارة ، وشريط مكتبي واضح شبه شفاف كموزع ضوء ، وفلتر الانبعاثات المرفق مباشرة بكاميرا الهاتف الذكي. وينظر إلى التصوير الفلوري للقطرات التي تحتوي على إيزوثيوسيانات الفلورسين في الظلام نتيجة للشريط شبه الشفاف بمثابة الناشر لتوزيع ضوء الإثارة بالتساوي. لتجربة طويلة الأجل ، يمكن ملاحظة تنشيط قطرة ناجحة.تظهر بيانات الرطوبة التمثيلية تحت تأثير رذاذ الموجات فوق الصوتية هنا. ويمكن استخدام هذا البروتوكول لتطوير مجموعة تعليمية على أساس microfluidics الرقمية. يتم الإبلاغ عن تجربة تشيميلومينسينس المستندة إلى لومينول كمثال محدد.ويمكن تجميع هذه المجموعة في غضون فترة قصيرة من الزمن مع الحد الأدنى من التدريب في مجال الالكترونيات. ويمكن توسيع نطاق التجربة المبسطة الموصوفة هنا لتشمل تجارب أخرى. على سبيل المثال، يمكن استخدام مجموعة اختبار الورق عن طريق تحريك القطرة إلى الورق ليتم امتصاصها.يمكن أيضا إضافة متحكم دقيق مع دائرة منطق الواجهة لتوفير تحكم رقمي أكثر تطورا وقابلية للبرمجة. يمكن أن يفيد هذا البروتوكول المتحمسين غير المحترفين لتعلم وتطبيق الإلكترونيات لزيادة تقدم معرفتهم بالمجال.

Research

JoVE Journal

Engineering

Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

الاستفادة من انخفاض التفاعل الرذاذ على سطح لتحسين نقل Bioanalytes في علم الموائع الدقيق الرقمي

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

Adsorption Device Based on a Langatate Crystal Microbalance for High Temperature High Pressure Gas Adsorption in Zeolite H-ZSM-5

جهاز الامتصاص واستنادا إلى Langatate كريستال توازن دقيق لدرجة حرارة عالية الضغط العالي امتزاز الغاز في الزيوليت H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate ...

A Fabrication and Measurement Method for a Flexible Ferroelectric Element Based on Van Der Waals Heteroepitaxy

تلفيق وطريقة قياس عنصر Ferroelectric مرنة تستند إلى هيتيرويبيتاكسي فإن دير فالس

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

تلفيق من أجهزة الاستشعار صورة مرنة تستند إلى فوتوترانسيستورس نيبن الأفقي

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

A Pipette-Tip Based Method for Seeding Cells to Droplet Microfluidic Platforms

ماصة-تلميح إلى أسلوب للخلايا البذر لمنصات موائع جزيئية الحبرية

Amongst various microfluidic platform designs frequently used for cellular analysis, droplet-microfluidics provides a robust tool for isolating and ...

Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics

تصنيع الأجهزة المتطابقة من مؤشر الانكسار للطب الحيوي ميكروفلويديكس

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices ...

O-cresol Concentration Online Measurement Based On Near Infrared Spectroscopy Via Partial Least Square Regression

O-كريكول قياس التركيز علي الإنترنت استنادا إلى الاشعه تحت الحمراء بالقرب من الطيفي عن طريق الانحدار الجزئي الأقل مربع

Unlike macroscopic process variables, near-infrared spectroscopy provides process information at the molecular level and can significantly improve the ...

Implementation of a Nonlinear Microscope Based on Stimulated Raman Scattering

تنفيذ مجهر غير خطي يستند إلى تشتت رامان المحفز

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy uses near-infrared excitation light; therefore, it shares many multi-photon microscopic imaging properties. ...

A Photonic System for Generating Unconditional Polarization-Entangled Photons Based on Multiple Quantum Interference

نظام ضوئي لتوليد الفوتونات غير المشروطة المتشابكة بالاستقطاب استنادًا إلى تداخل الكم المتعدد

We present a high-performance source of unconditional polarization-entangled photons that have a high-emission rate, a broadband distribution, are ...

Cryogenic Liquid Jets for High Repetition Rate Discovery Science

نفاثات سائلة مبردة لعلم اكتشاف معدل تكرار مرتفع

This protocol presents a detailed procedure for the operation of continuous, micron-sized cryogenic cylindrical and planar liquid jets. When operated as ...