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. tiens à souligner le soutien financier du ministère des Sciences et de la Technologie en vertu des numéros de subvention MOST 107-2621-M-007-001-MY3 et national Tsing Hua University sous le numéro de subvention 109Q2702E1. Mark Kurban du Groupe Edanz (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) a édité une ébauche de ce manuscrit.

1) Assemblage du kit microfluidique numérique
<ol><li>Soudeur les résistances de montage de surface, transistors, et diodes électroluminescentes sur le tableau de PCB selon les schémas dans la figure 1b.</li>
	<li>Connectez la sortie de la planche d’alimentation à haute tension à la carte PCB avec des composantssoudés (figure 2 et figure supplémentaire 1).</li>
	<li>Connectez la batterie à la planche d’appoint de tension pour augm...

<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. 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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. 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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>

La procédure décrite ici permet au lecteur d’assembler et de tester un système EWOD de travail pour l’actionnement des gouttelettes et d’acquérir une expérience pratique avec les microfluidiques. Nous évitons intentionnellement les composants coûteux et les échantillons chimiques. Actuellement, un kit peut être construit pour ~$130 avec le composant le plus cher étant le verre optique de couleur pour l’imagerie fluorescente et le microcontrôleur excluant l’enceinte acrylique faite sur commande<strong...

La microfluidique est un domaine très interdisciplinaire peignant la physique, la chimie, la biologie et l’ingénierie pour la manipulation d’un petit volume de liquides allant du femtoliter aux microlitres1. La microfluidique est également un domaine très vaste et actif; une recherche sur le Web of Science renvoie près de 20 000 publications et pourtant il n’y a pas suffisamment de documentation et d’articles d’examen sur l’utilisation des microfluidiques comme outiléducatif 2. Il y a deux articles de revue perspicaces, quoique dépassés par Legge et Fintschenko3,4. Legge présente aux éducateurs l’idée d’un laboratoire sur une puce3. Fintschenko a souligné le rôle du laboratoire d’enseignement des microfluidiques dans l’enseignement des mathématiques en génie technologique des sciences (STEM) et a simplifié les philosophies en « enseigner la microfluidique » et « utiliser les microfluidiques »4. Un examen plus récent de Rackus, Ridel-Kruse et Pamme en 2019 souligne qu’en plus d’être de nature interdisciplinaire, la microfluidique est aussi un sujet très pratique2. L’activité pratique liée à la pratique de la microfluidique prête aux élèves à l’apprentissage axé sur la recherche et en fait un outil attrayant pour la communication scientifique et la sensibilisation. La microfluidique offre en effet beaucoup de potentiel pour l’enseignement des sciences dans les milieux formels et informels et est également un « outil » idéal pour enthousiasmer et éduquer le grand public sur l’aspect interdisciplinaire des sciences modernes.
Des exemples tels que les microcanaux à faible coût, les microfluidiques papier et les microfluidiques numériques sont des outils idéaux à des fins éducatives. Parmi ces plateformes, la microfluidique numérique reste ésotérique et les rapports évalués par des pairs basés sur les microfluidiques numériques fontdéfaut 2. Nous proposons ici d’utiliser la microfluidique numérique comme outil éducatif pour plusieurs raisons. Tout d’abord, la microfluidique numérique est très distincte du paradigme à base de microcanal parce qu’elle est basée sur la manipulation des gouttelettes et l’utilisation des gouttelettes comme microvéssels discrets. Deuxièmement, les gouttelettes sont manipulées sur des plateformes d’électrode-réseau relativement génériques afin que les microfluidiques numériques puissent être intimement couplés à la microélectronique. Les utilisateurs peuvent tirer parti d’un ensemble étendu de composants électroniques, désormais très accessibles aux applications de faire soi-même pour interagir électroniquement avec des gouttelettes. Par conséquent, nous soutenons que les microfluidiques numériques peuvent laisser les étudiants faire l’expérience de ces aspects uniques et être ouverts d’esprit et ne pas trop s’en tenir à microcanal à faible nombre reynold microfluidique1.
En bref, le domaine de la microfluidique numérique est largement basé sur les phénomènes d’électrowetting, qui a d’abord été décrit par Gabriel Lippmann5,6. Les développements récents ont été initiés par Berge au début des années 19907. Sa contribution clé est l’idée d’introduire un isolant mince pour séparer le liquide conductrice des électrodes métalliques afin d’éliminer le problème de l’électrolyse. Cette idée a été appelé électrowetting sur diélectrique (EWOD). Par la suite, la microfluidique numérique a été popularisée par plusieurs chercheurspionniers 8,9. Maintenant, une liste complète des applications par exemple, dans le diagnostic clinique, la chimie et la biologie, a été prouvée sur les microfluidiquesnumériques 10,11,12 et, par conséquent, beaucoup d’exemples sont disponibles pour un cadre éducatif. En particulier, sur la ligne des microfluidiques numériques à faible coût et à faire soi-même, Abdelgawad et Wheeler ont déjà signalé un prototypage rapide et peu coûteux des microfluidiquesnumériques 13,14. Fobel et coll., a également signalé DropBot comme un système de contrôle microfluidique numérique open source15. Yafia et coll., ont également signalé une microfluidique numérique portative basée sur des pièces imprimées 3D et un téléphone plus petit16. Alistar et Gaudenz ont également développé la plate-forme OpenDrop alimentée par batterie, qui est basée sur le tableau transistor effet de champ et dcactionnement 17.
Ici, nous présentons un kit éducatif microfluidique numérique basé sur un circuit imprimé commercial (PCB) qui permet à l’utilisateur de se réunir et d’obtenir une expérience pratique avec les microfluidiques numériques (Figure 1). Fee-for-service pour créer pcb à partir de fichiers de conception numérique est largement disponible, et donc nous pensons qu’il s’agit d’une solution viable à faible coût pour l’éducation à condition que les fichiers de conception numérique peuvent être partagés. Le choix méticuleux des composants et de la conception du système est fait pour simplifier le processus d’assemblage et faire une interface avec l’intuitif de l’utilisateur. Par conséquent, une configuration d’une plaque est utilisée au lieu d’une configuration à deux plaques pour éviter la nécessité d’une plaque supérieure. Les composants et les produits chimiques d’essai doivent être facilement disponibles. Par exemple, l’emballage des aliments du supermarché est utilisé comme isolant dans notre trousse.
Pour prouver la faisabilité de notre kit, nous proposons une expérience de chimie spécifique basée sur la chimioluminescence du luminol et fournissons le protocole. L’espoir est que l’observation visuelle de la chimioluminescence puisse enthousiasmer et exciter les élèves. Luminol est un produit chimique qui montre une lueur bleue lorsqu’il est mélangé avec un agent oxydant comme H2O2 et est généralement utilisé en médecine légale pour détecter le sang18. Dans notre laboratoire, le ferricyanure de potassium sert de catalyseur. Luminol réagit avec l’ion hydroxyde et forme un dianion. Le dianion réagit plus tard avec l’oxygène du peroxyde d’hydrogène pour former l’acide 5-aminophtalic avec des électrons dans un état excité, et la relaxation des électrons de l’état excité à l’état de sol a comme conséquence des photons visibles comme éclat de lumière bleue.
Nous rapportons également une expérience d’imagerie fluorescente avec un téléphone intelligent pour démontrer l’intégration d’une diode électroluminescente (LED) comme source de lumière d’excitation. Enfin, l’évaporation des gouttelettes est un problème en microfluidique, mais elle est rarement abordée. (Une gouttelette d’eau de 1 μL est perdue à moins de 1 h à partir d’un substratouvert 3.) Nous utilisons un atomiseur à base d’un transducteur piezo à haute fréquence pour convertir l’eau en brume fine. Ceci crée un environnement humidifié pour empêcher l’évaporation de gouttelette et démontre l’actionnement à long terme (~1 h) de gouttelette.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig01.jpg"> Figure 1: Schémas d’EWOD mis en place. (a) Un microcontrôleur est utilisé pour fournir une séquence de contrôle à l’électrode EWOD. En outre, l’humidité est contrôlée. b) Schémas de mise en page PCB. Les électrodes, la LED pour l’imagerie fluorescente, la résistance et les transistors d’effet de champ (FET) sont étiquetées. Une barre d’échelle de 1 cm est également indiquée. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig01large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig02.jpg"> Figure 2: Vue supérieure du kit. La planche de microcontrôleur, le tableau d’alimentation à haute tension, le BPC EWOD, le capteur d’humidité et l’atomiseur sont étiquetés. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig02large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.</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

Cet article décrit un kit éducatif basé sur les microfluidiques numériques. Un protocole pour l’expérience de chemiluminescence basée sur le luminol est rapporté comme exemple spécifique. Il a également la capacité d’imagerie fluorescente et l’enceinte humidifiée fermée basée sur un atomiseur ultrasonique pour empêcher l’évaporation. Le kit peut être assemblé dans un court laps de temps et avec une formation minimale en électronique et soudure. La trousse permet aux étudiants de premier cycle et aux cycles supérieurs et aux amateurs d’acquérir une expérience pratique en microfluidique de façon intuitive et d’être formé pour se familiariser avec la microfluidique numérique.

L’actionnement gouttelette est enregistré avec un téléphone intelligent. Les résultats représentatifs de la chimioluminescence et de l’imagerie fluorescente sont affichés à la figure 3 et à la figure 4. Pour l’expérience de chimioluminescence, la gouttelette de ferricyanure de 10 μL est actionnée pour se déplacer et se mélanger avec une gouttelette pré-déposée de 2 μL sur l’électrode cible, comme le mont...

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

Nous décrivons un kit éducatif qui permet aux utilisateurs d’exécuter plusieurs expériences et d’acquérir une expérience pratique sur les microfluidiques numériques.

Un kit polyvalent basé sur l’actionnement numérique de gouttelette de microfluidique pour l’éducation scientifique

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

Nous présentons un kit éducatif microfluidique numérique basé sur un circuit imprimé d’origine commerciale qui permet à l’utilisateur d’obtenir une expérience pratique avec les microfluidiques numériques. Il s’agit d’une solution viable et peu coûteux pour l’éducation à condition que les fichiers numériques de conception de BPC puissent être partagés. Nous proposons d’utiliser la microfluidique numérique comme outil éducatif car les gouttelettes sont manipulées sur des plateformes génériques de réseaux d’électrodes.Les utilisateurs peuvent tirer parti d’un ensemble étendu de composants électroniques désormais hautement accessibles aux applications de faire soi-même pour interagir électroniquement avec les gouttelettes. Yu Hao Guo, un étudiant diplômé du Laboratoire Yang, démontrera la procédure. Commencez par souder les résistances de montage de surface, les transistors et les diodes électroluminescentes sur la planche pcb.Connectez la sortie de la planche d’alimentation à haute tension à la carte PCB avec les composants soudés. Connectez ensuite la batterie à la planche d’appoint de tension pour augmenter la tension de six volts à 12 volts. Connectez le capteur d’humidité, l’atomiseur piezo ultrasonique et le tableau de bord du conducteur de l’atomiseur à la carte de microcontrôleur.Allumez le microcontrôleur à l’aide du code supplémentaire fourni. Ajustez la résistance variable de la planche à haute tension et utilisez le multimètre numérique pour mesurer la tension de l’électrode EWOD. Portez des gants de nitrile propres et appliquez 10 microlitres de cinq huiles de silicone centistoke sur la zone de l’électrode à l’aide d’une micropipette.Étendre l’huile uniformément sur la zone de l’électrode à l’aide d’un doigt. Couper un morceau d’enveloppement alimentaire avec des dimensions de 2,5 par quatre centimètres et le placer sur le dessus de l’électrode. Appliquer de l’huile de silicone sur la zone de l’électrode à l’aide d’une micropipette et l’étendre uniformément.Pour effectuer une expérience de chimioluminescence, placez deux à cinq microlitres de solution de luminol sur l’électrode cible à l’aide d’une micropipette. Placer 10 microlitres de ferrocyanure de potassium à 0,1 % sur l’électrode qui peut être déplacé comme gouttelette pour l’électrowetting. Allumez le microcontrôleur pour que la gouttelette de ferrocyanure de potassium fusionne avec le luminol.Pour l’imagerie fluorescente, coupez un morceau carré de ruban semi-transparent et placez-le entre la diode électroluminescente excitation et les électrodes EWOD. Fixez le filtre en verre d’émission sur l’appareil photo du smartphone avec du ruban adhésif et placez 10 microlitres de la solution de ferrocyanure de potassium sur les électrodes. Enregistrez la vidéo de l’actionnement gouttelette à l’aide d’un smartphone.Pour l’actionnement à long terme des gouttelettes, placez un millilitre d’eau sur l’atomiseur ultrasonique. Déposer une gouttelette de ferrocyanure de potassium et allumer le microcontrôleur. Puis fermez immédiatement le couvercle de l’enceinte.Vérifiez l’actionnement de gouttelette après une heure. Un mouvement représentatif de gouttelettes est montré ici. Pour l’expérience de chemiluminescence, la gouttelette de ferrocyanure est actionnée pour se déplacer et se mélanger avec la gouttelette de luminol pré-déposée sur l’électrode cible à 12 secondes.Une configuration schématique d’une LED servant de source de lumière pour l’excitation, une bande de bureau claire semi-transparente comme diffuseur de lumière, et le filtre d’émission directement attaché à la caméra de smartphone est montré ici. L’imagerie fluorescente de la gouttelette contenant de l’isothiocyanate de fluorescéine dans l’obscurité est considérée comme le résultat de la bande semi-transparente servant de diffuseur pour répartir uniformément la lumière d’excitation. Pour une expérience à long terme, on peut observer une actionnement réussi des gouttelettes.Des données représentatives d’humidité sous l’action d’un atomiseur ultrasonique sont montrées ici. Ce protocole peut être utilisé pour développer un kit éducatif basé sur la microfluidique numérique. Une expérience de chimioluminescence à base de luminol est rapportée comme un exemple spécifique.Le kit peut être assemblé dans un court laps de temps et avec une formation minimale en électronique. L’expérience simplifiée décrite ici peut être étendue à d’autres expériences. Par exemple, une trousse d’essai papier peut être utilisée en déplaçant la gouttelette vers le papier pour être absorbée.Un microcontrôleur avec circuit logique d’interface peut également être ajouté pour fournir un contrôle numérique et une programmabilité plus sophistiqués. Ce protocole peut bénéficier aux amateurs non professionnels d’apprendre et d’appliquer l’électronique pour faire progresser leurs connaissances sur le terrain.

Research

JoVE Journal

Engineering

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