Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích dòng vi mô bằng tốc kế đánh dấu phân tử và tán xạ Raman phẳng
Tóm tắt
Tốc kế đánh dấu phân tử hai chiều (2D-MTV) đã được sử dụng để đo trường vận tốc của dòng chảy trong một máy trộn vi mô. Thay vì sử dụng các hạt vi thông thường, một phương pháp đánh dấu quang học cho dòng chảy đã được thực hiện bằng cách sử dụng thuốc nhuộm caged. Việc tạo ra mẫu là nhờ vào hình ảnh hóa một mặt nạ lần đầu tiên. Điều này cho phép tạo ra hầu như bất kỳ mẫu nào có thể tưởng tượng. Dòng chảy gây ra sự biến dạng của mẫu đã được viết quang học và có thể được theo dõi bằng huỳnh quang kích thích bằng laser. Chuỗi hình ảnh thô thu được bằng cách này đã được phân tích một cách định lượng với một kỹ thuật mới dựa trên dòng chảy quang học. Các phép đo tham chiếu đã được thực hiện, cho phép rút ra kết luận về độ chính xác của quy trình này. Một sự so sánh với kỹ thuật tiêu chuẩn μPIV cũng đã được tiến hành. Ngoài việc đo vận tốc dòng chảy trong các quá trình trộn vi mô, phân bố không gian của các trường nồng độ cho các loài khác nhau cũng đã được đo. Để đạt được điều này, một kỹ thuật mới đã được phát triển cho phép đo không gian từ Tán xạ Raman tự phát phẳng (PSRS). Ánh sáng tán xạ Raman của các loài liên quan đã được chọn lọc quang phổ bằng bộ lọc băng thông hẹp và do đó được phát hiện mà không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng tán xạ Raman của các loài khác. Việc thực hiện thành công quy trình đo này trong các dòng vi sẽ được chứng minh ví dụ cho một quá trình trộn nước và ethanol.
Từ khóa
#tốc kế đánh dấu phân tử #tán xạ Raman #phân tích dòng vi môTài liệu tham khảo
Barron JL, Fleet D, Beauchemin S (1994) Performance of optical flow techniques. Int J Comput Vis 12(1):43–77
Bazile R, Stepowski D (1994) Measurement of the vaporization dynamics in the development zone of a burning spray by planar laser induced fluorescence and raman scattering. Exp Fluids 16:171–180
Burns JR, Ramshaw C (2001) The intensification of rapid reactions in multiphase systems using slug flow in capillaries. Lab Chip 1:10–15. doi:10.1039/b102818a
Erickson D, Li D (2004) Integrated microfluidic devices. Anal Chim Acta 507:11–26. doi:10.1016/j.aca.2003.09.019
Garbe CS (2006) Measuring and modeling fluid dynamic processesusing digital image sequence analysis. Habil. Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg
Garbe CS, Spies H, Jähne B (2003) Estimation of surface flow and net heat flux from infrared image sequences. J Math Imaging Vis 19:159–174
Garbe CS, Roetmann K, Jähne B (2006) An optical flow based technique for the non-invasive measurement of microfluidic flows. In: 12th International symposium on flow visualization. Göttingen, Germany, pp 1–10
Garbe CS, Degreif K, Jähne B (2007a) Estimating the viscous shear stress at the water surface from active thermography. In: Transport at the air sea interface—measurements, models and parametrizations. Springer, Heidelberg, pp 223–239
Garbe CS, Roetmann K, Beushausen V, Jähne B (2007b) An optical flow mtv based technique for measuring microfluidic flow in the presence of diffusion and taylor dispersion. Exp Fluids (submitted)
Gee KR, Weinberg ES, Kozlowski DJ (2001) Caged q-rhodamine dextran: a new photoactivated fluorescent tracer. Bioorg Med Chem Lett 11(16):2181–2183
Gendrich CP, Koochesfahani MM, Nocera DG (1997) Molecular tagging velocimetry and other novel applications of a new phosphorescent supramolecule. Exp Fluids 23:361–372
Haußecker H, Fleet D (2001) Computing optical flow with physical models of brightness variation. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell 23(6):661–673
Inaba S, Sato Y, Hishida K, Maeda M (2001) Flow measurements in microspace using sub-micron fluorescent particles—an effect of brownian motion on velocity detection. In: 4th International symposium on particle image velocimetry
Jähne B (2005) Digitale Bildverarbeitung, 6th edn. Springer, Heidelberg
Koochesfahani MM, Nocera DG (2001) Molecular tagging velocimetry maps fluid flows. Laser Focus World, Los Gartos, pp 103–108
Krüger S, Grünefeld G, Arndt S, Hentschel W (2000) Planar velocity measurements of the gas and liquid phase in dense sprays by flow tagging. In: 10th International symposium on applications of laser techniques to fluid mechanics
Lai S, Wang S, Luo J, Lee LJ, Yang ST, Madou MJ (2004) Design of a compact disk-like microfluidic platform for enzyme-linked immunosorbent assay. Anal Chem 76(7):1832–1837. doi:10.1021/ac0348322. URL: http://dx.doi.org/10.1021/ac0348322
Lee M, Lee JP, Rhee H, Choo J, Chai YG, Lee EK (2003) Applicability of laser-induced raman microscopy for in situ monitoring of imine formation in a glass microfluidic chip. J Raman Spectroscopy 34:737–742. doi:10.1002/jrs.1038
Lempert WR, Harris SR (2000) Flow tagging velocimetry using caged dye photo-activated fluorophores. Meas Sci Technol 11:1251–1258
Lempert WR, Magee K, Ronney P, Gee KR, Haugland RP (1995) Flow tagging velocimetry in incompressible flow using photo-activated nonintrusive tracking of molecular motion (phantomm). Exp Fluids 18:249–257
Leung SA, Winkle RF, Wootton RCR, deMello AJ (2004) A method for rapid reaction optimisation in continuous-flow microfluidic reactors using online raman spectroscopic detection. Analyst 130:46–51. doi:10.1039/b412069h
Malarski A, Egermann J, Zehnder J, Leipertz A (2006) Simultaneous application of single-shot ramanography and particle image velocimetry. Opt Lett 31:1005–1007
Maynes D, Webb AR (2002) Velocity profile characterization in sub-millimeter diameter tubes using molecular tagging velocimetry. Exp Fluids 32:3–15. doi:10.1007/s003480100290
Meinhart CD, Wereley ST, Gray MHB (2000) Volume illumination for two-dimensional particle image velocimetry. Meas Sci Technol 11:809–814
Mogensen KB, Klank H, Kutter JP (2004) Recentdevelopments in detection for microfluidic systems. Electrophoresis 25:3498–3512. doi:10.1002/elps.200406108
Mosier BP, Molho JI, Santiago JG (2002) Photobleached-fluorescence imaging of microflows. Exp Fluids 33:545–554. doi:10.1007/s00348-002-0486-8
Nguyen NT, Wereley ST (2002) Fundamentals and applications of microfluidics. Artech House, Norwood
Nguyen NT, Wu Z (2005) Micromixers—a review. J Micromech Microeng 15:R1–R16. doi:10.1088/0960-1317/15/2/R01
Paege BM, Emrich CA, Wedemayer GJ, Scherer JR, Mathies RA (2001) High throughput dna sequencing with a microfabricated 96-lane capillary array electrophoresis bioprocessor. PNAS 99:574–579. doi:10.1073/pnas.012608699
Paul PH, Garguilo MG, Rakestraw DJ (1998) Imaging of pressure- and electrokinetically driven flows through open capillaries. Anal Chem 70:2459–2467
Roetmann K, Garbe C, Beushausen V (2005) 2d-molecular tagging velocimetry zur analyse mikrofluidischer strömungen. In: Tagungsband Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik, pp 26/1–26/10
Roetmann K, Garbe C, Schmunk W, Beushausen V (2006a) Micro-flow analysis by molecular tagging velocimetry and planar raman-scattering. In: 12th International symposium on flow visualization
Roetmann K, Schmunk W, Garbe C, Beushausen V (2006b) Analyse mikrofluidischer strömungen mit molecular tagging velocimetry und planarer ramanstreuung. In: Tagungsband Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik, pp 31/1–31/8
Santiago JG, Wereley ST, Meinhart CD, Beebe DJ, Adrian RJ (1998) A particle image velocimetry system for microfluidics. Exp Fluids 25:316–319
Scharr H (2004) Optimal filters for extended optical flow. In: Complex motion IWCM 2004, Lecture Notes in Computer Science. Springer, Heidelberg
Shinohara K, Sugii Y, Aota A, Hibara A, Tokeshi M, Kitamori T, Okamoto K (2004) High-speed micro-piv measurements of transient flowin microfluidic devices. Meas Sci Technol 15:1965–1970. doi:10.1088/0957-0233/15/10/003
Sinton D (2004) Microscale flow visualization. Microfluid Nanofluid 1:2–21. doi:10.1007/s10404-004-0009-4
Srinivasan V, Pamula VK, Fair RB (2004) An integrated digital microfluidic lab-on-a-chip for clinical diagnostics on human physiological fluids. Lab Chip 4:310–315
Stier B, Koochesfahani MM (1999) Molecular tagging velocimetry (mtv) measurements in gas phase flows. Exp Fluids 26:297–304
Viskari PJ, Landers JP (2006) Unconventional detection methods for microfluidic devices. Electrophoresis 27:1797–1810. doi:10.1002/elps.200500565
Wang J (2000) From dna biosensors to gene chips. Nucleic Acids Res 28(16):3011–3016
Wood BR, Langford SJ, Cooke BM, Glenister FK, Lim J, McNaughton D (2003) Raman imaging of hemozoin within the food vacuole of plasmodium falciparum trophozoites. FEBS Lett 554:247–252. doi:10.1016/S0014-5793(03)00975-X
Zhou X, Liu D, Zhong R, Dai Z, Wu D, Wang H, Du Y, Xia Z, Zhang L, Mei X, Lin B (2004) Determination of sars-coronavirus by a microfluidic chip system. Electrophoresis 25(17):3032–3039. doi:10.1002/elps.200305966. URL http://dx.doi.org/10.1002/elps.200305966