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Engineering

Un kit versatile basato sull'attuazione digitale delle goccioline microfluidici per l'educazione scientifica

Published: April 26, 2021 doi: 10.3791/61978

Summary

Descriviamo un kit educativo che consente agli utenti di eseguire più esperimenti e acquisire un'esperienza pratica sulla microfluidica digitale.

Abstract

Questo documento descrive un kit educativo basato sulla microfluidica digitale. Un protocollo per l'esperimento di chemiluminescenza basato su luminol è riportato come esempio specifico. Ha anche capacità di imaging fluorescente e involucro umidificato chiuso basato su un atomizzatore ad ultrasuoni per prevenire l'evaporazione. Il kit può essere assemblato in un breve periodo di tempo e con un minimo allenamento in elettronica e saldatura. Il kit consente sia agli studenti universitari/laureati che agli appassionati di acquisire un'esperienza pratica in microfluidica in modo intuitivo ed essere addestrati ad acquisire familiarità con la microfluidica digitale.

Introduction

La microfluidica è una fisica, chimica, biologia e ingegneria altamente interdisciplinare per la manipolazione di piccoli volumi di liquidi che vanno dal femtolitro ai microlitri1. La microfluidica è anche un campo molto ampio e attivo; una ricerca web of science restituisce quasi 20.000 pubblicazioni, eppure non c'è letteratura e documenti di revisione sufficienti sull'uso delle microfluidica comestrumento educativo 2. Ci sono due articoli di recensioni perspicaci, anche se obsoleti, di Legge e Fintschenko3,4. Legge introduce gli educatori all'idea di un laboratorio su un chip3. Fintschenko ha sottolineato il ruolo del laboratorio di insegnamento della microfluidica nell'educazione alla matematica dell'ingegneria tecnologica scientifica (STEM) e ha semplificato le filosofie in "insegnare microfluidici" e "usare la microfluidica"4. Una recensione più recente di Rackus, Ridel-Kruse e Pamme nel 2019 sottolinea che oltre ad essere di natura interdisciplinare, la microfluidica è anche un argomento molto pratico2. L'attività pratica relativa alla pratica della microfluidica presta gli studenti all'apprendimento basato sull'indagine e lo rende uno strumento coinvolgente per la comunicazione scientifica e la sensibilizzazione. La microfluidica offre infatti un grande potenziale per l'educazione scientifica sia in contesti formali che informali ed è anche uno "strumento" ideale per enthus ed educare il grande pubblico sull'aspetto interdisciplinare delle scienze moderne.

Esempi come dispositivi a microcanale a basso costo, microfluidica cartacea e microfluidica digitale sono strumenti ideali per scopi educativi. Tra queste piattaforme, le microfluidica digitale rimangono relazioni esoteriche e peer-reviewed basate su microfluidica digitale mancano2. Qui proponiamo di utilizzare la microfluidica digitale come strumento educativo per diversi motivi. In primo luogo, la microfluidica digitale è molto distinta dal paradigma basato su microcanali perché si basa sulla manipolazione delle goccioline e sull'uso delle goccioline come microvessel discrete. In secondo luogo, le goccioline sono manipolate su piattaforme di array di elettrodi relativamente generiche in modo che le microfluidica digitale possano essere intimamente accoppiate con la microelettronica. Gli utenti possono sfruttare un set esteso di componenti elettronici, ora altamente accessibili per le applicazioni fai-da-te per interfacciarsi elettronicamente con goccioline. Pertanto, sosteniamo che la microfluidica digitale può aiutare gli studenti a sperimentare questi aspetti unici ed essere aperti a non attenersi esentemente alla microfluidica a basso numero Reynold basata su microcanali1.

In breve, il campo della microfluidica digitale si basa in gran parte sui fenomeni di elettrowetting, descritti per la prima volta da Gabriel Lippmann5,6. I recenti sviluppi sono stati avviati da Berge all'inizio degli anni '907. Il suo contributo chiave è l'idea di introdurre un isolante sottile per separare il liquido conduttivo dagli elettrodi metallici per eliminare il problema dell'elettrolisi. Questa idea è stata definita elettrowetting su dielettrico (EWOD). Successivamente, la microfluidica digitale è stata reso popolare da diversi ricercatori pionieri8,9. Ora è stato dimostrato un elenco completo di applicazioni, ad esempio, in diagnostica clinica, chimica e biologia, sulla microfluidicadigitale 10,11,12 e, quindi, sono disponibili molti esempi per un ambiente educativo. In particolare, lungo la linea delle microfluidica digitali fai-da-te a basso costo, Abdelgawad e Wheeler hanno precedentemente riportato una prototipazione rapida e a basso costo delle microfluidicadigitale 13,14. Fobel et al., ha anche segnalato DropBot come un sistema di controllo microfluidico digitale open source15. Yafia et al., ha anche segnalato una microfluidica digitale portatile basata su parti stampate in 3D e telefono più piccolo16. Alistar e Gaudenz hanno anche sviluppato la piattaforma OpenDrop alimentata a batteria, che si basa sull'array di transistor ad effetto di campo e sull'azionamento dc17.

Qui presentiamo un kit educativo di microfluidica digitale basato su circuiti stampati di provenienza commerciale (PCB) che consente all'utente di assemblare e ottenere un'esperienza pratica con la microfluidica digitale(Figura 1). La commissione per il servizio per creare PCB da file di progettazione digitale è ampiamente disponibile, e quindi pensiamo che sia una soluzione a basso costo praticabile per l'istruzione a condizione che i file di progettazione digitale possano essere condivisi. La scelta meticolosa dei componenti e la progettazione del sistema sono fatte per semplificare il processo di assemblaggio e creare un'interfaccia con l'intuitivo dell'utente. Pertanto, viene utilizzata una configurazione a una piastra invece di una configurazione a due piastre per evitare la necessità di una piastra superiore. Sia i componenti che i prodotti chimici di prova devono essere facilmente disponibili. Ad esempio, l'involucro alimentare del supermercato viene utilizzato come isolante nel nostro kit.

Per dimostrare la fattibilità del nostro kit, suggeriamo uno specifico esperimento di chimica basato sulla chemiluminescenza del luminol e forniamo il protocollo. La speranza è che l'osservazione visiva della chemiluminescenza possa entusiasmare ed eccitare gli studenti. Il luminol è una sostanza chimica che mostra un bagliore blu se miscelato con un agente ossidante come H2O2 ed è tipicamente usato in medicina legale perrilevare il sangue 18. Nel nostro ambiente di laboratorio, il ferricianuro di potassio funge da catalizzatore. Il luminolo reagisce con lo ione idrossido e forma un dianione. Il dianione reagisce successivamente con l'ossigeno dal perossido di idrogeno per formare acido 5-amminoftalico con elettroni in uno stato eccitato, e il rilassamento degli elettroni dallo stato eccitato allo stato del suolo si traduce in fotoni visibili come un'esplosione di luce blu.

Segnaliamo anche un esperimento di imaging fluorescente con uno smartphone per dimostrare l'integrazione di un diodo emettitore di luce (LED) come fonte di luce di eccitazione. Infine, l'evaporazione delle goccioline è un problema nelle microfluidica, ma viene raramente affrontata. (Un 1 μL di goccia d'acqua viene perso entro 1 h da un substrato aperto3.) Usiamo un atomizzatore basato su un trasduttore piezo ad alta frequenza per convertire l'acqua in nebbia fine. Ciò crea un ambiente umidificato per prevenire l'evaporazione delle goccioline e dimostra l'azionamento delle goccioline a lungo termine (~1 h).

Figure 1
Figura 1: Schemi dell'impianto EWOD. (a) Un microcontrollore viene utilizzato per fornire una sequenza di controllo all'elettrodo EWOD. Inoltre, l'umidità è controllata. (b) Schemi del layout PCB. Elettrodi, LED per imaging fluorescente, resistore e transistor ad effetto di campo (FET) sono etichettati. Viene mostrata anche una barra di scala di 1 cm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Vista dall'alto del kit. La scheda microcontroller, la scheda di alimentazione ad alta tensione, il PCB EWOD, il sensore di umidità e l'atomizzatore sono etichettati. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Protocol

1) Assemblaggio del kit di microfluidica digitale

  1. Saldare i resistori di montaggio superficiale, i transistor e i diodi emettitori di luce sulla scheda PCB secondo gli schemi della figura 1b.
  2. Collegare l'uscita della scheda di alimentazione ad alta tensione alla scheda PCB con componenti saldati (Figura 2 e Figura complementare 1).
  3. Collegare la batteria alla scheda booster di tensione per aumentare la tensione da 6 V a 12 V(Figura 2 e Figura complementare 1).
  4. Collegare la scheda di alimentazione ad alta tensione alla scheda booster di tensione per aumentare la tensione da 12 V a ~230 V(Figura 2 e Figura complementare 1).
  5. Collegare il sensore di umidità alla scheda del microcontrollore. Collegare l'atomizzatore piezo ultrasonico e la scheda driver dell'atomizzatore alla scheda del microcontrollore (Figura 2 e Figura complementare 1).
  6. Posizionare l'intero gruppo nell'involucro acrilico di dimensioni 23 cm x 20,5 cm x 6 cm.
  7. Accendere il microcontrollore con il codice (Codice supplementare) e utilizzare il multimetro digitale per misurare la tensione dell'elettrodo EWOD per assicurarsi che la tensione di uscita sia ~230 V. Regolare il resistore variabile della scheda di alimentazione ad alta tensione in modo che la tensione di uscita sia ~230 V (Figura complementare 2).

2) Preparazione dell'isolante sull'array di elettrodi

  1. Indossare guanti in nitrile pulito. Utilizzare una micropipetta per applicare ~10 μL di olio di silicone 5 cSt sull'area dell'elettrodo e utilizzare un dito per distribuire uniformemente l'olio di silicone sull'area dell'elettrodo. Si noti che l'olio di silicone funge da riempimento tra elettrodo e isolante per involucri alimentari ed evitare qualsiasi airgap.
  2. Tagliare un involucro alimentare con dimensioni di circa 2,5 cm x 4 cm e posizionarlo sopra l'elettrodo. Utilizzare la micropipetta per applicare ~10 μL di olio di silicone da 5 cSt sull'area dell'elettrodo e utilizzare un dito per distribuire uniformemente l'olio di silicone. Si noti che l'olio di silicone funge da strato idrofobico sopra l'isolante.

3) Esperimento di chemiluminescenza basato sul luminol

  1. Mescolare 0,25 g di luminol e 1,6 g di NaOH in 25 mL di acqua deionizzata in un bicchiere con un agitatore di vetro per ottenere una soluzione.
  2. Mescolare 20 mL della soluzione rispetto alla fase precedente con 20 mL di perossido di idrogeno al 3%.
  3. Utilizzare una micropipetta per posizionare 2-5 μL della soluzione di luminol rispetto al passaggio precedente sull'elettrodo di destinazione.
  4. Utilizzare una micropipetta per posizionare 10 μL dello 0,1% con ferricianuro di potassio sull'elettrodo. Si noti che questa è la goccia da spostare per l'elettrowetting.
  5. Accendere il microcontrollore per spostare la goccia da 10 μL di ferricianuro di potassio per fondersi con il luminol.

4) Esperimento di imaging fluorescente

  1. Tagliare un pezzo di nastro semitrasparente con dimensioni di ~ 1 cm x 1 cm. Posizionare il nastro semitrasparente tra il diodo emettitore di luce di eccitazione e gli elettrodi EWOD.
  2. Collegare il filtro in vetro colore emissione sulla fotocamera dello smartphone con nastro adesivo.
  3. Mescolare 2,5 mg di isotiocianato di fluoresceina in soluzione di etanolo acquoso (3% w/w).
  4. Pipetta ~10 μL della soluzione dal passo precedente su uno degli elettrodi.
  5. Accendere il microcontrollore.
  6. Usa lo smartphone per registrare un video di azionamento delle goccioline.

5) Esperimento di azionamento a goccia a lungo termine con atomizzatore ad ultrasuoni

  1. Posizionare 1 mL di acqua sull'atomizzatore ad ultrasuoni. Si noti che il codice è scritto per utilizzare un algoritmo di feedback della soglia per mantenere un livello di umidità superiore al 90%.
  2. Posizionare una goccia da 10 μL con una micropipetta. Accendere il microcontrollore e chiudere immediatamente il coperchio dell'involucro.
  3. Aspetta ~ 1 h. Controllare visivamente l'attuazione delle goccioline.

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Representative Results

L'azionamento delle goccioline viene registrato con uno smartphone. I risultati rappresentativi per la chemiluminescenza e l'imaging fluorescente sono visualizzati nella figura 3 e nella figura 4. Per l'esperimento di chemiluminescenza, la goccia di ferricianuro da 10 μL viene azionata per muoversi e mescolare con gocciolamento pre-depositato di 2 μL sull'elettrodo bersaglio, come mostrato nella figura 3. Il periodo di tempo tra il movimento successivo è impostato su 4 s, abbastanza lento per una facile osservazione. Si noti che lo scoppio di luce blu risultante dalla miscelazione della soluzione di luminol (con perossido di idrogeno) con ferricianuro di potassio può essere visto ad occhio nudo anche sotto la luce ambientale. Per l'imaging fluorescente visualizzato nella figura 4, l'esperimento deve essere eseguito al buio. Il nastro semitrasparente funge da diffusore per distribuire uniformemente la luce di eccitazione sulla goccia. La luce emessa dalla fluorescenza viene filtrata con un filtro di emissione a basso costo collegato alla fotocamera dello smartphone. Questo schema di imaging è più semplice del solito schema a specchio dicroico in un tipico microscopio a fluorescenza da banco. Per un esperimento a lungo termine (~1 h), è possibile osservare un'attuazione riuscita delle goccioline, come mostrato nella figura 5a. La figura 5b mostra i dati rappresentativi sull'umidità sotto l'azione di un atomizzatore ad ultrasuoni. Misuriamo anche il diametro della goccia con e senza atomizzatore. Senza atomizzatore, il diametro della goccia si restringe da 4,0 mm a 2,2 mm e il volume cambia da 10 μL a 6 μL a temperatura ambiente e umidità relativa ambiente di ~57%. Con l'atomizzatore, il diametro della goccia si riduce da 4 mm a 3,1 mm e il volume cambia da 10 μL a 8 μL a temperatura ambiente e umidità relativa ambiente >90%.

Figure 3
Figura 3: Istantanea del movimento delle goccioline e della luminescenza chimica. A t = 12 s, la miscelazione del luminolo con ferricianuro di potassio si traduce in un'esplosione visibile di luce blu. Viene mostrata anche una barra di scala di 1 cm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Integrazione con la capacità di imaging fluorescente. (a) Schema dell'installazione. Un LED funge da sorgente luminosa per l'eccitazione. Un nastro da ufficio trasparente semitrasparente funge da diffusore di luce. Il filtro di emissione è collegato direttamente alla fotocamera dello smartphone. bImagingfluorescente della goccia contenente isotiocianato di fluoresceina. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: Azionamento delle goccioline sotto controllo dell'umidità con atomizzatore ad ultrasuoni. (a) Istantanea del movimento delle goccioline dopo 1 h. Viene mostrata anche una barra di scala di 1 cm. (b) Umidità relativa rispetto al tempo sotto l'azione dell'atomizzatore ad ultrasuoni. Una freccia indica che l'atomizzatore è spento a causa dell'algoritmo di soglia. La soglia per l'umidità relativa è impostata sul 90%. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura complementare 1: Schema di cablaggio. Il microcontrollore e la scheda di alimentazione ad alta tensione sono alimentati da una batteria. Tutte le operazioni sono orchestrate con scheda micro controller. L'atomizzatore viene attivato dalla scheda del conducente. Clicca qui per scaricare questo file.

Figura complementare 2: Circuito di commutazione ad alta tensione. Un transistor mosfet (High Voltage Metal Oxide Semiconductor Effect Transistor) con resistore viene utilizzato per cambiare elettrodo EWOD. Clicca qui per scaricare questo file.

Tabella complementare 1: Stima dei costi dei componenti del nostro kit. Il costo unitario di componenti come transistor, resistori, diodo emettitore di luce è stimato dal prezzo alla rinfusa di un pacchetto da 10 a 100 componenti. Il costo esclude l'involucro acrilico personalizzato.  Clicca qui per scaricare questa tabella.

Codice supplementare: Script personalizzato per consentire l'azionamento per il movimento delle goccioline e l'atomizzatore ad ultrasuoni per umidificare l'ambiente delle goccioline. Clicca qui per scaricare questo file.

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Discussion

La procedura qui descritta consente al lettore di assemblare e testare un sistema EWOD funzionante per l'azionamento delle goccioline e acquisire un'esperienza pratica con le microfluidica. Evitiamo intenzionalmente componenti costosi e campioni chimici. Attualmente, un kit può essere costruito per ~ $ 130 con il componente più costoso è il vetro a colori ottici per l'imaging fluorescente e il microcontrollore, escluso l'involucro acrilicopersonalizzato (tabella complementare 1). Per tale costo, sono inclusi anche una capacità di imaging fluorescente e un controllo ambientale dell'umidità attiva basato sull'atomizzatore. (Un tipico microscopio a fluorescenza costa più di ~ $ 1.50019e persino un microscopio a fluorescenza digitale a basso costo costa $ 300.) Questi bassi costi rendono il nostro kit pratico per un ambiente educativo su larga scala. Per confronto, dropbot costa attualmente ~ $ 5,00020 e la piattaforma OpenDrop costa ~ $ 1,0002. Una sintesi del confronto di queste piattaforme è riportata nella tabella 1.

Confronto tra Dropbot, OpenDrop e kit education
DropBot OpenDrop Kit educativo
Substrato di elettrodi substrato di vetro Pcb Pcb
Tecnica di rivestimento Deposizione sottovuoto film sottile e olio Involucro alimentare e olio
Segnale di azionamento ac (10 kHz, tipico) Dc Dc
Elettronica di guida Amplificatore HV e array di relè Transistor ad effetto di campo Transistor ad effetto di campo
Ambiente umidificato nessuno nessuno sì. Con atomizzatore
Capacità di imaging Microscipo esterno Microscipo esterno sì. Con gli Smart Phone
costo $5.000 $1.000 $100

Tabella 1: Confronto tra Dropbot, OpenDrop e il nostro kit educativo.

Per valutare la fattibilità dell'utilizzo del nostro kit didattico, abbiamo sollecitato 13 studenti universitari di background assortiti. Il loro maggiore include fisica, biologia, ingegneria chimica, medicina, scienza dei materiali, ingegneria meccanica e ingegneria elettrica. Cerchiamo volutamente di evitare la situazione in cui gli studenti provengono dall'ingegneria elettrica e organizziamo un solo studente laureato in ingegneria elettrica. Li abbiamo istruiti a saldare i componenti al PCB e alla fine testare l'azionamento delle goccioline sul nostro kit entro 2 ore. Nessuno studente tranne uno di ingegneria elettrica ha precedenti esperienze sulla saldatura. Alla fine, raccogliamo le statistiche. Il tasso di successo è del 62%. Abbiamo scoperto che la saldatura del componente di montaggio superficiale è il processo di collo di bottiglia di assemblaggio riuscito del kit. L'orientamento generale è il seguente. Fintschenko sottoselezione che strumenti o esperimenti rientrano da qualche parte nello spettro tra un confine fai-da-te e il confine della scatola nera. Con la crescente esperienza ingegneristica da parte degli studenti, ad esempio, dal background di ingegneria elettrica, più della sessione di laboratorio può assumere il sapore fai-da-te. Tuttavia, gli studenti inesperti in termini di abilità elettroniche come quelle di chimica, biologia e biochimica possono trarre un beneficio sull'estremità della scatola nera dello spettro con kit preassemblati dagli istruttori.

Per riferimento, cerchiamo anche di delineare l'intervallo di parametri delle goccioline liquide che possono essere utilizzate. Per le dimensioni, abbiamo testato il volume massimo e minimo del liquido rispettivamente di 16 μL e 8 μL, con un volume liquido nominale di ~10 μL impiegato. Abbiamo limitato il nostro liquido alla soluzione acquosa ed evitiamo solventi organici per evitare la corrosione dell'isolante a involucro alimentare polimerico. Abbiamo anche raccolto sistemi liquidi comunemente disponibili come zucchero da tavola e sale per coprire una serie di parametri come concentrazione ionica, valore PH, densità e viscosità. Il risultato è riassunto nella tabella 2. Tra questi test, abbiamo scelto la miscela di acqua di glicerolo come mezzo per testare la massima viscosità delle goccioline mantenendo costanti altre proprietà fisiche come la tensione superficiale relativa. Determiniamo che la percentuale massima di peso del glicerolo e la viscosità corrispondente siano ~40% e 3,5 cp21. La concentrazione ionica massima di lavoro fino a 1 M viene testata con cloruro di sodio. Il valore PH viene testato con acetato, acido citrico e soluzione KOH.

Sistema liquido Parametro chiave Campo di lavoro
Miscela di acqua glicerina viscosità glicerolo 40% wt o 3,5 cps
Saccarosio in acqua densità fino al 60% wt
Acido citrico diluito in acqua Ph fino a PH=3
acido acetico Ph fino a PH=4
Koh Ph fino a PH= 11
cloruro di sodio Concentrzione ionica Da 10 mM a 1 M

Tabella 2: Gamma di sistemi liquidi, parametri e gamma di lavoro testati sul nostro kit.

Qui, discutiamo brevemente della fisica coinvolta per l'attuazione delle goccioline. Usando la derivazione elettromeccanica, la forza motrice in funzione della frequenza e della posizione delle goccioline può essere derivata in base alla capacità energetica immagazzinata nel sistema dalla differenziazione di questo termine energetico. Una frequenza critica, fc, può essere calcolata per ogni combinazione geometria/liquido del dispositivo21. Al di sotto di questa frequenza, la forza stimata si riduce a quella prevista dal metodo termodinamico. In questo regime, la forza che agisce sulla goccia deriva da cariche accumulate vicino alla linea di contatto trifase che vengono tirate elettrostaticamente verso l'elettrodo azionato. Al di sopra della frequenza critica, una forza liquido-dielettroforetica domina per tirare la goccia verso l'elettrodo attivato. Nel nostro esperimento, usiamo l'azionamento cc e quindi l'operazione è al di sotto di questa frequenza critica e quindi la linea di contatto trifase viene tirata elettrostaticamente verso l'elettrodo azionato.

In conclusione, l'esperimento globale è progettato per offrire al lettore un'esposizione pratica alle microfluidica digitale. Più specificamente, il kit consente agli studenti di apprendere ottica, elettronica e fluidica, quindi questo aspetto è adatto a qualsiasi corso di laboratorio in ingegneria elettrica e meccanica a livello senior. Inoltre, l'esperimento specifico di chemiluminescenza può essere impiegato in un corso sperimentale di chimica o ingegneria chimica a livello senior. Mentre l'esperimento qui descritto è una versione semplificata di uno scenario della vita reale, può essere esteso in modo diretto ad altri esperimenti. Ad esempio, si può accoppiare un kit di test cartaceo e spostare la goccia sulla carta da adsorbire. Possiamo anche combinare facilmente un microprocessore con altri dispositivi di I/O interattivi per fornire un controllo digitale e una programmabilità più sofisticati. Crediamo che il protocollo qui possa anche avvantaggiare gli appassionati non professionisti per imparare e applicare l'elettronica per far progredire ulteriormente la loro conoscenza del campo.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Y. T. Y. desidera riconoscere il sostegno finanziario del Ministero della Scienza e della Tecnologia nell'ambito dei numeri delle borse di studio MOST 107-2621-M-007-001-MY3 e della National Tsing Hua University con il numero di borsa di studio 109Q2702E1. Mark Kurban di Edanz Group (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) ha curato una bozza di questo manoscritto.

Materials

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

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References

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Guo, Y. H., Lee, C. H., Yang, Y. T.More

Guo, Y. H., Lee, C. H., Yang, Y. T. A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education. J. Vis. Exp. (170), e61978, doi:10.3791/61978 (2021).

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