薯条和小费

诺米冈，流体机械研究中心，埃布拉研究公司有限公司。，日本
胡安G圣地亚哥，机械工程部斯坦福大学，CA美国

为什么这个有用？

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我们提出了一种估计具有至少一个交叉点的通道几何中的电渗流速的简单方法。该方法适用于定义明确的中性染料离散插头的电动注射（典型方法，[1]）是不容易获得的给定可用设备（例如，使用原始电压定序器或不灵敏的CCD时）。

我需要什么？

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• 具有至少一个交叉点的微流体装置（图1）
• CCD／CMOS摄像机
• EPI荧光显微镜
• 可在两个节点上切换电位的电压控制装置
• 中性染料（例如，100μm罗丹明b）
• 全血有五种缓冲系统

我该怎么办？

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1。我们假设通道有负壁电荷，但荧光溶液的简单观察可以证实这一点。我们将染色溶液添加到储液罐1。对于对称网络（例如，图1）保持总和V _一+V _二常数将保持出口通道3中的均匀电场。

2。作为初步观察，变化V_一V_二并测试将在通道1或2中启动反向流动的限制。图2显示了给定最大电位（A）V的示例限制_一＝1175 V，V_二=925 V和（b）V_一＝925 V，V_二=1175 V.我们将这些电压限制称为V。_1，高，V_2，低，V_1，低V_2，高.（预测这些电压见[2]。

三。电压控制器应交替使用V_一V_二如图3（a）试验t_一t_二因此，如图3的电影所示，气流具有明显的扰动传播到通道3。3（b）（下载如下）。图3（b），T_一t_二都是1秒，V高＝1100 V，VLOW=900 V，图像序列用50 ms曝光时间和64.6 ms帧间时间捕获。

图3。（a）一个控制电压周期v_一V_二.两个州的持续时间分别为t_一t_二，分别（通常为t_一= t_二）可使用三角形或正弦波，但需要更好的设备和更复杂的设置。（b）显示流向通道3的干扰传播的流动可视化（见下面的视频）。

4。在通道3入口附近捕获调制流的图像序列（4-5个周期应足够）。沿通道的近似中心线提取图像强度值。为了获得更好的结果，沿通道中心线取几个像素行的平均值。图4显示了第一个中心线染料强度的原始数据，图3（b）电影图像序列的第5帧和第9帧。对于简单的速度估计，将第二个峰值分析到通道中（速度场大致平行且完全展开）。从图4，三帧上的峰值位移约为capital deltap1=20像素或u=k*capital deltap1/capital deltatf=131μm/s（公式（1））这里k是每个像素的成像微米数，大写Deltap1=20像素，资本德尔塔夫是电影框架的时间间隔。你也可以根据扰动的波长（以及已知的周期时间）来估算速度。2 s）：u=k*大写Deltap2/（T1+T2）=138μm/s（式（2）。Capital Deltap2（=165像素）是单个图像中两个染料峰值之间的长度，T1+T2是电压调制的周期时间。这两个近似速度测量值一般在8%左右。后一种方法在只有一个图像可用时特别有用。

方程（1）。

方程（2）。

图4。沿第1条中心线的染色强度，通道入口附近传播波图像序列的第5帧和第9帧。

5。上述方法对图像数据中的噪声很敏感，除其他因素外，一种更可靠的技术使用多重测量和综合平均值。实现这一点的一种方法是使用拟合程序分析图的波形。4.我们选择以下功能：

方程（3）。

式的系数。（3）可以对每个电影帧进行估算，如图5（下载如下）使用高斯牛顿非线性最小二乘数据拟合程序“nlinfit”在matlab。平均波长资本deltap2ave计算为2pi/c3ave=166.8像素，平均速度使用公式140μm/s计算。（2）速度也由方程式（3）中的相速度c4确定，如下所示。

方程（4）。

在Eq.（4）DC4/DT的计算采用C4数据与200张图片的时间。C4随时间线性变化，利用C4数据与实验数据的线性回归拟合，可以计算出相速度dc4/dt。200张图片的时间。波的传播波长为2pi/（dc4/dt）。因此，流体的速度被确定为平均波长除以2pi/（dc4/dt），如等式所述。（4）。

图5。单个图像沿通道中心线的空间图像强度变化，作为沿分离通道距离的函数（像素）。与数据一起显示的是等式形式的曲线。（3）。（参见下面的.avi文件）。

工具书类

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〔1〕SDevaseNathipathy和J.G.圣地亚哥中的“电动流量诊断” 微纳尺度诊断技术，预计起飞时间。K布鲁尔纽约，斯普林格Verlag，2004。
〔2〕K.v.诉SharpR.J阿德里安JG.圣地亚哥J.一。Molho“液体在微通道中流动” CRC微机电系统手册，预计起飞时间。迈格拉德，CRC出版社，纽约，2001，聚丙烯。6-1～6－38。

相关链接

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图3b.avi文件
显示沿通道3流动的扰动传播的流动可视化。

图5.avi文件
单个图像沿通道中心线的空间图像强度变化，作为沿分离通道距离的函数（像素）。

李察J。福尔摩斯和尼古拉斯J。哥达德
曼彻斯特大学化学工程与分析科学学院（SCEAS）新利手机客户端曼彻斯特英国

为什么这个有用？

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多个日记账（包括 芯片实验室）提供上传图片和电影数据以及网上出版物的空间。印刷出版物还必须包含足够的插图，以便在不参考此类文件的情况下理解内容。本技巧演示了低成本图像分析系统的使用，该系统可用于促进纸质出版物中使用的劣质视频图像的数据表示。这尤其是在微型化和微流体领域很重要，其中视频数据通常是记录结果最方便的格式（有时是唯一的格式）。

我需要什么？

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这项工作是使用苹果iBook G4 1.42兆赫笔记本电脑运行OSX Tiger 10.4.8进行的。下面列出了其他软件。提供了使用这些资源的外部网站链接。

• QuiTimePro，从QuickTime标准升级到20英镑（30美元），有助于基本的视频编辑，单帧提取，多帧序列提取和基本的后处理功能，如改变播放速度的能力。
• 图形转换器X，Lemkesoft提供的一个20英镑（30美元）的共享软件应用程序提供了多种图像处理功能，并有助于将图像和电影数据后处理成各种格式。
• ImageJ一个免费的（开源）Java应用程序提供校准的测量功能，开窗，颜色处理，边缘检测和表面绘制功能与许多其他功能一起使用。

我该怎么办？

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这里描述的程序使用内部开发的微流体系统，并展示沿30 m m通道（500μm x 500μm）的荧光标记微球的流体动力流动。使用473nm（激光2000，Kettering英国）带有集成的扩束器。

1。视频数据最初可以捕获为视频文件（avi，压敏电阻，MP4，等）使用QuickTime Pro，通过删除无关帧将视频文件编辑到可管理的大小。一旦准备好所需的文件，然后，它用于将帧序列导出为jpeg图像。

2。然后，可以将jpeg图像导入到图形转换器x中，从每个帧剪切感兴趣的区域，允许以特定时间间隔准备单个jpeg文件。图1显示了一个示例图像。

三。对每个图像进行如上处理后，可以在图形转换器X中创建这些帧的蒙太奇，以说明荧光珠随时间的迁移。

空白可以用来分隔和轻松识别编译文件中的特定“快照”图像（图2）。然而，黑色填充工具应应用于此白色背景，以防止处理后数据被背景覆盖。图像应导出为8位（256灰度）分辨率的未压缩jpeg，对应于图像J所需的内部比例。

4。蒙太奇jpeg导入imagej进行处理，其中，图1和图2所示的图像转换为表面图，Z轴表示图像的像素强度。

图3显示了单个框架的表面图，如图1所示，图4说明了ImageJ中定义的设置选项。

5。图5显示了经校正的图2的空白表面图。说明了流体动力条件下荧光标记微球随时间的迁移。

从图中可以很容易看出，以这种方式表示的数据显著提高了可用性方面的输出质量。需要注意的是，由于文件格式之间的转换和压缩以及随后的数据丢失，这种技术的折衷是以其有限的数值为基础的，尤其是由于其中一个主要的限制因素是图像的初始质量和分辨率获得。像这样的，转换数据文件时应小心，理想情况下，定量数据只能从未压缩的文件中提取，以保持诚信。

我还应该知道什么？

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理想的，视频文件应采用高速录制，高帧速率设备，从而促进微秒级事件之间的区分，从而提高分辨率，降低产生条纹效应的可能性。
然而，通过谨慎使用一些相对简单的技术，低质量的AVI电影文件（受摄像机分辨率的限制，放大系数和照明/对比度问题，所有这些在微流体研究中都很普遍，这通常不足以作为主要出版物的结果，可能会充分利用它们的潜力，图1中几个像素的小白点代表荧光珠，成为一个独特的高峰，容易与背景信号区分。
虽然这项工作是使用苹果Macintosh进行的，应该注意的是，运行Windows和Linux的计算机系统也可以使用类似的应用程序。此外，上面提到的系统比本技巧中显示的单个应用程序更通用。这种低成本软件的功能范围使得它成为微流体研究人员的重要组成部分。