scholarly journals Spontaneous oscillations and negative-conductance transitions in microfluidic networks

2020 ◽  
Vol 6 (20) ◽  
pp. eaay6761 ◽  
Author(s):  
Daniel J. Case ◽  
Jean-Régis Angilella ◽  
Adilson E. Motter

The tendency for flows in microfluidic systems to behave linearly poses challenges for designing integrated flow control schemes to carry out complex fluid processing tasks. This hindrance precipitated the use of numerous external control devices to manipulate flows, thereby thwarting the potential scalability and portability of lab-on-a-chip technology. Here, we devise a microfluidic network exhibiting nonlinear flow dynamics that enable new mechanisms for on-chip flow control. This network is shown to exhibit oscillatory output patterns, bistable flow states, hysteresis, signal amplification, and negative-conductance transitions, all without reliance on dedicated external control hardware, movable parts, flexible components, or oscillatory inputs. These dynamics arise from nonlinear fluid inertia effects in laminar flows that we amplify and harness through the design of the network geometry. These results, which are supported by theory and simulations, have the potential to inspire development of new built-in control capabilities, such as on-chip timing and synchronized flow patterns.

PLoS ONE ◽  
2016 ◽  
Vol 11 (8) ◽  
pp. e0161024 ◽  
Author(s):  
Philipp Frank ◽  
Joerg Schreiter ◽  
Sebastian Haefner ◽  
Georgi Paschew ◽  
Andreas Voigt ◽  
...  

2004 ◽  
Vol 100 (3) ◽  
pp. 463-468 ◽  
Author(s):  
J MELIN ◽  
N ROXHED ◽  
G GIMENEZ ◽  
P GRISS ◽  
W VANDERWIJNGAART ◽  
...  
Keyword(s):  

2017 ◽  
Vol 48 (1) ◽  
pp. 5-11
Author(s):  
M. Tiffe ◽  
F. Vogel ◽  
D. Biermann ◽  
N. Geltz
Keyword(s):  

Author(s):  
Ш.С. Фахми ◽  
Н.В. Шаталова ◽  
В.В. Вислогузов ◽  
Е.В. Костикова

В данной работе предлагаются математический аппарат и архитектура многопроцессорной транспортной системы на кристалле (МПТСнК). Выполнена программно-аппаратная реализация интеллектуальной системы видеонаблюдения на базе технологии «система на кристалле» и с использованием аппаратного ускорителя известного метода формирования опорных векторов. Архитектура включает в себя сложно-функциональные блоки анализа видеоинформации на базе параллельных алгоритмов нахождения опорных точек изображений и множества элементарных процессоров для выполнения сложных вычислительных процедур алгоритмов анализа с использованием средств проектирования на базе реконфигурируемой системы на кристалле, позволяющей оценить количество аппаратных ресурсов. Предлагаемая архитектура МПТСнК позволяет ускорить обработку и анализ видеоинформации при решении задач обнаружения и распознавания чрезвычайных ситуаций и подозрительных поведений. In this paper, we propose the mathematical apparatus and architecture of a multiprocessor transport system on a chip (MPTSoC). Software and hardware implementation of an intelligent video surveillance system based on the "system on chip" technology and using a hardware accelerator of the well-known method of forming reference vectors. The architecture includes complex functional blocks for analyzing video information based on parallel algorithms for finding image reference points and a set of elementary processors for performing complex computational procedures for algorithmic analysis. using design tools based on a reconfigurable system on chip that allows you to estimate the amount of hardware resources. The proposed MPTSoC architecture makes it possible to speed up the processing and analysis of video information when solving problems of detecting and recognizing emergencies and suspicious behaviors


Lab on a Chip ◽  
2016 ◽  
Vol 16 (20) ◽  
pp. 3940-3946 ◽  
Author(s):  
J. Y. Han ◽  
O. D. Rahmanian ◽  
E. L. Kendall ◽  
N. Fleming ◽  
D. L. DeVoe
Keyword(s):  

Screw-based micropumps enable precise software-defined flow control with integrated on-chip reagents for portable assays.


2016 ◽  
Vol 4 (1) ◽  
pp. e1142493 ◽  
Author(s):  
Marinke W van der Helm ◽  
Andries D van der Meer ◽  
Jan C T Eijkel ◽  
Albert van den Berg ◽  
Loes I Segerink

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document