في هذا الفيديو وصفنا الأول إجراءات تصنيع وتشغيل سطح الموجة الصوتية (SAW) جهاز معاكس الصوتية. نحن ثم إثبات وجود الإعداد التجريبية التي تسمح لكلا التصور تدفق النوعي والتحليل الكمي من التدفقات المعقدة داخل الجهاز ضخ SAW.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
في هذا الفيديو وصفنا الأول إجراءات تصنيع وتشغيل سطح الموجة الصوتية (SAW) جهاز معاكس الصوتية. نحن ثم إثبات وجود الإعداد التجريبية التي تسمح لكلا التصور تدفق النوعي والتحليل الكمي من التدفقات المعقدة داخل الجهاز ضخ SAW.
الموجات الصوتية السطحية (مناشير) يمكن استخدامها لدفع السوائل في رقائق ميكروفلويديك المحمولة عبر ظاهرة معاكس الصوتية. في هذا الفيديو نقدم بروتوكول تلفيق لSAW متعدد الطبقات الصوتية جهاز معاكس. وملفقة الجهاز بدءا من الليثيوم نيوبات (LN) الركيزة التي هي منقوشة على اثنين من محولات الطاقة بين الأصابع (أهداف الاستثمار الإنمائية) وعلامات المناسبة. A polydimethylsiloxane (PDMS) قناة يلقي على القالب الرئيسي SU8 والمستعبدين أخيرا على الركيزة منقوشة. باتباع الإجراء تلفيق، نقدم لك مجموعة من التقنيات التي تسمح للتوصيف وتشغيل الجهاز معاكس الصوتية من أجل ضخ السوائل من خلال قناة شبكة PDMS. نقدم أخيرا الإجراء إلى تصور تدفق السائل في القنوات. يتم استخدام بروتوكول لإظهار السائل على رقاقة ضخ في ظل أنظمة تدفق مختلفة مثل تدفق الصفحي وديناميكية أكثر تعقيدا تتميز الدوامات والمجالات تراكم الجسيمات.
واحدة من التحديات المستمرة التي تواجه المجتمع ميكروفلويديك هو الحاجة إلى وجود آلية الضخ كفاءة التي يمكن المنمنمة من أجل التكامل في نظم إجمالي الصغرى تحليل المحمولة حقا (في μTAS). نظم ضخ العيانية القياسية ببساطة تفشل في توفير قابلية اللازمة لفي μTAS، بسبب التوسع غير المواتية لمعدلات التدفق الحجمي ويبلغ حجم قناة يقلل صولا الى نطاق ميكرون أو أقل. على العكس من ذلك، اكتسبت اهتماما متزايدا مناشير كآليات يشتغل السوائل وتبدو وكأنها وسيلة واعدة من أجل حل بعض هذه المشاكل 1،2.
عرضت مناشير لتوفير آلية فعالة جدا من نقل الطاقة إلى سوائل 3. عندما ينتشر SAW على ركيزة كهرضغطية، على سبيل المثال نيوبات الليثيوم (LN)، موجة سوف يشع في أي السوائل في مساره بزاوية تعرف باسم زاوية θ رايلي R = الخطيئة722؛ 1 (ج و / ج ق)، نظرا لعدم تطابق السرعات الصوت في الركيزة، ج ق، وج و السوائل. هذا تسرب الإشعاع في السوائل يؤدي إلى الضغط الذي يدفع موجة تدفق الصوتية في السوائل. اعتمادا على هندسة الجهاز والقوة المطبقة على الجهاز، وقد أظهرت هذه الآلية لتحفيز مجموعة متنوعة واسعة من العمليات على الرقاقة، مثل خلط السوائل، والفرز الجسيمات، الانحلال، و1،4 الضخ. على الرغم من بساطة وفعالية من المشغلات microfluids مع SAW، لا يوجد سوى عدد قليل من SAW مدفوعة آليات ضخ ميكروفلويديك التي أثبتت حتى الآن. كانت أول مظاهرة في ترجمة بسيطة من قطرات حرة وضعها في مسار الانتشار SAW على الركيزة كهرضغطية 3. هذا الأسلوب رواية ولدت الكثير من الاهتمام في استخدام مناشير كوسيلة يشتغل ميكروفلويديك، ومع ذلك لا تزال هناك حاجة إلى السوائل لأن تكون مدفوعة من خلال قنوات-A المغلقة المهمة أكثر صعوبة. أظهرت تان وآخرون. ضخ داخل متناهية التي تم الليزر ذاب مباشرة إلى الركيزة كهرضغطية. بواسطة التعديل الهندسي فيما يتعلق القناة والأبعاد IDT، أنهم كانوا قادرين على إثبات التدفقات كلا موحدة وخلط 5. الزجاج وآخرون. الآونة الأخيرة أظهرت وسيلة لنقل السوائل من خلال microchannels ومكونات الموائع الدقيقة من خلال الجمع بين SAW تناوب دفعتها مع على microfluidics الطرد المركزي، كدليل على التصغير الحقيقية للشعبية مفهوم المختبر على-A-CD 6،7. ومع ذلك، فإن الوحيد مغلق تماما SAW مدفوعة ضخ الآلية التي ثبت يبقى أن سيتشيني وآخرون. 'ق يحركها SAW معاكس الصوتية 8 التركيز من هذا الفيديو. أنه استغل الانحلال والتحام من السوائل لضخه عبر قناة مغلقة في الاتجاه معارضة اتجاه الانتشار من أحدموجة coustic. وهذا النظام يمكن أن تؤدي إلى تدفقات معقدة من المستغرب ضمن متناهية. وعلاوة على ذلك، اعتمادا على هندسة الجهاز، يمكن أن توفر مجموعة من مخططات تدفق، من التدفقات الصفحي إلى أنظمة أكثر تعقيدا تتميز الدوامات والمجالات الجسيمات التراكم. القدرة على التأثير بسهولة على خصائص التدفقات داخل الجهاز يظهر فرص متقدمة على رقاقة التلاعب الجسيمات.
في هذا البروتوكول ونود أن نوضح الجوانب الرئيسية للعملية على microfluidics المستندة إلى SAW: تصنيع الجهاز، التشغيل التجريبي، وتدفق التصور. بينما نحن تصف صراحة هذه الإجراءات لتصنيع وتشغيل يحركها SAW الأجهزة الصوتية معاكس، ويمكن بسهولة أن يتم تعديل هذه المقاطع لتطبيقها على مجموعة من الأنظمة ميكروفلويديك يحركها SAW.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. تصنيع جهاز
ملاحظة: من المهم أن يتم تنفيذ جميع الخطوات تلفيق في بيئة غرفة نظيفة لتجنب التلوث من الجهاز قبل الاستخدام.
ملاحظة: أي من الخطوات الطباعة الحجرية الضوئية يمكن الاستعاضة عن الأساليب المفضلة للمستخدم.
ملاحظة: قد تكون بديلا عن الإجراء silanization مسعور المفضل طريقة طلاء 13.
2. RF اختبار جهاز
3. الموائع الدقيقة والجسيمات تدفق حيوية التجربة التصور والتحليل
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويبين الشكل 2 نتائج ممثل اختبار RF الجهاز الذي تم اتخاذها قبل تربط طبقة LN إلى طبقة متناهية: يتم الإبلاغ عن نموذجي S 11 و S 12 الأطياف في لوحة أ) و ب) على التوالي. ويرتبط عمق الوادي في تواتر المركزية في سبت 11 الطيف لكفاءة تحويل الطاقة RF في SAW الطاقة الميكانيكية. وبالتالي، لعدد محدد من IDT أزواج إصبع، وانخفاض في الحد الأدنى وادي يؤدي إلى خفض الطاقة المطلوبة لتشغيل الجهاز. على التردد هذا الحد ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
واحدة من أكبر التحديات التي يواجهها المجتمع ميكروفلويديك هو تحقيق منصة يشتغل لأجهزة نقطة من الرعاية المحمولة حقا. بين المقترحة متكاملة micropumps 23، تلك القائمة على الموجات الصوتية السطحية (مناشير) وجاذبية خاصة بسبب القدرات المرتبطة بها في الاختلاط، والانحلال والجسيمات تركيز السوائل وفصل 4. في هذه الورقة أثبتت أننا كيفية صنع وتشغيل جهاز مختبر على رقاقة التي قاد السوائل داخل سيارة مغلقة PDMS متناهية بواسطة متكاملة على رقاقة SAW المحركات كما هو موضح أول مرة من...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
الكتاب ليس لديهم واحد على الاعتراف.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| جانب مزدوج مصقول 128 درجة ؛ YX رقاقة الليثيوم نيوبات | كريستال تكنولوجي ، ذ م م & | nbsp ؛ | |
| رقاقة السيليكون | Siegert Wafers | التي نستخدمها < 100> | |
| IDT قناع الطباعة الحجرية البصرية مع علامات المحاذاة (الإيجابية) | أي بائع | ||
| قناع الطباعة الحجرية البصرية للقناة (سلبي) أي | بائع | ؛ | |
| للضوء الإيجابية | Shipley | S1818 | ؛ |
| مطور مقاوم للضوء الإيجابي | Microposit | MF319 | ؛ |
| نغمة سلبية مقاومة للضوء | Allresist | AR-N-4340 | & nbsp ؛ |
| مطور المقاومة للضوء السلبي | Allresist | AR 300-475 | |
| SU8 سميكة لهجة سلبية مقاومة للضوء | Microchem | SU-8 2000 Series | |
| SU8 سميكة لهجة سلبية مطور مقاوم للضوء | Microchem | SU-8 مطور | |
| سداسي ديكان | سيجما ألدريتش | H6703 | ؛ |
| رابع كلوريد الكربون (CCl4) | Sigma-Aldrich | 107344 | |
| Octadecyltrichlorosilane (OTS) | Sigma-Aldrich | 104817 | |
| الأسيتون CMOS الصف | سيجما ألدريتش | 40289 | |
| 2-بروبانول CMOS الصف | سيجما ألدريتش | 40301 | ؛ |
| التيتانيوم | أي بائع | 99.9٪ نقاء | |
| الذهب | أي بائع | 99.9٪ نقاء | |
| PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 مجموعة المطاط الصناعي السيليكون مع عامل المعالجة | ؛ |
| طبق بتري | أي بائع | ||
| 5 مم معرف Harris أحادي النواة أداة حفر متعددة الأغراض | Sigma-Aldrich | Z708895 | أي قطر أكبر من 2 مم مناسب |
| امتصاص الصوت | تقنيات التنظيف الضوئية | أول اتصال مجموعة عادية | ؛ |
| RF-PCB | أي بائع | ||
| Spinner | Laurell technologies Corporation | WS-400-6NPP | يمكن استخدام أي دوار |
| مقصف قناع الأشعة فوق البنفسجية | Karl Suss | MJB 4 | يمكن استخدام أي تقويم |
| للمبخر الحراري | Kurt J. Lesker | Nano 38 | يمكن استخدام أي مبخر حراري أو شعاع إلكتروني أو نظام اخرق |
| Oxygen plasma asher | Gambetti Kenologia Srl | Colibr & igrave ؛ | يمكن استخدام أي آلة بلازما أو RIE |
| جهاز طرد مركزي | Eppendorf | 5810 R | يمكن استخدام أي جهاز طرد مركزي |
| Wire | bonder Kulicke Soffa | 4523AD | يمكن استخدام أي رابط سلكي إذا تم استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور بدون موصلات pogo زاوية |
| الاتصال متر | KSV | CAM 101 | يمكن استخدام أي مقياس زاوية تلامس |
| محلل الطيف | Anristu | 56100A | استخدام أي محلل طيف أو شبكة |
| RF مولد | Anristu | MG3694A | يمكن استخدام أي مولد إشارة RF |
| مكبر للصوت عالي الطاقة RF | دوائر صغيرة | ZHL-5W-1 | يمكن استخدام أي مكبر للصوت RF عالي |
| Microbeads | Sigma-Aldrich | L3280 | اعتمادا على الغرض التجريبي ، يمكن استخدام تعليق مختلف من قطر مختلف وخصائص مواد مختلفة |
| مجهر | بصري نيكون | يمكن | أي مجهر بصري ذو دقة مكانية مرضية للأغراض التجريبية |
| كاميرا فيديو | Basler | A602-f | يمكن استخدام أي كاميرا فيديو لديها ما يكفي من معدل الإطارات والحساسية التي ترضي الأغراض التجريبية يمكن استخدام |
| برامج الحصول على الكاميرا | التقنيات المتقدمة | صندوق الحركة | يمكن استخدام أي برنامج يتيح الحصول على معدل إطارات مرتفع ومتحكم فيه |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.