用于在微通道中产生亚千赫兹振荡流的外部驱动器的组装和表征

我们的技术使用微流体为生物学家和化学家带来振荡流。该器件组装快速，易于使用，是一种即插即用的方法，用于产生高保真振荡流。演示该程序的将是来自我实验室的博士生Giridar Vishwanathan。

首先，将一对鳄鱼的鳄鱼夹末端夹紧，将电线固定到带有8厘米锥体的15瓦扬声器的端子上。将辅助控制器芯片放在绝缘组件上。将针脚端插入辅助芯片的螺钉插座。

用螺丝刀拧紧以确保连接。将辅助电缆的一端连接到控制器芯片，另一端连接到计算机上的辅助端口。将 12 伏直流适配器连接到电源。

通过将直流适配器的同轴端连接到电源插座来打开控制器芯片。使用互联网浏览器，导航到在线音调生成器网站。在在线应用程序中输入5至1200赫兹之间的所需频率，并将音量条滚动到所需的量。

单击波形类型发生器符号，然后选择所需的波形，如符号、正方形、三角形或锯齿形。默认设置为符号波形。按播放以启动扬声器。

将扬声器和控制器芯片贴在3D打印的扬声器堆上，以便在显微镜载物台上定位。将 3D 打印适配器同心放在扬声器锥体上。沿着适配器的边缘大量涂抹硅酮密封胶，并固化两小时。

将一个200微升的微量移液器尖端从其狭窄的末端切割约两厘米，并处理较宽的一半尖端，其中狭窄的锥形末端将用作可逆连接的楔形密封。将聚乙烯管通过首先通过微移液管尖端的螺纹连接到微通道输出，然后通过适配器的同轴端，最后通过侧面出来。将移液器吸头的窄端牢固地楔入适配器的同轴端，以形成可拆卸的紧密密封。

将示踪剂颗粒加入到重量为22%的甘油溶液中，以在20摄氏度的液体中产生体积分数为0.01%至0.1%聚苯乙烯的中性浮力悬浮液。通过摇晃剧烈混合以产生均匀的悬浮液。将一毫升进样注射器装入一毫升样品。

将装载的注射器堆放并固定到自动注射器泵上。将注射器针头插入设备的入口管中，以形成水密密封。确保出口管通过适配器组件扎根并进入储液罐。

打开注射器泵，使用触摸屏选择注射器类型为Becton-Dickinson 1 mL，然后选择Infuse。然后选择所需的流量流量。使用注射泵启动稳定流量。

等到出口管装满液体直至扬声器。在音调发生器应用程序中选择所需的频率幅度和波形，然后按播放以在微通道内生成振荡流。将设备安装在显微镜上。

通过选择放大倍率在10X至40X之间的物镜，并调整焦平面和定位载物台来设置光学配置。要在明确定义的焦平面上获得测量值，请确保物镜的景深比通道深度小五倍或更多。要观察振荡流，请使用帧速率至少为振荡频率两倍的高速相机。

为了获得波形的有用分辨率，每个时间段至少测量10个点，其帧速率比振荡频率高10倍。或者，为了观察正流的长期效应，通过将观察结果设置为振荡频率的任何完美除数来执行频闪成像。对于直接成像和频闪成像，请使用配备全局快门的相机，以避免果冻效应。

在任何一种情况下，将曝光时间比振荡时间段小10倍或更多，以防止条纹。要在没有高速相机的情况下测量振荡幅度，请以接近但不接近频闪帧速率的帧速率进行记录，这会导致高度减慢的振荡，从中可以精确地测量，观察和记录幅度测量值。跟踪示踪粒子在通道中平面的位移显示振荡频率为100、200、400和800赫兹的谐波信号。

在所有扬声器音量设置的振荡幅度与频率的关系图中，特征曲线在大约180赫兹时具有共振峰值，超过该峰值时幅度随着频率的增加而减小。相对于参考情况，不同参数对工作频率范围内振荡幅度的影响表明，当工作液体的粘度增加时，振幅降低近两倍。当相同材料的微流体管直径增加时，振幅与参考情况相比增加1.5至3倍，具体取决于频率。

当相同材料的管长增加时，振幅在谐振频率附近显着增加。非正弦波形式的粒子位移轨迹表明，在实际系统中不可能实现与方波和锯齿波形式相关的位置的非常剧烈的变化。尽管如此，傅里叶光谱与理想光谱非常吻合，至少在三次谐波之前是这样。

重要的是要确认出口管完全充满液体。这确保了振幅最大，并且随时间变化恒定。还必须使用带有全局快门的相机。

我们已经使用这种技术来精确观察和测量微米级颗粒在微通道内行进很长一段距离后的行为。这使我们能够实施新的微流体操作技术。