In diesem Video beschreiben wir zunächst Fertigung und Operationsverfahren eines akustischen Oberflächenwellen (SAW) akustische Gegenstrom-Gerät. Wir zeigen dann einen Versuchsaufbau, der sowohl für qualitative und quantitative Visualisierung Flow Analyse von komplexen Strömungen innerhalb des SAW Pumpen Gerät ermöglicht.
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Methodenartikel
Fabrication, Operation and Flow Visualization in Oberflächenschallwellen-wave-driven Acoustic-Gegenstrom Mikrofluidik
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Akustische Oberflächenwellen (SAW) können verwendet werden, um Flüssigkeiten in tragbaren Mikrofluidik-Chips über die akustische Phänomen Gegenstrom zu fahren. In diesem Video stellen wir Ihnen die Herstellung Protokoll für einen vielschichtigen akustischen SAW Gegenstrom-Gerät. Die Vorrichtung wird hergestellt, ausgehend von einem Lithium-Niobat (LN) Substrat, auf dem zwei Interdigitalwandler (IDTs) und geeignete Marker sind gemustert. Ein Polydimethylsiloxan (PDMS)-Kanal an einem SU8 Urform gegossen wird schließlich auf dem gemusterten Substrat gebunden. Nach der Fertigung Verfahren zeigen wir die Techniken, die die Charakterisierung und den Betrieb des akustischen Gegenstrom Gerät ermöglichen, um Flüssigkeiten durch die PDMS Kanalrasters pumpen. Wir stellen schließlich die Prozedur, um den Flüssigkeitsstrom in den Kanälen zu visualisieren. Das Protokoll wird verwendet, um on-chip Fluidpumpsystem unter verschiedenen Strömungsregimen wie laminare Strömung und komplizierter Dynamik von Wirbeln und Partikelansammlung Domains dadurch zeigen.
Einleitung
Eine der Herausforderungen für die Fortsetzung mikrofluidischen Gemeinschaft ist die Notwendigkeit, eine effiziente Pump-Mechanismus, der zur Integration in wirklich tragbare Mikro-Gesamt-Analysesysteme (&mgr; TAS ist) kann miniaturisiert werden müssen. Norm makroskopischen Pumpsystemen einfach nicht die Portabilität für &mgr; TAS die erforderlich sind, aufgrund der ungünstigen Skalierung der Volumenströme der Kanal Größe verringert bis Mikrometerbereich oder darunter. Im Gegenteil, haben SAWs zunehmendes Interesse als Fluidbeaufschlagung Mechanismen gewonnen und erscheinen als ein vielversprechender Weg für die Lösung einiger dieser Probleme 1,2.
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Protokoll
1. Bauelementherstellung
- Design zwei Photomasken, die erste für das Strukturieren der akustischen Oberflächenwellen (SAW)-Schicht und die zweite für das Polydimethylsiloxan (PDMS) Mikrokanal Form.
- Die erste Fotomaske eine Paar von gegenüberliegenden Interdigitalwandler (IDTs)-auch als SAW-Verzögerungsleitung und der Kanalsynchronisation Ausrichtung und räumliche Bezugssystem während Mikroskopie bekannt. In unserem Standard-Gerät haben wir Einelektrodenbetrieb IDT mit einem Finger Breite p = 10 um, Öffnung von 750 um, und 25 gerade Fingerpaaren. Die resultierende IDT erzeugt SAWs mit einer Wellenlänge λ = 4 p = 40 um ents....
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Ergebnisse
Abbildung 2 zeigt repräsentative Ergebnisse Gerät HF-Tests, die vor dem Verkleben der LN Schicht auf die Schicht Mikrokanalstruktur genommen wurden: typische S 11 und S 12 Spektren werden in einem Panel) und b) gemeldet sind. Die Tiefe des Tals, auf zentrale Frequenz in S 11-Spektrum ist für die Effizienz der Umwandlung von HF-Energie in Zusammenhang SAW mechanische Leistung. Daher ist für eine feste Anzahl von IDT Fingerpaaren, wird ein.......
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Diskussion
Eine der größten Herausforderungen der mikrofluidischen Gemeinschaft konfrontiert ist, die Realisierung einer Betätigung Plattform für wirklich tragbare Point-of-Care-Geräten. Unter den vorgeschlagenen integrierten Mikropumpen 23, sind solche auf Basis von akustischen Oberflächenwellen (SAW) besonders attraktiv wegen ihrer verbundenen Fähigkeiten in Fluidmischsystem, Zerstäubung und Partikelkonzentration und Trennung 4. In diesem Papier haben wir gezeigt, wie in der Herstellung und Betrieb eines La.......
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Offenlegungen
Autoren haben nichts zu offenbaren.
Danksagungen
Autoren haben niemanden anerkennen.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Beidseitig poliert 128°; YX Lithium-Niobat Wafer | Crystal Technology, LLC | nbsp; | |
| Silizium Wafer | Siegert Wafer | Wir verwenden < 100> | |
| IDT Optische Lithographiemaske mit Ausrichtungsmarkierungen (positiv) | Jeder Anbieter | & | |
| Kanal Optische Lithographiemaske (negativ) | Jeder Anbieter | ||
| Positiver Fotolack | Shipley | S1818 | |
| Positiver Fotolackentwickler | Microposit | MF319 | |
| Negativton-Fotolack | Allresist | AR-N-4340 | |
| Negativton-Fotolack Entwickler | Allresist | AR 300-475 | |
| SU8 dicker Negativton-Fotolack | Microchem | SU-8 2000 Serie | |
| SU8 dicker Negativton Fotolack Entwickler | Microchem | SU-8 Entwickler | |
| Hexadecan | Sigma-Aldrich | H6703 | |
| Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) | Sigma-Aldrich | 107344 | |
| Octadecyltrichlorsilan (OTS) | Sigma-Aldrich | 104817 | |
| Aceton CMOS-Qualität | Sigma-Aldrich | 40289 | |
| 2-Propanol CMOS-Qualität | Sigma-Aldrich | 40301 | |
| Titan | Jeder Hersteller | 99,9% Reinheit | |
| Gold | Jeder Anbieter | 99,9% Reinheit | |
| PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 Silikonelastomer Kit mit Härter | nbsp; |
| Petrischale | Jeder Anbieter | ||
| 5 mm ID Harris Uni-Core Mehrzweck-Kernbohrwerkzeug | Sigma-Aldrich | Z708895 | Jeder Durchmesser von mehr als 2 mm ist geeignet |
| Akustischer Absorber | Photonic Cleaning Technologies | First Contact reguläres Kit | |
| RF-PCB | Beliebiger Hersteller | ||
| Spinner | Laurell Technologies Corporation | WS-400-6NPP | Jeder Spinner kann verwendet werden |
| UV-Masken-Aligner | Karl Süss | MJB 4 | Jeder Aligner kann verwendet werden |
| Thermischer Verdampfer | Kurt J. Lesker | Nano 38 | Jedes thermische, E-Beam-Verdampfer- oder Sputtersystem kann verwendet werden |
| Sauerstoff-Plasma-Asher | Gambetti Kenologia Srl | Colibrì | Jeder Plasma-Asher oder jede RIE-Maschine kann verwendet werden |
| Zentrifuge | Eppendorf | 5810 R | Jede Zentrifuge kann verwendet werden |
| Drahtbonder | Kulicke Soffa | 4523AD | Jeder Drahtbonder kann verwendet werden, wenn die Leiterplatte ohne Pogo-Stecker verwendet wird |
| Kontaktwinkelmessgerät | KSV | CAM 101 | Jedes Kontaktwinkelmessgerät kann verwendet werden |
| Spektrumanalysator | Anristu | 56100A | Jeder Spektrum- oder Netzwerkanalysator kann verwendet werden |
| HF-Signal Generator | Anristu | MG3694A | Jeder HF-Signalgenerator kann verwendet werden |
| HF-Hochleistungsverstärker | Mini Circuits | ZHL-5W-1 | Jeder HF-Hochleistungsverstärker kann verwendet werden |
| Mikroperlenaufhängung | Sigma-Aldrich | L3280 | Je nach experimentellem Zweck können unterschiedliche Suspensionen mit unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlichen Materialeigenschaften verwendet werden |
| Optisches Mikroskop | Nikon | Ti-Eclipse | Jedes optische Mikroskop mit räumlicher Auflösung, das für experimentelle Zwecke geeignet ist, kann verwendet werden |
| Videokamera | Basler | A602-f | Jede Videokamera, die über eine ausreichende Bildrate und Empfindlichkeit verfügt, die experimentelle Zwecke erfüllt, kann verwendet werden |
| Kameraerfassungssoftware | Fortschrittliche Technologien | Motion Box | Es kann jede Software verwendet werden, die eine hohe und kontrollierte Bildrate ermöglicht |
Referenzen
- Masini, L., Cecchini, M., Girardo, S., Cingolani, R., Pisignano, D., Beltram, F. Surface-acoustic-wave counterflow micropumps for on-chip liquid motion control in two-dimensional microchannel arrays. Lab on a Chip. 10 (15), 1997-2000 (2010).
- Travagliati, M., De Simoni, G., Lazzarini, C. M., Piazza, V., Beltram, F., Cecchini, M.
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Nachdrucke und Genehmigungen
