Method Article

הרכבה ואפיון של דרייבר חיצוני ליצירת זרימה תנודתית תת-קילוהרץ במיקרו-ערוצים

DOI:

10.3791/63294

January 28th, 2022

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול מדגים שיטה נוחה להפקת זרימה מתנדתית הרמונית מ-10-1000 הרץ במיקרו-ערוצים. זה נעשה על ידי התממשקות דיאפרגמה רמקול מבוקרת מחשב למיקרו-ערוץ באופן מודולרי.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הטכנולוגיה המיקרופלואידית הפכה לכלי סטנדרטי במעבדות כימיות וביולוגיות הן לניתוח והן לסינתזה. הזרקה של דגימות נוזליות, כגון ריאגנטים כימיים ותרביות תאים, מתבצעת בעיקר באמצעות זרימות קבועות המונעות בדרך כלל על ידי משאבות מזרקים, כוח הכבידה או כוחות נימיים. השימוש בזרימות מתנודתיות משלימות נחשב רק לעתים רחוקות ביישומים למרות יתרונותיו הרבים כפי שהוכחו לאחרונה בספרות. החסם הטכני המשמעותי ליישום זרימות מתנודתיות במיקרו-ערוצים אחראי ככל הנראה להיעדר אימוץ נרחב שלה. משאבות מזרקים מסחריות מתקדמות שיכולות לייצר זרימה מתנדתית, הן לעתים קרובות יקרות יותר ופועלות רק עבור תדרים של פחות מ-1 הרץ. כאן, ההרכבה והתפעול של מנגנון מבוסס רמקולים מסוג plug-and-play בעלות נמוכה, המייצר זרימה מתנודדת במיקרו-ערוצים, מודגמת. ניתן להשיג זרימות מתנדות הרמוניות בנאמנות גבוהה עם תדרים הנעים בין 10-1000 הרץ יחד עם בקרת משרעת עצמאית. ניתן להשיג אמפליטודות הנעות בין 10-600 מיקרומטר לאורך כל טווח הפעולה, כולל אמפליטודות > 1 מ"מ בתדר התהודה, במיקרו-ערוץ טיפוסי. למרות שתדירות התנודה נקבעת על ידי הרמקול, אנו ממחישים כי משרעת התנודה רגישה לתכונות הזורם ולגיאומטריית התעלה. באופן ספציפי, משרעת התנודה פוחתת עם הגדלת אורך מעגל הערוץ וצמיגות הנוזל, ובעבר, המשרעת גדלה עם הגדלת עובי ואורך שפופרת הרמקול. בנוסף, המנגנון אינו דורש תכונות קודמות כדי להיות מתוכנן על המיקרו-ערוץ והוא ניתן להסרה בקלות. זה יכול לשמש בו זמנית עם זרימה קבועה שנוצרה על ידי משאבת מזרק כדי ליצור זרימות pulsatile.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

השליטה המדויקת בקצב זרימת הנוזלים במיקרו-ערוצים היא חיונית ליישומי מעבדה-על-שבב כגון ייצור טיפות ואנקפסולציה1, ערבוב 2,3, ומיון ומניפולציה של חלקיקים מרחפים 4,5,6,7. השיטה הנפוצה ביותר לבקרת זרימה היא משאבת מזרק המייצרת זרימות יציבות מבוקרות מאוד המעניקות נפח קבוע של נוזל או קצב זרימה נפחי קבוע, המוגבל לעתים קרובות לזרימה חד כיוונית לחלוטין. אסטרטגיות חלופיות ליצירת זרימה חד כיוונית כוללות שימוש בראש כבידה8, כוחות נימיים9 או זרימה אלקטרו-אוסמוטית10. משאבות מזרקים ניתנות לתכנות מאפשרות שליטה דו-כיוונית תלוית זמן בקצבי הזרימה ובנפחים המחולקים, אך הן מוגבלות לזמני תגובה העולים על 1 שניות בשל האינרציה המכנית של משאבת המזרק.

בקרת זרימה בקני מידה קצרים יותר של זמן פותחת שפע של 6,11,12,13,13,14,15 אפשרויות שאינן נגישות בדרך אחרת עקב שינויים איכותיים בפיזיקת הזרימה. האמצעי המעשי ביותר לרתום את פיזיקת הזרימה המגוונת הזו הוא באמצעות גלים אקוסטיים או זרימות מתנדות עם פרקי זמן הנעים בין 10-1- 10-9 שניות או 101 -109 הרץ. הקצה הגבוה יותר של תחום תדרים זה נגיש באמצעות גל אקוסטי בתפזורת (BAW; 100 kHz-10 MHz) והתקני גל אקוסטי על פני השטח (SAW; 10 MHz-1 GHz). בהתקן BAW טיפוסי, המצע כולו ועמודת הנוזלים רוטטים על ידי הפעלת אות מתח על פני פיאזואלקטרי מלוכד. זה מאפשר תפוקות גבוהות יחסית אך גם גורם לחימום באמפליטודות גבוהות יותר. בהתקני SAW, לעומת זאת, הממשק המוצק-נוזלי מתנודד על ידי הפעלת מתח על זוג אלקטרודות משולבות בתבנית על מצע פיאזואלקטרי. בשל אורכי הגל הקצרים מאוד (1 μm-100 μm) חלקיקים קטנים כמו 300 ננומטר ניתן לתמרן במדויק על ידי גל הלחץ שנוצר בהתקני SAW. למרות היכולת לתפעל חלקיקים קטנים, שיטות SAW מוגבלות למניפולציה מקומית של חלקיקים מכיוון שהגל מתמעט במהירות עם המרחק מהמקור.

בתחום התדרים של 1-100 קילוהרץ, זרימות מתנדות נוצרות בדרך כלל באמצעות רכיבי פיאזו המחוברים למיקרו-ערוץ פולידימתילסילוקסן (PDMS) מעל חלל מתוכנן16,17. קרום ה-PDMS שמעל החלל המעוצב מתנהג כמו קרום רוטט או תוף שלוחץ על הנוזל בתוך התעלה. בתחום תדרים זה, אורך הגל גדול מגודל הערוץ, אך משרעת מהירות התנודה קטנה. התופעה השימושית ביותר במשטר תדרים זה היא יצירת זרימות זרימה אקוסטיות/צמיגות, שהן זרימות יציבות מתוקנות הנגרמות עקב אי-ליניאריות הטבועה בזרימת נוזלים עם אינרציה18. זרמי הזרימה היציבים מתבטאים בדרך כלל במערבולות נגדיות המסתובבות במהירות גבוהה בקרבת מכשולים, פינות חדות או מיקרו-בועות. מערבולות אלה שימושיות לערבובשל 19,20 ולהפרדת חלקיקים בגודל 10 מיקרומטר מזרם הזרימה21.

עבור תדרים בטווח של 10-1000 הרץ, הן המהירות של הרכיב המתנד והן הזרימה הצמיגית היציבה הקשורה אליו ניכרות בגודלן ושימושיות. זרימות מתנדות חזקות בתחום תדרים זה יכולות לשמש למיקוד אינרציאלי22, להקל על יצירת טיפות23, ויכולות ליצור תנאי זרימה (מספרי Womersley) המחקים את זרימת הדם עבור מחקרי מבחנה . מצד שני, זרימות זורמות שימושיות לערבוב, לכידת חלקיקים ומניפולציה. זרימה מתנדתית בטווח תדרים זה יכולה להתבצע גם באמצעות רכיב piezo המחובר למכשיר כמתואר לעיל23. מכשול משמעותי ביישום זרימות מתנדות דרך אלמנט פיאזו מלוכד הוא שהוא דורש לתכנן תכונות מראש. יתר על כן, רכיבי הרמקולים המחוברים אינם ניתנים לניתוק, ויש לחבר אלמנט חדש לכל מכשיר24. עם זאת, מכשירים כאלה מציגים את היתרון של להיות קומפקטי. שיטה חלופית היא שימוש בשסתום ממסר אלקטרומכני20. שסתומים אלה דורשים מקורות לחץ פנאומטיים ותוכנת בקרה מותאמת אישית לתפעול ולכן מגבירים את המחסום הטכני לבדיקה וליישום. עם זאת, התקנים כאלה מאפשרים את היישום של משרעת לחץ להגדיר ותדירות.

במאמר זה מתוארת הבנייה, ההפעלה והאפיון של שיטה ידידותית למשתמש ליצירת זרימות מתנדות בתחום התדרים של 10-1000 הרץ במיקרו-ערוצים. השיטה מציעה יתרונות רבים כגון הרכבה חסכונית, קלות תפעול ומוכנה להתממשק עם ערוצים ואביזרים מיקרופלואידיים סטנדרטיים כגון משאבות מזרקים וצינורות. בנוסף, בהשוואה לגישות דומות קודמות25, השיטה מציעה למשתמש שליטה סלקטיבית ועצמאית על תדרי תנודה ואמפליטודות, כולל אפנון בין צורות גל סינוסואידליות ולא סינוסואידליות. תכונות אלה מאפשרות למשתמשים לפרוס בקלות זרימות מתנדות, ולכן, מאפשרות אימוץ נרחב למגוון רחב של טכנולוגיות ויישומים מיקרופלואידיים הקיימים כיום בתחומי הביולוגיה והכימיה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. תכנון וייצור תבניות אב טיפוס מהיר

  1. פתח את AutoCAD במחשב. בחר קובץ בשורת המשימות ולאחר מכן בחר פתח וגלוש אל ולחץ על קובץ מודל תלת-ממדי (3D) של תבנית הערוץ בעל סיומת .dxf או .dwg.
  2. בחר את הדגם כולו על-ידי לחיצה וגרירה של תיבה סביבו. ייצא את העיצוב כקובץ .stl על-ידי בחירה בקובץ | ייצא ולאחר מכן תבניות אחרות ובחירת .stl מהתיבה הנפתחת. 
  3. העלה את הקובץ למדפסת שרף סטריאוליתוגרפית (SLA) ברמת דיוק גבוהה, כגון Formlabs FORM3. יוצקים את השרף לתוך תא השרף ומתחילים להדפיס ולייצר את התבנית עם שלבי ציר z הקטנים ביותר (25 מיקרון עבור שרף Clear של Formlabs).
  4. המתן עד שהדפסת החלק האוטומטית תושלם.
    הערה: תבניות עם תכונות קטנות עד 0.1 מ"מ ניתן לייצר בדרך זו.
  5. לאחר הסרת החלק מהשרף, התסיסו אותו באיזופרופנול למשך 5 דקות כדי להסיר את כל השרף שנותר.
  6. מייבשים את העובש בגז אוויר או חנקן למשך 2 דקות.
    הערה: ניתן להשתמש גם בייצור תבניות מיקרופלואידיות קונבנציונליות עם פרוסות סיליקון ופוטוליתוגרפיה עם כל פוטורסיסטים SU8 או KMPR כדי לייצר תבנית עם תכונות קטנות יותר.
  7. לרפא את העובש המיובש ב-60 מעלות צלזיוס באור UV למשך שעה לכל היותר.

2. ייצור מיקרו-ערוצים PDMS

  1. מניחים את התבנית על יריעה של רדיד אלומיניום. כדי להקל על ההפחתה של PDMS, יש לרסס את התבנית בשחרור עובש סיליקון ב-1 או 2 מעברים.
  2. יוצקים שרף PDMS ומקשר צולב לכוס חד פעמית ביחס של 10:1 לפי משקל ומערבבים עם כף חד פעמית.
  3. יוצקים את התערובת המתקבלת על התבנית כדי לייצר סרט בעובי הנדרש. כדי למנוע דפורמציה של דופן תעלה גדולה, שמור על עובי PDMS של יותר מ-5 מ"מ או פי 3-4 מעובי התכונה המרבי.
  4. מניחים את התבנית עם PDMS שנשפך לתוך תא ה-degas וסוגרים את המכסה. ודא שטבעת ה- O אוטמת הרמטית את החדר.
  5. סגור את שסתום הפליטה והפעל את משאבת הוואקום המחוספסת כדי להתחיל בגז גז.
  6. דגה את התערובת שנשפכה במשאבת ואקום במשך למעלה מ-4-6 מחזורים כאשר כל מחזור נמשך כ-5 דקות. הסר באופן ידני את כל הבועות שנותרו (בפינות ובתעלות) באמצעות חוט דק.
  7. קבעו את טמפרטורת התנור ל-80 מעלות צלזיוס ואפשרו לו להתחמם מראש. מניחים את התערובת בתנור בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס למשך 2 שעות כדי לרפא.
  8. מוציאים את התבנית הנרפאת מהתנור ומשאירים אותה בטמפרטורת החדר למשך 10 דקות כדי להתקרר.
  9. באמצעות אזמל, לחתוך בזהירות את הקצוות של התבנית. עבור delamination אופטימלי, השתמש במזרק כדי להזריק איזופרופנול בין התבנית לבין PDMS נרפא.
  10. מקלפים את ה-PDMS שנרפא מהתבנית וחותכים אותה למכשירים בודדים עם סכין גילוח. גודלו של כל מכשיר חייב לנוע בין 10 מ"מ x 10 מ"מ ל-30 מ"מ x 70 מ"מ כדי להיקשר עם שקופית הזכוכית.
  11. צור חור בקוטר 1.0-3.0 מ"מ בכניסה ובשקע באמצעות ניקוב ביופסיה.
  12. הפעל את מחולל הפלזמה בתדר רדיו ידני (RF). כדי להפעיל את מגלשת הזכוכית, מעבירים בהתמדה את אלקטרודת החוט מעל מגלשת זכוכית יבשה ונקייה מספר פעמים במשך 2 דקות. יש לשמור על מרווח חוט לזכוכית של כ-5 מ"מ. הניחו את צד המכשיר של ה-PDMS שנרפא במגע עם מגלשת הזכוכית המופעלת ולאחר מכן הניחו בתנור של 80 מעלות צלזיוס למשך שעתיים.
  13. חותכים את פתח הפוליאתילן ואת צינורות היציאה לאורך הנדרש ומחדירים אותם לתוך חורי הכניסה והיציאה.
  14. כדי למנוע ניתוק צינור במהלך הפעולה, יש למרוח חומר איטום מסיליקון על משטח המגע ולתת לריפוי במשך 2 שעות כדי לאבטח את הצינורות.

3. הרכבה של נהגים מתנדנדים

  1. מהדק את קצוות קליפס התנין של זוג חוטי תנין-אל-פין אל-הדקים של רמקול. כאן נעשה שימוש ברמקול של 15 ואט עם חרוט של 8 ס"מ אם כי ניתן להשתמש גם ברמקולים אחרים.
  2. הניחו את שבב בקר ה-aux על מיכל בידוד. הכנס את קצוות הפין לשקעי הברגים של שבב בקר ה- aux והידק בחוזקה עם מברג כדי להבטיח קישוריות.
  3. חבר קצה אחד של כבל aux לשבב הבקר והקצה השני ליציאת aux במחשב או בסמארטפון.
  4. חבר מתאם זרם ישיר (DC) של 12 וולט לספק הכוח. הפעל את שבב הבקר על-ידי חיבור הקצה הקואקסיאלי של מתאם DC לשקע החשמל.
  5. באמצעות דפדפן אינטרנט, נווט אל אתר אינטרנט מקוון של מחולל צלילים (למשל, https://www.szynalski.com/tone-generator/ ).
  6. הקלד את התדר הרצוי (5-1200 הרץ) ביישום המקוון. גלול את סרגל עוצמת הקול לסכום הנדרש (לדוגמה, 100%).
  7. לחץ על סמל מחולל מסוג גל ובחר את צורת הגל הרצויה (סינוס, ריבוע, משולש, נסורת). שים לב שברירת המחדל היא צורת גל סינוס. הקש הפעל כדי להפעיל את הרמקול.

4. מכלול המתאם

הערה: מכלול המתאם המלא בין רמקול לצינור מודגם על-ידי הסכימה באיור 1.

  1. תקן את הרמקול (איור 1(I)) על תושבת הרמקול המודפסת בתלת-ממד (איור 1(II)) (ראה speakermount.stl בקובץ משלים 1) על-ידי הדבקת סרט הדבקה מעל המשטח המעוקל ומשני צדי התושבת.
  2. כוון את הרמקול אנכית כאשר משטח חרוט הרמקול פונה כלפי מעלה. מקם את המתאם המודפס בתלת-ממד (איור 1(III)) (ראה speakertubeadapter.stl בקובץ משלים 2) באופן קונצנטרי על חרוט הרמקול.
  3. יש למרוח חומר איטום מסיליקון בנדיבות לאורך קצוות המתאם ולתת לריפוי במשך 2 שעות.
  4. מקם את תושבת הרמקול והרמקול על במת המיקרוסקופ והדביק את הטייפ כלפי מטה כדי למנוע תנועה במהלך הפעולה.
  5. חותכים קצה מיקרו-פיפטה של 200 μL כ-2 ס"מ מהקצה הצר שלו ומשליכים את החצי הרחב יותר של הקצה. הקצה החרוטי הצר ישמש כחותם טריז לחיבור הפיך.
  6. חברו את צינורות הפוליאתילן (איור 1(V)) לשקע המיקרו-ערוץ (איור 1(VI)) על-ידי השחלה תחילה דרך קצה המיקרו-פיפטה (איור 1(IV)), ולאחר מכן דרך הקצה הקואקסיאלי של המתאם ולבסוף דרך הצד.
  7. תקעו בחוזקה את הקצה הצר של קצה הפיפטה לתוך הקצה הקואקסיאלי של המתאם כדי ליצור אטם הדוק הניתן להסרה.

5. הפעלת מערך הניסוי לזרימות מתנדות במיקרו-ערוצים

  1. הוסיפו חלקיקי עוקבים לתוך בקבוקון של 22% משקל/משקל (w/w) תמיסת גליצרול כדי לייצר תרחיף צף נייטרלי עם שבר נפח של 0.01%-0.1% פוליסטירן בנוזל בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס. מערבבים במרץ על ידי טלטול כדי לייצר תרחיף הומוגני.
  2. טען מזרק כניסה של 1 מ"ל עם 1 מ"ל של דגימה. הרכיבו והדקו את המזרק הטעון על משאבת מזרק אוטומטית. הכנס את מחט המזרק לתוך צינורות הכניסה של המכשיר כדי ליצור אטימה למים.
  3. ודא שצינור היציאה מנותב דרך מכלול המתאם ולתוך מאגר (ראה סעיף קודם על מכלול המתאם).
  4. הפעילו את משאבת המזרק. באמצעות מסך המגע, בחר את סוג המזרק כ - Becton-Dickinson 1 mL. לאחר מכן, בחר Infuse. לאחר מכן בחר את קצב הזרימה הנדרש (0-1 מ"ל לדקה) או את נפח הזרימה (< 1 מ"ל).
  5. הפעל את הזרימה היציבה באמצעות משאבת המזרק. המתן עד שנפח הנוזלים מספיק יזרום וצינור היציאה יתמלא בנוזל עד לרמקול.
    הערה: המשרעת המתנודדת עבור הגדרה נתונה לא תשתנה עם זרימת הובלה קבועה אם צינור היציאה מוכן.
  6. בחר תדר, משרעת וצורת גל נדרשים ביישום מחולל הגוונים כמתואר בשלב 3.5 והקש Play כדי ליצור זרימה מתנודדת בתוך המיקרו-ערוץ.

6. מדידת תצפית ומדידת משרעת

  1. הרכיבו את המכשיר על המיקרוסקופ. הגדר את התצורה האופטית על ידי בחירת עדשה אובייקטיבית עם הגדלה בין 10x ל- 40x התאמת מישור המוקד ומיקום הבמה.
  2. כדי לקבל מדידות במישור מוקד מוגדר היטב, ודא שעומק השדה של העדשה האובייקטיבית קטן מעומק התעלה בפקטור של 5 או יותר.
  3. כדי לצפות בזרימה המתנודדת, השתמש במצלמה במהירות גבוהה עם קצב פריימים של לפחות כפול מתדירות התנודה כפי שחושב באמצעות משפט הדגימה של ניקוויסט. עבור רזולוציה שימושית כמעט של צורת הגל, למדוד לפחות 10 נקודות לכל פרק זמן באמצעות קצב פריימים > פי 10 מתדירות התנודה.
  4. לחלופין, כדי לבחון רק את ההשפעות המתוקנות או ארוכות הטווח של זרימות פעימה, לבצע הדמיה סטרובוסקופית על ידי הגדרת תדירות התצפית לכל מחלק מושלם של תדר התנודה.
  5. להדמיה ישירה וסטרובוסקופית, השתמשו במצלמה המצוידת בתריס גלובלי כדי להימנע מאפקט הג'לו. בכל מקרה, יש לשמור על זמן חשיפה קטן משמעותית מתקופת זמן התנודה (בפקטור של 10 או יותר) כדי למנוע פסים.
  6. כדי למדוד את משרעת התנודה ללא מצלמה במהירות גבוהה, הקלט בקצב פריימים שנשמר קרוב לקצב הפריימים הסטרובוסקופי אך אינו שווה לו (לדוגמה, 49 פריימים לשנייה עבור אות של 50 הרץ). התוצאה היא תנודה מואטת מאוד שממנה ניתן למדוד במדויק את המשרעת.
  7. שימו לב ותעדו את מדידות המשרעת.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כדי להמחיש את היכולת והביצועים של ההתקנה לעיל, מוצגות תוצאות מייצגות של זרימה מתנודדת במיקרו-ערוץ ליניארי פשוט עם חתך מרובע. רוחבה וגובהה של התעלה הם 110 מיקרומטר ואורכו 5 ס"מ. ראשית, אנו מתארים את התנועה של חלקיקי עקבות פוליסטירן כדוריים וכיצד ניתן להשתמש בהם כדי לבדוק את התזזיתיות של האות המתנד, כמו גם את טווח משרעת התנודות הניתנות להשגה. לאחר מכן נדון בהשפעה של תכונות נוזל ספציפיות או חומרים מיקרופלואידיים על משרעת התנודה. לבסוף, אנו ממחישים את היכולת עבור צורות גל שאינן סינוסואידליות.

לשם ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הדגמנו את ההרכבה (ראו פרוטוקול שלבים קריטיים 3 ו-4) ואת הפעולה (ראו פרוטוקול שלבים קריטיים 5 ו-6) של מנגנון חיצוני מבוסס רמקולים ליצירת זרימה מתנדתית עם תדרים בטווח של 10 עד 1000 הרץ בהתקנים מיקרופלואידיים. מעקב אחר חלקיקים של חלקיקי עוקבים מרחפים נדרש כדי לקבוע את הנאמנות של התנועה ההרמונית, כמו גם לכיול טווח משרעת התנודות הניתנות להשגה על פני טווח תדרי ההפעלה. עקומת המשרעת-תדר עבור הגדרת נפח נתונה תלויה בעיקר במאפייני הדובר, שאותם לא ניתן לשנות (ראו דיון במאפייני הדובר בתוצאות מייצגות עבור איור 3A,...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ברצוננו להכיר בתמיכה שניתנה ובמתקנים הניתנים על ידי המחלקה למדע מכני והנדסה מעבדה מהירה ליצירת אב-טיפוס באוניברסיטת אילינוי כדי לאפשר עבודה זו.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
<חזק>מכלול נהג תנודתי
חוט תנין לפיןAdafruit3255קליפ תנין קטן לחוט מגשר זכר (12)
כבלAux Adafruit26983.5 מ"מ כבל סטריאו זכר/זכר 1 מ'
שבב בקרDamgooTPA311650w+50w מגבר אודיו 2 ערוצים (Bluetooth ו-AUX)
DC מתאםAdafruit79812 V DC 1A מתאם מתח מיתוג מווסת
קצה מיקרו-פיפטהVWR Signature37001-532200 ul micropipette
tip איטום סיליקוןLoctite908570איטום סיליקון שקוף עמיד למים (80 מ"ל)
רמקולDrok68439964.5 אינץ' 4 אוהם 40 W רמקול
תושבתרמקולתלת מימד מודפס מ-'speakermount.stl' בקבצים משלימים
רמקול לצינורמודפס בתלת מימד מ-'speaketubeadapter.stl' בקבצים משלימים
<חזק>ייצור מיקרו-ערוץ
אגרוף ביופסיהMiltex15110אגרוף ביופסיה עם בוכנה (1 - 4 מ"מ)
Degasser
פעמית כף
זכוכית שקופיותVWR Signature16004-4303 "x 1" נקי מראש בעובי 1 מ"מ
עובשSi - SU-8 או מודפס בתלת מימד
תנורFischer ScientificIsotemp
PDMS שרף ו-cross-linkerDow Chemical4019862Sylgard 184 שרף PDMS וקרוסלינקר (500 גרם)
צינורות פוליאתילןBecton Dickinson Intramedic427440צינורות פוליאתילן (PE 60 - PE 200)
סכיני גילוחVWR55411-050סכיני גילוח תעשייתיים קצה יחיד
מחולל פלזמה RFמוצרים אלקטרו-טכנייםBD - 20מחולל בתדר גבוה
שחרור תבנית סיליקוןCRC03301שחרור עובש סיליקון בדרגת מזון (16 אונקיות)
<חזק>תצפית ואפיון
מצלמהEdgertronicSC2 +
עדשהNikonPlan Fluor 10x
מיקרוסקופNikonTi Eclipse שלב ידני
מחטיםBecton Dickinson305175  PrecisionGlide 20G
מזרקבקטון דיקינסון1180100555מונו-ג'קט 1 מ"ל
משאבת מזרקהרווארד מזרקכפול משאבת מזרק ניתנת לתכנות
חלקיקימעקב SpherotechPP-10-10חלקיקי מעקב פוליסטירן 1 אום
מתאם חדחד פעמית

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Collins, J., Lee, A. P. Control of serial microfluidic droplet size gradient by step-wise ramping of flow rates. Microfluidics and Nanofluidics. 3, 19-25 (2007).
  2. Lee, C. Y., Chang, C. L., Wang, Y. N., Fu, L. M. Microfluidic Mixing: A Review. International Journal of Molecular Sciences. 12 (5), 3263-3287 (2011).
  3. Bayareh, M., Ashani, M. N., Usefian, A. Active and passive micromixers: A comprehensive review. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. 147, 10771(2020).
  4. Zhang, S., Wang, Y., Onck, P., den Toonder, J. A concise review of microfluidic particle manipulation methods. Microfluidics and Nanofluidics. 24, 24(2020).
  5. Bayareh, M. An updated review on particle separation in passive microfluidic devices. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. 153, 107984(2020).
  6. Wu, M., et al. Acoustofluidic separation of cells and particles. Microsystems & Nanoengineering. 5, 32(2019).
  7. Bhagat, A. A. S., et al. Microfluidics for cell separation. Medical & Biological Engineering & Computing. 48 (10), 999-1014 (2010).
  8. Mäki, A. J., et al. Modeling and Experimental Characterization of Pressure Drop in Gravity-Driven Microfluidic Systems. ASME Journal of Fluids Engineering. 137 (2), 021105(2015).
  9. Safavieh, R., Juncker, D. Capillarics: pre-programmed, self-powered microfluidic circuits built from capillary elements. Lab on a Chip. 13, 4180-4189 (2013).
  10. Hossan, M. R., Dutta, D., Islam, N., Dutta, P. Review: Electric field driven pumping in microfluidic device. Electrophoresis. 39 (5-6), 702-731 (2018).
  11. Dincau, B., Dressaire, E., Sauret, A. Pulsatile Flow in Microfluidic Systems. Small. 16 (9), 1904032(2020).
  12. Thurgood, P., et al. Tunable Harmonic Flow Patterns in Microfluidic Systems through Simple Tube Oscillation. Small. 16 (43), 2003612(2020).
  13. Xia, H. M., Wu, J. W., Zheng, J. J., Zhang, J., Wang, Z. P. Nonlinear microfluidics: device physics, functions, and applications. Lab on a Chip. 21, 1241-1268 (2021).
  14. Glasgow, I., Aubry, N. Enhancement of microfluidic mixing using time pulsing. Lab on a Chip. 3 (2), 114-120 (2003).
  15. Zhang, P., Bachman, H., Ozcelik, A., Huang, T. J. Acoustic Microfluidics. Annual Review of Analytical Chemistry. 13, 17-43 (2020).
  16. Lieu, V. H., House, T. A., Schwartz, D. T. Hydrodynamic Tweezers: Impact of Design Geometry on Flow and Microparticle Trapping. Analytical Chemistry. 84 (4), 1963-1968 (2012).
  17. Jain, R., Darling, R. B., Lutz, B. Frequency characterization of flow magnitude and phase in resonant microfluidic circuits. Analytical Methods. 9, 5425-5432 (2017).
  18. Squires, T. M., Quake, S. R. Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale. Reviews of Modern Physics. 77, 977(2005).
  19. Zhang, C., Guo, X., Brunet, P., Costalonga, M., Royon, L. Acoustic streaming near a sharp structure and its mixing performance characterization. Microfluidics and Nanofluidics. 23 (9), 104(2019).
  20. Abolhasani, M., Oskooei, A., Klinkova, A., Kumacheva, E., Günther, A. Shaken, and stirred: oscillatory segmented flow for controlled size-evolution of colloidal nanomaterials. Lab on a Chip. 14, 2309-2318 (2014).
  21. Thameem, R., Rallabandi, B., Hilgenfeldt, S. Fast inertial particle manipulation in oscillating flows. Physical Review Fluids. 2 (5), 052001(2017).
  22. Vishwanathan, G., Juarez, G. Inertial focusing in planar pulsatile flows. Journal of Fluid Mechanics. 921, 1(2021).
  23. Geschiere, S. D., et al. Slow growth of the Rayleigh-Plateau instability in aqueous two phase systems. Biomicrofluidics. 6, 022007(2012).
  24. Vázquez-Vergara, P., Torres Rojas, A. M., Guevara-Pantoja, P. E., Poiré, E. C., Caballero-Robledo, G. A. Microfluidic flow spectrometer. Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, 077001(2017).
  25. Sauret, A., Shum, H. C. Forced generation of simple and double emulsions in all-aqueous systems. Applied Physics Letters. 100, 154106(2012).
  26. Vishwanathan, G., Juarez, G. Steady streaming viscometry of Newtonian liquids in microfluidic devices. Physics of Fluids. 31, 041701(2019).
  27. Vishwanathan, G., Juarez, G. Steady streaming flows in viscoelastic liquids. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 271, 104143(2019).
  28. Vishwanathan, G., Juarez, G. Generation and application of sub-kilohertz oscillatory flows in microchannels. Microfluidics and Nanofluidics. 24, 69(2020).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Oscillatory FlowMicrofluidic TechnologyMicrochannel OscillationSpeaker Based ApparatusHarmonic Oscillatory FlowSyringe PumpTracer ParticlesStroboscopic ImagingHigh Speed CameraParticle Displacement

Related Articles