Name: ייצור, תפעול ויזואליזציה זרימה במיקרופלואידיקה אקוסטית-נגדית Surface--מונע גל אקוסטי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 26 s
Description: למד לייצר ולהפעיל התקן מיקרופלואידי מונע גל אקוסטי לשטח לזרימה נגדית. השיטה כוללת ויזואליזציה זרימה באמצעות מיקרוסקופ מהיר וניתוח תבניות זרימה מורכבות למחקר ביורפואי ודינמיקת נוזלים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

יש כותבים שאף אחד לא להכיר.

1. ייצור מכשיר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שני photomasks עיצוב, הראשון עבור דפוסי גל שטח אקוסטי (SAW) שכבה, והשנייה לעובש (PDMS) microchannel polydimethylsiloxane. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש photomask הראשון זוג יריב מתמרים interdigital (IDTs), הידוע גם בשורה ועיכוב SAW סמנים ליישור ערוץ והתייחסות המרחבית במיקרוסקופ. במכשיר הרגיל שלנו שיש לנו IDTs יחידה אלקטרודה ברוחב אצבע p = 10 מיקרומטר, צמצם של 750 מיקרומטר, ו -25 זוגות אצבעות ישרים. IDT וכתוצאה מייצר מסורים עם אורך גל λ = 4 P = 40 מיקרומטר המתאים לתדר הפעלה F מ = ג SAW / λ ≈ 100 MHz על 128 ° YX ליתיום niobate (LN). כל רוחב IDT צריך להיות מעל שתי פעמים הרוחב של microchannel להפחית תופעות חוסר תיאום בזמן מליטה את השכבות. פרמטרים עיצוב IDT נדונים comprehensively בכמה ספרים 9-11. אנחנו הערה כי רק אחד IDT (ממוקם במוצא הערוץ) יש צורך לנהוג את הנוזל לתוך הערוץ באקוסטית-נגדי, אבל דפוסי קו עיכוב מלא מסייע בבדיקות התקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש מבנה השני microchannel פשוט להיות מיושר לאורך קו העיכוב ראה, עם microchamber כדי ליצור את כניסת הערוץ. במכשירים הטיפוסיים שלנו, יש את ערוצי רוחב w = 300 מ&quot;מ ובאורך של 5 מ&quot;מ. ככלל, רוחב הערוץ צריך להיות לפחות 10 λ כדי למנוע תופעות עקיפה במהלך ההתפשטות ראה בmicrochannel, עם זאת בבדיקה שלנו מצאנו כי רוחב של 7 ~ λ לא ישפיע SAW התפשטות בתוך הערוץ באופן משמעותי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחיל עם רקיק LN ודבק ב2 ס&quot;מ על 2 ס&quot;מ מדגם. על מנת לבצע מיקרוסקופיה שידור יש צורך להשתמש רקיק מלוטש צד כפול. שימו לב שLN הוא תקן לbiocompatibility והיראקיטוב ומקדם צימוד פיזואלקטריים גבוה לאורך הציר המרכזי, לעומת זאת חומרי piezoelectric אחרים עשויים להיות בשימוש עם שיקולי עיצוב מתאימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את המצע על ידי שטיפתו באצטון, 2-propanol וייבוש עם אקדח חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעיל המדגם עם יפלי S1818 ב 4000 סל&quot;ד דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רך אופה בחום של 90 מעלות צלזיוס במשך דקות 1 על פלטה חשמלית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישר את המדגם עם מסיכת שכבת SAW באמצעות aligner מסכה ולחשוף אותו לאור UV עם 55 mJ / 2 ס&quot;מ. יש להקפיד ליישר את כיוון IDT לאורך הציר המרכזי של מצע LN. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם במפתח Microposit MF319 למשך 30 שניות כדי להסיר photoresist שלא נחשף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעצור את הפיתוח על ידי שטיפה במי מדגם deionized ולייבש אותו עם אקדח חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד רובד הידבקות טיטניום 10 ננומטר בעובי שכבת זהב ואחריו 100 ננומטר עבה על ידי אידוי תרמי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע המראה על ידי sonicating יםשפע באצטון, ולאחר מכן לשטוף אותו ב2-propanol ויבש עם אקדח חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Silanize פני השטח את המכשיר כדי לעשות את זה באזור הידרופובי microchannel 12. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסוות את אזור microchamber עם AR-N-4340 photoresist נימה שלילי על ידי יתוגרפיה אופטית פי גליון הנתונים של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מדגם שטח עם 2 דקות חמצן פלזמה (Gambetti Kenologia Srl, Colibri) של לחץ 0.14 mbar וW 100 כוח לתת מתח הטיה של כ 450 V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים 35 מ&quot;ל hexadecane, 15 מיליליטר פחמן טטרא (CCL 4), ו -20 octadecyltrichlorosilane μl (OTS) לתוך מבחנה בתוך מנדף. הנח את המכשיר בפתרון, ולהשאיר מכוסה למשך שעתיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המכשיר עם 2-propanol ולייבש אותו עם אקדח חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו שזווית המגע של מים על פני השטח היא מעל 90 מעלות. אם זווית המגע אינה מספיקה, לנקות והמדגם מחדש לבצע את השלבים ב1.11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסירשיורי להתנגד במדגם על ידי השטיפה באצטון, 2-propanol וייבוש עם אקדח חנקן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר מדגם על לוח מעגל מודפס עם גלבו תדר הרדיו ומחברים קואקסיאליים רגילים (RF-PCB), ולאחר מכן לשים את בולם אקוסטי (הראשון לתקשר עם פולימר) על הקצוות המדגם ולהתחבר IDT על ידי מליטה חוט או באמצעות מחברים פוגו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עובש אב של שכבת הערוץ הוא בדוגמת עם SU-8 על גבי פיסה קטנה של רקיק (Si) הסיליקון באמצעות photolithography האופטי סטנדרטי. SU-8 סוג ומתכון photolithography יהיו תלוי בגובה הערוץ הסופי PDMS הפנימי הנדרשים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להטיל PDMS על העובש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים PDMS עם סוכן ריפוי ביחס של 10:1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה PDMS למשך 2 דקות ב1320 XG לdegassing. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים את PDMS בעדינות על SU-8 העובש בצלחת פטרי לגובה PDMS מוחלט על הסדר של 1 מ&quot;מ. צלחת פטרי הפתוחה יכולה להיות ממוקמת בייבוש ואקום לכ 30 דקות בORDאה לדגת PDMS נוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שdegassed, לרפא PDMS על ידי חימום עד 80 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת בתנור. שימו לב שזמן אפייה וטמפרטורה יכולים להשפיע על התכונות מכאניות של PDMS. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את שכבת PDMS המוצק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים סביב הערוץ באמצעות סכין כירורגית, נזהר שלא לפגוע בהורי SU8, ולקלף אותו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קצות העתק אז מעודנים ויישרו באמצעות סכין גילוח משאיר אישור מ&quot;מ לפחות 2 בצד הלטרלי של הערוץ ולא אישור (לחתוך ישר דרך) במוצא הערוץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניקוב חור בmicrochamber באמצעות אגרופן Unicore האריס כדי ליצור את כניסת נוזל הטעינה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בונד ערוץ PDMS עם מצע LN ידי מליטה קונפורמי פשוט. בדרך זו את הקשר יחזיק לאורך כל שלב בדיקת הנוזל תוך שמירה הפיכה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שני המשטחים מנוקים טרם הצטרפות על ידי פיצוץ משם את כל פסולת עודפת עם אוויר חנקן דחוס. זה גritical כאשר מצטרפים לחתיכות כדי ליישר את הערוץ עם הציר המרכזי של LN על פי סימני יישור הדוגמת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סכמטי מכשיר המלא מוצג באיור 1. החנות השלימה התקנים בסביבה נקיות עד לשימוש. </li></ol> הערה: חשוב שכל שלבי הייצור מתבצעים בסביבת חדר נקי, כדי למנוע זיהום של המכשיר לפני השימוש. הערה: כל אחד משלבי יתוגרפיה האופטיים עשוי להיות מוחלף על ידי השיטות המועדפות של המשתמש. הערה: הליך silanization ניתן להחליף לשיטת ציפוי הידרופובי מועדפת 13. 2. בדיקת מכשיר RF <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכייל את הרשת או מנתח ספקטרום עם מוליך גל פתוח / קצר על RF-PCB שלך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את קו העיכוב המסור ליציאות של מנתח ספקטרום ולמדוד את מטריצת פיזורמכשיר. השידור עבור זוג של מתמרים יחידה אלקטרודה יהיה דומה לערך המוחלט של פונקצית sinc מרוכזת בתדירות ההפעלה של IDT. בספקטרום השתקפות טבילה (מינימום) הוא ציין באותה התדירות 9-11. במכשירים שלנו בתדירות ההפעלה MHz 100 לאורך ציר הערכים האופייניים העיקריים הם -15 דציבלים לS11 וS22 ו-10 דציבלים ל12 S (בלי ערוצי PDMS). </li></ol> 3. מיקרופלואידיקה ולהתנסות חלקיקים זרימת Dynamics הדמיה וניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הדוגמא תחת מיקרוסקופ. ההתקנה האופטית הספציפית תלויה בתופעות מיקרופלואידיקה ראו שנצפתה. לדוגמה, מיקרוסקופ השתקפות פשוט מצויד במטרת 4X ומצלמת וידאו fps 30 יהיה מתאים ללמוד דינמיקת מילוי נוזל. כדי לחקור את דינמיקת microparticle מורכבת יותר, ייתכן שיהיה צורך להשתמש במיקרוסקופ מצויד במטרה 20X ו100 fps או מצלמת וידאו גבוהה יותר. זה importanלא כי הן אובייקטיביות ומסגרת השיעור גבוהים מספיק כדי ללכוד את כל תכונות זרימה חשובות מרחב ובזמן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את IDT מול לשקע ערוץ למחולל אותות RF ולהפעיל אותו בתדר התהודה נצפה במדידות מטריצת פיזור. כוח ההפעלה הטיפוסי בניסויים אקוסטית-נגדית הוא 20 dBm. אם יש צורך, להשתמש במגבר UHF הספק גבוה. תופעות atomization אקוסטית-Streaming והם נצפו ללא נגדיים אקוסטית תוך כדי ריצת המכשיר בהספק נמוך יותר: בדרך כלל סחרור אקוסטית-הזרמה מתחיל בשעה 0 dBm וatomization מתרחש מעל 14 dBm. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען 60 μl של נוזל לתוך microchamber עם micropipette. נוזל פסיבי יהיה לפזר את microchamber. במידת צורך, בעדינות על פני השטח microchamber כדי להעדיף את מילוי microchamber. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת להמחיש את הזרימה יש צורך להוסיף microbeads לנוזל. שימו לב שעל מנת להימנע מclust החלקיקיםering, sonicate ההשעיה החלקיק לפני הניסויים. כדי להימנע מהידבקות חלקיקים במצע להחיל אות dBm 0 למכשיר בעת טעינה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחיל להקליט וידאו מבעד למיקרוסקופ ולהגדיל את כוח התפעולי כדי לצפות נגדי אקוסטי. תוכניות זרימה שונות תיקבע על ידי כוח קלט, תכנון שבבים וקוטר חלקיקים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת ללכוד את הדינמיקה איכותית, יש זרימת נוזל שיירשם בקרבתו של המניסקוס והכניסה בשלבים שונים של ערוץ תדלוק באמצעות סמנים כהתייחסות מרחבית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת לבצע מדידת כמותית של דינמיקה של חלקיקים על ידי מיקרו חלקיקי velocimetry תמונה (μPIV) 14,15 או ספקטרוסקופיה המרחבי הזמנית תמונת מתאם (STICS) 16,17, יש זרימת נוזל שתירשם בנקודת העניין עם שדה קבוע של השקפה לפחות 100 מסגרות במסגרת שיעור שהוטל על ידי הדינמיקה של החלקיקים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נתח את הווידאו עם תוכנה לעיבוד תמונה. הבחירה של תוכנה לשימוש תלויה בתופעות של עניין. לדוגמה, כדי לכמת את התפלגות הגודל של טיפות מופרדות לחלקיקים, מחזוריות המרחבית של הצטברות חלקיקים, או מעקב הידני של חלקיקים בדילול מלא, תוכנת ניתוח תמונת התוכנה החופשית פשוטה כגון פיג&#39;י מתאימה 18, ואילו על מנת לקבל המייעל ומדידות שדה מהירות, אישית mPIV 19 או 20 STICS קוד הנדרש. בניתוח שלנו קוד STICS אישית כתוב בMATLAB, לעומת זאת חלופה מועדפת קידוד שפה יכולה להיות באותה מידה מקובלת. </li></ol>

<ol><li>Masini, L., Cecchini, M., Girardo, S., Cingolani, R., Pisignano, D., Beltram, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-acoustic-wave+counterflow+micropumps+for+on-chip+liquid+motion+control+in+two-dimensional+microchannel+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Surface-acoustic-wave counterflow micropumps for on-chip liquid motion control in two-dimensional microchannel arrays.</a> Lab on a Chip. 10 (15), 1997-2000 (2010).</li>
<li>Travagliati, M., De Simoni, G., Lazzarini, C. M., Piazza, V., Beltram, F., Cecchini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interaction-free%2C+automatic%2C+on-chip+fluid+routing+by+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Interaction-free, automatic, on-chip fluid routing by surface acoustic waves.</a> Lab on a Chip. 12 (15), 2621-2624 (2012).</li>
<li>Wixforth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustically+driven+planar+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Superlattices+and+Microstructures%22%5BJournal%5D)">Acoustically driven planar microfluidics.</a> Superlattices and Microstructures. 33 (5), 389-396 (2003).</li>
<li>Friend, J., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscale+acoustofluidics%3A+Microfluidics+driven+via+acoustics+and+ultrasonics%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Microscale acoustofluidics: Microfluidics driven via acoustics and ultrasonics.</a> Reviews of Modern Physics. 83 (2), 647-64 (2011).</li>
<li>Tan, M. K., Yeo, L. Y., Friend, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+fluid+flow+and+mixing+induced+in+microchannels+using+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Europhysics+Letters%22%5BJournal%5D)">Rapid fluid flow and mixing induced in microchannels using surface acoustic waves.</a> Europhysics Letters. 87, 47003(2009).</li>
<li>Glass, N., Shilton, R., Chan, P., Friend, J., Yeo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Miniaturised+Lab-on-a-Disc+%28miniLOAD%29%5BTitle%5D)+AND+%22SMALL%2C+Small%22%5BJournal%5D)">Miniaturised Lab-on-a-Disc (miniLOAD).</a> SMALL, Small. 8 (12), 1880-1880 (2012).</li>
<li>Madou, M. J., Kellogg, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((LabCD%3A+a+centrifuge-based+microfluidic+platform+for+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+SPIE%22%5BJournal%5D)">LabCD: a centrifuge-based microfluidic platform for diagnostics.</a> Proceedings of SPIE. 3259, 80(1998).</li>
<li>Cecchini, M., Girardo, S., Pisignano, D., Cingolani, R., Beltram, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic-counterflow+microfluidics+by+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Acoustic-counterflow microfluidics by surface acoustic waves.</a> Applied Physics Letters. 92 (10), 104103(2008).</li>
<li>Campbell, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCampbell%2C+C+%22Surface+acoustic+wave+devices+for+mobile+and+wireless+communications%22">Surface acoustic wave devices for mobile and wireless communications</a>. 1, Academic Press. San Diego, Toronto. (1998).</li>
<li>Hashimoto, K. Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHashimoto%2C+KY+%22Surface+acoustic+wave+devices+in+telecommunications%3A+modelling+and+simulation%22">Surface acoustic wave devices in telecommunications: modelling and simulation</a>. , Springer. (2000).</li>
<li>Royer, D., Dieulesaint, E. Elastic Waves in Solids II. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRoyer%2C+D+%22Generation%2C+Acousto-Optic+Interaction%2C+Applications%22">Generation, Acousto-Optic Interaction, Applications</a>. 2, Springer. (2000).</li>
<li>Renaudin, A., Sozanski, J. P., Verbeke, B., Zhang, V., Tabourier, P., Druon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+SAW-actuated+microdroplets+in+view+of+biological+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Monitoring SAW-actuated microdroplets in view of biological applications.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 138 (1), 374-382 (2009).</li>
<li>Glass, N. R., Tjeung, R., Chan, P., Yeo, L. Y., Friend, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organosilane+deposition+for+microfluidic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Organosilane deposition for microfluidic applications.</a> Biomicrofluidics. 5 (3), 036501(2011).</li>
<li>Wereley, S. T., Meinhart, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+micro-particle+image+velocimetry%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Recent advances in micro-particle image velocimetry.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 42, 557-576 (2010).</li>
<li>Augustsson, P., Barnkob, R., Wereley, S. T., Bruus, H., Laurell, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+and+temperature-controlled+micro-PIV+measurements+enabling+long-term-stable+microchannel+acoustophoresis+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Automated and temperature-controlled micro-PIV measurements enabling long-term-stable microchannel acoustophoresis characterization.</a> Lab on a Chip. 11 (24), 4152-4164 (2011).</li>
<li>Hebert, B., Costantino, S., Wiseman, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+image+correlation+spectroscopy+%28STICS%29+theory%2C+verification%2C+and+application+to+protein+velocity+mapping+in+living+CHO+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal image correlation spectroscopy (STICS) theory, verification, and application to protein velocity mapping in living CHO cells.</a> Biophysical Journal. 88 (5), 3601(2005).</li>
<li>Rossow, M., Mantulin, W. W., Gratton, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+image+correlation+spectroscopy+measurements+of+flow+demonstrated+in+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal image correlation spectroscopy measurements of flow demonstrated in microfluidic channels.</a> Journal of Biomedical Optics. 14 (2), 024014(2009).</li>
<li>Schindelin, J., Arganda-Carreras, I., Frise, E., Kaynig, V., Longair, M., Pietzsch, T., Preibisch, S., Rueden, C., Saalfeld, S., Schmid, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>mpiv - MATLAB PIV Toolbox. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.oceanwave.jp/softwares/mpiv/">http://www.oceanwave.jp/softwares/mpiv/</a> (2012).</li>
<li>mpiv - MATLAB PIV Toolbox. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://wiseman-group.mcgill.ca/software.php">http://wiseman-group.mcgill.ca/software.php</a> (2012).</li>
<li>Rogers, P. R., Friend, J. R., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploitation+of+surface+acoustic+waves+to+drive+size-dependent+microparticle+concentration+within+a+droplet%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Exploitation of surface acoustic waves to drive size-dependent microparticle concentration within a droplet.</a> Lab on a Chip. 10 (21), 2979-2985 (2010).</li>
<li>Muller, P. B., Barnkob, R., Jensen, M. J. H., Bruus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+numerical+study+of+microparticle+acoustophoresis+driven+by+acoustic+radiation+forces+and+streaming-induced+drag+forces%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A numerical study of microparticle acoustophoresis driven by acoustic radiation forces and streaming-induced drag forces.</a> Lab on a Chip. 12 (22), 4617-4627 (2012).</li>
<li>Luo, J. K., Fu, Y. Q., Li, Y., Du, X. Y., Flewitt, A. J., Walton, A. J., Milne, W. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moving-part-free+microfluidic+systems+for+lab-on-a-chip%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Moving-part-free microfluidic systems for lab-on-a-chip.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 19 (5), 054001-05 (2009).</li>
<li>Lindken, R., Rossi, M., Große, S., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-particle+image+velocimetry+%28%CE%BCPIV%29%3A+recent+developments%2C+applications%2C+and+guidelines%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Micro-particle image velocimetry (μPIV): recent developments, applications, and guidelines.</a> Lab on a Chip. 9 (17), 2551-2567 (2009).</li>
<li>Gedge, M., Hill, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustofluidics+17%3A+Theory+and+applications+of+surface+acoustic+wave+devices+for+particle+manipulation%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Acoustofluidics 17: Theory and applications of surface acoustic wave devices for particle manipulation.</a> Lab on a Chip. 12 (17), 2998-3007 (2012).</li>
</ol>

יש מחברים אין לחשוף.

אחד האתגרים הגדולים ביותר העומדים בפני קהילת microfluidic הוא המימוש של פלטפורמת actuation עבור התקני נקודה של טיפול באמת ניידים. בקרב המשולב micropumps המוצע 23, אלה המבוססים על גלים אקוסטיים על פני השטח (מסורים) הם אטרקטיביים במיוחד בשל היכולות הקשורים בם בערבוב, atomization וריכוז חלקיקים והפרדת נוזל 4. במאמר זה אנו הדגמנו כיצד לפברק ולפעול מכשיר מעבדה על שבב שבו הוא הוביל בנוזל הסגור PDMS microchannel ידי משולב בשבב SAW מפעילים כפי שתואר לראשונה על ידי Ce...

אחד האתגרים העומדים בפני המשך קהילת microfluidic הוא הצורך יש מנגנון שאיבה יעיל, כי יכול להיות מוקטנת להשתלבות במערכות מיקרו כולל-ניתוח באמת ניידים (μTAS של). מערכות סטנדרטיות מקרוסקופיים שאיבה פשוט לא מצליח לספק את הניידות הנדרשת לμTAS של, בגלל קנה המידה השלילית של ספיקות הנפח כגודל הערוץ יורד למטה לטווח מיקרון ומטה. להיפך, מסורים צברו עניין גובר במנגנוני actuation נוזלים ומופיעים כשדרה מבטיחה פתרון של חלק מהבעיות אלה 1,2. מסורים הוצגו לספק מנגנון יעיל מאוד של תחבורה אנרגיה לתוך נוזלי 3. כאשר ראו מתפשט על מצע פיזואלקטריים, למשל ליתיום niobate (LN), הגל יהיה הקרין לכל נוזל שנקרו בדרכה בזווית המכונה זווית ריילי θ R = חטא722; 1 (ג ו / ג ים), וזאת בשל חוסר ההתאמה של מהירויות קול במצע, ג ים, וF ג הנוזלים. זליגה זו של קרינה לתוך הנוזל מעורר גל לחץ אשר מניע הזרמה אקוסטיים בנוזל. בהתאם לגיאומטרית המכשיר וכוח מוחל על המכשיר, מנגנון זה הוצג להפעיל מגוון רחב של תהליכים על שבב, כגון נוזל ערבוב, מיון חלקיקים, atomization, ו1,4 שאיבה. למרות הפשטות והיעילות של actuating microfluids עם מסור, יש רק מספר קטן של ראה מונע מנגנוני שאיבת microfluidic שהוכחו עד כה. ההפגנה הראשונה הייתה תרגום פשוט של טיפות חופשיות להציב את נתיב ההתפשטות ראה במצע 3 פיזואלקטריים. שיטה חדשנית זו יצרה עניין רב בשימוש במסורי כשיטה actuation microfluidic, עם זאת יש עדיין צורך בנוזלים כדילהיות מונע בערוצים-סגורים משימה קשה יותר. טאן ואח&#39;. הפגין שאיבה בתוך microchannel שליזר ablated ישירות לתוך מצע פיזואלקטריים. על ידי שינוי גיאומטרי ביחס לממדי IDT הערוץ ו, הם הצליחו להדגים תזרים הן אחיד וערבוב 5. זכוכית et al. לאחרונה הפגין שיטה של העברת נוזלים דרך microchannels ורכיבי microfluidic על ידי שילוב של SAW סיבובים תצורת עם מיקרופלואידיקה צנטריפוגלי, כהפגנה של מזעור האמיתי של מושג Lab-on-a-CD 6,7 הפופולרי. עם זאת, רק סגור לחלוטין SAW מונע שאיבת מנגנון שכבר הוכיח נשארה להיות Cecchini et al. של זרימה נגדית אקוסטית מסור מונחה 8-המוקד בסרטון זה. הוא מנצל atomization וההתמזגות של נוזלים כדי לשאוב אותו דרך ערוץ סגור בכיוון המנוגד לכיוון ההתפשטות שלגל coustic. מערכת זו יכולה להצמיח תזרים מורכב מפתיע בתוך microchannel. יתר על כן, בהתאם לגיאומטרית המכשיר, זה יכול לספק מגוון רחב של תוכניות זרימה, מתזרים למינרית למשטרים מורכבים יותר המתאפיינים במערבולות ותחומים חלקיק הצטברות. היכולת להשפיע על מאפייני הזרימה בתוך המכשיר בקלות ניתן לראות הזדמנויות למניפולציה של חלקיקים על שבב מתקדם. בפרוטוקול זה ברצוננו להבהיר את ההיבטים העיקריים של מיקרופלואידיקה מבוססת SAW מעשי: ייצור מכשיר, הפעלה ניסיונית, והדמית זרימה. למרות שאנו מתארים במפורש נהלים אלה לייצור והתפעול של מכשירים נגדית אקוסטיים מונעים ראה, יכולים בקלות להיות שונה סעיפים אלה ליישום שלהם למגוון של משטרי microfluidic מסור מונחה.

<table><tbody><tr><td>צד כפול מלוטש 128&deg; פרוסת ליתיום ניובט YX</td><td>Crystal Technology, LLC</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>פרוסות סיליקון</td><td>Siegert פרוסות</td><td></td><td>אנו משתמשים < </td></tr><tr><td>מסכת ליתוגרפיה אופטית 100>IDT עם סימני יישור (חיובי)</td><td>כל ספק</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>מסכת ליתוגרפיה אופטית ערוץ (שלילי)</td><td>כל ספק</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>פוטו-רזיסט חיובי</td><td>Shipley</td><td>S1818</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>מפתח פוטו-רזיסט חיובי</td><td>Microposit</td><td>MF319</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>גוון שלילי לאור</td><td>Allresist</td><td>AR-N-4340</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>מפתח פוטו-רזיסט בגוון שלילי</td><td>Allresist AR</td><td>300-475</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>SU8 גוון שלילי עבה פוטו-רזיסט</td><td>Microchem</td><td>SU-8 2000 Series</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>מפתח פוטו-רזיסט בגוון שלילי עבה SU8</td> מפתח <td>Microchem</td><td>SU-8</td>&<td>nbsp;</td></tr><tr><td>הקסדקן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>H6703</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>פחמן טטרכלוריד (CCl<תת>4)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>107344</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>אוקטאדצילטריכלורוסילן (OTS)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>104817</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>אצטון CMOS כיתה</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>40289</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>2-פרופנול CMOS כיתה</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>40301</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>טיטניום</td><td>כל ספק</td><td>99.9% טוהר</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>זהב</td><td>כל ספק</td><td>99.9% טוהר</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>ערכת אלסטומר סיליקון PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184 עם חומר ריפוי</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>צלחת פטרי</td><td>כל ספק</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>5 מ"מ ID Harris Uni-Core כלי ליבה רב תכליתי</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z708895</td><td>כל קוטר גדול מ-2 מ"מ מתאים</td></tr><tr><td>בולם אקוסטי</td><td>טכנולוגיות ניקוי פוטוני</td><td>מגע ראשון ערכה רגילה</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>RF-PCB</td><td>כל ספק</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>ספינר</td><td>לורל טכנולוגיות תאגיד</td><td>WS-400-6NPP</td><td>ניתן להשתמש בכל ספינר</td></tr><tr><td>יישור מסכת UV</td><td>Karl Suss</td><td>MJB 4</td><td>ניתן להשתמש בכל מיישר ניתן להשתמש</td></tr><tr><td>במאייד תרמי</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>Nano 38</td><td>ניתן להשתמש בכל מאייד תרמי, קרן אלקטרונית או מערכת מקרטעת</td></tr><tr><td>חמצן פלזמה אשר</td><td>Gambetti Kenologia Srl</td><td>Colibr&igrave;</td><td>ניתן להשתמש בכל מכונת פלזמה או RIE</td></tr><tr><td>צנטריפוגה</td><td>Eppendorf</td><td>5810 R</td><td>ניתן להשתמש בכל צנטריפוגה</td></tr><tr><td>מחבר תיל</td><td>Kulicke Soffa</td><td>4523AD</td><td>ניתן להשתמש בכל מחבר תיל אם משתמשים ב-PCB ללא מחברי פוגו</td></tr><tr><td>מד זווית מגע</td><td>KSV</td><td>CAM 101</td><td>ניתן להשתמש בכל מד זווית מגע</td></tr><tr><td>מנתח ספקטרום</td><td>Anristu</td><td>56100A</td><td>ניתן להשתמש בכל מנתח ספקטרום או רשת אות</td></tr><tr><td>RF גנרטור</td><td>Anristu</td><td>MG3694A</td><td>ניתן להשתמש בכל מחולל אותות RF</td></tr><tr><td>מגבר RF בעל הספק גבוה</td><td>מיני מעגלים</td><td>ZHL-5W-1</td><td>ניתן להשתמש בכל מגבר RF בעל הספק גבוה</td></tr><tr><td>מתלה מיקרו-חרוזים</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L3280</td><td>בהתאם למטרת הניסוי ניתן להשתמש בהשעיה שונה בקוטר שונה ובתכונות חומר שונות</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ אופטי</td><td>ניקון</td><td>ניתן</td><td>להשתמש בכל מיקרוסקופ אופטי עם רזולוציה מרחבית המספקת מטרות ניסיוניות</td></tr><tr><td>מצלמת וידאו</td><td>Basler</td><td>A602-f</td><td>ניתן להשתמש בכל מצלמת וידאו שיש לה מספיק קצב פריימים ורגישות המספקות מטרות ניסיוניות ניתן להשתמש</td></tr><tr><td>בתוכנת רכישת מצלמה</td><td>טכנולוגיות מתקדמות</td><td>Motion Box</td><td>ניתן להשתמש בכל תוכנה המאפשרת רכישת קצב פריימים גבוה ומבוקר</td></tr></tbody></table>

ייצור, תפעול ויזואליזציה זרימה במיקרופלואידיקה אקוסטית-נגדית surface--מונע גל אקוסטי

Fabrication, Operation and Flow Visualization in Surface-acoustic-wave-driven Acoustic-counterflow Microfluidics

גלים אקוסטיים פני שטח (מסורים) ניתן להשתמש כדי לנהוג נוזלים בשבבי microfluidic ניידים באמצעות התופעה הנגדית אקוסטי. בסרטון הזה אנו מציגים פרוטוקול לייצור מכשיר נגדי אקוסטית SAW רב שכבתי. המכשיר הוא מפוברק החל ממצע ליתיום niobate (LN) על גבי שבו שני מתמרים interdigital (IDTs) וטושים מתאימים הם בדוגמת. ערוץ (PDMS) polydimethylsiloxane להטיל על עובש אב SU8 סוף הסוף מלוכדים על המצע בדוגמת. בעקבות הליך הייצור, אנו מציגים את הטכניקות המאפשרות אפיון וההפעלה של המכשיר הנגדי אקוסטית על מנת לשאוב נוזלים דרך רשת ערוץ PDMS. אנחנו סוף סוף להציג את ההליך כדי להמחיש את זרימת נוזל בצינורות. הפרוטוקול משמש להצגת נוזל על שבב שאיבה תחת משטרי זרימה שונים כגון זרימה למינרית ודינמיקה מורכבת יותר מאופיינות במערבולות ותחומים הצטברות חלקיקים.

תרשים 2 מציג תוצאות נציג של בדיקות RF מכשיר אשר נלקחו לפני הדבקת שכבת LN לשכבת microchannel: ספקטרום אופייני 12 11 S ו-S מדווחים בפנל) ו ב) בהתאמה. עומקו של העמק בתדר מרכזי בספקטרום S 11 קשור ליעילות המרה של כוח RF בראה את כוחו מכאני. לפיכך, עבור מספר קבוע של זוגות אצבעות IDT, ירידה במינימום העמק תביא להפחתה בהספק שנדרש כדי להפעיל את המכשיר. בתדירות של מינימום זה, המכשיר יעיל ביותר ליצור גל אקוסטי כדי להניע א...

בסרטון זה אנו מתארים ראשון ייצור ותפעול הליכים של גל אקוסטי פני השטח (SAW) מכשיר נגדי אקוסטי. לאחר מכן, אנו מדגימים התקנה ניסיונית שמאפשרת לשניהם להדמיה איכותית זרימה וניתוח כמותי של תזרים מורכב בתוך מכשיר השאיבה ראה.

ייצור, תפעול ויזואליזציה זרימה במיקרופלואידיקה אקוסטית-נגדית Surface--מונע גל אקוסטי

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we ...

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא להדגים את תפעול ייצור המכשיר וויזואליזציה עוקבת של זרימה במכשיר מיקרופלואידי בעל זרימה נגדית המונע על ידי גל אקוסטי לפני שטח. דבר זה מושג תחילה על ידי ייצור המכשיר דו-השכבתי המורכב משכבת גל אקוסטי לפני שטח של lithium niobate עם תבנית זהב, ושכבת מיקרו-ערוצים של polymethyl methacrylate. כשלב שני, המכשיר נבדק באמצעות נתח רשת כדי להבטיח את התפקוד התקין של המתמר הבין-אצבעי (interdigital transducer), וכן כדי למצוא את תדר התהודה שבו יופעל מכשיר הזרימה הנגדית.בשלב הבא, פתח הכניסה של המכשיר נטען בנוזל הזורע מיקרוספירות, ואות RF מופעל על המתמר הבין-דיגיטלי בפתח היציאה. זרימת התעלה הנובעת מכך מוקלטת באמצעות מיקרוסקופ במהירות גבוהה לצורך ניתוח, ותוצאות המתקבלות מראות תוכניות זרימה שונות, התלויות בעיקר בגיאומטריות של המכשיר ובהספק המופעל. בעוד ששיטה זו מיועדת לייצור ולהפעלה של מכשירים לבקרת זרימה אקוסטית, ניתן להחיל את הפרוצדורה מסרטון זה גם על ייצור והפעלה של מכשירים מיקרופלואידיים אחרים המונעים על ידי גלי קול שטחית (surface acoustic wave), כגון מערבבים מיקרופלואידיים, משאבות ומבצעי אופטימיזציה.בדרך כלל, אנשים שאינם בקיאים בשיטה זו עשויים להתקשות, מכיוון שישנם היבטים רבים ושונים של תהליכי ייצור ואנליזה שיש לשלוט בהם בעבודה עם מיקרופלואידקה של גלי קול שטחית (surface acoustic wave microfluidics). ראשית, צרו התקן מיקרופלואידקה כפי שמתואר בפרוטוקול הכתוב המצורף, תוך שימוש בשתי מסכות פוטוליתוגרפיות נפרדות: אחת עבור שכבת גלי הקול השטחית המוצגת בוורוד, ושנייה עבור תבנית המיקרו-תעלה המוצגת בצהוב. לאחר ייצור ההתקן הבסיסי, הוסיפו פוטו-רזיסט שלילי, כגון ARN 43 40, וחשפו את אזור המיקרו-תעלה באמצעות טכניקות ליטוגרפיה אופטית.לאחר מכן, הפעילו את פני השטח החשופים של הדגימה באמצעות פלזמה של חמצן למשך שתי דקות בלחץ של 0.14 millibar ובהספק של 100 watts, כדי להשיג מתח ממתה (bias voltage) של כ-450 volts. לאחר מכן, ערבבו בתוך מ㠃 פומייה בכלי זכוכית 35 milliliters של he aec, 15 milliliters של carbon tetrachloride ו-20 microliters של Okta desal trichlorethylene. הכניסו את המכשיר לתוך התמיסה כדי לטפל בפני השטח ולהפוך אותם להידרופוביים.השאירו את המכשיר בתוך התמיסון המכוסה למשך שעתיים, ולאחר מכן שטפו אותו באיזופרופנול ויבשו אותו תחת זרם חנקן. לאחר הייבוש, ודאו שזווית המגע של מים על פני השטח היא מעל 90 מעלות. אם זווית המגע אינה מספיקה, נקו את הדגימה ובצעו שוב את התהליך לשינוי גודל פני השטח.במידה ולא, הסר את שאריות הפוטורזיסט באמצעות אצטון, לאחר מכן שטוף באיזופרופנול וייבש באמצעות אקדח חנקן. לאחר מכן, לאחר הרכבת הדגימה על לוח מעגלים מודפסים עם מוליכי גלים בתדר רדיו ומחברים קואקסיאליים סטנדרטיים, הנח פולימר בולע אקוסטי על קצוות הדגימה וחבר את הממירים הבין-דיגיטליים באמצעות ריבונד (wire bonding) או באמצעות מחברי POGO כפי שמוצג כאן. לאחר מכן, הכן את שכבת ה-PDMS המודפסת המכילה תעלה בממדים הרצויים כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט המצורף.לאחר ההתקשות, חתכו מסביב לתעלה באמצעות להב כירורגי, תוך הקפדה שלא לפגוע בתבנית המקור, וקלפו אותה. לאחר מכן, שכללו ויישרו את קצוות השכבה המועתקת באמצעות להב תער. ודאו שאתם משאירים מרווח של לפחות שני מילימטרים בצד הלטראלי של התעלה, וללא מרווח בפתח היציאה של התעלה, על ידי חיתוך ישיר דרך הדגימה.בשלב הבא, נקבו חור בתא המיקרו באמצעות מחורר Harris unicorn כדי ליצור את פתח טעינת הנוזל, והסירו את הגליל. לאחר מכן, חברו את תעלת ה-PDMS למצע הליתיום אובלטי באמצעות הדבקה קונפורמית פשוטה, תוך שימוש במיקרוסקופ לצורך יישור. באופן זה, החיבור יישמר לאורך שלב בדיקת הנוזלים אך יישאר הפיך.בחנו את התקן ה-RF תחילה על ידי חיבור קו השהיה של גל אקוסטי פני (surface acoustic wave delay line) לפורטים של אנליזטור ספקטרום ומדדו את מטריצת הפיזור של ההתקן. התמסירות עבור זוג של מתמרים בעלי אלקטרודה בודדת תדמה לערך המוחלט של פונקציית sync הממורכזת בתדר העבודה של המתמר הבין-אצבעי (interdigital transducer). לאחר מכן, צפו בספקטרום ההחזרה.שקיעה בספקטרום ההחזר מתרחשת באותו תדר של השיא בשידור במכשירים הפועלים ב-100 megahertz לאורך הציר הראשי. ערכים טיפוסיים הם מינוס שמונה decibels עבור S 11 ו-S 22 ומינוס 20 decibels עבור S 12 ללא תעלות PDMS. כדי להנחית את הדינמיקה של הזרימה בצורה המיטבית, מקם את הדגימה תחת מיקרוסקופ.ההגדרה האופטית הספציפית תלויה בתופעות המיקרופלואידיקה של גלי סאונד פניים שיש לצקת. כדי לחקור את דינמיקת מילוי הנוזלים, השתמשו במיקרוסקופ הפוך פשוט המצויד בעדשת Forex ובמצלמה המקליטה 30 פריימים לשנייה. עם זאת, כדי לחקור דינמיקה מורכבת יותר של מיקרו-חלקיקים, השתמשו בעדשה של 20x ובמצלמה המקליטה 100 FPS או יותר.חשוב שהמטרת (objective) וקצב הפריימים יהיו גבוהים מספיק כדי ללכוד מאפייני זרימה חשובים מבחינה מרחבית וזמנית. לאחר מכן, חברו את המתמרים הבין-אצבעיים (interdigital transducers) לפני מוצא התעלה למחולל אותי RF ولمגבר, והפעילו אותם בתדר התהודה שנצפה במדידות של מטריצת הפיזור. במידת הצורך, השתמשו במגבר UHF בעל הספק גבוה.כאן אנו משתמשים במגבר mini circuits zw five בעל הספק מוצא מרבי של 37 DBM והגבר של 40 דציבלים. חשוב שהספק המוצא הכולל יוכל להגיע לפחות ל-25 DBM לצורך חקירת זרימה אקוסטית נגדית. צפו בתופעות של זרימה אקוסטית ואטומיזציה ללא זרימה אקוסטית נגדית בעת הפעלת המכשיר.בהספקים נמוכים יותר, בדרך כלל רקע של זרימה אקוסטית (acoustic streaming) מתחיל ב-0 DBM, ואטומיזציה מתרחשת מעל 14 DBM. לאחר מכן, הכין את נוזל טעינת המיקרו-חרוצים לצורך ויזואליזציה על ידי הוספת מיקרו-חרוצים בקוטר 500 nanometer בריכוז של 10¹⁰ חלקיקים למילליליטר, וערבוב של התמיסה באמצעות וורטקס למשך 15 שניות לפני הניסויים. לאחר מכן, טען 60 µL של תגלי המיקרו-חרוצים אל תוך התא.בעזרת מיקרו-פיפט, העבירו את הנוזל באיטיות כדי שיפעפף באופן פסיבי אל תוך המיקרו-תא, זאת על מנת למנוע הידבקות אפשרית של חלקיקים למצע; במהלך הטעינה, השלימו למכשיר אות DBM אפס. התחילו בהקלטת וידאו באמצעות המיקרוסקופ והגבירו את הספק העבודה כדי להבחין בזרימה אקוסטית נגדית. תבניות זרימה שונות ייקבעו על פי הספק הקלט, עיצוב השבב וקוטר החלקיקים.על מנת לתעד באופן איכותי את הדינמיקה, הקליטו את זרימת הנוזל בסביבת המניסקוס והכניסה בשלבים שונים של מילוי התעלה, תוך שימוש בסימנים כנקודת ייחוס מרחבית. לאחר מכן, באופן כמותי, מדדו את דינמיקת החלקיקים באמצעות דימוי מיקרו-חלקיקים, אסימטריה של VE או ספקטרוסקופיית קורלציית תמונות מרחבית-זמנית, כפי שמופיע בפרוטוקול הטקסט המצורף, כדי להשיג תוצאות מדויקות. הקליטו את זרימת הנוזל בנקודה הרלוונטית עם שדה ראייה קבוע למשך לפחות 100 פריימים, בקצב פריימים שנקבע בהתאם לדינמיקת החלקיקים.עבור ניתוחים מורכבים יותר להשגת קווי זרימה ומדידות של שדה מהירות, השתמשו בקוד מותאם אישית של סימטריה של תמונת חלקיקים מיקרוסקופיים או ספקטרוסקופיה של קורלציה תמונית מרחבית-זמנית כפי שמוצג. להלן ספקטרום S 11 ו-S 12 טיפוסיים שנלקחו לפני הדבקת שכבת הליתיום ניאב. ניתן לראות את תדר התהודה בשני הספקטרומים ב-95 megahertz.עומק העמק בתדר המרכזי בספקטרום ה-S 11 קשור ליעילות ההמרה של הספק RF להספק מכני של גל אקוסטי פני. לפיכך, הפחתה במינימום של העמק תביא להפחתה בהספק הדרוש להפעלת המכשיר. המקסימום של ספקטרום ה-S 12 קשור ליעילות ההמרה של הספק RF להספק מכני של גל אקוסטי פני, ולבלימת הגל לאורך קו השהיה.הפחתה של ערך זה יכולה לנבוע מפגמים כגון חוסר יישור של קו השהיית הגל או סדקים. מוצגים כאן ארבעה דפוסי זרימה אופייניים שונים שנצפו באמצעות חלקיקי לטקס בגודל 500 ננומטר. שתי התמונות העליונות מראות תוצאות שונות בכניסה לערוץ.משמאל, נצפים שני מערבולות סימטריים עקב תופעת זרימה אקוסטית (acoustic streaming) בתחילת מילוי התעלה; לאחר זמן מה, כאשר התעלה מלאה באופן חלקי, מושגת זרימה למינרית. התמונות המוצגות כאן הן מסביבת המניסקוס. כאשר התעלה מלאה חלקית, נצפית משמאל הצטברות של חלקיקים בקוים הנעים באותה מהירות של המניסקוס.דבר זה קורה כאשר הדינמיקה של החלקיקים נשלטת על ידי כוח הקרינה האקוסטית מימין. כאן נצפית הדומיננטיות של כוח הגרירה והזרם האקוסטית. החלקיקים בולעים שני מערבולות מצטברים רק בפסים בטווח של 300 microns מהמניסקוס וממוקמים קרוב למשטח התשתית.בעת ביצוע הליכים אלה, חשוב מאוד לזכור לשמור על המכשיר נקי מאוד בכל שלבי הניסוי, מהשלב של הייצור ועד להפעלה. לאחר צפייה בסרטון זה, תגמירו להבנה טובה של אופן הייצור והבדיקה של התקני גל אקוסטי פני (surface acoustic wave). עבדו עם מיקרופלואידיקת PDMS, והדמינו וניתחו זרימות מקרופלואידיות.I.

fabrication-operation-flow-visualization-surface-acoustic-wave-driven

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

בעבודה זו נסביר את ייצור ושימוש במיקסר microfluidic מסוגל ערבוב שני פתרונות ~~~HEAD=NNS 8 μs. כמו כן, אנו מדגימים את השימוש מערבלי אלה עם זיהוי ספקטרוסקופיות באמצעות הקרינה UV ותהודה הקרינה העברת אנרגיה (סריג).

מערבלים microfluidic ללימוד קיפול חלבונים

עירורים אופטו-מכניים פרמטריים הודגמו לאחרונה בניסוי בתהודה אופטומכנית מיקרופלואידית באמצעות לחץ קרינה אופטי ופיזור ברילואין מגורה. מאמר זה מתאר את הייצור של מהודים מיקרופלואידיים אלה יחד עם מתודולוגיות ליצירה ואימות של תנודות אופטומכניות.

ייצור ובדיקה של מתנדים optomechanical Microfluidic

פרוטוקול זה מתאר ארכיטקטורת מערכת לביצוע הפרדות חלקיקים אוטומטיות בנפח קטן (0.15-1.5 מ"ל) באמצעות מכשיר מיקרופלואידי, ודן בשיטות לייעול הביצועים והתפעול של מכשיר אקוסטופלואידי.

פלטפורמת microfluidic לעיבוד מדגם Precision הקטן-נפח ושימוש בו לגודל חלקיקים הביולוגיים נפרדים עם Microdevice אקוסטי

התקנים Acoustofluidic שימוש בגלי אולטראסאונד בתוך ערוצי microfluidic לתמרן, להתרכז ולבודד מיקרו מושעה וגופים הננוסקופי. פרוטוקול זה מתאר את הייצור ותפעול של מכשיר כזה התומך גלים עומדים אקוסטי בתפזורת להתמקד חלקיקים לייעל מרכזי ללא סיוע של נוזלי נדן.

ייצור והפעלה של Acoustofluidic התקנים התומכים גלים אקוסטיים המתמדת בכמות גדולה עבור Sheathless התמקדות של חלקיקים

שלב-היפוך זרימה ושיתוף התקן הוא הפגין ליצירת monodisperse טיפות צמיגות גבוהה מעל Pas 1, מה שקשה להבין ב מיקרופלואידיקה droplet.

בדיית טיפות צמיגות גבוהה באמצעות המכשיר נימי Microfluidic עם שלב-היפוך זרימה ושיתוף מבנה

פרוטוקול זה מתאר את הזיוף של התקנים microfluidic מ- MY133-V2000 כדי לסלק חפצים שעולות לעתים קרובות microchannels עקב המדדים השבירה המאולתר בין מבנים microchannel של תמיסה מימית. פרוטוקול זה משתמש של מחזיק אקרילי כדי לדחוס את המכשיר שעברו אנקפסולציה, שיפור הדבקות הן מבחינה כימית והן מבחינה מכנית.

ייצור של התקנים השבירה-אינדקס-מתאימים עבור מיקרופלואידיקה ביו

אוטומציה היא המפתח לשינוי קנה מידה וניהול עלויות בייצור תאים. כתב יד זה מתאר את השימוש בהתקן זרימת תאים צנטריפוגליים לאוטומציה של החלפת מאגר ושלבי הריכוז של התא לצורך ביוביוטינג בקנה מידה קטן.

מערכת הזרמה אוטומטית לעיבוד תאים בקנה מידה קטן

אנו מדגימים הייצור של ערוצי ננו-גובה עם שילוב של התקנים משטח אקוסטית גל התקן על ליתיום niobate אקוסטית עבור nanofluidics המראה באמצעות פוטוגרפיה, ננו-עומק בחריטה על האור, ו-טמפרטורת החדר פלזמה הפעלה מרובת שכבות של משטח של ליתיום niobate חד-גביש, תהליך שימושי באופן דומה כדי מליטה ליתיום niobate תחמוצות.

הייצור של ערוצי ננו גובה שילוב הופעה גל אקוסטי המשטח באמצעות ליתיום Niobate אקוסטית הננו לוקדיה

שתי טכניקות הייצור, ההמראה והחריטה רטוב, מתוארים בהפקת מתמרים האלקטרודות interdigital על מצע פיזואלקטריים, ליתיום niobate, המשמש באופן נרחב כדי ליצור גלי משטח אקוסטי כעת מציאת כלי שירות רחב מיקרו כדי fluidics ננו-היקף. אלקטרודות כפי המיוצר מוצגים ביעילות לגרום מגהרץ לסדר משטח ריילי גלים אקוסטיים.

הייצור של התקנים גל אקוסטי לפני השטח על ליתיום Niobate

מאמר זה מתאר פרוטוקול יחד עם מחקר השוואתי של שתי טכניקות ייצור מיקרו-נוזלים, כל שם פוטוליתוגרפיה/תחריט רטוב/מליטה תרמית ותחריט סלקטיבי המושרה בלייזר (SLE), המתאימות לתנאים בלחץ גבוה. טכניקות אלה מהוות פלטפורמות המאפשרות התבוננות ישירה בזרימת נוזלים במדיה מחלחלת חלופית ומערכות סדוקות בתנאי מאגר.

טכניקות ייצור מיקרו-נוזלים לבדיקות בלחץ גבוה של הובלת קצף CO2 סופר-קריטי בקנה מידה במאגרים לא קונבנציונליים סדוקים

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.

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

למד לייצר ולהפעיל התקן מיקרופלואידי מונע גל אקוסטי לשטח לזרימה נגדית. השיטה כוללת ויזואליזציה זרימה באמצעות מיקרוסקופ מהיר וניתוח תבניות זרימה מורכבות למחקר ביורפואי ודינמיקת נוזלים.

ייצור, תפעול ויזואליזציה זרימה במיקרופלואידיקה אקוסטית-נגדית Surface--מונע גל אקוסטי

גלה סרטונים נוספים