이 비디오에서 우리는 먼저 표면 탄성파 (SAW) 음향 역류 장치의 제조 및 운영 절차에 대해 설명합니다. 우리는 그 SAW 장치를 펌핑 내 성적 유동 가시화하고 복잡한 흐름의 정량 분석 모두 허용 실험 설정을 보여줍니다.
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이 논문에서
요약
초록
지상 청각 파 (톱)은 음향 역류 현상을 통해 휴대용 미세 유체 칩의 액체를 구동하는 데 사용할 수 있습니다. 이 비디오에서 우리는 다층 SAW 음향 역류 장치의 제조 프로토콜을 제시한다. 이 장치는 두 개의 인터 트랜스 듀서 (IDTS) 적절한 마커 패턴 된에 리튬 니오브 (LN) 기판부터 제작된다. SU8 마스터 금형에 캐스팅 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 채널은 마지막 패턴 기판에 접착된다. 제조 절차에 따라, 우리는 PDMS 채널 그리드를 통해 유체를 펌프하기 위해 음향 역류 장치의 특성 및 운영 할 수 있도록하는 기술을 보여줍니다. 우리는 마침내 채널에서 액체의 흐름을 시각화하는 절차를 제시한다. 프로토콜은 이러한 소용돌이 입자 축적 도메인을 특징으로 층류 흐름과 더 복잡한 역학 등 다양한 흐름 정권에서 펌핑 온 - 칩 액을 표시하는 데 사용됩니다.
서론
미세 사회가 직면하고 지속적인 과제 중 하나는 진정한 휴대용 마이크로 전체 분석 시스템 (μTAS의)에 통합 소형화 할 수있는 효율적인 펌핑 메커니즘이 필요하다. 표준 매크로 펌프 시스템은 단순히 채널 크기가 마이크론 범위 아래로 감소하거나 아래로 때문에 체적 유량 불리한 조정에, μTAS의 필요한 이동성을 제공하기 위해 실패합니다. 반대로, 톱 유체 작동 메커니즘으로 증가하는 관심을 얻고있다 이러한 문제 1,2의 일부 솔루션에 대한 유망한 수단으로 나타납니다.
톱은 유체 (3)에 에너지 수송의 매우 효율적인 메커니즘을 제공하기 위해 표시되었습니다. 압전 기판, 예를 들면 리튬 니오브 (LN) 위에 SAW의 전파는 물결 레일리 각도 θ R = 죄로 알려진 각도의 경로에서 액체로 방사 될 때,722, 1 (C F /는 C의) 때문에 기판, C, S, 및 유체의 C F 사운드 속도의 불일치. 유체에 방사선이 누출 유체 음향 스트리밍을 구동 압력 파에 상승을 제공합니다. 장치에 적용되는 장치의 형상 및 전원에 ....
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프로토콜
1. 장치 제작
- 디자인 2 포토 마스크 패턴의 첫 번째 표면 탄성파 (SAW) 계층 및 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 마이크로 몰드에 대한 두 번째.
- 첫 번째 포토 마스크는 인터 트랜스 듀서를 반대 한 쌍 (IDTS)는 SAW 지연 라인과 현미경 동안 채널 정렬과 공간 참조 마커로 알려져 있습니다. 우리의 표준 장치에서 우리는 손가락 폭 단일 전극 생각 없어이 P는 = 10 ㎛, 750 ㎛ 인, 25 직선 손가락 쌍의 구멍. 결과 IDT는 파장 톱을 생성 λ = 4 P 동작 주파수에 대응 = 40 μm의 F O = C SAW / λ 128 ≈ 100 MHz의 ° YX 리튬 니오브 (LN). 각 IDT 폭은 층을 접합하는 중에 부정합의 영향을 줄이기 위해 마이크로의 두 배 너비 이상이어야합니다. IDT 설계 매개 변수는 COMPR을 설명합니다ehensively 몇 권의 책에있는 9-11. 우리는 단지 하나의 IDT는 (채널 출구에 위치) 음향 - 역류의 채널로 유체를 구동 할 필요가 있다고 발언,하지만 패턴은 전체 지연 라인 디바이스 테스트에 도움이됩니다.
- 두 번째는 채널 입구를 형성하는 microchamber로, ....
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결과
그림 2는 마이크로 레이어 LN 층을 접합하기 전에 촬영 한 장치 RF 테스트의 대표적인 결과를 보여줍니다 : 일반 S 11, S 12 스펙트럼은 각각 패널)와 b)에보고됩니다. S 11 스펙트럼의 중심 주파수에서 계곡의 깊이있는 RF 전력 변환 효율에 관련된 것은 기계의 힘을 보았다. 따라서, IDT 손가락 쌍의 고정 번호, 계곡 최소의 감소는 장치를 작동하는 데 필요한 전력의 감소가 발생합니다. 이 최소 주파수에서, 장치는 가장 효율적으로 펌핑 유체를 작동하는 음향 파가 생성됩니다, 따라서 우리는 장치를 작동하도록 선택하는 포인트입니다. 따라서 100 MHz의 동작 주파수에서 우리의 장치에서 주축 일반적인 값은 아래 S 11 -10 dB이다. -10 dBm으로 위의 값은 손상 또는 단락 변환기, 일 경우를 의미 할 수 있습니다ING는 증가 입력 전원이 필요합니다. 이 값은, IDT 임피.......
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토론
미세 사회가 직면 한 가장 큰 도전 중 하나는 진정한 휴대용 점의 배려 장치의 작동 플랫폼의 실현이다. 제안 된 통합 마이크로 펌프 23 사이, 지상 청각 파 (톱)를 기반으로하는 인해 유체의 혼합, 분무 입자 농도 및 분리 4 연관된 기능에 특히 매력적이다. 본 논문에서는 먼저 Cecchini 등에 의해 설명 된대로 액추에이터를 보았다. 8 유체 칩에 통합하여 폐쇄 된 PDMS 마이크로 채널에 빠지게되는 실험실 - 온 - 칩 디바이스를 제작하고 운영하는 방법을 설명했다.
위의 절차에서 설명한대로 장치 제조에 관한, 그것은 그렇지 않으면 IDTS의 결함, 미세 형상, 표면 젖음성이 발생할 수 있습니다, 제조 프로토콜의 모든 단계에서 청결을 유지하는 것이 매우 중요합니다. IDTS에 결함이 일의 증가로 이어질 수 있습니다E는 운영 전원 또는 SAW의도 효과 전달이 필요했다. 주의 마이크로.......
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공개 사항
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감사의 글
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참고문헌
- 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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