Name: 듀얼 주파수 업무가 표면 음향 파도 서 서 Microparticle 조작 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-21T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 51 s
Description: 배우세요 이중 주파수 여기 표면 음향 파를 이용한 마이크로입자 조작 방법을 통해 미세유체 채널에서 입자 분류 및 생물의학 연구를 위한 실험 기술을 익히세요.

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이 작품은 학술 연구 기금 (AcRF) 계층 1 (RG171/15), 교육 사역, 싱가포르에 의해 후 원했다.

1입니다. 미세 채널의 준비
<ol><li>폴 리-dimethylsiloxane (PDMS)는 탄성 중합체의 비율은 10: 1에 혼합.</li>
	<li>진공 오븐에 섞어 드 그리고 위에 네거티브 톤 포토 레지스트 패턴을 실리콘 웨이퍼에 붓는 다.</li>
	<li>꽃무늬 실리콘 웨이퍼를 다시 드와 응고에 대 한 인큐베이터에서 3 h 70 ° C에서 열.</li>
</ol>2입니다. 인터 변환기의 제조
<ol><li>Cr 및 400의 보증금 20 nm LiNbO3 웨이퍼;에 알의 nm 패턴 20 150 µ m의 너비와 포토 리소 그래피에 대 한 플라스틱 마스크에 2 cm의 조리개 포지티브 감광 기판에 입금 하 여 제거 합니다.</li>
	<li>아세톤과 비 노출 지역에 Cr 알 레이어를 제거 합니다.</li>
	<li>30 W 60의 전력에서 그들의 표면에 (2: 1의 질소와 산소 비율)와 산소 플라즈마 처리 s.</li>
	<li>PDMS 아닌 정렬 하 고는 손가락으로 몇 초 동안 그것을 눌러 LiNbO3 기판에 접착.</li>
	<li>3 h 60 ° C에서 난방 실에서 통합된 장치를 놓습니다.</li>
</ol>3. 이중 주파수 구동
<ol><li>동시에 두 개의 주파수 요소를 적용 (f1 와 f3, 기본 주파수 조작된 IDT의 그것의 제 3 고조파 각각) IDTs, 쌍에 그들 사이의 위상 차이 φ 와 함께 있도록 생산된 본은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq1.jpg"> 여기, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq2.jpg">그리고 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq3.jpg"> = 음향 압력.</li>
	<li>100 MS/s의 샘플링 주파수 ArbExpress 응용 프로그램 소프트웨어의 수식 편집기 를 사용 하 여 듀얼 주파수 파형을 합성 하 고 저장 함수 발생기를 실험에서 보고 여기에 대 한 임의 입력으로 통해 USB 케이블.</li>
	<li>총 출력된 전력에 기본 주파수의 힘을 다 <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq4.jpg"> 0% (순전히 제 3 고조파에 여기); 100% (순수 기본 주파수에서 여기)에서 좋은 비교에 대 한 변경 하지만 총 파워는 동일 하 게 유지.</li>
	<li>듀얼 주파수의 여기에 0 °에서 360 °의 위상 차이 다.</li>
</ol>4. 시뮬레이션
<ol><li>낮은 레이놀즈와 비압축 층 흐름의 동작을 설명 (즉, Re = 0.55) 마 하35다음과 같이 숫자. <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq5.jpg"> <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq6.jpg"> 여기, <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq7.jpg">= 유체 속도 <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq8.jpg">= 동적 점도 <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq9.jpg">= 유체 밀도 <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq10.jpg">액체에 압력 = <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq11.jpg">항등 매트릭스를 = 및 <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq12.jpg">외부의 힘을 =.</li>
	<li>다음과36으로 생산된 토크 드래그 힘 개체에 대해 설명 합니다. <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq13.jpg"> 여기, <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq14.jpg">=는 microparticle의 반지름 <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq15.jpg">유체의 속도 = 및 <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq16.jpg">=는 microparticle의 속도.</li>
	<li>X따라 아닌에 microparticle에 적용 되는 청각 방사선 힘을 파생-으로 단일 주파수에서 (아닌 폭)에 걸쳐 축16 다음과 같습니다. <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq17.jpg"> 여기, <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq18.jpg">=는 microparticle의 볼륨 <img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq19.jpg">=는 microparticle의 밀도 <img alt="Equation 20" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq20.jpg">매체의 밀도 = <img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq21.jpg">=는 microparticle의 압축 성 및 <img alt="Equation 22" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq22.jpg">= 압축 성 매체의.</li>
	<li>다음과 같이 이중 주파수 구동의 결과 청각 방사선 힘을 파생. <img alt="Equation 23" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq23.jpg">
</li>
	<li>채널 폭에 걸쳐 가로 모션을 표현 (따라 y-축) 청각 방사선 힘과는 스톡 끌어 다음과 같이 뉴턴의 제 2 법칙에 의해 지배 하는 힘. <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq24.jpg">
</li>
	<li>개인용 컴퓨터에서 4 번째 순서 룽 게-쿠타 방법을 사용 하 여 일반적인 미분 방정식 (ODEs)를 해결 합니다. 설정 시간 단계 및 1 µs 총 기간 및 20 s, 각각.</li>
</ol>5. 실험 관찰
<ol><li>솔루션 회전 5.9 x 10의 농도에서 4 µ m와7 녹색 소용돌이 약 2-3 분 하 여 1 mL 당 형광 폴리스 티 렌 구슬 하 고 다음 각 테스트 전에 모든 덩어리 방해를 10 분 동안 초음파 sonicator에 몰두.</li>
	<li>3 mL 주사기로 혼합물을 3-5 µ L/min의 유량에 주사기 펌프와 함께 드라이브.</li>
	<li>IDT 듀얼 주파수 신호 전력 증폭기 다음 함수 발생기에서 드라이브.</li>
	<li>다운스트림 아닌 40 X 확대 가벼운 현미경의 밑에 안정된 미를 관찰 하 고 디지털 카메라로 이미지를 기록.</li>
	<li>ImageJ 설립된 규모를 사용 하 여 캡처한 디지털 이미지에서 축적 된 미의 위치를 측정 하 고 양적에 정규화 된 형광 밝기와 누적된 microparticle의 농도 결정 각 압력 노드입니다.</li>
</ol>

<ol><li>Chin, C. D., Linder, V., Sia, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Commercialization+of+microfluidic+point-of-care+diagnostic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices.</a> Lab on a Chip. 12 (12), 2118-2134 (2012).</li>
<li>Figeys, D., Pinto, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lab-on-a-chip%3A+a+revolution+in+biological+and+medical+sciences%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Lab-on-a-chip: a revolution in biological and medical sciences.</a> Analytical Chemistry. 72 (9), 330 A-335 A (2000).</li>
<li>den Toonder, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circulating+tumor+cells%3A+the+Grand+Challenge%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Circulating tumor cells: the Grand Challenge.</a> Lab on a Chip. 11 (3), 375-377 (2011).</li>
<li>Yu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+of+lab-on-a-chip+in+isolation%2C+detection+and+post-processing+of+circulating+tumour+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Advances of lab-on-a-chip in isolation, detection and post-processing of circulating tumour cells.</a> Lab on a Chip. 13 (16), 3163-3182 (2013).</li>
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<li>Zhu, T., Ye, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Origin+of+Knudsen+forces+on+heated+microbeams%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Origin of Knudsen forces on heated microbeams.</a> Physical Review E. 82 (3), 036308(2010).</li>
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<li>Chiou, P. Y., Ohta, A. T., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+parallel+manipulation+of+single+cells+and+microparticles+using+optical+images%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images.</a> Nature. 436 (7049), 370-372 (2005).</li>
<li>Yamada, M., Seki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamic+filtration+for+on-chip+particle+concentration+and+classification+utilizing+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamic filtration for on-chip particle concentration and classification utilizing microfluidics.</a> Lab on a Chip. 5 (11), 1233-1239 (2005).</li>
<li>Burguillos, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microchannel+acoustophoresis+does+not+impact+survival+or+function+of+microglia%2C+leukocytes+or+tumor+cells%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Microchannel acoustophoresis does not impact survival or function of microglia, leukocytes or tumor cells.</a> PLoS One. 8 (5), e64233(2013).</li>
<li>Lin, S. -C. S., Mao, X., Huang, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+acoustic+wave+%28SAW%29+acoustophoresis%3A+now+and+beyond%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Surface acoustic wave (SAW) acoustophoresis: now and beyond.</a> Lab on a Chip. 12 (16), 2766-2770 (2012).</li>
<li>Petersson, F., Åberg, L., Swärd-Nilsson, A. -M., Laurell, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Free+flow+acoustophoresis%3A+microfluidic-based+mode+of+particle+and+cell+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Free flow acoustophoresis: microfluidic-based mode of particle and cell separation.</a> Analytical Chemistry. 79 (14), 5117-5123 (2007).</li>
<li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+manipulation+of+single+microparticles%2C+cells%2C+and+organisms+using+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">On-chip manipulation of single microparticles, cells, and organisms using surface acoustic waves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (28), 11105-11109 (2012).</li>
<li>Friend, J., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.83.647">Microscale acoustofluidics: Microfluidics driven via acoustics and ultrasonics.</a> Reviews of Modern Physics. 83 (2), 647(2011).</li>
<li>Destgeer, G., Lee, K. H., Jung, J. H., Alazzam, A., Sung, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+separation+of+particles+in+a+PDMS+microfluidic+channel+via+travelling+surface+acoustic+waves+%28TSAW%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Continuous separation of particles in a PDMS microfluidic channel via travelling surface acoustic waves (TSAW).</a> Lab on a Chip. 13 (21), 4210-4216 (2013).</li>
<li>Guo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+cell-cell+interactions+using+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Controlling cell-cell interactions using surface acoustic waves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (1), 43-48 (2015).</li>
<li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+separation+using+tilted-angle+standing+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Cell separation using tilted-angle standing surface acoustic waves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (36), 12992-12997 (2014).</li>
<li>Roshchupkin, D., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168583X9800278X">X-ray diffraction by standing surface acoustic waves.</a> Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 142 (3), 432-436 (1998).</li>
<li>Shi, J., Mao, X., Ahmed, D., Colletti, A., Huang, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Focusing+microparticles+in+a+microfluidic+channel+with+standing+surface+acoustic+waves+%28SSAW%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Focusing microparticles in a microfluidic channel with standing surface acoustic waves (SSAW).</a> Lab on a Chip. 8 (2), 221-223 (2008).</li>
<li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+acoustic+wave+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Surface acoustic wave microfluidics.</a> Lab on a Chip. 13 (18), 3626-3649 (2013).</li>
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<li>Ratier, C., Hoyos, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+programming+in+step-split-flow+lateral-transport+thin+fractionation%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Acoustic programming in step-split-flow lateral-transport thin fractionation.</a> Analytical Chemistry. 82 (4), 1318-1325 (2010).</li>
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<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+enrichment+of+low-abundance+cell+samples+using+standing+surface+acoustic+waves+%28SSAW%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Continuous enrichment of low-abundance cell samples using standing surface acoustic waves (SSAW).</a> Lab on a Chip. 14, 924-930 (2014).</li>
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저자는 공개 없다.

듀얼 주파수 여기에서 SSAW에 의해 아닌 microparticle 모션이이 연구에서 광범위 하 게 조사 하 고 이중 주파수 구동 신호 변화 하 여 효과적으로 조정할 수 있는 패터 닝 기술을 개발 하 고 테스트. 이러한 파형의 생산은 대부분 함수 발생기에 의해 쉽게 실현 그리고 조정 방식은 매우 편리. S12-및 S11-조작된 IDTs의 주파수 응답 설명 여러 공 진 모드34. 6.1 MHz의 측정된 기본 주파수와 17.8 m h z의 세 번째 고조파는 그 설계 값 (6.2 및 18.6 m h z)-8.34 dB 대 비슷한 전송 계수와 가까운-9.75 dB, 각각. 따라서, 비슷한 음향 에너지를 사용 하 여 단일 IDT 듀얼 주파수 여기에서 이러한 두 가지 구성 요소에서 출력으로 예상 된다. 이러한 구성 요소 조합이 f1 과 f3에 국한. 다른 사람, f...

LOC 기술 생물학, 화학, 물리학, 및 생물 의학 공정에 대 한 마이크로 칩에서 하나 또는 여러 기능을 통합합니다. LOC 있습니다 실험실 설정을 규모에 서브 밀리미터, 빠른 반응 속도, 짧은 응답 시간, 높은 공정 제어, 낮은 볼륨 소비 (더 적은 낭비, 더 낮은 시 약 비용, 그리고 덜 필요한 샘플 볼륨), 때문에 높은 처리량 보다 작은 병렬화, 낮은 비용 나중에 대량 생산 및 비용 효율적인 disposables, 방사능, 화학 또는 생물학 연구, 높은 안전 및 소형 및 휴대용 장치1,2의 장점. 정확한 셀 조작 (즉, 축적 및 분리)는 위치 기반 분석 및 진단3,4에서 중요 하다. 그러나, 정확도 및 재현성 microparticle 조작의 과제의 다양 한이 있다. 전기-삼 투5, dielectrophoresis (DEP)6, magnetophoresis7, thermophoresis8,9, 광학 접근10, 많은 기술, 광전자는 접근11 유체역학 접근12및 acoustophoresis13,14,15, 개발 되었습니다. 비교에서는, 음향 접근은 LOC 응용 프로그램에 대 한 적절 한 때문에, 많은 종류의 미/세포를 효과적으로 조작 하 고 (밀도 압축 성) 충분히 고대비 noninvasively 비교할 수 이론적으로, 주변의 액체로. 따라서, 그들의 대응에 비해 음향 접근 대부분 미와 그들의 광학, 전기, 및 자기 재산16든 생물 개체에 대 한 본질적으로 받을 수 있습니다.
지상 청각 파 (톱)는 IDTs에서 Snell의 법률17에 따르면 여러 파장의 두께에 압 전 기판 그리고 아닌에 액체에 레일리 각도에 누출의 표면에 주로 전파 18,,1920,,2122. 그들은 에너지, 높은 주파수에서 훌륭한 설계 유연성, 미세 채널 및 소형화를 사용 하 여 좋은 시스템 통합의 그들의 지역화로 인해 표면에 따라 높은 에너지 효율의 기술적 장점을 마이크로 전자 기계 시스템 (MEMS) 기술, 그리고 대량 생산23의 높은 잠재력. 이 프로토콜에서 톱 동일한 IDTs의 쌍에서 생성 되며 서 파, 또는 우화 풍, 아닌, 어디 정지 미 올려집니다 압력 노드에 적용된 음향에 의해 주로 생성 하는 반대 방향으로 전파 방사선 힘24. 이러한 결과 힘의 진폭 여기 주파수, microparticle 크기 및 그것의 청각 대조 요인22,25에 의해 결정 됩니다.
이러한 acoustophoresis 쉽게 조절 되지 않은 미리 정해진된 조작 패턴의 한계는 있습니다. 여기 주파수는 IDTs의 대역폭은 매우 제한 그들의 정기적인 거리에 의해 결정 됩니다. 여러 전략 tunability 및 조작 기능을 향상 시키기 위해 개발 되었습니다. 어쿠스틱 서 파도 아닌의 다른 부분에 적용의 첫 번째 및 두 번째 모드는 꾸벅꾸벅 졸 기 라인26으로 다른 모션 속도 따라 더 효과적으로 미 분리 수 있습니다. 이러한 두 가지 모드는 아닌의 모든 부분에도 적용 될 수 있는 고27,,2829또는 전환. 그러나,이 위해, 장비 (즉, 3 개의 함수 발생기, 2 명의 임피던스 매칭 단위, 및 전자기 릴레이)의 많은 수는 필요 때문에 다른 실험 설정의 증가 비용 및 제어 복잡도 기본 주파수는 piezoceramic의 제 3 고조파에 전기 임피던스30접시. 또한, 기울어진 손가락 인터 변환기 (SFITs) 셀 및 흥미로운는 특정 공명20,31경사 손가락의 기간으로 패턴화 미 조정에 적용할 수 있습니다. 그러나, 다음, 대역폭은 경사 손가락의 수에 반비례 한다. 여러 압력 꾸벅꾸벅 졸 기 라인에 있는 더 높은 분리 효율과 꾸벅꾸벅 졸 기 단선에 비해 감도 기존의 SSAW 기반 microparticle 구분. 또는, 압력 노드의 위치 또한 단순히 디자인32,33두 IDTs에 적용 하는 위상차를 조정 하 여 변경 수 있습니다.
그들은 수 흥분 수 동시에, 미 조작34에 대 한 더 많은 tunability를 제공 하는 기본 주파수와 IDTs의 제 3 고조파 비슷한 주파수 응답 있다. 단일 주파수에서 기존 IDT 여기에 비해 기술 독창성, 최대 등 제공 듀얼 주파수 여기 및 그들 사이 위상의 음향 압력 조정 ~ 2-fold 모션 시간 꾸벅꾸벅 졸 기 압력 감소 선 또는 센터는 아닌, 다양 한 수와 압력 꾸벅꾸벅 졸 기 선 및 microparticle 농도의 위치.

<table><tbody><tr><td>폴리 디메틸 실록산</td><td>다우 코닝</td><td>실가드 184</td><td></td></tr><tr><td>폴리 디메틸 실록산 엘라스토머 염기</td><td>다우 코닝</td><td>실가드 184</td><td></td></tr><tr><td>실리콘 웨이퍼</td><td>본다 기술</td><td>SI8PSPD</td><td></td></tr><tr><td>네거티브 톤 포토 레지스트</td><td>마이크로 켐</td><td>SU-8</td><td></td></tr><tr><td>양면 연마 LiNbO 3 웨이퍼</td><td>대학 웨이퍼</td><td>Y-128&deg;</td><td></td></tr><tr><td>포지티브 포토레지스트</td><td>Nicolaus-Otto-Stra&szlig; e</td><td>AZ 9260</td><td></td></tr><tr><td>산소 플라즈마</td><td>Harrick 플라즈마</td><td></td><td></td></tr><tr><td>플라스틱 마스크</td><td>무한 그래픽</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

듀얼 주파수 업무가 표면 음향 파도 서 서 microparticle 조작

Microparticle Manipulation by Standing Surface Acoustic Waves with Dual-frequency Excitations

실험실에 칩 (LOC) 시스템에서 미 조작에 대 한 서 표면 탄성 파 (우화 풍)의 조정 능력을 증가 하는 방법을 설명 합니다. 기본 주파수와 듀얼 주파수 여기, 인터 변환기 (IDTs)의 한 쌍을로 불리는 제 3 고조파의 동시 여기 서 미세 채널에 청각 파의 새로운 유형을 생성할 수 있습니다. 파워와 듀얼 주파수 여기에서 단계는 아닌은 미에 적용 청각 방사선 힘의 재구성 가능한 필드에 결과 신호 (예를 들어, 수 및 압력 노드의 위치와 해당에서 microparticle 농도 압력 노드). 이 문서에서는 하나의 압력 노드에 microparticle의 동작 시간을 줄일 수 있습니다 ~ 2-fold 기본 주파수 보다 큰 ~ 90%의 전력 비에. 대조적으로에 있는 압력 노드 세 개는 아닌 경우이 임계값. 또한, 기본 주파수와 각 압력 노드에 아닌 미의 비율에서 뿐만 아니라 3 개의 우화 풍 압력 노드의 다른 모션 속도에 제 3 고조파 결과 사이 초기 단계를 조정합니다. 실험 관찰 및 숫자 예측 사이 좋은 계약이입니다. 이 소설은 여기 방법을 통합할 수 있습니다 쉽고 비 접촉 LOC 시스템 넓은 tenability와 실험 설정에 약간의 변화만.

음향 압력의 분포와 듀얼 주파수 여기 (6.2 및 18.6 m h z)에 있는 SSAW의 청각 방사선 힘은 그림 1에 표시 됩니다. 146의 음향 파워에서 300 µ m의 폭으로 아닌에 듀얼 주파수 여기 폴리스 티 렌 미 (직경에서 4 µ m)에서 발생 하는 여기, mW. 결과 음향 압력은 항상 단계 때 P1 &gt; 90%는 단 하나 압력 노드 그래서가 y 에 = 150 µ m. 대조적으로, 3 개의 압력 노드 y 에 75, 150, 225 µ m P1 에서 = = 90%, 그리고 y = 50, 150, 250 µ m P1 에 = 0%. P1의 임계값 = 90 %microparticle 직경 4-10 µ m의, 73-648...

듀얼 주파수 여기 미세 채널에 미를 조작 하기 위한 프로토콜 제공 됩니다.

듀얼 주파수 업무가 표면 음향 파도 서 서 Microparticle 조작

We demonstrate a method for increasing the tuning ability of a standing surface acoustic wave (SSAW) for microparticles manipulation in a lab-on-a-chip ...

이 방법은 미세입자 조작과 같은 생물 의학 분야의 주요 문제를 해결하고 labs-on-a-chip을 위한 미세유체 채널의 분류를 지원하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 정립 표면 음파의 커미션의 조정 가능성을 향상시킬 수 있다는 것입니다. 시연은 우리 그룹의 대학원생인 Yannapol이 시연할 것입니다.미세유체 채널용 금형으로 시작합니다. 이것은 실리콘 웨이퍼의 네거티브 톤 포토레지스트 패턴입니다. 더 자세한 내용은 그것을 만드는 데 사용되는 포토리소그래피 패턴에 의해 제공됩니다.PDMS 10부와 엘라스토머 기본 부피 비율 1부를 혼합합니다. 진공 오븐에서 약 15분 동안 혼합물의 가스를 제거합니다. 가스를 제거한 후 혼합물을 금형에 가져갑니다.거기에서 실리콘 웨이퍼의 포토레지스트 위에 붓습니다. 이제 15분 더 덮인 실리콘 웨이퍼의 가스를 제거합니다. 그 후, 인큐베이터에서 웨이퍼를 가열하여 PDSM을 응고시킵니다.PDMS가 냉각되면 웨이퍼에서 제거합니다. 미세유체 채널은 프로토콜의 다음 단계를 위한 준비가 되었습니다. 트랜스듀서 제작을 위한 기판을 준비합니다.이 경우 직경이 4인치인 리튬 니오베이트 웨이퍼를 사용하십시오. 스핀 코팅기에서 웨이퍼를 포지티브 포토레지스트로 스핀 코팅합니다. 그런 다음 포토리소그래피를 사용하여 2cm의 조리개에 20개의 150나노미터 스트립으로 포토레지스트를 패턴화합니다.포토리소그래피 후, 이것은 기판의 단면 변화를 개략적으로 묘사한 것입니다. 포토레지스트가 개발되면 기판에 20나노미터의 크롬을 스퍼터링한 다음 400나노미터의 알루미늄을 주입합니다. 아세톤을 사용하여 노출되지 않은 영역의 크롬 및 알루미늄 층을 제거합니다.산소 플라즈마에서 표면 처리를 위해 기판을 취하십시오. 질소와 산소의 비율을 2:1로 사용하고 60초 동안 30와트의 전력을 공급합니다. 완료되면 기판과 마이크로 채널 모두로 작업하십시오.PDMS 마이크로채널을 정렬하고 니오브산 리튬 기판과 결합합니다. 두 개를 몇 초 동안 함께 눌러 결합하십시오. 통합 장치를 60도의 가열 챔버에 3시간 동안 놓습니다.챔버를 가열한 후 장치는 정상 표면 음파의 이중 주파수 여기를 사용하여 연구할 준비가 되었습니다. 관찰을 위해 장치를 무대에 놓고 도립 현미경을 사용하십시오. interdigital transducer가 있는 웨이퍼를 stage와 접촉하고 microchannel을 맨 위에 놓습니다.트랜스듀서를 함수 발생기의 증폭된 신호에 연결합니다. 주사기 펌프의 유체가 자기 교반기를 통과하도록 준비합니다. 실험을 위한 솔루션을 준비합니다.4개의 마이크로미터 폴리스티렌 비드를 탈이온수에 혼합합니다. 혼합물을 소용돌이에서 2-3분 동안 회전시킵니다. 혼합물을 초음파 세척기에 10 분 동안 넣으십시오.혼합물을 3ml 주사기에 옮깁니다. 또한 주사기에 교반기 막대를 추가합니다. 그런 다음 주사기 펌프에 주사기를 놓습니다.주사기가 자기 교반기 위에 있고 장치 입구에 연결되어 있는지 확인합니다. 주사기 펌프 유량을 분당 몇 마이크로리터로 설정합니다. 이제 interdigital transducers의 기본 및 세 번째 고조파로 장치를 구동합니다.현미경으로 안정화된 미세입자를 관찰하고 디지털 카메라로 이미지를 기록합니다. excitation 없이 시작하여 두 주파수 간의 위상 차이를 변경합니다. 기록된 이미지를 사용하여 각 압력 노드의 미립자 농도를 확인합니다.이것은 6.2 및 18.6 메가헤르츠의 여기 주파수에서 정상 표면 음파의 압력파 형태를 나타낸 플롯입니다. 수직 축은 300마이크로미터 너비의 마이크로 채널을 따른 위치입니다. 곡선은 서로 다른 전력 비율, 즉 기본 모드의 전력 비율과 총 전력 146밀리와트를 나타냅니다.다음은 동일한 전력 조건에서 동일한 채널에 있는 4개의 마이크로미터 마이크로스피어에 가해지는 음향 복사력입니다. 90% 이상의 동력비에서 힘은 항상 위상을 가지며 채널의 150마이크로미터 위치에서 단일 압력 노드를 생성합니다. 90% 미만의 전력 비율에 대해 추가 노드가 나타납니다.4개의 마이크로미터 폴리스티렌 마이크로스피어가 처음에 채널의 벽에 배치될 때 그 움직임은 전력 비율에 의해 결정됩니다.참고: 동력비가 90%를 초과하면 입자가 중앙 노드로 이동합니다. 90% 이하의 전력 비율의 경우 사이드 노드로 이동합니다. 기호를 사용하여 플롯된 실험 데이터와 점선으로 플롯된 시뮬레이션을 전력 비율의 함수로 입자 위치에 대한 비교는 좋은 일치를 도출합니다.이 플롯은 위쪽 절점과 아래쪽 절점을 모두 보여줍니다. 유사한 일치는 전력 비율의 함수로 입자 농도의 플롯에서 분명합니다. 이 절차를 시도하는 동안 이중 주파수 여기의 전력 비율을 조정하여 미세유체 채널에서 정상 음파를 조정하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.개발 후 이 기술은 생체 의학 공학 분야의 연구원들이 랩온어칩(lab-on-a-chip)에서 미세 입자의 빠르고 효과적이며 유연한 조작을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 전기 기기로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 감전을 방지하기 위한 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.

microparticle-manipulation-standing-surface-acoustic-waves-with-dual

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

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.

표면 음향 파 중심의 어쿠스틱 역류 미세 유체의 제조, 운영 및 유동 가시화

전원 초음파에 제출 액체의 음향 공동화 음파 발광으로 알려진 특이한 화학 반응성 및 발광의 원점입니다 붕괴 거품 안에 과도 극한 상황을 만듭니다. 불활성 기체의 존재하에, 비평 형 플라즈마가 형성된다. 거품 붕괴에 의해 생성 된 "핫"입자와 광자 용액에 종을 자극 할 수 있습니다.

분자, 이온, 및 음향 공동 현상과 고체 입자를 활성화

이 프로토콜은 미세유체 소자를 사용하여 자동화된 소량(0.15–1.5ml) 입자 분리를 수행하기 위한 시스템 아키텍처를 설명하고 음향 유체 소자 성능 및 작동을 최적화하는 방법에 대해 설명합니다.

미세 유체 정밀 작은 볼륨 샘플 처리를위한 플랫폼 및 음향 마이크로 디바이스로 구분 생물 입자 크기의 사용

Acoustofluidic 장치는 조작 집중 정지 마이크로 및 나노 요소를 분리하는 미세 유체 채널 내에서 초음파를 사용합니다. 이 프로토콜은 피복 유체의 도움없이 중앙 유선형 입자를 집중 벌크 음향 정상파와 같은지지 장치의 제조 및 동작을 설명한다.

제조 및 Acoustofluidic 장치의 작동은 입자의 초점 쉬스에 대한 대량 음향 서 파도 지원

이 프로토콜에서는 젤 유령, 근처-적외선 펄스 레이저 빛을 고 강도 집중 초음파 (장내) 동시 노출을 통해 공동 현상의 제어 nucleation 보여 줍니다. 현상 작업 장내의 이미징 및/또는 치료 사용을 강화 하기 위한 다음 사용할 수 있습니다.

고 강도 향상을 위한 Plasmonic 금 나노 입자에서 현상의 제어 Nucleation 집중 초음파 응용 프로그램

리프오프 포토리소그래피, 나노 깊이 반응성 이온 에칭 및 실온 플라즈마를 통해 음향 나노 유체학용 리튬 니오베이트에 표면 음향파 작동 장치를 통합하여 나노 높이 채널의 제조를 시연합니다. 단결정 리튬 niobate의 표면 활성화 다층 결합, 산화물에 리튬 niobate 결합에 유사하게 유용한 공정.

음향 나노 유체학용 리튬 니오바테를 통한 표면 음향파 작동을 통합한 나노높이 채널 제조

두 가지 제조 기술, 리프트 오프 및 습식 에칭, 압전 기판에 디지털 전극 변환기를 생산에 설명, 리튬 niobate, 널리 표면 음향 파를 생성하는 데 사용되는 나노 스케일 유체에 마이크로에서 광범위한 유틸리티를 찾는. 생산된 전극은 레일리 표면 음향파를 효율적으로 유도하는 것으로 나타났다.

리튬 니오바테에 표면 음향 파 장치의 제조

리튬 니오바테상 플레이트 전극의 직류 스퍼터링을 통한 압전 두께 모드 트랜스듀서의 제조가 설명된다. 또한, 트랜스듀서 홀더와 유체 공급 시스템으로 안정적인 작동을 달성하고 특성화는 임피던스 분석, 레이저 도플러 진동, 고속 이미징 및 레이저 산란을 이용한 액적 크기 분포를 통해 입증된다.

원자화 및 부동 유체학을 위한 두께 모드 압전 장치의 제조 및 특성화

두 기포 사이의 유착 기술을 기반으로 하는 단일 트랩 음향 기포의 모양 진동을 제어하기 위해 빠르고 신뢰할 수 있는 기술이 제안됩니다. 정상 상태의 대칭 제어 기포 모양 진동을 통해 기포 계면 부근에서 생성된 유체 흐름을 분석할 수 있습니다.

음향 부상 시스템에서 Nonspherical Bubble Oscillations에 의한 마이크로스트리밍 유도

이 프로토콜은 마이크로 채널에서 10-1000Hz의 고조파 진동 흐름을 생성하는 편리한 방법을 보여줍니다. 이는 컴퓨터 제어 스피커 다이어프램을 모듈식 방식으로 마이크로채널에 인터페이싱하여 수행됩니다.

마이크로채널에서 서브킬로헤르츠 진동 흐름의 생성을 위한 외부 드라이버의 조립 및 특성화

배우세요 이중 주파수 여기 표면 음향 파를 이용한 마이크로입자 조작 방법을 통해 미세유체 채널에서 입자 분류 및 생물의학 연구를 위한 실험 기술을 익히세요.

듀얼 주파수 업무가 표면 음향 파도 서 서 Microparticle 조작

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