Summary
I denne video vi først beskrive fremstilling og drift procedurer en overflade akustisk bølge (SAW) akustisk modstrøm enhed. Vi derefter demonstrere en forsøgsopstilling, der giver mulighed for både kvalitativt flow visualisering og kvantitativ analyse af komplekse strømme inden for SAW pumpe enhed.
Abstract
Akustiske overfladebølger (save) kan anvendes til at drive væsker i bærbare mikrofluid chips via akustiske modstrøms fænomen. I denne video præsenterer vi fabrikation protokol for en flerlaget SAW akustisk modstrøms enhed. Enheden er fremstillet med udgangspunkt i en lithiumniobat (LN) substrat, på hvilke to interdigital transducere (IDTs) og passende markører er mønstret. En polydimethylsiloxan (PDMS) kanal støbt på en SU8 mastermodel endeligt bundet på det mønstrede substrat. Efter fabrikation procedure, viser vi de teknikker, der tillader karakterisering og driften af den akustiske modstrøms-enhed for at pumpe væske gennem PDMS kanaloversigten. Vi endelig præsentere procedure at visualisere væskestrøm i kanalerne. Protokollen bruges til at vise on-chip væske pumpning under forskellige flow regimer som laminar flow og mere komplicerede dynamik præget af hvirvler og partikel akkumulering domæner.
Introduction
En af de fortsatte udfordringer microfluidic samfund er behovet for at have en effektiv pumpende mekanisme, der kan miniaturiseret til integration i ægte bærbare mikro-total-analyse systemer (μTAS s). Standard makroskopiske pumpesystemer simpelthen ikke giver portabilitet kræves for μTAS s på grund af den ugunstige skalering af volumenstrømme som kanal formindsker ned til mikrometer eller derunder. Tværtimod har save fået stigende interesse flydende aktiveringsmekanismer og fremstår som en lovende vej til løsning af nogle af disse problemer 1,2.
Save blev vist at tilvejebringe en meget effektiv mekanisme energitransport i væske 3.. Når en sav forplanter onto en piezoelektrisk substrat, f.eks lithiumniobat (LN), vil bølgen blive udstrålet i enhver væske på sin vej i en vinkel kendt som Rayleigh vinklen θ R = sin722, 1 (c f / c s), på grund af misforholdet af sunde hastigheder i underlaget, c s, og væsken c f.. Denne lækage af stråling i væsken giver anledning til en trykbølge, som driver akustiske streaming i væsken. Afhængigt af enheden geometri og effekt, der tilføres apparatet, blev denne mekanisme vist at aktivere en bred vifte af on-chip processer, såsom væske blanding, partikel sortering, forstøvning og pumpestationer 1,4. Trods enkeltheden og effektiviteten af aktivering Microfluids med SAW, er der kun et lille antal af saw kørt microfluidic pumpe mekanismer, der har været til stede. Den første demonstration var den enkle oversættelse af frie dråber placeret i SAW udbredelsesvej på en piezoelektrisk substrat 3.. Denne hidtil ukendte fremgangsmåde skabt stor interesse i at bruge save som en mikrofluid aktivering metode, men der var stadig et behov for væsker tilkøres gennem lukkede kanaler-en mere vanskelig opgave. Tan et al. Viste pumpe i en mikrokanalplade der blev laser ablated direkte ind i den piezoelektriske substrat. Ved geometrisk ændring med hensyn til kanalen og IDT dimensioner var de i stand til at påvise både ensartede og blanding strømme 5.. Glas et al. Nylig vist en metode til at flytte væsker gennem microchannels og microfluidic komponenter ved at kombinere SAW aktiveres rotationer med centrifugal mikrofluidik, som en demonstration af sand miniaturisering af den populære Lab-on-a-CD koncept 6,7. Men den eneste helt lukket SAW drevet pumpe mekanisme, der er påvist mangler at blive Cecchini et al. 'S SAW-drevet akustisk modstrøm 8-i fokus i denne video. Det udnytter forstøvning og sammensmeltning af en væske at pumpe det gennem en lukket kanal i retningen imod formering retning af encoustic bølge. Dette system kan give anledning til overraskende komplekse strømme inden for en mikrokanalplade. Desuden, afhængigt af enhedens geometri, kan det give en række flow ordninger fra laminar strømning til mere komplekse regimer præget af hvirvler og partikel-akkumulerende domæner. Mulighed for nemt at påvirke flow karakteristika inden enheden viser muligheder for avanceret on-chip partikel manipulation.
I denne protokol vi ønsker at præcisere de vigtigste aspekter af praktiske SAW-baserede MicroFluidics: enhed fabrikation, eksperimenterende drift og flow visualisering. Mens vi udtrykkeligt beskriver disse procedurer til fremstilling og drift af SAW-drevne akustiske modstrømsblandere enheder, kan disse sektioner nemt modificeres til deres anvendelse til en række SAW-drevne mikrofluidenheder regimer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1.. Device Fabrication
- Design to fotomasker, den første for mønstret overflade akustiske bølge (SAW) lag og det andet til polydimethylsiloxan (PDMS) mikrokanalplade skimmel.
- Den første fotomaske har et par modstående interdigital transducere (IDTs)-også kendt som en SAW forsinkelse line-og markører for kanal tilpasning og rumlig reference under mikroskopi. I vores standard enhed vi har single-elektrode IDTs med en finger bredde p = 10 um, blænde på 750 um og 25 lige finger par. Den resulterende IDT genererer save med en bølgelængde λ = 4 p = 40 um svarende til en driftsfrekvens f o = c SAW / λ ≈ 100 MHz på 128 ° YX lithiumniobat (LN). Hver IDT bredde bør være over to gange bredden af mikrokanalplade at mindske eventuelle forskydning effekter, mens binding af lagene. IDT design parametre diskuteres komprehensively i flere bøger 9-11. Vi bemærkning om, at kun én IDT (placeret ved kanaludløbet) er nødvendig for at drive fluid ind i kanalen i akustisk modstrøm, men mønsterdannelse en fuld forsinkelseslinie hjælper med test af enheden.
- Den anden har en simpel mikrokanalplade struktur skal justeres langs SAW forsinkelseslinie, med et mikrokammer til dannelse af kanalen indløb. I vores typiske enheder, har kanalerne en bredde w = 300 mm og en længde på 5 mm. Som hovedregel bør den kanal bredde være mindst 10 λ for at undgå diffraktionseffekter under SAW formering i mikrokanalplade, men i vores test fandt vi, at en bredde på ~ 7 λ ikke ville påvirke SAW formering i kanalen.
- Begynd med en LN wafer og holde en 2 cm x 2 cm prøve. For at udføre transmissionsmikroskopi er det nødvendigt at bruge en dobbeltsidet poleret wafer. Bemærk, at LN er en standard for dets biokompatibilitet og SAWpolarisering og høj piezoelektriske koblingskoefficient langs hovedaksen, men andre piezoelektriske materialer kan anvendes med passende design overvejelser.
- Rengør underlaget ved at skylle det i acetone, 2-propanol og tørring med en nitrogen pistol.
- Spin pels prøven med Shipley S1818 ved 4.000 rpm i 1 min.
- Blød bages ved 90 ° C i 1 minut på en varmeplade.
- Juster prøven med SAW lagmaske ved hjælp af en maske aligner og udsætte den for UV-lys med en 55 mJ / cm 2. Der bør udvises omhu for at justere IDT retning langs hovedaksen af LN substrat.
- Skyl prøven i Microposit MF319 udvikler for 30 sek at fjerne eksponerede fotoresist.
- Standse udviklingen ved skylning af prøven i deioniseret vand og tør det med et nitrogenindhold pistol.
- Deponere en 10-nm-tykt titanium vedhæftning lag efterfulgt af 100-nm-tykke guld lag ved termisk fordampning.
- Udfør lift-off ved lydbehandling srigelig i acetone, derefter skylle det i 2-propanol og tør med et nitrogenindhold pistol.
- Silanize enhedens overflade for at gøre det hydrofobt i mikrokanalplade område 12.
- Maskere mikrokammer område med AR-N-4340 negativ tone fotoresist ved optisk litografi ifølge producentens datablad.
- Aktiver prøven overflade med en 2 min ilt plasma (Gambetti Kenologia Srl, Colibri) på 0,14 mbar tryk og 100 W effekt giver en forspænding på ca 450 V.
- Bland 35 ml hexadecan, 15 ml tetrachlormethan (CCL 4), og 20 pi octadecyltrichlorosilane (OTS) i en beholder inde i en emhætte. Placer enheden på løsningen, og lad dækket i to timer.
- Skyl enhed med 2-propanol og tør det med et nitrogenindhold pistol.
- Kontroller at kontaktvinklen af vand på overfladen er over 90 °. Hvis kontakten vinklen er utilstrækkelig, rense prøven og udfør trinene i 1.11.
- Fjernden resterende modstå på prøven ved skylning i acetone, 2-propanol og tørring med en nitrogen pistol.
- Monter prøven på en printplade med radiofrekvens bølgeledere og standard coaxial stik (RF-PCB), og derefter sætte akustisk absorber (First Contact polymer) om prøven kanter og tilslut IDT med wire bonding eller bruge pogo stik.
- En mastermodel af kanalen lag er mønstret med SU-8 på et lille stykke af silicium (Si) wafer ved anvendelse af standard optisk fotolitografi. SU-8 type og fotolitografi opskrift vil være afhængig af den endelige PDMS indvendig kanal ønskede højde.
- Slå PDMS på støbeformen
- Bland PDMS med en hærder i et forhold på 10:1.
- Centrifuger PDMS i 2 minutter ved 1.320 xg ved afgasning.
- Hæld PDMS forsigtigt på SU-8 formen i en petriskål til en samlet PDMS højde på i størrelsesordenen 1 mm. Den åbne petriskål kan placeres i vakuum i ca 30 min i ORDis til afgasse PDMS yderligere.
- Når afgasset, helbrede PDMS ved opvarmning til 80 ° C i en time i en ovn. Bemærk at bagetid og temperatur kan påvirke de mekaniske egenskaber af PDMS.
- Forbered solid PDMS lag
- Skær omkring kanalen ved hjælp af en kirurgisk kniv, pas på ikke at beskadige SU8 herre, og flå det af.
- Replica kanter bliver derefter raffineret og rettede med et barberblad forlader mindst 2 mm frigang på laterale side af kanalen og ingen clearance (skære lige igennem) ved kanaludløbet.
- Punch et hul i mikrokammer med en Harris Unicore Hullemaskine til dannelse af fluidum-loading indløb.
- Bond PDMS kanal med LN substrat ved simpel konform binding. På denne måde obligationen vil holde hele væsken testfasen, mens de resterende reversible.
- Begge overflader bliver rengjort inden sammenføjning ved at blæse væk overskydende debris med komprimeret nitrogen luft. Det er critical da de tiltrådte brikkerne til at tilpasse den kanal med det hovedakse LN i henhold til de mønstrede opretningsmærker.
- Den komplette enhed skematiske er vist i figur 1.. Opbevar afsluttede enheder i et rent miljø indtil anvendelse.
Bemærk: Det er vigtigt, at alle fabrikation trin udføres i et rent rum miljø for at undgå kontaminering af anordningen før brug.
Note: Enhver af de optiske litografi trin kan udskiftes af brugeren foretrukne metoder.
Bemærk: Den silanisering Proceduren kan erstatte en foretrukken hydrofob belægning metode 13..
2.. RF Device Testing
- Kalibrer netværket eller spektrum analysator med en åben / kort bølgeleder på din RF-PCB.
- Slut SAW forsinkelse linje til havnene i et spektrum analysator og måle spredningen matrixenhed. Transmissionen af et par enkelt elektrode transducere vil ligne den absolutte værdi af en sinc funktion centreret ved driftsfrekvens af IDT. I overvejelserne spektrum en dukkert (minimum) er observeret på samme frekvens 9-11. I vores enheder på 100 MHz driftsfrekvens langs hovedaksen typiske værdier er -15 dB for S11 og S22 og -10 dB for S 12 (uden PDMS kanaler).
3.. Microfluidics og Particle Flow Dynamics Visualisering Eksperiment og analyse
- Anbring prøven under et mikroskop. Den specifikke optiske setup afhænger af SAW mikrofluidiksystemer fænomener, der skal overholdes. For eksempel vil en simpel refleksion mikroskop udstyret med et 4X objektiv og en 30 fps videokamera være egnet til at studere væskepåfyldning dynamik. At undersøge mere komplekse mikropartikel dynamik, kan det være nødvendigt at anvende et mikroskop udstyret med et 20X objektiv og en 100 fps eller højere videokamera. Det er important, at både objektive og frame rate er høj nok til at fange eventuelle rumligt og tidsligt vigtige flow funktioner.
- Slut IDT foran kanaludløbet til et RF-signal generator og betjenes ved resonansfrekvensen observeret i spredningen matrix målinger. Den typiske driftseffekt i akustisk-modstrøms eksperimenter er 20 dBm. Hvis det er nødvendigt, bruge en høj-power UHF forstærker. Acoustic-streaming og forstøvning fænomener observeret uden akustisk modstrøm mens den kører enheden ved lavere effekt: typisk akustisk-streaming recirkulation begynder ved 0 dBm og forstøvning sker over 14 dBm.
- Load 60 pi væske ind i mikrokammer med en mikropipette. Væsken passivt diffundere ind i mikrokammer. Hvis det er nødvendigt at trykke forsigtigt på mikrokammer overflade for at favorisere mikrokammer påfyldning.
- For at visualisere strømmen er det nødvendigt at tilføje mikroperler til væsken. Bemærk, at for at undgå partikel clustering, sonikeres partikelsuspensionen forud for eksperimenterne. For at undgå partikel vedhæftning på underlaget anvende en 0 dBm signal til enheden, mens indlæsning.
- Starte optagelsen af videoen gennem mikroskopet og øge drifts magt for at observere akustisk modstrøm. Forskellige flow ordninger vil blive bestemt af input magt, chip design og partikel diameter.
- For at kvalitativt fange dynamikken, strømning skal registreres i nærheden af menisken og indløbet på forskellige stadier af kanalen påfyldning bruge markører som en rumlig reference.
- For at udføre kvantitativ måling af partikel dynamik ved mikro partikel billedet Velocimetri (μPIV) 14,15 eller rumlige tidsmæssige billede korrelation spektroskopi (STICS) 16,17, strømning skal registreres i det punkt af interesse med en fast synsfelt i mindst 100 frames på en frame rate pålagt af partikel dynamik.
- Analyser video med billedbehandling software. Valget af den software, der skal anvendes, afhænger af fænomenerne interesse. For eksempel for at kvantificere størrelsesfordelingen af forstøvede dråber, rumlig periodicitet partikel akkumulering eller manuel sporing af udvandet partikler, simple freeware billedanalyse software såsom Fiji er velegnet 18, der henviser til for at opnå strømliner og hastighed feltmålinger, tilpassede mPIV 19 eller STICS 20 koden er påkrævet. I vores analyse tilpasset STICS koden er skrevet i Matlab, men et foretrukket alternativ kodesprog kan være lige så acceptabelt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 2 viser repræsentative resultater af enhedens RF test, som blev taget før binding LN lag til mikrokanalplade lag: typiske S 11 og S 12 spektre er rapporteret i panel a) og b). Dybden af dalen på centralt frekvens i S 11 spektret er relateret til effektiviteten af omdannelsen af RF-effekt i SAW mekanisk energi. Derfor, for et fast antal IDT finger par, vil en reduktion i dalen minimum resultere i en reduktion af den effekt, der kræves for at betjene enheden. På hyppigheden af dette minimum, vil enheden mest effektivt at generere den akustiske bølge at aktivere væske pumpning, og derfor er det punkt, hvor vi vælger at betjene enheden. I vores enheder på 100 MHz driftsfrekvens langs hovedaksen typiske værdier er under -10 dB for S 11.. Værdier over -10 dBm kan betyde en beskadiget eller kortsluttet transducer, som, hvis arbejdetING vil kræve øget effekt. Denne værdi kan reduceres ved at matche IDT impedans via eksternt matchende netværk, eller af IDT design 9-11. Den maksimale af S 12 spektret er både relateret til effektiviteten af omdannelsen af RF-effekt og SAW mekanisk effekt ved IDTs og dæmpning af SAW langs forsinkelsen linje. Reduktion af denne værdi (typisk omkring -10 dBm i vores enheder) kan stamme fra defekter i IDTs (observerede også af en reduktion af dip størrelsesorden i S11 spektrum), forskydning af SAW forsinkelse linje, eller revner.
Figur 3 viser fire forskellige karakteristiske strømningsmønstre observeret ved anvendelse af 500-nm latexperler. Hvert panel viser partikel strømliner følge STICS. Analyse blev udført på en 2-sec-optagelse ved 100 fps opnået ved optisk transmissionsmikroskopi. De detaljerede dynamik resultaterne fra balancen mellem de to dominerende kræfter, der virker på partiklerne: træk kraft og akustisk radiation force 21,22. Trækkraften har to komponenter i akustisk modstrøm: ét resultater fra massetransport grund kanalisere fyldning, de øvrige resultater fra spredning af akustisk energi i væsken opstår i en recirkulation kendt som akustiske streaming. Både akustiske streaming og akustiske stråling kraft forfald som trykbølgen i vand dæmpes. Paneler a) og b) viser to forskellige resultater på kanal indløb. I panel a) to symmetriske hvirvler overholdes på grund af de akustiske streaming fænomener ved begyndelsen af den akustiske-modstrøms kanal påfyldning. Efter nogen tid, når kanalen er delvist fyldt,) Panel B viser laminar strømning på grund af undertrykkelse af acoustofluidic virkninger ved indløbet af den fremrykkende fluidfronten. Panel c) og panel d) viser to forskellige situationer i nærhed af menisken, når kanalen er delvist fyldt. I panel c)der observeres partikler akkumuleres i linjer og bevæger sig med samme hastighed som menisken. Dette er den repræsentative tilfælde, hvor partikel dynamik er domineret af den akustiske stråling kraft. De repræsentative dynamik dominans af modstandskraften og akustiske streaming effekter er vist i panel d) hvilke partikler følger to hvirvler og kun akkumulere i frekvensbånd inden for 300 mm fra menisken tæt på substratoverfladen.
Figur 1. Ovenfra (a) og isometrisk (b) af den udfyldte modstrøms-enhed (ikke målfast) Enheden er konstrueret af to lag,. Den nederste består af guld mønstrede IDTs på LN, og den øvre af PDMS mikrokanalplade. RF signal tilføres til venstre IDT, og den tilsvarende SAW vil forplante sig til højre. Væsken vil fragå cirkulære væskeindtag påhøjre mod venstre IDT. Typiske chip dimensioner er 25 mm x 10 mm x 0,5 mm til SAW lag og 10 mm x 5 mm x 4 mm for PDMS lag. Feature dimensioner er givet i trin 1 i protokollen.
Figur 2. Typiske S-parametre for en SAW-modstrøms-enhed. Den resonansfrekvens i spektrene (a) S 11 og (b) S 12 kan ses ved 95 MHz. Klik her for at se større figur .
Figur 3. Fire forskellige karakteristiske strømningsmønstre observeret ved anvendelse af 500-nm latexperler i den akustiske modstrøms kanal. Strømningslinierne vist i hver panel resultat af STICS analyse af 2-sekunders optagelser med 100 fps med optisk transmissionsmikroskopi og er lagt oven på den endelige billede af hver videoen. Kanalen indløb kan ses på (a) tiden t = 0, når kanalen begynder at fylde, og på et (b) senere tidspunkt efter den kanal fyldt delvist. Forkanten af menisken kan ses i tilfælde af (c) laminar strømning med partikel ophobning linjer, og (d) mere kompleks hvirvlende flow, ordningen bestemmes af enhedens geometri. Strømningsmønstrene blev opnået på et typisk anordning drives ved 20 dBm. Ydelse for disse eksperimenter var i størrelsesordenen 1 - 10 nl / s gennem kanalen, medens den gennemsnitlige strømningshastighed i hvirvlerne kan være så højt som 1 mm / sek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
En af de største udfordringer, som microfluidic samfund er realiseringen af en aktivering platform for ægte bærbar point-of-care-enheder. Blandt de foreslåede integrerede micropumps 23 er dem, der bygger på akustiske overfladebølger (save) særligt attraktive på grund af deres tilknytning kapaciteter i flydende blanding, forstøvning og partikel koncentration og separation 4.. I dette papir, vi har vist, hvordan man kan fremstille og drive en lab-on-chip anordning, hvori væsken styres i et lukket PDMS mikrokanal ved integreret on-chip SAW aktuatorer som først beskrevet af Cecchini et al. 8..
Vedrørende enheden fabrikation som illustreret i ovenstående fremgangsmåde, er det meget vigtigt at opretholde renlighed på hvert punkt for fabrikation protokollen, ellers mangler i de IDTs, mikrokanalplade form, og overfladebefugtelighed kan opstå. Mangler i IDTs kan føre til en stigning i the påkrævet driftseffekt eller endda ineffektiv transduktion af saven. Opmærksomheden skal gives til mikrokanalplade opspind. En flad ren overflade er nødvendig for mikroskopi. Defekter i mikrokanalplader kanter kan forårsage menisken pinning og reducere både kanal påfyldning hastighed og chip pålidelighed. Disse defekter kan også nucleate bobler, som ændrer flydeegenskaber og kan deaktivere væsken pumpe helt. Der bør udvises forsigtighed i overfladen funktionalisering. Hvis Kanalvæggene består af underlaget bund interface og PDMS laterale og top overflader er generelt hydrofile, kapillær drevet fyld forhindrer SAW aktiv pumpning. Omvendt, hvis substratoverfladen er for hydrofob, dråber forstøves ud af menisken ville ikke smelte sammen effektivt forhindrer kanal påfyldning. Inhomogenitet i underlaget funktionalisering dermed fører til upålidelig kanal påfyldning dynamik med pinning point og kapillaritet drevne regioner.
Vedrørende flow visualization og partikel dynamik undersøgelser partikeldiameteren er kritisk for de resulterende observerede dynamik. Partikler underkastes både at trække kraft (grundet fluidstrømmen) og akustisk stråling kraft (grundet direkte momentum overførsel fra trykbølger i væske). Mens modstandskraften er proportional med partikel radius, den akustiske stråling kraft er proportional med partikel volumen. Trækkraften vil dominere partikeldynamik som partikeldiameteren er reduceret, og partiklerne vil derfor følge fluidstrømmen nærmere. På denne måde kan vi opnå en nøjagtig visualisering af fluidstrømmen ved at vælge en passende lille partikeldiameter i forhold til enhedens design. Bemærk, at partikler af samme diameter enten kunne gengive strømlinjerne præcist, eller omvendt blive domineret af den akustiske stråling kraft, afhængigt af enhedens geometri. Afhængigt af størrelsen af kuglerne og visualisering teknik, kan de krævede optik ændres.Partikelkoncentration afhænger også af eksperimentelle formål: i tilfælde af mPIV lav partikelkoncentration foretrækkes 14,24, men store partikelkoncentration giver mulighed for bedre statistik og kvalitativt visualiseret strømliner i enkelte billeder. Partiklen Opløsningen skal være monodisperse og uden klynger for både kvalitativ og kvantitativ forståelse af partikelhastigheden felter.
Meget indsats blev også afsat til at forstå adfærd mikro mellemstore partikler 25 med henblik på sortering applikationer i biologiske prøver. For at udføre grundlæggende sortering, undersøgelser med perler, partikel og kanal funktionalisering er af afgørende betydning for at undgå partikel vedhæftning og kanal tilstopning.
I denne video vi viste, hvordan at fremstille og drive SAW-drevne akustiske modstrøms udstyr, idet væsker kørt on-chip i lukkede PDMS mikrokanalplader net. Særlig opmærksomhed blev DevoTed til visualisering af partikel dynamik, er på baggrund af acoustophoretic sortering applikationer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at afsløre.
Acknowledgments
Forfattere har ingen at erkende.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Double side polished 128° YX lithium niobate wafer | Crystal Technology, LLC | ||
| Silicon wafer | Siegert Wafers | We use <100> | |
| IDT Optical lithography mask with alignment marks (positive) | Any vendor | ||
| Channel Optical lithography mask (negative) | Any vendor | ||
| Positive photoresist | Shipley | S1818 | |
| Positive photoresist developer | Microposit | MF319 | |
| Negative tone photoresist | Allresist | AR-N-4340 | |
| Negative tone photoresist developer | Allresist | AR 300-475 | |
| SU8 thick negative tone photoresist | Microchem | SU-8 2000 Series | |
| SU8 thick negative tone photoresist developer | Microchem | SU-8 developer | |
| Hexadecane | Sigma-Aldrich | H6703 | |
| Carbon tetrachloride (CCl4) | Sigma-Aldrich | 107344 | |
| Octadecyltrichlorosilane (OTS) | Sigma-Aldrich | 104817 | |
| Acetone CMOS grade | Sigma-Aldrich | 40289 | |
| 2-propanol CMOS grade | Sigma-Aldrich | 40301 | |
| Titanium | Any vendor | 99.9% purity | |
| Gold | Any vendor | 99.9% purity | |
| PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 silicone elastomer kit with curing agent | |
| Petri dish | Any vendor | ||
| 5 mm ID Harris Uni-Core multi-purpose coring tool | Sigma-Aldrich | Z708895 | Any diameter greater than 2 mm is suitable |
| Acoustic absorber | Photonic Cleaning Technologies | First Contact regular kit | |
| RF-PCB | Any vendor | ||
| Spinner | Laurell technologies corporation | WS-400-6NPP | Any spinner can be used |
| UV Mask aligner | Karl Suss | MJB 4 | Any aligner can be used |
| Thermal evaporator | Kurt J. Lesker | Nano 38 | Any thermal, e-beam evaporator or sputtering system can be used |
| Oxygen plasma asher | Gambetti Kenologia Srl | Colibrì | Any plasma asher or RIE machine can be used |
| Centrifuge | Eppendorf | 5810 R | Any centrifuge can be used |
| Wire bonder | Kulicke Soffa | 4523AD | Any wire bonder can be used if the PCB is used without pogo connectors |
| Contact Angle Meter | KSV | CAM 101 | Any contact angle meter can be used |
| Spectrum analyzer | Anristu | 56100A | Any spectrum or network analyzer can be used |
| RF signal generator | Anristu | MG3694A | Any RF signal generator can be used |
| RF high power amplifier | Mini Circuits | ZHL-5W-1 | Any RF high power amplifier can be used |
| Microbeads suspension | Sigma-Aldrich | L3280 | Depending on the experimental purpose different suspension of different diameter and different material properties can be used |
| Optical microscope | Nikon | Ti-Eclipse | Any optical microscope with spatial resolution satisfying experimental purposes can be used |
| Video camera | Basler | A602-f | Any video camera that has enough frame rate and sensitivity satisfying experimental purposes can be used |
| Camera acquisition software | Advanced technologies | Motion Box | Any software enabling high and controlled frame rate acquisition can be used |
References
- 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. Interaction-free, automatic, on-chip fluid routing by surface acoustic waves. Lab on a Chip. 12 (15), 2621-2624 (2012).
- Wixforth, A. Acoustically driven planar microfluidics. Superlattices and Microstructures. 33 (5), 389-396 (2003).
- Friend, J., Yeo, L. Y. Microscale acoustofluidics: Microfluidics driven via acoustics and ultrasonics. Reviews of Modern Physics. 83 (2), 647-64 (2011).
- Tan, M. K., Yeo, L. Y., Friend, J. R. Rapid fluid flow and mixing induced in microchannels using surface acoustic waves. Europhysics Letters. 87, 47003 (2009).
- Glass, N., Shilton, R., Chan, P., Friend, J., Yeo, L. Miniaturised Lab-on-a-Disc (miniLOAD). SMALL, Small. 8 (12), 1880-1880 (2012).
- Madou, M. J., Kellogg, G. J. LabCD: a centrifuge-based microfluidic platform for diagnostics. Proceedings of SPIE. 3259, 80 (1998).
- Cecchini, M., Girardo, S., Pisignano, D., Cingolani, R., Beltram, F. Acoustic-counterflow microfluidics by surface acoustic waves. Applied Physics Letters. 92 (10), 104103 (2008).
- Campbell, C. Surface acoustic wave devices for mobile and wireless communications. 1, Academic Press. San Diego, Toronto. (1998).
- Hashimoto, K. Y. Surface acoustic wave devices in telecommunications: modelling and simulation. , Springer. (2000).
- Royer, D., Dieulesaint, E. Elastic Waves in Solids II. Generation, Acousto-Optic Interaction, Applications. 2, Springer. (2000).
- Renaudin, A., Sozanski, J. P., Verbeke, B., Zhang, V., Tabourier, P., Druon, C. Monitoring SAW-actuated microdroplets in view of biological applications. Sensors and Actuators B: Chemical. 138 (1), 374-382 (2009).
- Glass, N. R., Tjeung, R., Chan, P., Yeo, L. Y., Friend, J. R. Organosilane deposition for microfluidic applications. Biomicrofluidics. 5 (3), 036501 (2011).
- Wereley, S. T., Meinhart, C. D. Recent advances in micro-particle image velocimetry. Annual Review of Fluid Mechanics. 42, 557-576 (2010).
- Augustsson, P., Barnkob, R., Wereley, S. T., Bruus, H., Laurell, T. Automated and temperature-controlled micro-PIV measurements enabling long-term-stable microchannel acoustophoresis characterization. Lab on a Chip. 11 (24), 4152-4164 (2011).
- Hebert, B., Costantino, S., Wiseman, P. W. Spatiotemporal image correlation spectroscopy (STICS) theory, verification, and application to protein velocity mapping in living CHO cells. Biophysical Journal. 88 (5), 3601 (2005).
- Rossow, M., Mantulin, W. W., Gratton, E. Spatiotemporal image correlation spectroscopy measurements of flow demonstrated in microfluidic channels. Journal of Biomedical Optics. 14 (2), 024014 (2009).
- Schindelin, J., Arganda-Carreras, I., Frise, E., Kaynig, V., Longair, M., Pietzsch, T., Preibisch, S., Rueden, C., Saalfeld, S., Schmid, B., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
- mpiv - MATLAB PIV Toolbox. , Available from: http://www.oceanwave.jp/softwares/mpiv/ (2012).
- mpiv - MATLAB PIV Toolbox. , Available from: http://wiseman-group.mcgill.ca/software.php (2012).
- Rogers, P. R., Friend, J. R., Yeo, L. Y. Exploitation of surface acoustic waves to drive size-dependent microparticle concentration within a droplet. Lab on a Chip. 10 (21), 2979-2985 (2010).
- Muller, P. B., Barnkob, R., Jensen, M. J. H., Bruus, H. A numerical study of microparticle acoustophoresis driven by acoustic radiation forces and streaming-induced drag forces. Lab on a Chip. 12 (22), 4617-4627 (2012).
- Luo, J. K., Fu, Y. Q., Li, Y., Du, X. Y., Flewitt, A. J., Walton, A. J., Milne, W. I. Moving-part-free microfluidic systems for lab-on-a-chip. Journal of Micromechanics and Microengineering. 19 (5), 054001-05 (2009).
- Lindken, R., Rossi, M., Große, S., Westerweel, J. Micro-particle image velocimetry (μPIV): recent developments, applications, and guidelines. Lab on a Chip. 9 (17), 2551-2567 (2009).
- Gedge, M., Hill, M. Acoustofluidics 17: Theory and applications of surface acoustic wave devices for particle manipulation. Lab on a Chip. 12 (17), 2998-3007 (2012).
