सतह ध्वनिक तरंग चालित ध्वनिक-counterflow Microfluidics में निर्माण, प्रचालन और फ्लो विज़ुअलाइज़ेशन
Summary
इस वीडियो में हम पहले एक सतह ध्वनिक तरंग (देखा) ध्वनिक counterflow डिवाइस के निर्माण और संचालन प्रक्रियाओं का वर्णन है. हम तो देखा पंप डिवाइस भीतर गुणात्मक प्रवाह दृश्य और जटिल प्रवाह के मात्रात्मक विश्लेषण दोनों के लिए अनुमति देता है कि एक प्रयोगात्मक सेटअप प्रदर्शित करता है.
Abstract
सतह ध्वनिक तरंगों (आरी) ध्वनिक counterflow घटना के माध्यम से पोर्टेबल microfluidic चिप्स में तरल पदार्थ ड्राइव करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इस वीडियो में हम एक multilayered देखा ध्वनिक counterflow डिवाइस के लिए निर्माण प्रोटोकॉल उपस्थित थे. डिवाइस दो interdigital ट्रांसड्यूसर (IDTs) और उचित मार्कर नमूनों हैं जो पर एक लिथियम niobate (एल.एन.) सब्सट्रेट से शुरू निर्मित है. एक SU8 मास्टर मोल्ड पर डाली एक polydimethylsiloxane (PDMS) चैनल अंततः नमूनों सब्सट्रेट पर बंधुआ है. निर्माण प्रक्रिया के बाद, हम PDMS चैनल ग्रिड के माध्यम से तरल पदार्थ पंप के क्रम में ध्वनिक counterflow डिवाइस के लक्षण वर्णन और संचालन की अनुमति है कि तकनीक दिखा. हम अंत में चैनल में तरल प्रवाह कल्पना करने के लिए प्रक्रिया मौजूद है. प्रोटोकॉल ऐसे भेंवर और कण संचय डोमेन की विशेषता लामिना का प्रवाह और अधिक जटिल गतिशीलता के रूप में विभिन्न प्रवाह व्यवस्थाओं के तहत पंप पर चिप तरल पदार्थ को दिखाने के लिए प्रयोग किया जाता है.
Introduction
Microfluidic समुदाय का सामना करना पड़ निरंतर चुनौतियों में से एक सच में पोर्टेबल माइक्रो कुल विश्लेषण प्रणाली (μTAS के) में एकीकरण के लिए छोटी की जा सकती है कि एक कुशल पंप तंत्र की जरूरत है. स्टैंडर्ड macroscopic के पम्पिंग सिस्टम बस चैनल आकार माइक्रोन श्रृंखला के लिए नीचे कम हो जाती है या नीचे के रूप में कारण बड़ा प्रवाह की दर के प्रतिकूल स्केलिंग के लिए, μTAS के लिए आवश्यक पोर्टेबिलिटी प्रदान करने में विफल. इसके विपरीत, आरी तरल पदार्थ प्रवर्तन तंत्र के रूप में बढ़ती ब्याज अर्जित किया है और इन समस्याओं 1,2 से कुछ के समाधान के लिए एक आशाजनक अवसर के रूप में दिखाई देते हैं.
आरी तरल पदार्थ 3 में ऊर्जा परिवहन की एक बहुत ही कुशल व्यवस्था प्रदान करने के लिए दिखाया गया. एक piezoelectric सब्सट्रेट, जैसे लिथियम niobate (एल.एन.) पर एक देखा propagates, लहर रेले कोण θ आर = पाप के रूप में जाना एक कोण पर अपने रास्ते में किसी भी तरल पदार्थ में निकलने किया जाएगा722, 1 (ग च / सी एस), कारण सब्सट्रेट, ग है, और तरल पदार्थ ग च में ध्वनि के वेग से बेमेल है. तरल पदार्थ में विकिरण का यह रिसाव तरल पदार्थ में ध्वनिक स्ट्रीमिंग ड्राइव जो एक दबाव लहर को जन्म देता है. डिवाइस के लिए लागू डिवाइस ज्यामिति और शक्ति पर निर्भर करता है, इस तंत्र के ऐसे मिश्रण तरल पदार्थ, कण छँटाई, atomization और पम्पिंग 1,4 के रूप में पर चिप प्रक्रियाओं की एक व्यापक विविधता उकसाना को दिखाया गया था. देखा साथ microfluids actuating की सादगी और प्रभाव के बावजूद, तिथि करने के लिए प्रदर्शन किया गया है कि microfluidic पंप तंत्र संचालित देखा की केवल एक छोटी संख्या में हैं. पहला प्रदर्शन एक piezoelectric सब्सट्रेट 3 पर देखा प्रचार रास्ते में रखा मुक्त बूंदों का सरल अनुवाद किया गया था. इस उपन्यास विधि एक microfluidic actuation के तरीके के रूप में आरी का प्रयोग करने में ज्यादा रुचि उत्पन्न की, लेकिन करने के लिए तरल पदार्थ के लिए एक की जरूरत अभी भी वहाँ थासंलग्न चैनल एक और अधिक कठिन काम के माध्यम से संचालित किया. टैन एट अल. लेजर पीजोइलेक्ट्रिक सब्सट्रेट में सीधे ablated गया था कि एक microchannel भीतर पंप का प्रदर्शन किया. चैनल और IDT आयामों के संबंध में ज्यामितीय संशोधन करके, वे वर्दी और मिश्रण दोनों बहती 5 प्रदर्शित करने में सक्षम थे. ग्लास एट अल. हाल ही में लोकप्रिय लैब पर एक सीडी अवधारणा 6,7 के सच्चे miniaturization की एक प्रदर्शन के रूप में, केन्द्रापसारक microfluidics के साथ देखा actuated घुमाव के संयोजन से microchannels और microfluidic घटकों के माध्यम से तरल पदार्थ हिलाने की एक विधि का प्रदर्शन किया. हालांकि, केवल पूरी तरह से बंद का प्रदर्शन किया गया है कि तंत्र पंप Cecchini एट अल हो रहता है. की देखा संचालित ध्वनिक counterflow 8 इस वीडियो का फोकस संचालित देखा. यह एक तरल पदार्थ की atomization और संघीकरण एक के प्रसार दिशा विरोध दिशा में एक बंद चैनल के माध्यम से यह पंप करने के लिए कारनामेcoustic लहर. यह प्रणाली एक microchannel भीतर आश्चर्यजनक जटिल प्रवाह को जन्म दे सकता है. इसके अलावा, इस उपकरण ज्यामिति पर निर्भर करता है, यह लामिना का प्रवाह से भेंवर और कण संचय डोमेन की विशेषता अधिक जटिल व्यवस्थाओं के लिए, प्रवाह योजनाओं की एक श्रृंखला प्रदान कर सकते हैं. आसानी से डिवाइस के भीतर प्रवाह विशेषताओं को प्रभावित करने की क्षमता उन्नत पर चिप कण हेरफेर के लिए अवसरों का पता चलता है.
निर्माण उपकरण, प्रयोगात्मक आपरेशन, और प्रवाह दृश्य: इस प्रोटोकॉल में हम व्यावहारिक देखा आधारित microfluidics के मुख्य पहलुओं को स्पष्ट करना चाहते हैं. हम स्पष्ट रूप से देखा संचालित ध्वनिक counterflow उपकरणों के निर्माण और संचालन के लिए इन प्रक्रियाओं का वर्णन कर रहे हैं, इन वर्गों को आसानी से देखा संचालित microfluidic व्यवस्थाओं की एक श्रृंखला के लिए अपने आवेदन के लिए संशोधित किया जा सकता है.
Protocol
Representative Results
Discussion
Microfluidic के समुदाय को पेश आ रही सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक सच में पोर्टेबल बिंदु की देखभाल उपकरणों के लिए एक प्रवर्तन मंच का अहसास है. प्रस्तावित एकीकृत micropumps 23 में, सतह ध्वनिक तरंगों (आरी) पर आधारित उन ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक स्वीकार करने के लिए कोई नहीं है.
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
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