Summary
I denne videoen vi først beskrive fabrikasjon og drift prosedyrer for en overflate akustiske bølger (SAW) akustisk motstrøm enhet. Vi viser et eksperimentelt oppsett som tillater både kvalitativ strømning visualisering og kvantitativ analyse av komplekse strømmer inne i SAW pumpeanordning.
Abstract
Akustiske overflatebølger (Sager) kan brukes til å drive væske i bærbare microfluidic chips via den akustiske motstrøms-fenomenet. I denne videoen presenterer vi fabrikasjon protokollen for en flerlags SAW akustisk motstrøm enhet. Enheten er fabrikkert starter fra et litium niobate (LN) substrat på hvilke to interdigitale sensorer (IDTs) og egnede markører er mønstret. En polydimethylsiloxane (PDMS) kanal kastet på en SU8 mester mold er endelig limt på mønstret underlaget. Etter fabrikasjon fremgangsmåte, viser vi de teknikker som tillater karakterisering og drift av den akustiske motstrøms-enhet for å pumpe væske gjennom PDMS kanal rutenettet. Vi endelig presentere prosedyren for å visualisere væskestrøm i kanalene. Protokollen brukes til å vise on-chip væske pumping under ulike strømningsregimer som laminær og mer kompliserte dynamikk preget av virvler og partikkel akkumulering domener.
Introduction
En av de fortsatt utfordringer microfluidic samfunnet er behovet for å ha en effektiv pumping mekanisme som kan lages små for integrering i virkelig bærbare mikro-total-analyse systemer (μTAS tallet). Standard makroskopiske pumpesystemer simpelthen ikke gir bærbarhet kreves for μTAS sin, på grunn av den ugunstige skalering av de volumetriske strømningshastigheter som kanalen størrelse avtar ned til mikron området eller under. Tvert imot, har sager fått økende interesse som væske aktivering mekanismer og fremstår som en lovende avenue for løsning av noen av disse problemene 1,2.
Sagene vist seg å gi en meget effektiv mekanisme for energitransport i noen væske 3.. Når en sag forplanter seg bort på et piezoelektrisk substrat, f.eks litium niobate (LN), vil bølgen bli utstrålt inn i en hvilken som helst væske på sin vei i en vinkel som kalles Rayleigh-vinkel θ R = sin722, 1 (c f / c r), på grunn av ikke-match av lyd-hastighetene i underlaget, c s, og fluidet c f. Denne lekkasje av stråling i fluidet gir opphav til en trykk-bølge som driver akustiske streaming i fluidet. Avhengig av enhetens geometri og kraft brukes til enheten, ble dette viste mekanisme for å betjene en rekke på-chip-prosesser, for eksempel fluid blanding, partikkel-sortering, forstøving og pumping 1,4. Til tross for enkelheten og effektiviteten av utløsende microfluids med SAW, er det bare et lite antall av SAW drevet microfluidic pumping mekanismer som har vist seg å date. Den første demonstrasjonen var enkel oversettelse av frie dråper plassert i SAW forplantning bane på et piezoelektrisk substrat 3.. Denne romanen metoden generert mye interesse i å bruke sager som en microfluidic aktivering metoden, men det var fortsatt behov for væske tilbli kjørt gjennom lukkede kanaler-en vanskeligere oppgave. Tan et al. Demonstrert pumping innenfor en microchannel som ble laser ablateres direkte inn i det piezoelektriske substratet. Ved geometrisk modifikasjon med hensyn til kanalen og IDT dimensjoner, var de i stand til å demonstrere både ensartede og blanding strømmer 5.. Glass et al. Nylig demonstrert en metode for å flytte væske gjennom microchannels og microfluidic komponenter ved å kombinere SAW gagne rotasjoner med sentrifugal MicroFluidics, som en demonstrasjon av ekte miniatyrisering av den populære Lab-on-a-CD konsept 6,7. Men det eneste fullt vedlagte SAW drevet pumping mekanisme som har blitt demonstrert gjenstår å være Cecchini et al. 'S SAW-drevet akustisk motstrøm 8-fokus for denne videoen. Det utnytter forstøvingen og koalesens av et fluid for å pumpe det gjennom en lukket kanal i den motsatte retning forplantningstiden retning av enCoustic bølge. Dette systemet kan gi opphav til komplekse overraskende strømmer innenfor en microchannel. Videre avhengig av enheten geometri, kan det gi en rekke flyt ordninger, fra laminære strømmer til mer komplekse regimer preget av virvler og partikkel-akkumulering domener. Evnen til enkelt å påvirke strømningsforholdene inne i inhalatoren viser muligheter for avansert on-chip partikkel manipulasjon.
I denne protokollen ønsker vi å avklare de viktigste aspektene av praktiske SAW-baserte MicroFluidics: enhet fabrikasjon, prøvedrift, og flyt visualisering. Mens vi er eksplisitt beskriver disse prosedyrene for fabrikasjon og drift av SAW-drevet akustiske motstrøm enheter, kan disse delene enkelt modifiseres for sin søknad til en rekke SAW-drevne microfluidic regimer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
En. Device Fabrication
- Design to fotomasker, den første for mønster på overflaten akustiske bølgen (SAW) lag, og den andre for polydimethylsiloxane (PDMS) microchannel mold.
- Den første photomask har et par motstående interdigitale transdusere (IDTs)-også kjent som en SAW forsinkelse linje-og markører for kanalen justering og romlig referanse under mikroskopi. I vår standard enhet har vi én elektrode IDTs med en finger bredde p = 10 mikrometer, blenderåpning på 750 mikrometer, og 25 rette finger par. Den resulterende IDT genererer sager med en bølgelengde λ = 4 p = 40 mikrometer tilsvarer et driftsresultat frekvens f o = c SAW / λ ≈ 100 MHz på 128 ° YX lithium niobate (LN). Hver IDT bredde bør være over to ganger bredden av den microchannel for å redusere eventuelle effekter forskyvning mens liming lagene. IDT design parametere er omtalt comprehensively i flere bøker 9-11. Vi bemerke at bare en IDT (plassert ved kanalen uttak) er nødvendig for å drive fluidet inn i kanalen i akustisk motstrøm, men mønstring en full forsinkelseslinje bistår i testing av enheten.
- Den andre har en enkel struktur som skal microchannel innrettet langs SAW-forsinkelseslinje, med en mikrokammeret for å danne innløpet i rennen. I våre typisk utstyr, vil de kanalene har en bredde w = 300 mm og en lengde på 5 mm. Som en generell regel bør kanalen bredden være minst 10 λ å unngå diffraksjon effekter under SAW forplantning i microchannel, men i vår test fant vi at en bredde på ~ 7 λ ikke ville påvirke SAW forplantning innenfor kanalen.
- Begynn med en LN wafer og holde en 2 cm med 2 cm prøven. For å utføre overføringen mikroskopi er det nødvendig å bruke en dobbel side polert wafer. Legg merke til at LN er en standard for biokompatibilitet sin og SAWpolarisering og høye piezoelektriske koplingskoeffisienten langs hovedaksen, men andre piezoelektriske materialer kan anvendes sammen med passende beregninger.
- Rense underlaget ved å skylle den i aceton, 2-propanol og tørking med en nitrogen pistol.
- Spin strøk prøven med Shipley S1818 ved 4000 rpm i 1 min.
- Myk bake ved 90 ° C i 1 min på en varm plate.
- Rett prøven med SAW lagmaske ved hjelp av en maske aligner og utsett den for UV-lys med en 55 mJ / cm 2. Forsiktighet bør utvises for å justere IDT retning langs hovedakse LN underlaget.
- Skyll prøven i mikroposit MF319 utbygger i 30 sekunder for å fjerne den ueksponerte fotoresist.
- Stoppe utviklingen av skylling prøven i deionisert vann og tørker den med en nitrogen-pistol.
- Avsette en 10-nm-tykk titan adhesjon lag etterfulgt av 100 nm tykt gull-lag ved termisk fordampning.
- Utfør lift-off ved sonicating den srikelig i aceton, og skyll den i 2-propanol og tørr med en nitrogen pistol.
- Silanize enheten overflaten slik at den hydrofobe i microchannel området 12.
- Maskere mikrokammeret med AR-4340 negativ tone fotoresist av optisk litografi i henhold til produsentens datablad.
- Aktiver prøven overflaten med en 2 min oksygen plasma (Gambetti Kenologia Srl, Colibri) på 0,14 mbar trykk og 100 W effekt gir en bias spenning på ca 450 V.
- Bland 35 ml heksadekan, 15 ml karbontetraklorid (CCl 4), og 20 ul octadecyltrichlorosilane (OTS) i et begerglass inne i en avtrekkshette. Plasser enheten i løsningen, og la dekket i to timer.
- Skyll enheten med 2-propanol og tørk den med en nitrogen pistol.
- Kontroller at kontaktvinkelen for vann på overflaten er over 90 °. Hvis kontakten vinkelen er utilstrekkelig, rense prøven og re-utføre trinnene i 1.11.
- Fjernden gjenværende motstå på prøven ved skylling i aceton, 2-propanol og tørking med en nitrogen-pistol.
- Fest prøven på et kretskort med radiofrekvens bølgeledere og standard koaksial kontakter (RF-PCB), og deretter sette akustisk absorber (First Contact polymer) på prøven kanter og koble ut IDT by wire bonding eller bruke pogo kontakter.
- En master-formen av kanalen laget er mønstret med SU-8 på en liten bit av silisium (Si) wafer ved hjelp av en standard optisk fotolitografi. SU-8 type og fotolitografi oppskrift vil være avhengig av den endelige PDMS innvendig kanal høyde nødvendig.
- Kastet PDMS på formen
- Bland PDMS med et herdemiddel i et forhold på 10:01.
- Sentrifuger PDMS for 2 min ved 1320 xg for avgassing.
- Hell PDMS forsiktig ned på SU-8 mugg i en petriskål til en total PDMS høyde av størrelsesorden 1 mm. Den åpne petriskål kan plasseres i en vakuum-eksikkator i omtrent 30 min i ordeh til avgasse PDMS videre.
- Når avgasset, kur PDMS ved oppvarming til 80 ° C i en time i en ovn. Legg merke til at baketid og temperatur kan påvirke de mekaniske egenskaper av PDMS.
- Klargjør solid PDMS lag
- Skjær rundt kanalen ved hjelp av en kirurgisk kniv, være forsiktig så du ikke skader SU8 mester, og skrelles av.
- Replica Kantene er så raffinert og rettet med et barberblad forlate minst 2 mm klaring på lateral side av kanalen og ingen clearance (kuttet rett gjennom) på kanalen utløp.
- Slå et hull i mikrokammeret ved hjelp av en Harris Unicore puncher for å danne fluid-lasting innløp.
- Bond PDMS kanalen med LN underlaget ved enkel konforme bonding. På denne måten obligasjonen vil holde hele væsken testing scenen mens resterende reversible.
- Begge flater rengjøres før han begynte ved å blåse bort overflødig rusk med komprimert nitrogen luft. Det er critical ved sammenføyning av stykker for å justere kanal med den store akse LN henhold til mønstrede linjeringsmerker.
- Den komplette enhet er skjematisk vist i figur 1.. Butikken fullførte enheter i et rent miljø inntil bruk.
Merk: Det er viktig at alle fremstillingstrinn utføres i et rent rom miljø for å unngå forurensning av anordningen før bruk.
Note: Noen av de optiske litografi trinnene kan erstattes av brukeren foretrukne metoder.
Merk: silanization fremgangsmåte kan erstatte en foretrukket hydrofobt belegg Metode 13.
2. RF-enhet Testing
- Kalibrere nettverk eller spektrum analysator med en åpen / kort waveguide på RF-PCB.
- Koble SAW forsinkelse linje til havnene i et spektrum analysator og måle spredning matrise avenhet. Overføringen til et par av enkelt-elektrode transdusere vil likne den absolutte verdi av en sinc-funksjon sentrert i Frekvensområdet til IDT. I refleksjon spektrum et dip (minimum) blir observert ved den samme frekvens 9-11. I våre enheter på 100 MHz frekvens langs de store aksen typiske verdier er -15 dB for S11 og S22 og -10 dB for S 12 (uten PDMS kanaler).
3. MicroFluidics og Particle Flow Dynamics Visualisering Experiment og analyse
- Plasser prøven under et mikroskop. Den spesifikke optiske oppsettet avhenger av SAW MicroFluidics fenomener som skal overholdes. For eksempel vil en enkel refleksjon mikroskop utstyrt med en 4x objektiv og et 30 fps video kamera være egnet til å studere væskepåfylling dynamikk. For å undersøke mer komplekse mikropartikkel dynamikk, kan det være nødvendig å bruke et mikroskop utstyrt med et 20X objektiv og en 100 bps eller høyere videokamera. Det er important at både objektive og bildefrekvens er høy nok til å fange opp eventuelle romlig og tidsmessig viktige flyt funksjoner.
- Koble IDT foran kanalen utløp til et RF-signal generator og tilføres det resonansfrekvensen observert i spredningsvolumet matrise målinger. Den typiske driftseffekt i akustisk-motstrøm eksperimenter er 20 dBm. Om nødvendig, bruk en høy effekt UHF forsterker. Acoustic-streaming og forstøving fenomener er observert uten akustisk motstrøms mens du kjører enheten ved lavere effekt: typisk akustisk-streaming resirkulering begynner på 0 dBm og forstøving oppstår over 14 dBm.
- Load 60 mL av fluid inn i mikrokammeret med en mikropipette. Fluid vil passivt diffundere inn mikrokammeret. Om nødvendig, trykk forsiktig på mikrokammeret overflaten for å favorisere mikrokammeret fylling.
- For å visualisere strømningen det er nødvendig å tilsette mikroperler til fluidet. Legg merke til at for å unngå partikkel clustved dusjing, sonicate partikkelsuspensjon før forsøkene. For å unngå partikkeladhesjon på underlaget bruke en 0 dBm signal til enheten under lasting.
- Starte opptak av video gjennom mikroskopet og øke drifts makt for å observere akustisk motstrøm. Ulike flyt ordninger vil bli bestemt av strømtilførselen, chip design og partikkel diameter.
- For å kvalitativt fange dynamikken, har væskestrømmen som skal registreres i nærhet av menisken og vik i ulike stadier av kanalen fylle bruke markører som en romlig referanse.
- For å utføre kvantitativ måling av partikkel dynamikk av mikro partikkel image velocimetry (μPIV) 14,15 eller romlig tidsmessige bilde korrelasjonsspektroskopi (pinner) 16,17, har væskestrømmen som skal registreres i det punktet av interesse med en fast synsfelt for minst 100 bilder med en bildefrekvens pålagt av partikkel dynamikk.
- Analyser video med bildebehandling. Valget av programvaren som skal brukes, avhenger av fenomener av interesse. For eksempel, for å kvantifisere størrelsen fordeling av forstøvede dråper, romlig periodisitet av partikkel akkumulering, eller manuell sporing av utvannet partikler, enkel freeware bildeanalyse programvare som Fiji passer 18, mens for å få effektiviserer og velocity feltmålinger, tilpasset mPIV 19 eller pinner 20-koden kreves. I vår analyse tilpasset pinner koden er skrevet i MATLAB, men et foretrukket alternativ kodespråket kan være like akseptabelt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 2 viser representative resultater av testing av RF-enheten som ble tatt før liming LN lag til lag microchannel: typisk S 11 og S 12 spektra er rapportert i panel a) og b) hhv. Dybden av dalen ved sentral frekvens i S 11 spektrum er relatert til effektiviteten av omdannelsen av RF-effekt i SAW mekanisk kraft. Derfor, for et fast antall IDT finger par, vil en reduksjon i dalen minste resultere i en reduksjon av kraften som kreves for drift av enheten. Ved frekvensen for dette minimum, vil enheten mest effektivt å generere den akustiske bølgen for å aktivisere fluidet pumping, og derfor er det punktet hvor vi velger for drift av enheten. I våre enheter på 100 MHz frekvens langs de store aksen typiske verdiene er under -10 dB for S 11. Verdier over -10 dBm kan bety en skadet eller kortsluttet svinger som, hvis arbeiding, vil kreve økt effektforbruk. Denne verdien kan bli redusert ved å sammenligne IDT impedans, ved hjelp av et eksternt tilpasningskrets, eller ved IDT utforming 9-11. Den maksimale verdien til S 12 spektrum er både relatert til effektiviteten av omdannelsen av RF-effekt og SAW mekanisk kraft ved IDTs og dempningen av sagen langs forsinkelseslinjen. Reduksjon av denne verdien (typisk rundt -10 dBm i våre enheter) kan stamme fra feil i IDTs (observert også ved en reduksjon av dip størrelsesorden i S11 spektrum), forskyvning av SAW forsinkelse linje, eller sprekker.
Fig. 3 viser fire forskjellige karakteristiske strømningsmønstre observert ved hjelp av 500-nm latekskuler. Hvert panel viser partikkel effektiviserer følge av pinner. Analysen er utført på en 2-sec-opptak på 100 fps innhentet av optisk overføring mikroskopi. De detaljerte dynamikk resultatene fra en balanse mellom de to dominerende krefter som virker på partiklene: trekkraften og akustisk radiation kraft 21,22. Idet trekkraften har to komponenter i akustisk motstrøm: en resultater fra massetransport grunn kanalisere fyller, de andre resultatene fra spredning av akustisk energi i fluidet som skriver seg fra et resirkuleringsanlegg som kalles akustiske streaming. Både akustiske streaming og akustisk stråling kraft forfall som trykkbølgen i vann demper. Paneler a) og b) viser to forskjellige resultater ved innløpet i rennen. I panel a) to symmetriske virvlene er observert på grunn av den akustiske-streaming fenomener ved begynnelsen av den akustiske-kanalen motstrøms-fylling. Etter en viss tid når kanalen er delvis fylt, panel B) viser laminær strømning på grunn av undertrykking av acoustofluidic effekter ved innløpet av den fremrykkende fronten væske. Panel C) og panel d) viser to forskjellige situasjoner i nærhet av menisken når kanalen er delvis fylt. I panel c)det observeres partikler akkumuleres i linjer og beveger seg i samme hastighet som menisken. Dette er representativt tilfelle der partikkel dynamikk er dominert av den akustiske stråling kraft. De representative dynamikken i dominans av drag kraft og akustiske streaming effekter er vist i panel d) hvor partiklene følge to virvler og akkumuleres bare i band innenfor 300 mm fra menisken, i nærheten av underlaget overflaten.
Figur 1. Sett ovenfra (a) og isometrisk riss (b) av den ferdige motstrøms-anordning (ikke i målestokk) Enheten er konstruert av to lag,. Den nedre består av gull mønstrede IDTs på LN, og den øvre av PDMS microchannel. Den RF-signal blir tilført til venstre IDT, og den tilsvarende SAW vil forplante seg til høyre. Fluidet vil strømme fra den sirkulære væskeinnløp påhøyre mot venstre IDT. Typiske chip dimensjonene er 25 mm x 10 mm x 0,5 mm for SAW lag, og 10 mm x 5 mm x 4 mm for PDMS lag. Feature mål er angitt i trinn 1 av protokollen.
Figur 2. Typisk S-parametere for en SAW-motstrøm enhet. Resonansfrekvensen i spektrene (a) S 11 og (b) S 12 kan sees på 95 MHz. Klikk her for å se større figur .
Figur 3. Fire forskjellige karakteristiske strømningsmønstre observert ved hjelp av 500-nm latekskuler innenfor den akustiske motstrøm kanal. Strømlinjene vist i hver panel resultat fra pinner analyse av to-sekunders opptak på 100 fps med optisk overføring mikroskopi, og er lagt over den endelige rammen i videoen. Kanalen innløp kan ses på (a) tiden t = 0, når kanalen begynner å fylle, og ved (b) senere tidspunkt etter at kanalen er delvis fylt. Den ledende kant av menisken kan ses for tilfelle av (c) laminærstrømning med partikkel akkumulering linjer, og (d) mer kompleks vortical strømning; ordningen blir bestemt av enheten geometri. Strømningsmønstrene ble oppnådd på et typisk enhet som drives ved 20 dBm. Strømningshastigheter for disse forsøkene var av størrelsesorden 1 - 10 nl / s gjennom kanalen, mens den midlere strømningshastighet i hvirvlene kan være så høyt som 1 mm / sek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
En av de største utfordringene i microfluidic samfunnet er realiseringen av en aktivering plattform for virkelig bærbare point-of-care enheter. Blant de foreslåtte integrerte micropumps 23, de som er basert på akustiske overflatebølger (Sager) er spesielt attraktive på grunn av deres tilknyttede evner i fluidblandingen, forstøving og partikkelkonsentrasjonen og separasjon 4.. I denne artikkelen har vi vist hvordan å dikte og drive en lab-on-chip enhet der væske er styrt i en lukket PDMS microchannel med integrert on-chip SAW aktuatorer som først beskrevet av Cecchini et al. 8.
Om enhet fabrikasjon som illustrert i prosedyren ovenfor, er det svært viktig å opprettholde renslighet på hvert punkt av fabrikasjon protokollen, ellers feil i de IDTs, microchannel form og overflate wettability kan oppstå. Feil i de IDTs kan føre til en økning på the påkrevd driftseffekt eller ineffektiv transduksjon av SAW. Oppmerksomhet må gis til microchannel fabrikasjon. En flat ren overflate er nødvendig for mikroskopi. Defekter i microchannel kanter kan forårsake menisk låsing og redusere både kanal fylling hastighet og chip pålitelighet. Disse feilene kan også nucleate bobler som endrer strømningsforholdene og kan deaktivere væske pumpe helt. Forsiktighet må tas i overflaten funksjonalisering. Dersom kanalvegger bestående av substratet bunnen grensesnitt og PDMS laterale og toppflater er samlet hydrofile, forhindrer kapillar drevet fylling SAW aktiv pumping. Omvendt, hvis substratoverflaten er for hydrofobe, dråper forstøves ut av menisken ikke ville koaliserer effektivt og hindrer kanal fylling. Inhomogeneity i underlaget funksjonalisering fører dermed til upålitelig kanal fylle dynamikk med låsing poeng og kapillaritet drevet regioner.
Når det gjelder flyt visualization og partikkel dynamikk studier, er partikkeldiameteren kritisk for de resulterende observerte dynamikk. Partiklene utsettes både for å dra kraft (på grunn av fluidstrømning) og akustisk stråling styrke (på grunn av direkte impulsoverføringen fra de trykkbølger i fluidet). Mens drag kraft er proporsjonal med partikkel radius, er den akustiske stråling kraft proporsjonal med partikkel volum. Idet trekkraften vil dominere partiklenes dynamikk som partikkeldiameteren er redusert, og partiklene vil derfor følge fluidstrømmen nærmere. På denne måten kan man få en nøyaktig visualisering av fluidstrømmen ved å velge en hensiktsmessig liten partikkeldiameter i forhold til enhetens utforming. Legg merke til at partikler av den samme diameter kan enten reprodusere fluidet strømlinjeformer nøyaktig, eller omvendt være dominert av den akustiske stråling kraft, avhengig av enhetens geometri. Avhengig av størrelsen av kulene og visualisering teknikk, kan det optikk ønskede endringen.Partikkelkonsentrasjonen er også avhengig av den eksperimentelle formål: i tilfelle av mPIV lav partikkelkonsentrasjon foretrekkes 14,24, men stor partikkelkonsentrasjonen gir bedre statistikk og kvalitativt visualisert strømlinjeformer i enkeltbilder. Partikkel-løsningen bør være monodisperse og uten klynger for både kvalitativ og kvantitativ forståelse av partikkelhastigheten felt.
Mye innsats ble også viet til å forstå oppførselen til mikro-størrelse partikler 25 i lys av sortering applikasjoner i biologiske prøver. For å utføre grunnleggende sortering, studier med perler, partikkel-og kanal funksjonalisering er av avgjørende betydning for å unngå partikkeladhesjon og kanal tilstopping.
I denne videoen viser vi hvordan du kan dikte og drive SAW-drevet akustiske motstrøm enheter der væsker er drevet on-chip i lukkede PDMS microchannel nett. Spesiell oppmerksomhet var devoted til visualisering av partikkel dynamikk som er på grunnlag av acoustophoretic sortering applikasjoner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noe å avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne har ingen å erkjenne.
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).
