Summary
I denna video beskriver vi först tillverkning och drift förfaranden ett ytakustiskt (SAW) akustiskt motströms enhet. Vi visar sedan en experimentell inställning som möjliggör både kvalitativt flöde visualisering och kvantitativ analys av komplexa flöden inom SAW pumpanordning.
Abstract
Ytakustiska vågor (SAW) kan användas för att driva vätskor i bärbara microfluidic chips via den akustiska motflöde fenomen. I denna video presenterar vi tillverkning protokollet för en mångbottnad SAW akustisk motströms enhet. Enheten är tillverkad från en litiumniobatsubstrat (LN) substrat på vilket två interdigitala omvandlare (IDT) och lämpliga markörer är mönstrade. En polydimetylsiloxan (PDMS) kanal gjöts på en SU8 huvudsakliga gjutformen slutligen bunden på det mönstrade substratet. Efter tillverkningsproceduren, visar vi de tekniker som gör karakteriseringen och driften av den akustiska motflöde enhet för att pumpa fluider genom PDMS kanalförteckningen. Vi presenterar slutligen förfarandet att visualisera vätskeflöde i kanalerna. Protokollet används för att visa på-chip vätska pumpning under olika flödesregimer såsom laminärt flöde och mer komplicerade dynamik kännetecknas av virvlar och partikel domäner ackumulering.
Introduction
En av de fortsatta utmaningarna mikroflödessystem samhället är behovet av att ha en effektiv pumpning mekanism som kan miniatyriserad för integrering i verkligt portabla mikro-total-analyssystem (μTAS s). Standard makroskopiska pumpsystem misslyckas helt enkelt att tillhandahålla den portabilitet som krävs för μTAS s, på grund av den ogynnsamma Skalningen av volumetriska gasflödet som kanal storlek minskar ner till mikron eller därunder. Tvärtom har SAW fått ökat intresse som flytande manövrering mekanismer och visas som en lovande väg för att lösa några av dessa problem 1,2.
SAW visade sig ge en mycket effektiv mekanism för energitransport i vätskor 3. När en SAW utbreder på ett piezoelektriskt substrat, t ex litiumniobat (LN), kommer vågen att strålas in någon vätska i sin väg i en vinkel som kallas Rayleigh vinkeln θ R = sin722; 1 (c f / c s), på grund av missanpassning av ljud hastigheter i substratet, c s, och fluiden c. f.. Detta läckage av strålning in i vätskan ger upphov till en tryckvåg som driver akustisk strömning i fluiden. Beroende på enhetens geometri och ström matas till enheten, har denna mekanism visat att påverka en mängd olika on-chip processer såsom Fluidumblandningsanordning, partikel sortering, finfördelning och pumpning 1,4. Trots enkelheten och effektiviteten av aktivering microfluids med SAW, det finns bara ett litet antal SAW kört mikrofluidiska pumpning mekanismer som har visat hittills. Den första demonstrationen var den enkla översättningen av fria droppar placerade i SAW utbredningsvägen på en piezoelektrisk substrat 3. Denna nya metod genererat mycket intresse användning av såg som en mikroflödessystem aktivering metod, men det var fortfarande ett behov av vätska tilldrivas genom slutna kanaler-en svårare uppgift. Tan et al. Visade pumpning inom en mikrokanal som laser ablation direkt i piezoelektriska substratet. Genom geometrisk modifiering i förhållande till kanalen och IDT dimensioner, kunde de visa både enhetliga och blanda flödena 5. Glass et al. Nyligen visat en metod för att flytta vätskor genom mikrokanaler och mikroflödessystem komponenter genom att kombinera SAW aktiverade rotationer med centrifugal microfluidics, som en demonstration av sann miniatyrisering av den populära Lab-on-a-CD koncept 6,7. Men det enda helt slutna SAW driven pumpmekanism som har visats återstår att Cecchini et al. 'S SAW-driven akustisk motströms 8-i fokus för den här videon. Det utnyttjar den finfördelning och koalescens av en fluid för att pumpa det genom en sluten kanal i riktningen motsatt utbredningsriktningen av enCoustic våg. Detta system kan ge upphov till förvånansvärt komplexa flöden inom en mikrokanal. Dessutom, beroende på enhetens geometri, kan det ge en rad flödes system, från laminära flöden till mer komplexa system som kännetecknas av virvlar och partikel-ackumulering domäner. Möjligheten att enkelt påverka flödesegenskaperna inom enheten visar möjligheter för avancerade on-chip partikel manipulation.
I detta protokoll vi vill klargöra de viktigaste aspekterna av praktiska SAW-baserade microfluidics: Komponentframställning, experimentell drift och flöde visualisering. Medan vi uttryckligen beskriver dessa förfaranden för tillverkning och drift av SAW-drivna enheter akustiska motström, kan dessa delar lätt modifieras för deras tillämpning på en rad SAW-drivna mikrofluidiska regimer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Ett. Komponentframställning
- Design två fotomasker, den första för mönstring av ytan akustiska vågen (SAW) skikt, och den andra för polydimetylsiloxan (PDMS) microchannel mögel.
- Den första fotomasker har ett par motstående interdigitala omvandlare (IDT)-även känd som en SAW fördröjning linje-och markörer för kanal inriktning och geografisk referens vid mikroskopi. I vår standard enhet har vi enkel-elektrod IDTs med ett finger bredd p = 10 um, bländare av 750 nm, och 25 raka par finger. Den resulterande IDT genererar sågar med en våglängd λ = 4 p = 40 pm motsvarar en frekvens f o = c SAW / λ ≈ 100 MHz på 128 ° YX litiumniobat (LN). Varje IDT bredd bör vara över två gånger bredden av mikrokanalen för att minska eventuell felinriktning effekter samtidigt sammanbindning av skikten. IDT konstruktionsparametrar diskuteras komprehensively i flera böcker 9-11. Vi anmärkning att endast en IDT (placerad vid kanalutloppet) är nödvändig för att driva fluiden in i kanalen i akustisk-motström, men mönstring en full fördröjningsledning hjälper till testning av enheten.
- Den andra har en enkel mikrokanalstruktur ska justeras längs SAW förseningen linje, med en mikrokammaren att bilda kanalens inlopp. I våra typiska anordningar, kanalerna har en bredd w = 300 mm och en längd av 5 mm. Som en allmän regel bör kanalens bredd vara minst 10 λ att undvika diffraktionseffekter under SAW utbredning i mikrokanalen, men i våra tester fann vi att en bredd på ~ 7 λ inte skulle påverkas väsentligt SAW utbredning inom kanalen.
- Börja med en LN wafer och klyva en 2 cm från 2 cm prov. För att utföra transmissionsmikroskopi är det nödvändigt att använda ett dubbelsidigt polerad rånet. Observera att LN är en standard för dess biokompatibilitet och SAWpolarisering och hög piezoelektriska kopplingskoefficient längs huvudaxeln, men andra piezoelektriska material kan användas med lämpliga design överväganden.
- Rengör substratet genom att skölja den i aceton, 2-propanol och torkning med en kväve-pistol.
- Spin belägga provet med Shipley S1818 vid 4000 rpm under 1 min.
- Mjuk baka vid 90 ° C under 1 min på en värmeplatta.
- Passa provet med SAW lagermask med en mask Aligner och utsätta den för UV-ljus med en 55 mJ / cm 2. Försiktighet bör vidtas för att rikta in IDT riktning längs huvudaxeln av LN substratet.
- Skölj provet i Microposit MF319 utvecklare under 30 sekunder för att avlägsna oexponerade fotoresist.
- Stoppa utvecklingen genom sköljning av provet i avjoniserat vatten och torka den med en kväve-pistol.
- Deponera en 10-nm-tjocka skikt titan vidhäftning följt av 100-nm-tjock guld skikt genom termisk förångning.
- Utför lättning genom ultraljudsbehandling sriklig i aceton, skölj den i 2-propanol och torrt med en kväve pistol.
- Silaniseras anordningens yta för att göra den hydrofob i mikrokanalen området 12.
- Maskera mikrokammaren område med AR-N-4340 negativ ton fotoresist genom optisk litografi enligt tillverkarens datablad.
- Aktivera provytan med en 2 min syreplasma (Gambetti Kenologia Srl, Colibri) av 0,14 mbar tryck och 100 W effekt som ger en förspänning på ca 450 V.
- Blanda 35 ml hexadekan, 15 ml koltetraklorid (CCI4), och 20 | il octadecyltrichlorosilane (OTS) i en bägare inuti ett dragskåp. Placera enheten i lösningen, och lämna täckt för två timmar.
- Skölj enheten med 2-propanol och torka den med en kväve pistol.
- Kontrollera att kontaktvinkeln för vatten på ytan är över 90 °. Om kontakten vinkeln är otillräcklig, rengör provet och åter utföra stegen i 1.11.
- Ta bortden kvarvarande resist på provet genom sköljning i aceton, 2-propanol och torkning med en kväve-pistol.
- Montera provet på ett kretskort med vågledare radiofrekvens och standard koaxiala kontaktdon (RF-PCB), och sedan lägga akustisk absorbator (First Contact polymer) på prov kanter och anslut IDT by wire bonding eller använda Pogo kontakter.
- En mästare mögel av kanalen skiktet är mönstrat med SU-8 på en liten bit av kisel (Si) wafer med standard optisk fotolitografi. SU-8 typ och fotolitografi recept kommer att vara beroende av den slutliga PDMS interna krävs kanal höjd.
- Kasta PDMS på formen
- Blanda PDMS med en härdare i ett förhållande av 10:01.
- Centrifugera PDMS under 2 min vid 1320 xg under avgasning.
- Häll PDMS försiktigt på SU-8 mögel i en petriskål med en total PDMS höjd i storleksordningen 1 mm. Den öppna petriskål kan placeras i en vakuumexsickator under ca 30 minuter i order för avgasning av PDMS vidare.
- När avgasas, bota PDMS genom upphettning till 80 ° C under en timme i en ugn. Observera att bakning tid och temperatur kan påverka de mekaniska egenskaperna hos PDMS.
- Förbered fasta PDMS lagret
- Skär runt kanalen med hjälp av en kirurgisk kniv, försiktigt så att inte skada SU8 herre, och pilla bort det.
- Replica kanter sedan förfinas och rätas med ett rakblad som lämnar minst 2 mm avslut på laterala sidan av kanalen och ingen clearance (skär rakt igenom) vid kanalens utlopp.
- Slå ett hål i mikrokammaren användning av en Harris Unicore hålslag för att bilda den fluid-lastning inlopp.
- Bond PDMS kanalen med LN substratet genom enkel conformal bindning. På detta sätt obligationen kommer att hålla hela fluid testa scenen samtidigt som den är reversibel.
- Båda ytorna städas innan han började genom att blåsa bort överflödigt skräp med komprimerad kvävgas luft. Det är critical vid sammanfogning bitarna för att rikta in kanalen med den stora axeln hos LN enligt de mönstrade inriktningsmärkena.
- Den kompletta anordningen schematisk visas i figur 1. Store avslutade enheter i en ren miljö fram till användning.
Observera: Det är viktigt att alla tillverkningssteg utförs i en renrumsmiljö för att undvika kontaminering av anordningen före användning.
Note: Någon av optisk litografi stegen kan bytas ut av användaren föredragna metoder.
Obs: silanisering Förfarandet kan vara substituerad för en föredragen hydrofob beläggningsmetod 13.
2. RF Device Testing
- Kalibrera nätverket eller spektrumanalysator med en öppen / korta vågledare på din RF-PCB.
- Anslut linje SAW dröjsmål till hamnarna i en spektrumanalysator och mäta spridningsmatrisen avenhet. Transmissionen för ett par enstaka elektrod givare kommer att likna det absoluta värdet av en sinc-funktion centrerad vid drift frekvens IDT. I reflektionsspekfrat ett dopp (minimum) observeras vid samma frekvens 9-11. I våra enheter på 100 MHz frekvens längs huvudaxeln typiska värden är -15 dB för S11 och S22 och -10 dB för S 12 (utan PDMS-kanaler).
Tre. Mikrofluidik och Particle Dynamics Flow Visualization Experiment och analys
- Placera provet under ett mikroskop. Den specifika optiska inställning beror på sågen mikrofluidik fenomen som skall iakttas. Till exempel kommer en enkel reflektion mikroskop utrustat med en 4X objektiv och en 30 fps videokamera vara lämpliga att studera vätskefyllning dynamik. För att undersöka mer komplexa mikropartikelformuleringar dynamik, kan det vara nödvändigt att använda ett mikroskop utrustat med en 20X objektiv och en 100 fps eller högre videokamera. Det är important att både mål och bildfrekvens är tillräckligt hög för att fånga eventuella rumsligt och tidsmässigt viktiga flöde funktioner.
- Anslut IDT framför kanalutloppet till en RF signalgenerator och använda den vid resonansfrekvensen observeras i de spridningsmatris mätningarna. Den typiska drifteffekt i akustisk-motström experimenten är 20 dBm. Om det behövs, använd en hög effekt UHF förstärkare. Akustisk-streaming och fenomen atomisering observeras utan akustisk motström medan du kör enheten vid lägre effekt: typiskt akustisk-streaming recirkulation börjar vid 0 dBm och finfördelning sker över 14 dBm.
- Ladda 60 | il av vätska in i mikrokammaren med en mikropipett. Fluid kommer passivt diffundera in i mikrokammaren. Om det behövs, tryck försiktigt på mikrokammaren ytan i syfte att gynna mikrokammaren fyllningen.
- För att visualisera flödet är det nödvändigt att lägga till mikrokulor till fluiden. Observera att för att undvika partiklar clustering, Sonikera partikelsuspension före experimenten. För att undvika partikel vidhäftning på substratet tillämpa 0 dBm signal till enheten medan du laddar.
- Börja spela in video genom mikroskopet och öka den operativa makten för att observera akustisk motströms. Olika flöde systemen kommer att bestämmas av ineffekt, chip design och partikel diameter.
- För kvalitativt att fånga dynamiken, måste vätskeflödet som ska registreras i närheten av menisken och inloppet vid olika stadier av kanal fyller använda markörer som en rumslig referens.
- För att utföra kvantitativ mätning av partikel dynamik genom mikro partikel bild velocimetry (μPIV) 14,15 eller spatial temporal bild korrelation spektroskopi (STICS) 16,17, har vätskeflödet som ska registreras i den punkt av intresse med en fast synfält under minst 100 ramar vid en bildfrekvens som införts av partikeln dynamik.
- Analysera videon med bildbehandlingsprogram. Valet av programvaran som ska användas beror på företeelser av intresse. Till exempel, för att kvantifiera storleken fördelningen av finfördelade droppar, spatial periodicitet partikel ackumulering, eller manuell spårning av utspädda partiklar, enkla gratisprogram bildanalys programvara såsom Fiji är lämplig 18, medan för att få effektiviserar och hastighet fältmätningar, kundanpassade mPIV 19 eller STICS 20 kod krävs. I vår analys anpassade STICS koden är skriven i MATLAB, men ett föredraget alternativ kodspråk kan vara lika godtagbara.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 2 visar representativa resultat av anordningar RF tester, som togs före bindning av LN skiktet till mikrokanalen skiktet: typisk S 11 och S 12 spektra redovisas i panel a) och b) respektive. Djupet av dalen på central frekvens i S 11 spektrum är relaterad till effektiviteten i omvandlingen av RF-effekt i SAW mekanisk energi. Därför för ett fast antal IDT fingerpar, kommer en minskning i dalen minimum resultera i en minskning av den effekt som krävs för att driva enheten. Vid frekvensen för detta minimum, kommer enheten mest effektivt generera den akustiska vågen för att påverka fluidet pumpning, och därför är den punkt där vi väljer att använda enheten. I våra enheter på 100 MHz frekvens längs huvudaxeln typiska värden är lägre än -10 dB för S 11. Värden över -10 dBm kan innebära en skadad eller kortsluten givare som, om arbetetning, kommer att kräva ökad ineffekt. Detta värde kan minskas genom att matcha IDT impedans, med en extern matchning nätverk, eller genom IDT designen 9-11. Den högsta av S 12 spektrumet är både relaterat till effektiviteten i omvandlingen av RF-effekt och SAW mekanisk kraft från IDT och dämpningen av SAW längs fördröjningsledningen. Reduktion av detta värde (normalt ca -10 dBm i våra enheter) kan bero på fel i IDT (observerade också genom en minskning av dopp storhet i S11 spektrum), förskjutning av SAW förseningen linjen, eller sprickor.
Figur 3 visar fyra olika karakteristiska flödesmönster observeras med 500-nm latexkulor. Varje panel visar partikel effektiviserar följd STICS. Analys utfördes på en 2-sek inspelning på 100 fps som erhållits genom optisk transmission mikroskopi. De detaljerade dynamik utgör saldot mellan de två dominerande krafterna som verkar på partiklarna: dragkraft och akustiska radiation kraft 21,22. Dragkraften har två komponenter i akustisk motström: ett resultat från masstransport grund kanalisera fyllning, de övriga resultaten från avledning av akustisk energi i vätskan som uppstår i en recirkulation kallas akustisk strömning. Både akustisk strömning och akustisk strålning kraft förfall som tryckvågen i vatten dämpar. Paneler a) och b) visar två olika resultat vid kanalinloppet. I fält A) två symmetriska virvlar iakttas på grund av de akustiska-streaming fenomen i början av den akustiska-motströms kanal fyllning. Efter en tid när kanalen är delvis fylld, panel b) visar laminärt flöde på grund av undertryckande av acoustofluidic effekter vid inloppet av den avancerande vätskefronten. Panel c) och panel d) visar två olika situationer i närheten av menisken när kanalen är delvis fylld. I panel c)partiklar observeras ansamlas i ledningar och rör sig med samma hastighet som menisken. Detta är den representativa fall där partikeldynamik domineras av den akustiska strålning kraft. De representativa dynamik dominans dragkraft och akustiska streaming effekter visas i panel d) i vilken partiklar följer två virvlar och ackumuleras endast i band inom 300 mm från menisken, nära substratytan.
Figur 1. Ovanifrån (a) och isometrisk vy (b) i den avslutade motströms enhet (ej skalenlig) Enheten är konstruerad av två skikt,. Den nedre består av guld mönstrad IDT på LN, och den övre av PDMS mikrokanalen. RF-signalen matas till vänster IDT, och motsvarande SAW kommer att fortplanta sig till höger. Fluidet kommer att strömma från den cirkulära fluidinlopp påhöger mot vänster IDT. Typiska chip dimensioner är 25 mm x 10 mm x 0,5 mm för SAW skiktet och 10 mm x 5 mm x 4 mm för PDMS lagret. Feature mått anges i steg 1 i protokollet.
Figur 2. Typiska S-parametrar för en SAW-motströms enhet. Resonansfrekvensen i spektra (a) S 11 och (b) S 12 kan ses vid 95 MHz. Klicka här för att visa en större bild .
Figur 3. Fyra olika karakteristiska flödesmönster observeras med 500-nm latexkulor inom den akustiska motströms kanalen. Strömlinjerna visas i varje panel resultat från STICS analys av 2-sekunders inspelningar på 100 fps med optisk transmission mikroskopi, och överlagras på den sista bildrutan i varje video. Kanalen inlopp kan ses på (a) tiden t = 0, när kanalen börjar fylla, och vid en (b) senare tidpunkt efter att kanalen fylls delvis. Den främre kanten av menisken kan ses för fallet med (c) laminärt flöde med linjer partikel ackumulering, och (d) mer komplexa virvelflöde, ordningen bestäms av enhetens geometri. De flödesmönster erhölls på en typisk anordning som drivs vid 20 dBm. Flödeshastigheter för dessa experiment var av storleksordningen 1 till 10 nl / s genom kanalen, medan den genomsnittliga strömningshastigheten i virvlarna kan vara så hög som 1 mm / sek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
En av de största utmaningarna för den mikroflödessystem samfundet är förverkligandet av en aktivering plattform för verkligt portabla point-of-care-enheter. Bland de föreslagna integrerade mikropumpar 23, de som är baserade på akustiska ytvågor (SAW) är särskilt attraktiva på grund av deras tillhörande funktioner i flytande blandning, finfördelning och partikel koncentration och separation 4. I denna uppsats har vi visat hur man kan tillverka och driva ett lab-on-chip-enhet i vilken vätska styrs i en sluten PDMS mikrokanal med integrerad on-chip SAW ställdon som först beskrevs av Cecchini et al. 8.
Beträffande Komponentframställning som visas i ovanstående procedur, är det mycket viktigt att upprätthålla renlighet vid varje punkt av tillverkningstekniken protokollet, annars brister i IDT, microchannel form och ytvätbarhet kan uppstå. Brister i IDT kan leda till en ökning av the krävs drifteffekt eller ens ineffektiva transduktion av SAW. Uppmärksamhet måste ges till microchannel tillverkning. En plan ren yta krävs för mikroskopi. Defekter i Mikrokanalplattor kanter kan orsaka menisken fastlåsning och minskar både hastigheten kanal fyllning och chip tillförlitlighet. Dessa defekter kan också kärnbildande bubblor som förändrar flödeskarakteristika och får stänga av vätskan pumpa helt. Försiktighet måste iakttas under ytan funktionalisering. Om kanalen väggar bestående av substratet botten gränssnitt och PDMS laterala och övre ytor är övergripande hydrofila, förhindrar kapillär driven fyllning SAW aktiv pumpning. Omvänt, om substratytan är alltför hydrofob, finfördelade droppar ut ur menisken skulle inte sammansmälter effektivt, förebygga kanal fyllning. Inhomogenitet i substratet funktionalisering leder därmed otillförlitlig kanal fyllning dynamik med fastlåsning poäng och kapillaritet drivna regioner.
Beträffande flödet visualization och dynamik partikel studier, är partikeldiametern kritiska till de resulterande observerade dynamiken. Partiklar utsätts både för att dra kraft (på grund av fluidflödet) och akustisk strålning kraft (på grund av direkt rörelsemängdöverföring från tryckvågorna i vätskan). Medan dragkraft är proportionell mot partikelns radie, är den akustiska strålning kraft proportionell mot partikelns volym. Dragkraften kommer att dominera partikeldynamik som partikeldiametern minskas, och partiklarna kommer därför att följa fluidflödet närmare. På detta sätt kan vi erhålla en exakt visualisering av fluidflödet genom att välja en lämpligt liten partikeldiameter med avseende på anordningens konstruktion. Observera att partiklar av samma diameter antingen kunde återge strömlinjerna korrekt, eller omvänt att domineras av den akustiska strålning kraft, beroende på enhetens geometri. Beroende på storleken på pärlorna och visualisering teknik, kan den erforderliga optiken ändras.Partikelkoncentration beror också på den experimentella ändamål: i fallet mPIV låg partikelkoncentration föredras 14,24, men stor partikel koncentration ger bättre statistik och kvalitativt visualiseras effektiviserar i enstaka bilder. Partikeln Lösningen bör vara monodispersa och utan kluster för både kvalitativ och kvantitativ förståelse av fälten partikelhastighet.
Mycket kraft har också ägnats åt att förstå beteendet hos mikropartiklar 25 i syfte att sortera applikationer i biologiska prover. För att utföra grundläggande sortering, studier med pärlor, partikel-och kanal funktionalisering är av största vikt för att undvika partiklar vidhäftning och kanal igensättning.
I den här videon vi visade hur att tillverka och driva SAW-drivna akustiska motström enheter i vilka vätskor drivs på-chip i slutna PDMS Mikrokanalplattor galler. Särskild uppmärksamhet var devoTed till visualiseringen av partikeln dynamik som ligger till grund för acoustophoretic sortering applikationer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har ingenting att lämna ut.
Acknowledgments
Författarna har ingen att erkänna.
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).
