Summary
ويرد بروتوكول للتلاعب المجهرية الدقيقة في قناة موائع جزيئية مع إثارة التردد المزدوج.
Abstract
نظهر وسيلة لزيادة القدرة على ضبط الموجه الصوتية السطحية الدائمة (SSAW) للتلاعب المجهرية الدقيقة في مختبر على رقاقة نظام (خط). يمكن أن تولد الإثارة المتزامنة للتردد الأساسي وبه التوافقي الثالث، الذي وصف بأنه الإثارة التردد المزدوج، إلى زوج من محولات الطاقة الأفوات (أهداف) نوع جديد من الموجات الصوتية في قناة موائع جزيئية الدائمة. متفاوتة القوة والمرحلة في الإثارة التردد المزدوج إشارات النتائج في حقل إعادة التشكيل قوة الإشعاع الصوتية المطبقة على المجهرية الدقيقة عبر microchannel (مثلاً، وعدد وموقع العقد الضغط يمثل تركيزات في العقد الضغط المقابلة). يوضح هذا المقال أنه يمكن تخفيض وقت الحركة يمثل عقده واحدة فقط الضغط ~ إضعاف نسبة الطاقة الأساسية تواتر أكبر من ~ 90%. وفي المقابل، هناك ثلاثة الضغط عقد في microchannel إذا كان أقل من هذا الحد. وعلاوة على ذلك، ضبط المرحلة الأولى بين تواتر الأساسية والنتائج التوافقي الثالث في معدلات الحركة مختلفة من العقد الضغط SSAW الثلاثة، فضلا عن النسبة المئوية المجهرية الدقيقة في كل عقده الضغط في microchannel. وهناك اتفاق جيد بين الملاحظة التجريبية والتنبؤات العددية. يمكن دمج هذا الأسلوب رواية الإثارة بسهولة وغير إينفاسيفيلي في نظام خط، مع تينابيليتي واسعة وتغييرات قليلة فقط للإعداد التجريبية.
Introduction
يدمج تكنولوجيا خط الوظائف واحدة أو عدة على شريحة صغيرة لعلم الأحياء والكيمياء والفيزياء الحيوية والعمليات الطبية. خط التماس يسمح إنشاء مختبر على نطاق أصغر من ملليمتر الفرعية، معدلات رد فعل سريع، وقت استجابة قصيرة، عنصر تحكم عملية عالية، وانخفاض حجم استهلاك (الكواشف النفايات، وانخفاض تكاليف أقل، وأقل من حجم العينة المطلوبة)، إنتاجية عالية نظراً الموازاة، منخفض التكلفة في المستقبل الإنتاج الضخم ومرة واحدة فعالة من حيث التكلفة وسلامة عالية للدراسات الإشعاعية أو الكيميائية أو البيولوجية، ومزايا الجهاز المدمجة والمحمولة1،2. التلاعب الخلية الدقيقة (أيتراكم والانفصال) أمر حاسم خط أساس التحليل والتشخيص3،4. ومع ذلك، قد بالدقة وإمكانية تكرار نتائج التلاعب يمثل مجموعة متنوعة من التحديات. العديد من التقنيات، مثل التناضح الكهربائية5، ديليكتروفوريسيس (DEP)6، ماجنيتوفوريسيس7،8،ثيرموفوريسيس9، ونهج بصري10، نهج البصرية الإلكترونية11 ، نهج هيدرودينامية12، وأكوستوفوريسيس13،14،15، وقد وضعت. وفي المقابل، النهج الصوتية المناسبة لتطبيق خط السيطرة لأنه، من الناحية النظرية، يمكن التلاعب بها فعالية أنواع عديدة من الخلايا المجهرية الدقيقة/ونونينفاسيفيلي مع على النقيض عالية بما فيه الكفاية (الكثافة والانضغاط) مقارنة مع السوائل المحيطة بها. ولذلك، مقارنة بنظيراتها، النهج الصوتية مؤهلة أصلاً لمعظم المجهرية الدقيقة والكائنات البيولوجية، بغض النظر عن الخصائص البصرية والكهربائية والمغناطيسية على16.
الموجات الصوتية السطحية (مناشير) من أهداف نشر معظمها على سطح الركازة كهرضغطية في سمك أطوال موجية عديدة ومن ثم تسرب في زاوية رايليغ إلى السائل في microchannel، وفقا لقانون سنيل17، 18،،من1920،،من2122. لديهم مزايا التقنية كفاءة عالية الطاقة على طول السطح بسبب التعريب على الطاقة، ودرجة من مرونة لتصميم كبير على الترددات العالية، إدماج نظام جيد مع قناة موائع جزيئية والتصغير باستخدام التكنولوجيا الدقيقة الميكانيكية والإلكترونية نظام (MEMS)، وإمكانية عالية للإنتاج الضخم23. في هذا البروتوكول، التي تم إنشاؤها من زوج من أهداف متطابقة مناشير وروج في الاتجاه المعاكس لتوليد موجه دائمة، أو SSAW، في microchannel، حيث يتم دفع المجهرية الدقيقة مع وقف التنفيذ للعقد الضغط، غالباً بواسطة الصوتية التطبيقية قوة الإشعاع24. السعة لهذه القوة الناتجة عن ذلك يتحدد بوتيرة الإثارة وحجمه يمثل به عامل التباين الصوتية22،25.
وقد أكوستوفوريسيس هذه الحد أنماط محددة سلفا التلاعب غير قابل للتعديل بسهولة. وتيرة الإثارة أهداف تحددها المسافة الدورية، حيث يتم عرض النطاق الترددي محدودة للغاية. وضعت عدة استراتيجيات لتعزيز القدرة على ألواح والتلاعب. ويمكن فصل وسائط الأولى والثانية من موجات دائمة الصوتية المطبقة في أجزاء مختلفة من microchannel المجهرية الدقيقة أكثر فعالية وفقا لسرعة حركة مختلفة تجاه خطوط العقدي26. يمكن أن تطبق أيضا على جزء كامل من microchannel هذين الوضعين وتحولت بدلاً من27،،من2829. ومع ذلك، لهذا، عدد كبير من المعدات (أي، ثلاثة مولدات وظيفة، ووحدتين معاوقة مطابقة، وتتابع كهرومغناطيسية) المطلوبة، مع ازدياد تعقد البنية التجريبية نظراً لمختلف التكاليف والتحكم لوحة ممانعات الكهربائية على التردد الأساسي والتوافقي الثالث من بيزوسيراميك30. وعلاوة على ذلك، يمكن تطبيق يميل الإصبع محولات الطاقة الأفوات (سفيتس) لضبط الخلايا والمجهرية الدقيقة الزخرفة بإثارة فترة أصابع مائلة لبعض رنين20،31. بعد ذلك، عرض النطاق الترددي غير تناسبا عكسيا مع عدد أصابع مائلة. خطوط العقدي ضغوط متعددة تحتوي على مستوى أعلى من الكفاءة الانفصال وحساسية بالمقارنة مع الخط العقدي واحد في الفاصل يمثل التقليدية المستندة إلى SSAW. وبدلاً من ذلك، يمكن أيضا تغيير موقع العقد الضغط ببساطة عن طريق ضبط الفرق مرحلة تطبيق أهداف اثنين في تصميم32،33.
التردد الأساسي والتوافقي الثالث من أهداف يكون مماثلة التردد الردود بحيث أنها يمكن أن تكون متحمس في نفس الوقت، الذي يوفر المزيد من ألواح ل التلاعب المجهرية الدقيقة34. بالمقارنة مع الإثارة الصندوق الاستئماني المستقل التقليدية في تردد واحد، ضبط الضغوط الصوتية من الإثارة التردد المزدوج ومرحلة بينهما يوفر التفرد التقني، مثل ما يصل إلى ~ 2-fold تخفيض وقت الحركة للضغط العقدي خط أو مركز microchannel، وعدد متنوع وموقع خطوط الضغط العقدي، وتركيزات يمثل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1-إعداد القناة موائع جزيئية
- مزيج بولي-ديميثيلسيلوكساني (PDMS) مع الاستومر أساس بنسبة 10:1.
- ديغا الخليط في فرن فراغ، ومن أجل ذلك على رقاقة سيليكون مع نمط مقاوم الضوء نبرة سلبية في الجزء العلوي.
- ديغا رقاقة السيليكون منقوشة مرة أخرى، والحرارة عند 70 درجة مئوية ح 3 في حاضنة للتجميد.
2-تصنيع محولات الطاقة الأفوات
- إيداع 20 نانومتر من الجمهورية التشيكية و 400 نانومتر بن على رقاقة3 لينبو؛ نمط 20 شرائط بعرض 150 ميكرومتر وفتحه 2 سم على قناع بلاستيك للطباعة التصويرية بإيداع مقاوم الضوء الإيجابي على الركازة.
- إزالة طبقة Cr القاعدة في المنطقة غير مكشوف مع الأسيتون.
- علاج السطح منهم مع الأكسجين في البلازما (بنسبة 2:1 النيتروجين والأكسجين) في سلطة 30 ث ل 60 ثانية.
- قم بمحاذاة PDMS microchannel والسندات هو الركيزة3 لينبو بالضغط بابهام لبضع ثوان.
- مكان جهاز متكامل في قاعة التدفئة عند 60 درجة مئوية ح 3.
3-ثنائي التردد الإثارة
- في نفس الوقت تطبيق عنصرين التردد (إف1 و واو3وتواتر الأساسية وبه التوافقي الثالث من الصندوق الاستئماني المستقل ملفقة، على التوالي) مع اختلاف المرحلة φ بينهما إلى زوج أهداف، حيث أن يمكن التعبير عن رأي المنتجة على النحو التالي.
هنا،
و 
= الضغوط الصوتية. - توليف ثنائي التردد الموجي باستخدام محرر المعادلات من برنامج "التطبيق أربيكسبريس" في تواتر أخذ العينات من 100 MS/s وثم تخزينها لمولد الدالة كمدخل التعسفي للإثارة ورأى في التجربة عبر كبل USB.
- تختلف قوة تواتر الأساسية إلى إجمالي الطاقة المنبعثة
من 100% (الإثارة في تواتر بحتة الأساسية) إلى 0% (الإثارة في التوافقي بحتة الثالث)؛ لمقارنة جيدة، تغيير ولكن تبقى قوة الكلية نفسها. - تختلف الفرق مرحلة من الإثارة التردد المزدوج من 0° إلى 360 درجة.
و 
= الضغوط الصوتية.
من 100% (الإثارة في تواتر بحتة الأساسية) إلى 0% (الإثارة في التوافقي بحتة الثالث)؛ لمقارنة جيدة، تغيير ولكن تبقى قوة الكلية نفسها.4. المحاكاة العددية
- وصف حركة تدفق الصفحي incompressible مع رينولدز منخفضة (أي إعادة = 0.55) وأرقام ماخ على النحو التالي35.
هنا،
= سرعة السوائل،
= اللزوجة الدينامية،
= كثافة السائل،
= الضغط على السائل،
= مصفوفة الهوية، و
= قوة خارجية. - تصف قوة جر ستوك المنتجة على الكائن كالتالي36.
هنا،
= نصف قطر يمثل،
= سرعة السوائل، و
= سرعة يمثل. - تستمد القوة الصوتية الإشعاع المطبقة على يمثل في microchannel على طول x-المحور (عبر عرض microchannel) في تردد واحد كالتالي16 .
هنا،
= حجم يمثل،
= كثافة يمثل،
= كثافة المتوسطة،
= الإنضغاط ليمثل، و
= الإنضغاط المتوسطة. - وتستمد قوة الإشعاع الصوتية الناتجة من الإثارة التردد المزدوج كما يلي.
- التعبير عن حركة عرضية عبر عرض القناة (على طول y-المحور) تحت كل من قوة الإشعاع الصوتية ويوقد سحب القوة التي يحكمها قانون نيوتن الثاني على النحو التالي.
- حل المعادلات التفاضلية العادية (قصائد) أعلاه باستخدام الأمر الرابع رونج Kutta الأسلوب على كمبيوتر الشخصي. تعيين خطوة الوقت والمدة الإجمالية المايكروثانيه 1 و 20 ثانية، على التوالي.
= سرعة السوائل،
= اللزوجة الدينامية،
= كثافة السائل،
= الضغط على السائل،
= مصفوفة الهوية، و
= قوة خارجية.
= نصف قطر يمثل،
= سرعة السوائل، و
= سرعة يمثل.
= حجم يمثل،
= كثافة يمثل،
= كثافة المتوسطة،
= الإنضغاط ليمثل، و
= الإنضغاط المتوسطة.
5-الملاحظة تجريبي
- تدور الحل في تركيز 5.9 × 107 مع 4 ميكرومتر أخضر نيون الخرز البوليسترين كل 1 مل من دوامة لحوالي 2-3 دقيقة وثم تزج أنه في سونيكاتور بالموجات فوق الصوتية لمدة 10 دقائق لعرقلة أي تجمع سكاني قبل كل اختبار.
- تعبئة الخليط في محقن 3 مللي، وثم محرك الأقراص مع مضخة الحقن بمعدل تدفق من 3-5 ميليلتر/دقيقة.
- محرك الصندوق الاستئماني المستقل مع إشارة التردد المزدوج من مولد دالة متبوعاً مضخم.
- مراقبة المجهرية الدقيقة استقرت في microchannel المصب تحت مجهر خفيفة في تكبير X 40 وتسجيل الصورة مع كاميرا رقمية.
- قياس موقع المجهرية الدقيقة المتراكمة في الصور الرقمية الملتقطة باستخدام إيماجيج وجدول الأنصبة المقررة، ومن ثم تحديد الكمية تركيز يمثل المتراكمة مع الإضاءة الفلورية تم تسويتها في كل عقده الضغط.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
وترد في الشكل 1توزيع الضغط الصوتي وقوة الإشعاع الصوتية SSAW في الإثارة التردد المزدوج (6.2 و 18.6 ميغاهيرتز). هنا، تحدث الإثارة التردد المزدوج على المجهرية الدقيقة البوليستيرين (4 ميكرومتر في القطر) في microchannel مع عرض 300 ميكرومتر في طاقة صوتية من 146 ميغاواط. الضغط الصوتية الناتجة عن ذلك هو دائماً في مرحلة عندما ف1 > 90% حيث أن واحداً فقط من الضغوط عقده موجودة في ص = 150 ميكرون. في المقابل، ثلاثة عقد من الضغوط موجودة عند y = 75 و 150 و 225 ميكرومتر في ف1 = 90%، وفي ص = 50 و 150 و 250 ميكرومتر في ف1 = 0%. عتبة ف1= تم العثور على 90% ثابتة تقريبا في جميع أنحاء جميع شروط الاختبار، كما يمثل قطرها 4-10 ميكرون، إجمالي طاقة صوتية من 73-648 ميغاواط، وتردد قيادة من 6.2-18.6 ميجا هرتز.
ف 1 = 90%، المجهرية الدقيقة في المنطقة من 75 ميكرون < y < 255 ميكرومتر و 0 ميكرومتر ≤ y ≤ ميكرومتر 75 التحرك نحو المركزية والعقدة ضغط أقل، على التوالي. وبالمقارنة، في ف1 = 0%، المناطق الوسطى وضغط أقل ويتم تغيير العقد إلى 100 ميكرومتر < y < 200 ميكرومتر و 0 ميكرومتر ≤ y ≤ 100 ميكرومتر، على التوالي. وفي وقت لاحق، تركيزات يمثل في عقده أقل تختلف من 25% إلى 33.3 في المائة، وفي وسط العقد من 50 في المائة إلى 33.3 في المائة، عند تناقص ف1 من 90% إلى 0%، على التوالي (انظر الشكل 2 أ). يتم تقليل وقت الحركة يمثل اتجاه العقدة الضغط من حوالي 1.95 ق في ف1 = 100% إلى 0.97 ق في ف1 = 95% (انظر الشكل 2). اعتماد موقف العقدة الضغط وتركيز يمثل ف1، قياسها تجريبيا، لديه علاقة جيدة مع التنبؤ العددي (ص2 = 0.85 في الشكل 2 ج و R 2 = 0.83 في 2d الشكل). اختبار عدد كبير من السلطة وقد نسب (n > 31)، وأصغر بكثير من تلك الموجودة في تركيز الجسيمات في ضغط العقد (6.7-31.4%)، التي قد تكون نتيجة للاختلافات في موقف المجهرية الدقيقة المتراكمة (6.8-10.6 في المائة) حدوث التكتل خلال تراكم يمثل.
يؤثر على المرحلة الأولية من التوافقي الثالث في الإثارة ثنائي التردد الموجي قيادة المركبة، قوة الإشعاع الصوتية الناتجة عن ذلك ليمثل، وموقع العقدة الضغط (انظر الشكل 3). مع زيادة قدرها φ من 0 ° إلى 180 °، الضغط الثلاثة العقد (y = 63.5 و 150 ميكرومتر 236.5) سيتحول تدريجيا إلى الأسفل عبر microchannel. كما تم إصلاح ف1 85%، العقدة الضغط السفلي يقع في y = ميكرومتر 49.5 ميكرومتر 33.5، ميكرومتر 17 و 0 ميكرومتر وفي φ = 90 ° و 135 °، 45 ° و 180 °، على التوالي. القوات بالإشعاع الصوتية من إف1 و و3 هي الخروج من مرحلة في φ = 0 °، بينما في المرحلة في φ = 180 °. على سبيل المثال، في y = 75 ميكرون و φ = 0 °، قوي الإشعاع الصوتية كحد أقصى و1 وو3 هي 37.68 pN-47.49 والسندات الإذنية، على التوالي. في φ = 180 °، هي قوة الإشعاع الصوتية الحد الأقصى من إف1 و و3 في نفس الموضع 37.68 pN و 47.49pN، على التوالي. تحول كافة الضغوط العقد إلى الأسفل عبر microchannel بطريقة خطية مع الزيادة φ. تجدر الإشارة إلى أن التحولات العقدة ضغط أقل بمعدل أسرع من تلك التي من المركز والعقد الضغط الأعلى (أيمن 63.5 إلى 0 ميكرومتر، من 150 إلى 110.6 ميكرومتر، ومن ميكرومتر 236.5 إلى 190.1 ميكرومتر مع تغيير φ من 0 ° إلى 180 °). في φ = 180 درجة، وهناك 4 ضغط العقد. وبعد ذلك، العقدة الضغط في الحدود الدنيا (y = 0 ميكرومتر) يختفي، وذلك في الحدود العليا (y = 300 ميكرون) نوبات الهبوط نفس معدل العقدة انخفاض الضغط مع تغير φ من 0 ° إلى 180 °. في φ = 360 °، يستبدل العقدة ضغط أحد المتاخمة (أي، العقدة الضغط العلوي في φ = 360 درجة بنفس موقع العقدة الضغط المركزي في φ = 0 °). النتائج التجريبية باتفاق جيد مع التنبؤ العددي، لا سيما أولئك من موقع العقدة الضغط في مراحل مختلفة.
رقم 1- (أ) رسم تخطيطي للإعداد التجريبية و (ب) صور من أهداف و PDMS microchannel (مقياس من 300 ميكرون). (ج الموجي الضغط) و (د) تطبيق قوة الإشعاع الصوتية المقابلة إلى الجزئي المجالات الخرز 4-ميكرومتر الصغير في قناة موائع جزيئية 300 ميكرون بالإثارة التردد المزدوج في نسب الطاقة المتنوعة من P1 = 100% (تردد بحتة الأساسية)، 95%، 91%، 90%، 85 %، و 0% (الثالثة بحتة التوافقي) في إجمالي الطاقة الصوتية من 146 ميغاواط. الحركة يمثل البداية في y = 0 ميكرومتر (ه) مع القطر من 4 ميكرومتر تحت نسب الطاقة المتنوعة (88-91 في المائة) ومجموع القوى الصوتية (73-648 ميغاواط) و (و) مع أقطار متنوعة من 4، 6، 8 و 10 ميكرون في إجمالي الطاقة الصوتية من 73 ميغاواط. وقد تم تعديل هذا الرقم من سريفوتكيات، Y.، وآخرون. 34- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2- (أ) يمثل الموقف والتركيز، (ب) الحركة المجهرية الدقيقة في البداية في ص0 = 0 ميكرومتر، ويمثل الوقت تراكم استخدام الإثارة التردد المزدوج في إجمالي الطاقة الصوتية من 146 ميغاواط مع نسب الطاقة المتنوعة. مقارنة بين المحاكاة والنتائج التجريبية (متوسط الانحراف المعياري) (ج) الموقف من عقده الضغط (ص2 = 0.85، n = 37) و (د) تركيز يمثل في كل عقده الضغط في microchannel (R2 = 0.83، n = 31) في نسب الطاقة متنوعة ف1. وقد تم تعديل هذا الرقم من سريفوتكيات، Y.، وآخرون. 34- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3- (أ) الموجي المركب في الإثارة التردد المزدوج، (ب) توزيع القوة الناتجة من الإشعاع الصوتية عبر microchannel 300 ميكرومتر في المرحلة الأولية المتنوعة من 0° إلى 180° في السلطة نسبة 85 في المائة. آثار المرحلة الأولية في الإثارة التردد المزدوج، Ø، على موقع العقدة الضغط في التجربة والمحاكاة (ه) (ج) (يعني ± الانحراف المعياري) والنسبة المئوية المجهرية الدقيقة المتراكمة في كل عقده الضغط في (د) (و) ومحاكاة التجربة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
كان التحقيق يمثل الحركة في microchannel SSAW في الإثارة المزدوج-تردد على نطاق واسع في هذه الدراسة، وأسلوب الزخرفة الانضباطي فعلياً باختلاف إشارات الإثارة التردد المزدوج تم تطويره واختباره. إنتاج هذه الموجي يتحقق بسهولة بمعظم الدالة المولدات، ونهج ضبط مريحة جداً. S12-وق11-استجابات التردد لأهداف ملفقة توضيح عدة وسائط رنانة34. تواتر أساسيا يقاس ميغاهرتز 6.1 والتوافقي الثالث ميغاهرتز 17.8 قريبة من تلك القيم المصممة (6.2 و 18.6 ميغاهيرتز) مع معاملات انتقال مماثل، dB-8.340 مقابل dB-9.750، على التوالي. وبالتالي، من المتوقع الطاقة صوتية مشابهة الإخراج في هذين العنصرين في الإثارة التردد المزدوج باستخدام الصندوق الاستئماني المستقل مفردة. مزيج مكون لا تقتصر فقط على إف1 وو3. آخرون، مثل و1 واف5، و و3 و5، تنطبق أيضا. على الرغم من أن بيزوسيراميكس يمكن أن يولد أيضا التوافقيات مختلفة للجملة الصوتية، الإثارة المتزامنة منها أمر مستحيل. تبديل الحقل الصوتية يمكن أن تعزز يمثل الفرز29 ولكن على حساب المزيد من المعدات وتعقيد الرقابة العليا.
عدد وموقع العقد الضغط في microchannel وتركيزات يمثل المقابلة يمكن ضبطها مريح وفعال بالإثارة التردد المزدوج دون تغيير الأجزاء الأخرى. عقده واحدة فقط الضغط ف1 > 90% هي نفسها التي تنتجها التردد الأساسي. ومع ذلك، هناك ثلاثة عقد الضغط مع المواقف المتنوعة وتركيز يمثل هذه العتبة. تم العثور على هذه العتبة ثابتة لجميع المعلمات الاختبار هنا، مثل تواتر الدافعة، والطاقة الصوتية، وقطر المجهرية الدقيقة. ربط النتائج التجريبية تماما مع التنبؤ النظري. باستخدام هذه الاستراتيجية المقترحة، يمكن أن تصل إلى تخفيض وقت الحركة المجهرية الدقيقة ~ 2-fold، مما يوحي إنتاجية أعلى.
مرحلة التعديل مع التردد المزدوج يوفر عنصر تحكم مرنة من موقع العقد الضغط. تحويل العقد الضغط الأخرى بعيداً أو ضبط اتجاه قوة الإشعاع الصوتية إلى الداخل قد يكون طريقة بسيطة لزيادة عدد المجهرية الدقيقة على عقده ضغط معين. في φ ≥ 180 °، العقدة الضغط في الجزء السفلي من microchannel سوف تختفي، ولكن عند واحد الأعلى سوف تظهر. في φ = 360 °، يحدث استبدال العقد الضغط. وهكذا، نقل خطوط الضغط العقدي بشكل مستمر مع المرحلة المتنوعة بين عنصرين التردد.
في هذه الدراسة، لا تزال هناك بعض القيود. يمكن إدخال المزيد من توهين الصوتية وتدفئة لزج المواد الجدار عندما شاهد ينتشر عن طريق microchannel PDMS سميكة37. قد يفجر الإثارة الموجه الطفيلية في الجدار، مثل اعتبارا من موجه صوتية الأكبر، أيضا السائل في microchannel. تجارب استخدام الخلايا البيولوجية في حاجة ماسة للاستخدام السريري.
هذا خط المراقبة الصوتية أصلاً غير الغازية، ويمكن تعزيز هذه الاستراتيجية الجديدة للإثارة تينابيليتي والتلاعب، الذي يتمتع بإمكانات كبيرة في العديد من التطبيقات. الإثارة التردد المزدوج في التشخيص البيولوجي، مثل عزل الخلايا السرطانية المتداولة (ريادية)، قد تقدم معلومات عن الحدوث ورم خبيث، وفي وقت لاحق، طلب العلاج الفوري.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
ورعت هذا العمل "صندوق البحث الأكاديمي" (أكرف) المستوى 1 (RG171/15)، وزارة التربية والتعليم، سنغافورة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| poly-dimethylsiloxane | Dow Corning | Sylgard 184 | |
| poly-dimethylsiloxane elastomer base | Dow Corning | Sylgard 184 | |
| silicon wafer | Bonda Technology | SI8PSPD | |
| negative tone photoresist | Microchem | SU-8 | |
| double-side polished LiNbO3 wafer | University Wafer | Y-128° | |
| positive photoresist | Nicolaus-Otto-Straße | AZ 9260 | |
| oxygen plasma | Harrick Plasma | ||
| plastic mask | Infinite Graphics |
References
- Chin, C. D., Linder, V., Sia, S. K. Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices. Lab on a Chip. 12 (12), 2118-2134 (2012).
- Figeys, D., Pinto, D. Lab-on-a-chip: a revolution in biological and medical sciences. Analytical Chemistry. 72 (9), 330 A-335 A (2000).
- den Toonder, J. Circulating tumor cells: the Grand Challenge. Lab on a Chip. 11 (3), 375-377 (2011).
- Yu, L., et al. Advances of lab-on-a-chip in isolation, detection and post-processing of circulating tumour cells. Lab on a Chip. 13 (16), 3163-3182 (2013).
- Jorgenson, J. W., Lukacs, K. D. High-resolution separations based on electrophoresis and electroosmosis. Journal of Chromatography A. 218, 209-216 (1981).
- Gascoyne, P. R., Vykoukal, J. Particle separation by dielectrophoresis. Electrophoresis. 23 (13), 1973 (1973).
- Xia, N., et al. Combined microfluidic-micromagnetic separation of living cells in continuous flow. Biomedical Microdevices. 8 (4), 299-308 (2006).
- Garcés-Chávez, V., et al. Extended organization of colloidal microparticles by surface plasmon polariton excitation. Physical Review B. 73 (8), 085417 (2006).
- Zhu, T., Ye, W. Origin of Knudsen forces on heated microbeams. Physical Review E. 82 (3), 036308 (2010).
- Ashkin, A., Dziedzic, J., Yamane, T. Optical trapping and manipulation of single cells using infrared laser beams. Nature. 330 (6150), 769-771 (1987).
- Chiou, P. Y., Ohta, A. T., Wu, M. C. Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images. Nature. 436 (7049), 370-372 (2005).
- Yamada, M., Seki, M. Hydrodynamic filtration for on-chip particle concentration and classification utilizing microfluidics. Lab on a Chip. 5 (11), 1233-1239 (2005).
- Burguillos, M. A., et al. Microchannel acoustophoresis does not impact survival or function of microglia, leukocytes or tumor cells. PLoS One. 8 (5), e64233 (2013).
- Lin, S. -C. S., Mao, X., Huang, T. J. Surface acoustic wave (SAW) acoustophoresis: now and beyond. Lab on a Chip. 12 (16), 2766-2770 (2012).
- Petersson, F., Åberg, L., Swärd-Nilsson, A. -M., Laurell, T. Free flow acoustophoresis: microfluidic-based mode of particle and cell separation. Analytical Chemistry. 79 (14), 5117-5123 (2007).
- Ding, X., et al. On-chip manipulation of single microparticles, cells, and organisms using surface acoustic waves. Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (28), 11105-11109 (2012).
- Friend, J., Yeo, L. Y. Microscale acoustofluidics: Microfluidics driven via acoustics and ultrasonics. Reviews of Modern Physics. 83 (2), 647 (2011).
- Destgeer, G., Lee, K. H., Jung, J. H., Alazzam, A., Sung, H. J. Continuous separation of particles in a PDMS microfluidic channel via travelling surface acoustic waves (TSAW). Lab on a Chip. 13 (21), 4210-4216 (2013).
- Guo, F., et al. Controlling cell-cell interactions using surface acoustic waves. Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (1), 43-48 (2015).
- Ding, X., et al. Cell separation using tilted-angle standing surface acoustic waves. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (36), 12992-12997 (2014).
- Roshchupkin, D., et al. X-ray diffraction by standing surface acoustic waves. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 142 (3), 432-436 (1998).
- Shi, J., Mao, X., Ahmed, D., Colletti, A., Huang, T. J. Focusing microparticles in a microfluidic channel with standing surface acoustic waves (SSAW). Lab on a Chip. 8 (2), 221-223 (2008).
- Ding, X., et al.
- King, L. V. On the acoustic radiation pressure on spheres. Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. , The Royal Society. 212-240 (1934).
- Yosioka, K., Kawasima, Y. Acoustic radiation pressure on a compressible sphere. Acta Acustica United with Acustica. 5 (3), 167-173 (1955).
- Ratier, C., Hoyos, M. Acoustic programming in step-split-flow lateral-transport thin fractionation. Analytical Chemistry. 82 (4), 1318-1325 (2010).
- Mandralis, Z., Feke, D., Bolek, W., Burger, W., Benes, E. Enhanced synchronized ultrasonic and flow-field fractionation of suspensions. Ultrasonics. 32 (2), 113-122 (1994).
- Laurell, T., Petersson, F., Nilsson, A. Chip integrated strategies for acoustic separation and manipulation of cells and particles. Chemical Society Reviews. 36 (3), 492-506 (2007).
- Liu, Y., Lim, K. -M. Particle separation in microfluidics using a switching ultrasonic field. Lab on a Chip. 11 (18), 3167-3173 (2011).
- Brissaud, M.
- Ding, X., et al. Tunable patterning of microparticles and cells using standing surface acoustic waves. Lab on a Chip. 12 (14), 2491-2497 (2012).
- Jo, M. C., Guldiken, R. Particle manipulation by phase-shifting of surface acoustic waves. Sensors and Actuators A: Physical. 207, 39-42 (2014).
- Meng, L., et al. Transportation of single cell and microbubbles by phase-shift introduced to standing leaky surface acoustic waves. Biomicrofluidics. 5 (4), 044104 (2011).
- Sriphutkiat, Y., Zhou, Y. Particle manipulation using standing surface acoustic waves (SSAW) at dual frequency excitation: effect of power ratio. Sensors and Actuators A: Physical. 263, 521-529 (2017).
- Batchelor, G. K. An Introduction to Fluid Dynamics. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2000).
- Glynne-Jones, P., Hill, M. Acoustofluidics 23: acoustic manipulation combined with other force fields. Lab on a Chip. 13 (6), 1003-1010 (2013).
- Winkler, A., Brünig, R., Faust, C., Weser, R., Schmidt, H. Towards efficient surface acoustic wave (SAW)-based microfluidic actuators. Sensors and Actuators A: Physical. 247, 259-268 (2016).
- Chen, Y., et al. Standing surface acoustic wave (SSAW)-based microfluidic cytometer. Lab on a Chip. 14, 916-923 (2014).
- Devendran, C., et al. The importance of travelling wave components in standing surface acoustic wave (SSAW) systems. Lab on a Chip. 16, 3756-3766 (2016).
- Destgeer, G., et al. Submicron separation of microspheres via travelling surface acoustic waves. Lab on a Chip. 14, 4665-4672 (2014).
- Ding, X., et al. Standing surface acoustic wave (SSAW) based multichannel cell sorting. Lab on a Chip. 12, 4228-4231 (2012).
- Chen, Y., et al. Continuous enrichment of low-abundance cell samples using standing surface acoustic waves (SSAW). Lab on a Chip. 14, 924-930 (2014).
