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Engineering

Mikropartikel Manipulation durch ständigen akustischen Oberflächenwellen mit Zweifrequenz-Erregungen

Published: August 21, 2018 doi: 10.3791/58085
Automatic Translation
1, 1
1School of Mechanical and Aerospace Engineering, Nanyang Technological University

Summary

Ein Protokoll für die Manipulation der Mikropartikel in einem mikrofluidischen Kanal mit einem Zweifrequenz-Erregung wird vorgestellt.

Abstract

Wir zeigen eine Methode zur Erhöhung der tuning Fähigkeit von einem ständigen akustische Oberflächenwellen (Tripadvisor) für Mikropartikel Manipulation in einem Lab-on-a-Chip (LOC) System. Die gleichzeitige Erregung der Grundfrequenz und seine dritte harmonische, die als Zweifrequenz-Anregung, um ein paar interdigital Transducer (IDTs) bezeichnet wird könnte eine neue Art von stehende Schallwellen in einem Mikrofluidik-Kanal erzeugen. Variation, die Kraft und die Phase der Erregung Zweifrequenz-Ergebnisse in einem rekonfigurierbaren Feld die akustische Strahlung Krafteinwirkung auf die Mikropartikel in der Microchannel Signale (z.B.die Anzahl und Lage der Knoten Druck und die Mikropartikel Konzentrationen an den entsprechenden Druck-Knoten). Dieser Artikel zeigt, dass die Fahrzeit von der Mikropartikel auf nur einem Knoten reduziert werden kann ~ 2-fold auf das Leistungsgewicht der Grundfrequenz größer als ca. 90 %. Im Gegensatz dazu gibt es drei Druck-Knoten in der Microchannel, wenn weniger als diese Schwelle. Des weiteren Anpassung der Anfangsphase zwischen der Grundfrequenz und die dritte harmonische Ergebnisse in andere Bewegung Preise der drei Tripadvisor Druck Knoten sowie des Anteils der Mikropartikel an jedem Druck-Knoten in der Microchannel. Es ist eine gute Übereinstimmung zwischen der experimentellen Beobachtung und der numerischen Vorhersagen. Diese neuartige Erregung Methode integrieren leicht und nicht-invasiv in das LOC-System, mit einem breiten Vertretbarkeit und nur ein paar Änderungen an der Versuchsaufbau.

Introduction

LOC-Technologie integriert eine oder mehrere Funktionen auf einem Mikrochip für Biologie, Chemie, Biophysik und biomedizinischen Prozesse. LOC ermöglicht ein Labor-Setup im Maßstab kleiner als Sub-Millimeter, schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten, eine kurze Reaktionszeit, hohe Prozesskontrolle, einen geringen Verbrauch (weniger Abfall, weniger Reagenzien Kosten und weniger erforderlichen Probenvolumen), einen hohen Durchsatz aufgrund Parallelisierung, eine Low cost in Zukunft Massenproduktion und kostengünstige Einwegartikel, einen hohen Sicherheitsstandard für chemische, radioaktive oder biologische Studien und die Vorteile eines kompakten und tragbaren Gerät1,2. Präzise Zelle Manipulation (d.h., Ansammlung und Trennung) ist entscheidend für eine LOC-basierte Analyse und Diagnose3,4. Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Mikropartikel Manipulation haben jedoch eine Vielzahl von Herausforderungen. Viele Techniken, wie z. B. Elektro-Osmose5, Dielektrophorese (DEP)6, Magnetophoresis7, Thermophorese,8,9, eine optische Ansatz10, eine optoelektronische nähern11 , eine hydrodynamische Ansatz12und Acoustophoresis13,14,15, entwickelt worden. Im Vergleich sind akustische Ansätze für eine LOC-Anwendung geeignet, weil theoretisch können viele Arten von Mikropartikeln/Zellen effektiv manipuliert und nicht-invasiv mit einer ausreichend hohen Kontrast (Dichte und Kompressibilität) im Vergleich mit der umgebenden Flüssigkeit. Daher kommen im Vergleich zu ihren Kollegen, akustische Ansätze von Natur aus für die meisten Mikropartikel und biologischen Objekten, unabhängig von ihrer optischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften16.

Akustische Oberflächenwellen (SAWs) aus der IDTs propagieren meist auf der Oberfläche von einem piezoelektrischen Substrat bei der Dicke von mehreren Wellenlängen und dann Leck an der Rayleigh-Winkel in die Flüssigkeit in der Microchannel nach der Snell Gesetz17, 18,19,20,21,22. Sie haben die technischen Vorteile der hohen Energieeffizienz entlang der Oberfläche aufgrund ihrer Lokalisation der Energie, eine tolles Design-Flexibilität bei hoher Frequenz, eine gute Systemintegration mit mikrofluidischen Kanal und Miniaturisierung mit Micro-Elektronik-Mechanical (MEMS) Systemtechnologie und ein hohes Potenzial zur Serienfertigung23. In diesem Protokoll Sägen aus ein paar identische IDTs generiert und in die entgegengesetzte Richtung um eine stehende Welle oder Tripadvisor, in der Microchannel generieren wo abgehängte Mikropartikel an Druck Knoten, vor allem von der angewandten Akustik gedrängt werden vermehrt Strahlung Kraft24. Die Amplitude der so resultierende Kraft richtet sich nach der Erregerfrequenz, Mikropartikel Größe und seine akustischen Kontrast Faktor22,25.

Solche Acoustophoresis hat die Begrenzung der vorgegebenen manipulierende Muster, die nicht leicht verstellbar sind. Die Anregungsfrequenz des der IDTs richtet sich nach ihrer regelmäßigen Entfernung, so ist die Bandbreite sehr begrenzt. Verschiedene Strategien wurden entwickelt, um die Einstellbarkeit und Manipulation Funktionalität zu erweitern. Die erste und zweite Modi akustische stehender Wellen in verschiedenen Teilen der Microchannel angewendet könnte Mikropartikel effektiver nach verschiedenen Bewegung Geschwindigkeit in Richtung der Schwingungsknoten-Linien26trennen. Diese beiden Modi konnten auch auf der ganze Teil der Microchannel angewendet werden und wechselte alternativ27,28,29. Ist jedoch dafür, eine große Anzahl von Geräten (d.h., drei Funktion Generatoren, zwei Impedanzanpassung Einheiten und ein elektromagnetisches Relais) erforderlich, mit der steigenden Kosten und Kontrolle Komplexität der Versuchsaufbau aufgrund der verschiedenen elektrische Impedanzen an der Grundfrequenz und dritte harmonische der piezokeramischen Platte30. Darüber hinaus konnte schräg-Finger interdigital Transducer (SFITs) angewendet werden, um die Zellen und die Strukturierung durch eine Periode der schräge Finger für eine bestimmte Resonanz20,31spannende Mikropartikel anzupassen. Allerdings ist dann die Bandbreite umgekehrt proportional zu der Anzahl der schräge Finger. Mehrere Knoten Druckleitungen haben eine höhere Trennleistung und Sensibilität gegenüber der einzelnen Knotenpunkte Linie im konventionellen Tripadvisor-basierte Mikropartikel Separator. Alternativ könnte die Lage der Druck Knoten auch einfach durch Anpassung der Phasendifferenz angewendet, die zwei IDTs Design32,33geändert werden.

Die Grundfrequenz und die dritte harmonische IDTs haben ähnliche Frequenzgänge so dass sie gleichzeitig angeregt werden können die mehr Einstellbarkeit der Mikropartikel Manipulation34vorsieht. Im Vergleich zu den konventionellen IDT Erregung bei einer einzigen Frequenz, Anpassung der akustischen Druck die Zweifrequenz-Erregung und die Phase zwischen ihnen bietet technische Einzigartigkeit, z. B. bis zu ~ 2-fach Fahrzeit auf der Mondknotenachse Druck reduziert Linie oder die Mitte des der Microchannel, die vielfältige Anzahl und Lage der Knotenpunkte Druckleitungen und Mikropartikel-Konzentrationen.

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Protocol

1. Vorbereitung des mikrofluidischen Kanals

  1. Mischen Sie Poly-Dimethylsiloxane (PDMS) mit einem Elastomer Basis im Verhältnis 10:1.
  2. Die Mischung in einem Vakuumofen entgasen und gießt es auf einem Silizium-Wafer mit einem negativen Ton Photoresist Muster auf der Oberseite.
  3. Entgasen der gemusterten Silizium-Wafer wieder und Erhitzen Sie es bei 70 ° C für 3 h in einem Inkubator für Erstarrung.

2. Herstellung von Interdigital Transducer

  1. Anzahlung 20 nm Cr und 400 nm Al auf einem Wafer LiNbO-3 ; Muster 20 Streifen mit einer Breite von 150 µm und eine Blende von 2 cm auf einem Kunststoff-Maske für Photolithographie durch die Hinterlegung der positiven Photoresist auf dem Substrat.
  2. Entfernen Sie die Cr-Al-Schicht auf der nicht-exponierten Bereich mit Aceton.
  3. Behandeln sie die Oberfläche mit Sauerstoffplasma (mit einem Stickstoff und Sauerstoff-Verhältnis von 2:1) bei der Leistung von 30 W für 60 s.
  4. Richten Sie die PDMS Microchannel und binden Sie es an das LiNbO3 Substrat durch Drücken mit dem Daumen für ein paar Sekunden.
  5. Platzieren Sie das integrierte Gerät in der Heizkammer bei 60 ° C für 3 h.

(3) Zweifrequenz-Anregung

  1. Gleichzeitig gelten zwei Frequenzkomponenten (f1 und f3, die Grundfrequenz und seine dritte harmonische des vorgefertigten IDT, beziehungsweise) mit der Phase Unterschied φ zwischen ihnen zu dem IDTs, damit die produzierte Säge kann wie folgt ausgedrückt werden.
    Equation 1
    Hier,
    Equation 2und Equation 3 = der akustischen Druck.
  2. Synthetisieren Sie die Zweifrequenz-Wellenform mit dem Formel-Editor von ArbExpress Anwendungs-Software auf die Sampling-Frequenz von 100 MS/s zu und zu speichern Sie, der Funktionsgenerator als beliebigen Eingabe für die Säge Erregung im Experiment über ein USB-Kabel.
  3. Die Macht der Grundfrequenz, die insgesamt abgestrahlte Leistung variieren Equation 4 von 100 % (Erregung an den rein Grundfrequenz) auf 0 % (Erregung an den rein dritte harmonische); für einen guten Vergleich ändern, aber der gesamten Leistung beibehalten.
  4. Variieren Sie die Phasendifferenz der Zweifrequenz-Anregung von 0° bis 360°.

(4) numerische Simulation

  1. Beschreiben Sie die Bewegung der inkompressiblen Laminar-Flow mit niedrigen Reynolds (d.h., Re = 0,55) und Mach Zahlen wie folgt35.
    Equation 5
    Equation 6
    Hier,
    Equation 7= der fluidgeschwindigkeit,
    Equation 8= die dynamische Viskosität,
    Equation 9= die flüssigkeitsdichte,
    Equation 10= Druck auf die Flüssigkeit,
    Equation 11= die Einheitsmatrix und
    Equation 12= eine externe Kraft.
  2. Beschreiben Sie die produzierte Stoke ziehen Kraft auf das Objekt als folgt36.
    Equation 13
    Hier,
    Equation 14= den Radius der Mikropartikel,
    Equation 15= die Geschwindigkeit der Flüssigkeit und
    Equation 16die Geschwindigkeit der Mikropartikel =.
  3. Leiten Sie die akustische Strahlung Krafteinwirkung auf die Mikropartikel in der Microchannel entlang der X-Achse (über die Microchannel-Breite) auf einer einzigen Frequenz wie folgt16 .
    Equation 17
    Hier,
    Equation 18= die Menge der Mikropartikel,
    Equation 19= die Dichte der Mikropartikel,
    Equation 20= die Dichte des Mediums,
    Equation 21= die Kompressibilität der Mikropartikel und
    Equation 22= die Kompressibilität des Mediums.
  4. Die daraus resultierende akustische Strahlung Kraft der Zweifrequenz-Anregung wie folgt ableiten.
    Equation 23
  5. Die Querbewegung über die Kanalbreite Express (entlang der y-Achse) ziehen Sie unter die akustische Strahlung Kraft und die Stokes Kraft durch Newtons zweites Gesetz wie folgt geregelt.
    Equation 24
  6. Lösen Sie die gewöhnlichen Differentialgleichungen (Oden) oben mit der vierte Auftrag Runge-Kutta-Verfahren auf einem Personal Computer. Legen Sie den Zeitschritt und Gesamtdauer als 1 µs und 20 s, beziehungsweise.

5. experimentelle Beobachtung

  1. Drehen Sie die Lösung in der Konzentration von 5,9 x 107 mit 4 µm grün fluoreszierende Polystyrol-Kügelchen pro 1 mL durch Wirbel für ca. 2-3 min. und dann Tauchen sie in eine Ultraschall-sonikator für 10 min, jede Agglomeration vor jeder Prüfung zu stören.
  2. Füllen Sie die Masse in eine 3 mL Spritze und dann mit einer Spritzenpumpe bei einer Durchflussmenge von 3 bis 5 µL/min zu fahren.
  3. Fahren Sie die IDT mit dem Dual-Frequenz-Signal von einem Funktionsgenerator, gefolgt von einer Endstufe.
  4. Die stabilisierte Mikropartikel in der nachgeschalteten mikrokanal unter einem Lichtmikroskop bei 40 X Vergrößerung zu beobachten und das Bild mit einer digitalen Kamera aufnehmen.
  5. Messen Sie die Lage des kumulierten Mikropartikel in der digitalen Aufnahmen mit ImageJ und der etablierten Skala zu, und dann bestimmen Sie quantitativ die Konzentration von den angesammelten Mikropartikel mit der normalisierten Fluoreszenz Helligkeit Jeder Druck-Knoten.

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Representative Results

Die Verteilungen der Schalldruck und die akustische Strahlung Kraft ein Tripadvisor auf die Zweifrequenz-Anregung (6.2 und 18,6 MHz) sind in Abbildung 1dargestellt. Hier tritt die Zweifrequenz-Anregung auf Polystyrol Mikropartikel (4 µm im Durchmesser) in einem mikrokanal mit einer Breite von 300 µm bei einer akustischen Leistung von 146 mW. Die daraus resultierende Schalldruck ist immer in Phase Wenn P1 > 90 % so, dass nur ein Druck Knoten bei y vorhanden = 150 µm. Im Gegensatz dazu sind drei Druck-Knoten bei y = 75, 150 und 225 µm bei P1 = 90 %, und bei y = 50, 150 und 250 µm bei P1 = 0 %. Die Schwelle von P1= 90 % ist fast konstant alle Testbedingungen, gefunden, da ein Mikropartikel-Durchmesser von 4 bis 10 µm, einer akustischen Gesamtleistung von 73-648 mW und eine Ansteuerfrequenz von 6,2-18,6 MHz ist.

P 1 = 90 %, die Mikropartikel in der Region von 75 µm < y < 255 µm und 0 µm ≤ y ≤ 75 µm bewegen sich auf dem Mittel- und dem niedrigeren Druck-Knoten bzw.. Im Vergleich dazu bei P1 = 0 %, die Regionen für die Mittel- und der niedrigere Druck Knoten sind bis 100 µm geändert < y < 200 µm und 0 µm ≤ y ≤ 100 µm, beziehungsweise. Anschließend die Mikropartikel-Konzentrationen an den unteren Knoten variieren von 25 % auf 33,3 % und an den zentralen Knoten von 50 % auf 33,3 %, wenn P1 von 90 % auf 0 %, bzw. zu verringern (siehe Abb. 2a). Reduziert sich die Fahrzeit von der Mikropartikel in Richtung der Druck-Knoten von ca. 1,95 s P 1 = 100 % auf 0,97 s P 1 = 95 % (siehe Abb. 2 b). Die Abhängigkeit von der Position des Knotens Druck und die Mikropartikel Konzentration auf P1, experimentell gemessen hat eine gute Korrelation mit der numerischen Vorhersage (R2 = 0.85 in Abbildung 2 c und R 2 = 0,83 in Abb. 2d). Eine große Anzahl von Macht Verhältnisse wurden getestet (n > 31), und die Variationen in der Position des kumulierten Mikropartikel (6,8-10,6 %) sind viel kleiner als die in der Partikelkonzentration an den Druck-Knoten (6,7-31,4 %), die möglicherweise aufgrund der Auftreten der Agglomeration während der Mikropartikel-Ansammlung.

Die erste Phase des dritten harmonischen in die Zweifrequenz-Anregung betrifft die synthetisierte treibende Wellenform, die daraus resultierenden akustischen Strahlung Kraft die Mikropartikel und die Position des Knotens Druck (siehe Abbildung 3). Mit einem Zuwachs von φ von 0° bis 180°, Druck die drei Knoten (y = 63,5, 150 und 236.5 µm) verschiebt sich allmählich nach unten über die Microchannel. Wie P1 auf 85 % festgesetzt wurde, der Niedrigerere Druck-Knoten befindet sich bei y = 49,5 µm, 33,5 µm, 17 µm und 0 µm und bei φ = 45°, 90°, 135 ° und 180°. Die akustische Strahlung Truppen aus f1 und f3 sind gegenphasig bei φ = 0 ° c, während in Phase φ = 180 °. Zum Beispiel bei y = 75 µm und φ = 0 °, die maximale akustische Strahlung Kräfte der f1 und f3 sind 37.68 pN und-47.49 pN, beziehungsweise. Während bei φ = 180 °, die maximale akustische Strahlung Kraft von f1 und f3 an der gleichen Position sind 37.68 pN und 47.49pN, beziehungsweise. Alle Druck-Knoten verschieben nach unten über die Microchannel sich linear mit der Zunahme der φ. Es wird darauf hingewiesen, dass der niedrigere Druck-Knoten mit einer viel schnelleren Rate als jene des Zentrums und der Atmosphärendruck Knoten (d. h.von 63,5 bis 0 µm von 150 auf 110,6 µm und 236.5 µm bis 190.1 µm mit der Änderung des φ von 0° bis 180°) verschiebt. Bei φ = 180 °, 4 Druck-Knoten vorhanden sind. Danach den Druck Knoten an der unteren Grenze (y = 0 µm) verschwindet, und dass an der oberen Grenze (y = 300 µm) verschiebt sich nach unten mit der gleichen Rate wie der untere Druck-Knoten mit dem Wechsel von φ von 0° bis 180°. Bei φ = 360 °, der Druck-Knoten ersetzt ein nebeneinander (d. h., der Atmosphärendruck Knoten bei φ = 360° hat am selben Ort wie den zentralen Druck Knoten am φ = 0°). Die experimentellen Ergebnisse haben eine gute Übereinstimmung mit der numerischen Vorhersage, insbesondere die Lage des Knotens Druck in verschiedenen Phasen.

Figure 1
Abbildung 1. (a) schematische Darstellung der Versuchsanordnung und (b) Foto von IDTs und PDMS Microchannel (Skala von 300 µm). (c) Druck-Wellenform und (d) die entsprechende akustische Strahlung Kraft aufgebracht, die 4-µm-Mikrosphären in einem 300 µm mikrofluidischen Kanal durch die Zweifrequenz-Anregung der abwechslungsreichen macht-Verhältnisse von P1 = 95 %, 91 %, 90 %, 100 % (rein Grundfrequenz), 85 % und 0 % (rein dritte harmonische) auf die gesamte akustische Leistung des 146 mW. Bewegung der Mikropartikel zunächst bei y = 0 µm (e) mit dem Durchmesser von 4 µm unter die abwechslungsreiche macht Verhältnisse (88-91 %) und insgesamt akustische Befugnisse (73-648 mW) und (f) mit den unterschiedlichen Durchmessern von 4, 6, 8 und 10 µm bei akustischen Gesamtleistung von 73 mW. Diese Zahl wurde von Sriphutkiat, Y., Et al.modifiziert. 34. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2. (a) Mikropartikel Position und Konzentration, (b) Bewegung der Mikropartikel zunächst bei y-0 = 0 μm und die Mikropartikel Akkumulationszeit mit Zweifrequenz-Erregung bei akustischen Gesamtleistung von 146 mW mit abwechslungsreichen macht Verhältnisse. Vergleich von Simulation und experimentellen Ergebnissen (mittlere Standardabweichung) der (c) die Position des Druck-Knotens (R2 = 0.85, n = 37) und (d) die Mikropartikel Konzentration an jedem Druck-Knoten in der Microchannel (R2 = 0,83, n = 31) an der abwechslungsreichen macht Verhältnisse von P1. Diese Zahl verändert wurde, vom Sriphutkiat, Y., Et Al. 34. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3. (a) die synthetisierte Wellenform die Zweifrequenz-Erregung, (b) die Verteilung der resultierenden akustischen Strahlung Kraft über 300 µm Microchannel in der abwechslungsreiche Anfangsphase von 0° bis 180° auf das Leistungsgewicht von 85 %. Die Auswirkungen der ersten Phase auf die Zweifrequenz-Erregung, Ø, über den Standort des Druck-Knotens in der (C) Simulation und (e) Experiment (Mittelwert ± Standardabweichung) und der Prozentsatz der Mikropartikel angesammelt an jedem Druck-Knoten (d) Simulation und (f) zu experimentieren. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

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Discussion

Die Mikropartikel-Bewegung in der Microchannel durch ein Tripadvisor auf die Zweifrequenz-Anregung wurde ausgiebig untersucht in dieser Studie, und eine Technik effektiv einstellbaren Strukturierung durch Variation der Zweifrequenz-Erregung Signale wurde entwickelt und getestet. Die Herstellung solch einer Wellenform ist leicht von den meisten Funktion Generatoren realisiert, und die Einstellung ist sehr bequem. Die S12- und S11-Frequenzgänge von vorgefertigten IDTs illustrieren mehrere resonanzmoden34. Die gemessene Grundfrequenz von 6,1 MHz und der dritte Oberton von 17,8 MHz sind in der Nähe dieser gestaltete Werte (6.2 und 18,6 MHz) mit ähnlichen Übertragung Koeffizienten-8,340 dB vs. -9,750 dB, beziehungsweise. So wird eine ähnliche akustische Energie Ausgang auf diese beiden Komponenten auf die Zweifrequenz-Anregung mit der einzigen IDT erwartet. Eine solche Komponente-Kombination ist nicht nur beschränkt auf f1 und f-3. Andere, sind wie f1 und f-5, und f3 und f-5, auch anwendbar. Obwohl Piezokeramiken auch verschiedene Oberwellen der akustischen Masse erzeugen können, ist die gleichzeitige Anregung von ihnen unmöglich. Wechsel das hörfeld der Mikropartikel Sortierung29 verbessern könnte, aber auf Kosten der Ausrüstung und einer hohen Komplexität.

Die Anzahl und Lage der Druck-Knoten in der Microchannel und die entsprechende Mikropartikel-Konzentrationen konnte bequem und effektiv durch die Zweifrequenz-Anregung abgestimmt werden ohne andere Teile zu ändern. Nur ein Druck Knoten bei P1 > 90 % ist identisch mit dem von der Grundfrequenz produziert. Allerdings gibt es drei Druck-Knoten mit unterschiedlichen Positionen und eine Mikropartikel-Konzentration unterhalb dieser Schwelle. Diese Schwelle ist für alle Prüfparameter hier z. B. die Ansteuerfrequenz der Schallleistung und der Durchmesser der Mikropartikel konstant gefunden. Die experimentellen Ergebnisse korrelieren sehr gut mit der theoretischen Vorhersage. Durch die Verwendung der vorgeschlagenen Strategie, könnte die Fahrzeit der Mikropartikel bis zu reduziert ~ 2-fach, was einen höheren Durchsatz darauf hindeutet.

Phasenmodulation mit dual-Frequenz bietet eine flexible Steuerung des Standortes Druck Knoten. Verlagerung von anderen Druck-Knoten entfernt oder Einstellen der Richtung der Kraft nach innen akustische Strahlung kann eine einfache Möglichkeit, die Zahl der Mikropartikel auf dem spezifischen Druck-Knoten sein. Bei φ ≥ 180 °, der Druck-Knoten am unteren Ende der Microchannel verschwindet, sondern eine an die Spitze erscheint. Bei φ = 360 °, der Ersatz von Druck Knoten tritt. So bewegen nodal Druckleitungen kontinuierlich mit der abwechslungsreichen Phase zwischen zwei Frequenzkomponenten.

In dieser Studie gibt es noch einige Einschränkungen. Mehr akustische Dämpfung und Viskose Erwärmung das Wandmaterial können eingeführt werden, wenn eine Säge durch eine Dicke PDMS Microchannel37propagiert. Parasitäre wellenerregung in der Wand, z. B. aus einem akustischen volumenwelle kann auch die Flüssigkeit in der Microchannel betätigen. Experimente mit biologischen Zellen sind in einen großen Bedarf für den klinischen Einsatz.

Dieses akustische LOC ist von Natur aus nicht-invasiv und diese neue Strategie der Erregung könnte verbessern die Vertretbarkeit und Manipulation, die in vielen Anwendungen ein großes Potenzial hat. Zweifrequenz-Erregung in biologischen Diagnosen wie isolieren zirkulierende Tumorzellen (CTC), kann Auskunft über das Auftreten von Metastasen und anschließend fordern sofortige Behandlung.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgments

Diese Arbeit wurde von der Academic Research Fund (AcRF) Stufe 1 (RG171/15), Ministerium für Bildung, Singapur gesponsert.

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

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Engineering phase Ausgabe 138 Mikropartikel Manipulation akustische Oberflächenwellen stehend Zweifrequenz-Erregung Leistungsgewicht Unterschied mikrofluidischen Kanal
Mikropartikel Manipulation durch ständigen akustischen Oberflächenwellen mit Zweifrequenz-Erregungen
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Zhou, Y., Sriphutkiat, Y.… More

Zhou, Y., Sriphutkiat, Y. Microparticle Manipulation by Standing Surface Acoustic Waves with Dual-frequency Excitations. J. Vis. Exp. (138), e58085, doi:10.3791/58085 (2018).

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