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Engineering

माइक्रोचैनल में उप-किलोहर्ट्ज़ थरथरानवाला प्रवाह की पीढ़ी के लिए एक बाहरी ड्राइवर की असेंबली और लक्षण वर्णन

Published: January 28, 2022 doi: 10.3791/63294
Automatic Translation
1, 1
1Department of Mechanical Science and Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign

Summary

प्रोटोकॉल माइक्रोचैनल में 10-1000 हर्ट्ज से हार्मोनिक थरथरानवाला प्रवाह का उत्पादन करने के लिए एक सुविधाजनक विधि को दर्शाता है। यह एक मॉड्यूलर तरीके से माइक्रोचैनल के लिए एक कंप्यूटर-नियंत्रित स्पीकर डायाफ्राम को इंटरफेस करके किया जाता है।

Abstract

माइक्रोफ्लुइडिक तकनीक विश्लेषण और संश्लेषण दोनों के लिए रासायनिक और जैविक प्रयोगशालाओं में एक मानक उपकरण बन गई है। तरल नमूनों का इंजेक्शन, जैसे कि रासायनिक अभिकर्मकों और सेल संस्कृतियों, मुख्य रूप से स्थिर प्रवाह के माध्यम से पूरा किया जाता है जो आमतौर पर सिरिंज पंप, गुरुत्वाकर्षण या केशिका बलों द्वारा संचालित होते हैं। पूरक ऑस्सिलेटरी प्रवाह का उपयोग शायद ही कभी इसके कई फायदों के बावजूद अनुप्रयोगों में माना जाता है जैसा कि हाल ही में साहित्य में प्रदर्शित किया गया है। माइक्रोचैनल में ऑस्सिलेटरी प्रवाह के कार्यान्वयन के लिए महत्वपूर्ण तकनीकी बाधा संभवतः इसके व्यापक गोद लेने की कमी के लिए जिम्मेदार है। उन्नत वाणिज्यिक सिरिंज पंप जो ऑस्सिलेटरी प्रवाह का उत्पादन कर सकते हैं, अक्सर अधिक महंगे होते हैं और केवल 1 हर्ट्ज से कम आवृत्तियों के लिए काम करते हैं। यहां, एक कम लागत, प्लग-एंड-प्ले प्रकार के स्पीकर-आधारित उपकरण की असेंबली और संचालन जो माइक्रोचैनल में ऑस्सिलेटरी प्रवाह उत्पन्न करता है, का प्रदर्शन किया जाता है। 10-1000 हर्ट्ज से लेकर आवृत्तियों के साथ उच्च निष्ठा हार्मोनिक oscillatory प्रवाह स्वतंत्र आयाम नियंत्रण के साथ प्राप्त किया जा सकता है। 10-600 μm से लेकर amplitudes आपरेशन की पूरी श्रृंखला में प्राप्त किया जा सकता है, एक ठेठ microchannel में अनुनादी आवृत्ति पर > 1 मिमी के आयाम ों सहित। यद्यपि दोलन आवृत्ति स्पीकर द्वारा निर्धारित की जाती है, हम बताते हैं कि दोलन आयाम द्रव गुणों और चैनल ज्यामिति के प्रति संवेदनशील है। विशेष रूप से, दोलन आयाम चैनल सर्किट लंबाई और तरल चिपचिपाहट में वृद्धि के साथ कम हो जाता है, और इसके विपरीत, आयाम स्पीकर ट्यूब मोटाई और लंबाई में वृद्धि के साथ बढ़ता है। इसके अतिरिक्त, उपकरण को माइक्रोचैनल पर डिज़ाइन करने के लिए कोई पूर्व सुविधाओं की आवश्यकता नहीं होती है और यह आसानी से अलग करने योग्य होता है। यह pulsatile प्रवाह उत्पन्न करने के लिए एक सिरिंज पंप द्वारा बनाई गई एक स्थिर प्रवाह के साथ एक साथ इस्तेमाल किया जा सकता है।

Introduction

माइक्रोचैनल में तरल प्रवाह दर का सटीक नियंत्रण प्रयोगशाला-ऑन-ए-चिप अनुप्रयोगों जैसे ड्रॉपलेट उत्पादन और एनकैप्सुलेशन 1,मिश्रण 2,3, और निलंबित कणों की छंटाई और हेरफेर के लिए महत्वपूर्ण है 4,5,6,7। प्रवाह नियंत्रण के लिए मुख्य रूप से उपयोग की जाने वाली विधि एक सिरिंज पंप है जो अत्यधिक नियंत्रित स्थिर प्रवाह का उत्पादन करती है जो या तो तरल की एक निश्चित मात्रा या एक निश्चित वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर का वितरण करती है, जो अक्सर पूरी तरह से यूनिडायरेक्शनल प्रवाह तक सीमित होती है। यूनिडायरेक्शनल प्रवाह के उत्पादन के लिए वैकल्पिक रणनीतियों में गुरुत्वाकर्षण सिर8, केशिका बलों9, या इलेक्ट्रो-आसमाटिक प्रवाह10 का उपयोग करना शामिल है। प्रोग्राम योग्य सिरिंज पंप प्रवाह दरों और वितरित मात्रा के समय-निर्भर द्विदिश नियंत्रण के लिए अनुमति देते हैं, लेकिन सिरिंज पंप की यांत्रिक जड़ता के कारण 1 एस से अधिक प्रतिक्रिया समय तक सीमित हैं।

कम समय के पैमाने पर प्रवाह नियंत्रण प्रवाह भौतिकी में गुणात्मक परिवर्तन के कारण अन्यथा दुर्गम संभावनाओं के 6,11,12,13,14,15 की अधिकता को अनलॉक करता है। इस विविध प्रवाह भौतिकी का उपयोग करने का सबसे व्यावहारिक साधन ध्वनिक तरंगों या थरथरानवाला प्रवाह के माध्यम से 10-1- 10-9 s या 10 1-10 9 हर्ट्ज तक की अवधि के साथ है। इस आवृत्ति रेंज के उच्च अंत को थोक ध्वनिक तरंग (BAW; 100 kHz-10 MHz) और सतह ध्वनिक तरंग (SAW; 10 MHz-1 GHz) उपकरणों का उपयोग करके एक्सेस किया जाता है। एक ठेठ BAW डिवाइस में, पूरे सब्सट्रेट और द्रव स्तंभ एक बंधुआ piezoelectric भर में एक वोल्टेज संकेत लागू करके कंपन कर रहे हैं। यह अपेक्षाकृत उच्च थ्रूपुट को सक्षम बनाता है, लेकिन उच्च आयामों पर हीटिंग में भी परिणाम देता है। SAW उपकरणों में, हालांकि, ठोस-तरल इंटरफ़ेस को एक पीजोइलेक्ट्रिक सब्सट्रेट पर पैटर्न वाले इंटरडिजिटेटेड इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी पर वोल्टेज लागू करके दोलन किया जाता है। बहुत कम तरंग दैर्ध्य (1 μm-100 μm) के कारण 300 एनएम के रूप में छोटे कणों को SAW उपकरणों में उत्पन्न दबाव तरंग द्वारा ठीक से हेरफेर किया जा सकता है। छोटे कणों में हेरफेर करने की क्षमता के बावजूद, SAW विधियां स्थानीय कण हेरफेर तक सीमित हैं क्योंकि तरंग तेजी से स्रोत से दूरी के साथ क्षीण हो जाती है।

1-100 kHz आवृत्ति रेंज में, oscillatory प्रवाह आमतौर पर piezo-तत्वों का उपयोग करके उत्पन्न होते हैं जो एक डिज़ाइन किए गए गुहा16,17 के ऊपर एक polydimethylsiloxane (PDMS) माइक्रोचैनल से बंधे होते हैं। पैटर्न गुहा के ऊपर पीडीएमएस झिल्ली एक कंपन झिल्ली या ड्रम की तरह व्यवहार करती है जो चैनल के भीतर तरल पदार्थ पर दबाव डालती है। इस आवृत्ति सीमा पर, तरंग दैर्ध्य चैनल के आकार से बड़ा होता है, लेकिन दोलन वेग आयाम छोटे होते हैं। इस आवृत्ति शासन में सबसे उपयोगी घटना ध्वनिक / चिपचिपा स्ट्रीमिंग प्रवाह की पीढ़ी है, जो जड़ता18 के साथ तरल पदार्थों के प्रवाह में निहित गैर-रैखिकता के कारण स्थिर प्रवाह को ठीक कर रहे हैं। स्थिर स्ट्रीमिंग प्रवाह आमतौर पर बाधाओं, तेज कोनों, या माइक्रो-बुलबुले के आसपास के क्षेत्र में उच्च गति काउंटर-घूर्णन भंवरों के रूप में प्रकट होते हैं। ये भंवर19,20 के मिश्रण औरप्रवाह धारा 21 से 10 μm आकार के कणों को अलग करने के लिए उपयोगी हैं।

10-1000 हर्ट्ज की सीमा में आवृत्तियों के लिए, ऑसिलेटरी घटक के वेग और इससे जुड़े स्थिर चिपचिपा स्ट्रीमिंग दोनों परिमाण में काफी हैं और उपयोगी हैं। इस आवृत्ति सीमा में मजबूत oscillatory प्रवाह जड़त्वीय ध्यान केंद्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकताहै 22, ड्रॉपलेट पीढ़ी23 की सुविधा, और प्रवाह की स्थिति (Womersley संख्या) उत्पन्न कर सकते हैं कि इन विट्रो अध्ययन के लिए रक्त प्रवाह की नकल. दूसरी ओर, स्ट्रीमिंग प्रवाह मिश्रण, कण फँसाने और हेरफेर के लिए उपयोगी हैं। आवृत्तियों की इस सीमा में थरथरानवाला प्रवाह भी23 से ऊपर वर्णित के रूप में डिवाइस के लिए बंधे एक piezo-तत्व का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है। एक बंधुआ piezo तत्व के माध्यम से oscillatory प्रवाह को लागू करने के लिए एक महत्वपूर्ण बाधा यह है कि यह सुविधाओं को पहले से ही डिजाइन किया जा करने की आवश्यकता है। इसके अलावा, बंधुआ स्पीकर तत्व detachable नहीं हैं, और एक नया तत्व प्रत्येक डिवाइस24 के लिए बंधुआ होना चाहिए। हालांकि, ऐसे उपकरण कॉम्पैक्ट होने का लाभ प्रस्तुत करते हैं। एक वैकल्पिक विधि एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले वाल्व20 का उपयोग कर रही है। इन वाल्वों को संचालन के लिए वायवीय दबाव स्रोतों और कस्टम नियंत्रण सॉफ़्टवेयर की आवश्यकता होती है और इसलिए परीक्षण और कार्यान्वयन के लिए तकनीकी बाधा को बढ़ाते हैं। फिर भी, ऐसे उपकरण सेट दबाव आयाम और आवृत्ति के आवेदन को सक्षम करते हैं।

इस लेख में, माइक्रोचैनल में 10-1000 हर्ट्ज की आवृत्ति सीमा में ऑस्सिलेटरी प्रवाह उत्पन्न करने के लिए एक उपयोगकर्ता के अनुकूल विधि के निर्माण, संचालन और लक्षण वर्णन का वर्णन किया गया है। विधि लागत प्रभावी असेंबली, संचालन में आसानी, और मानक माइक्रोफ्लुइडिक चैनलों और सिरिंज पंप और ट्यूबिंग जैसे सामान के साथ इंटरफ़ेस करने के लिए तैयार जैसे कई फायदे प्रदान करती है। इसके अतिरिक्त, पिछले समान दृष्टिकोण25 की तुलना में, विधि उपयोगकर्ता को दोलन आवृत्तियों और आयामों का चयनात्मक और स्वतंत्र नियंत्रण प्रदान करती है, जिसमें ज्यावक्रीय और गैर-ज्यावक्रीय तरंगों के बीच मॉडुलन शामिल है। ये विशेषताएं उपयोगकर्ताओं को आसानी से ऑस्सिलेटरी प्रवाह को तैनात करने की अनुमति देती हैं और इसलिए, जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान के क्षेत्रों में वर्तमान में मौजूदा माइक्रोफ्लुइडिक प्रौद्योगिकियों और अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में व्यापक रूप से गोद लेने की सुविधा प्रदान करती हैं।

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Protocol

1. रैपिड प्रोटोटाइप मोल्ड डिजाइन और निर्माण

  1. किसी PC पर AutoCAD खोलें. कार्यपट्टी पर फ़ाइल का चयन करें, फिर खोलें का चयन करें और ब्राउज़ करें और .dxf या .dwg एक्सटेंशन वाले चैनल मोल्ड की तीन-आयामी (3 डी) मॉडल फ़ाइल पर क्लिक करें।
  2. क्लिक करके और इसके चारों ओर एक बॉक्स खींचकर पूरे मॉडल का चयन करें। फ़ाइल | का चयन करके डिज़ाइन को .stl फ़ाइल के रूप में निर्यात करें निर्यात करें, फिर अन्य स्वरूपों और ड्रॉपडाउन बॉक्स से .stl चुनना. 
  3. इस तरह Formlabs FORM3 के रूप में एक उच्च परिशुद्धता राल stereolithographic (SLA) प्रिंटर के लिए फ़ाइल अपलोड करें। राल कक्ष में राल डालो और मुद्रण शुरू करने और सबसे छोटे z-अक्ष चरणों के साथ मोल्ड का उत्पादन (Formlabs स्पष्ट राल के लिए 25 माइक्रोन).
  4. स्वचालित भाग मुद्रण के पूर्ण होने की प्रतीक्षा करें.
    नोट: 0.1 मिमी के रूप में छोटे के रूप में सुविधाओं के साथ Molds इस तरह से गढ़ा जा सकता है.
  5. राल से भाग को हटाने के बाद, किसी भी शेष राल को हटाने के लिए 5 मिनट के लिए आइसोप्रोपेनोल में इसे उत्तेजित करें।
  6. 2 मिनट के लिए हवा या नाइट्रोजन गैस के साथ मोल्ड सूखी।
    नोट: सिलिकॉन वेफर्स के साथ पारंपरिक माइक्रोफ्लुइडिक मोल्ड फैब्रिकेशन और किसी भी SU8 या KMPR photoresists के साथ फोटोलिथोग्राफी का उपयोग छोटी सुविधाओं के साथ एक मोल्ड का उत्पादन करने के लिए भी किया जा सकता है।
  7. यूवी प्रकाश में 60 डिग्री सेल्सियस पर सूखे मोल्ड को अधिकतम 1 घंटे के लिए ठीक करें।

2. PDMS माइक्रोचैनल निर्माण

  1. एल्यूमीनियम पन्नी की एक शीट पर मोल्ड जगह. PDMS के delamination को कम करने के लिए, स्प्रे 1 या 2 पास में सिलिकॉन मोल्ड रिलीज के साथ मोल्ड कोट.
  2. वजन से 10: 1 के अनुपात में एक डिस्पोजेबल कप में पीडीएमएस राल और क्रॉस-लिंकर डालें और डिस्पोजेबल चम्मच के साथ मिलाएं।
  3. आवश्यक मोटाई की एक फिल्म का उत्पादन करने के लिए मोल्ड पर परिणामी मिश्रण डालें। बड़े चैनल की दीवार विरूपण को रोकने के लिए, 5 मिमी से अधिक की पीडीएमएस मोटाई या अधिकतम सुविधा मोटाई के 3-4 गुना को बनाए रखें।
  4. degas कक्ष में डाला PDMS के साथ मोल्ड जगह और ढक्कन बंद. सुनिश्चित करें कि ओ-रिंग हर्मेटिक रूप से कक्ष को सील कर देता है।
  5. निकास वाल्व बंद करें और degassing शुरू करने के लिए वैक्यूम किसी न किसी पंप पर बारी।
  6. लगभग 5 मिनट तक चलने वाले प्रत्येक चक्र के साथ 4-6 चक्रों के लिए एक वैक्यूम पंप में डाले गए मिश्रण को डेगास करता है। मैन्युअल रूप से एक ठीक तार का उपयोग कर किसी भी शेष बुलबुले (कोनों और खाइयों में) को हटा दें।
  7. ओवन का तापमान 80 डिग्री सेल्सियस पर सेट करें और इसे प्रीहीट करने की अनुमति दें। इलाज के लिए 2 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में मिश्रण रखें।
  8. ओवन से ठीक मोल्ड को हटा दें और इसे ठंडा करने के लिए 10 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर छोड़ दें।
  9. एक स्केलपेल का उपयोग करके, मोल्ड के किनारों को सावधानीपूर्वक काट लें। इष्टतम delamination के लिए, मोल्ड और ठीक PDMS के बीच में isopropanol इंजेक्ट करने के लिए एक सिरिंज का उपयोग करें।
  10. ठीक पीडीएमएस को मोल्ड से छील लें और इसे रेजर ब्लेड के साथ व्यक्तिगत उपकरणों में काट लें। प्रत्येक डिवाइस का आकार ग्लास स्लाइड के साथ बंधे होने के लिए 10 मिमी x 10 मिमी से 30 मिमी x 70 मिमी के बीच होना चाहिए।
  11. एक बायोप्सी पंच का उपयोग करके इनलेट और आउटलेट पर 1.0-3.0 मिमी व्यास का एक छेद बनाएं।
  12. हैंडहेल्ड रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) प्लाज्मा जनरेटर को चालू करें। ग्लास स्लाइड को सक्रिय करने के लिए, लगातार 2 मिनट के लिए कई बार एक साफ सूखे ग्लास स्लाइड पर तार इलेक्ट्रोड को पास करें। लगभग 5 मिमी के कांच के अंतराल के लिए एक तार बनाए रखें। सक्रिय ग्लास स्लाइड के संपर्क में ठीक पीडीएमएस के डिवाइस पक्ष को रखें और फिर 2 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस ओवन में रखें।
  13. polyethylene इनलेट और आउटलेट टयूबिंग आवश्यक लंबाई के लिए कटौती और उन्हें इनलेट और आउटलेट छेद में डालें।
  14. ऑपरेशन के दौरान ट्यूब टुकड़ी को रोकने के लिए, संपर्क सतह पर सिलिकॉन सीलेंट लागू करें और टयूबिंग को सुरक्षित करने के लिए 2 ज के लिए इलाज दें।

3. Oscillatory ड्राइवर असेंबली

  1. एक वक्ता के टर्मिनलों के लिए मगरमच्छ-से-पिन तारों की एक जोड़ी के मगरमच्छ क्लिप सिरों क्लैंप। यहां 8 सेमी शंकु के साथ एक 15 डब्ल्यू स्पीकर का उपयोग किया गया था, हालांकि अन्य वक्ताओं का भी उपयोग किया जा सकता है।
  2. एक इन्सुलेट कंटेनर पर ऑक्स कंट्रोलर चिप रखें। पिन aux नियंत्रक चिप के पेंच सॉकेट में समाप्त होता है और मजबूती से कनेक्टिविटी सुनिश्चित करने के लिए एक पेचकश के साथ कस डालें।
  3. एक ऑक्स केबल के एक छोर को नियंत्रक चिप से और दूसरे छोर को कंप्यूटर या स्मार्टफोन पर एक ऑक्स पोर्ट से कनेक्ट करें।
  4. बिजली की आपूर्ति के लिए एक 12 V प्रत्यक्ष वर्तमान (DC) एडाप्टर कनेक्ट करें। पावर सॉकेट के लिए डीसी एडाप्टर के समाक्षीय अंत को कनेक्ट करके नियंत्रक चिप पर पावर।
  5. एक इंटरनेट ब्राउज़र का उपयोग करके, एक ऑनलाइन टोन जनरेटर वेबसाइट पर नेविगेट करें (उदाहरण के लिए, https://www.szynalski.com/tone-generator/)।
  6. ऑनलाइन आवेदन में वांछित आवृत्ति (5-1200 हर्ट्ज) में टाइप करें। वॉल्यूम बार को आवश्यक मात्रा में स्क्रॉल करें (उदाहरण के लिए, 100%)।
  7. वेव-टाइप जेनरेटर प्रतीक पर क्लिक करें और वांछित तरंग (साइन, वर्ग, त्रिकोण, sawtooth) का चयन करें। ध्यान दें कि डिफ़ॉल्ट एक साइन तरंग है। स्पीकर को सक्रिय करने के लिए प्ले दबाएँ.

4. एडाप्टर असेंबली

नोट:: पूर्ण स्पीकर-टू-ट्यूब एडाप्टर असेंबली चित्र 1 में योजनाबद्ध द्वारा सचित्र है।

  1. 3 डी मुद्रित स्पीकर माउंट (चित्रा 1 (II)) पर स्पीकर (चित्रा 1 (I)) को ठीक करें (अनुपूरक फ़ाइल 1 में speakermount.stl देखें) घुमावदार सतह और माउंट के दोनों ओर एक टेप चिपकाकर।
  2. स्पीकर शंकु सतह के साथ लंबवत रूप से स्पीकर को उन्मुख करें। स्पीकर शंकु पर 3 डी मुद्रित एडाप्टर (चित्रा 1 (III)) रखें (अनुपूरक फ़ाइल 2 में speakertubeadapter.stl देखें)।
  3. एडाप्टर के किनारों के साथ उदारता से सिलिकॉन सीलेंट लागू करें और 2 ज के लिए इलाज करते हैं।
  4. स्पीकर और स्पीकर माउंट को माइक्रोस्कोप चरण पर रखें और ऑपरेशन के दौरान आंदोलन को रोकने के लिए टेप करें।
  5. अपने संकीर्ण अंत से लगभग 2 सेमी 200 μL माइक्रो-पिपेट टिप काटें और टिप के व्यापक आधे हिस्से को निपटाएं। संकीर्ण शंक्वाकार अंत प्रतिवर्ती लगाव के लिए एक कील सील के रूप में काम करेगा।
  6. पॉलीथीन टयूबिंग (चित्रा 1 (वी)) को माइक्रोचैनल (चित्रा 1 (VI)) आउटलेट से कनेक्ट करें, पहले माइक्रो-पिपेट टिप (चित्रा 1 (IV)) के माध्यम से थ्रेडिंग करके, और फिर एडाप्टर के समाक्षीय अंत के माध्यम से और अंत में पक्ष के माध्यम से बाहर।
  7. दृढ़ता से एक detachable तंग सील बनाने के लिए एडाप्टर समाक्षीय अंत में पिपेट टिप के संकीर्ण अंत कील.

5. माइक्रोचैनल में oscillatory प्रवाह के लिए प्रयोगात्मक सेटअप का संचालन

  1. 20 डिग्री सेल्सियस पर तरल में 0.01% -0.1% पॉलीस्टीरीन के आयतन अंश के साथ एक तटस्थ रूप से उत्साही निलंबन का उत्पादन करने के लिए 22% वजन / वजन (डब्ल्यू / डब्ल्यू) ग्लिसरॉल समाधान की शीशी में अनुरेखक कणों को जोड़ें। एक समरूप निलंबन का उत्पादन करने के लिए हिलाकर जोरदार मिश्रण करें।
  2. नमूने के 1 मिलीलीटर के साथ एक 1 एमएल इनलेट सिरिंज लोड करें। माउंट और एक स्वचालित सिरिंज पंप पर भरी हुई सिरिंज जकड़ना. एक watertight सील बनाने के लिए डिवाइस के इनलेट टयूबिंग में सिरिंज सुई डालें।
  3. सुनिश्चित करें कि आउटलेट ट्यूब एडाप्टर असेंबली के माध्यम से और एक जलाशय में रूट किया गया है (एडाप्टर असेंबली पर पिछला अनुभाग देखें)।
  4. सिरिंज पंप चालू करें। टच स्क्रीन का उपयोग करते हुए, बेक्टन-डिकिंसन 1 एमएल के रूप में सिरिंज प्रकार का चयन करें। उसके बाद, Infuse का चयन करें। फिर आवश्यक प्रवाह दर (0-1 mL / मिनट) या प्रवाह मात्रा (< 1 mL) का चयन करें।
  5. सिरिंज पंप का उपयोग कर स्थिर प्रवाह शुरू करें। तब तक प्रतीक्षा करें जब तक कि तरल पदार्थ की पर्याप्त मात्रा प्रवाहित न हो जाए और आउटलेट ट्यूब स्पीकर तक तरल से भर न जाए।
    नोट:: किसी दिए गए सेटिंग के लिए oscillatory आयाम स्थिर परिवहन प्रवाह के साथ भिन्न नहीं होगा यदि आउटलेट ट्यूब primed है।
  6. चरण 3.5 में वर्णित के रूप में टोन जनरेटर आवेदन में एक आवश्यक आवृत्ति, आयाम, और तरंग का चयन करें और माइक्रोचैनल के अंदर oscillatory प्रवाह उत्पन्न करने के लिए प्ले दबाएँ।

6. अवलोकन और आयाम माप

  1. माइक्रोस्कोप पर डिवाइस माउंट करें। फोकल प्लेन को समायोजित करने और चरण की स्थिति को समायोजित करने के लिए 10x और 40x के बीच आवर्धन के साथ एक उद्देश्य लेंस का चयन करके ऑप्टिकल कॉन्फ़िगरेशन सेट करें।
  2. एक अच्छी तरह से परिभाषित फोकल प्लेन में माप प्राप्त करने के लिए, सुनिश्चित करें कि उद्देश्य लेंस के क्षेत्र की गहराई 5 या उससे अधिक के कारक द्वारा चैनल की गहराई से छोटी है।
  3. Oscillatory प्रवाह का निरीक्षण करने के लिए, Nyquist नमूना प्रमेय का उपयोग करके गणना के रूप में कम से कम दो बार दोलन आवृत्ति की एक फ्रेम दर के साथ एक उच्च गति कैमरे का उपयोग करें। तरंग के व्यावहारिक रूप से उपयोगी संकल्प के लिए, दोलन आवृत्ति के 10 गुना > एक फ्रेमरेट का उपयोग करके प्रति समय अवधि कम से कम 10 अंक मापें।
  4. वैकल्पिक रूप से, स्पंदन प्रवाह के केवल सुधारित या लंबे समय के प्रभावों का निरीक्षण करने के लिए, दोलन आवृत्ति के किसी भी सही भाजक के लिए अवलोकन आवृत्ति सेट करके स्ट्रोबोस्कोपिक इमेजिंग करें।
  5. प्रत्यक्ष और स्ट्रोबोस्कोपिक इमेजिंग दोनों के लिए, जेलो-प्रभाव से बचने के लिए वैश्विक शटर से सुसज्जित कैमरे का उपयोग करें। किसी भी मामले में, स्ट्रीकिंग को रोकने के लिए दोलन समय अवधि (10 या उससे अधिक के कारक द्वारा) से एक्सपोजर समय को काफी छोटा रखें।
  6. एक उच्च गति कैमरे के बिना दोलन आयाम को मापने के लिए, एक फ्रेमरेट पर रिकॉर्ड को करीब बनाए रखा गया है, लेकिन स्ट्रोबोस्कोपिक फ्रेम दर के बराबर नहीं है (उदाहरण के लिए, 50 हर्ट्ज सिग्नल के लिए 49 फ्रेम / एस)। इसके परिणामस्वरूप एक अत्यधिक धीमा-डाउन दोलन होता है जिसमें से आयाम को सटीक रूप से मापा जा सकता है।
  7. आयाम माप का निरीक्षण और रिकॉर्ड करें।

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Representative Results

उपरोक्त सेटअप की क्षमता और प्रदर्शन को स्पष्ट करने के लिए, एक वर्ग क्रॉस-सेक्शन के साथ एक साधारण रैखिक माइक्रोचैनल में ऑस्सिलेटरी प्रवाह के प्रतिनिधि परिणाम प्रस्तुत किए जाते हैं। चैनल की चौड़ाई और ऊंचाई 110 μm है और इसकी लंबाई 5 सेमी है। सबसे पहले, हम गोलाकार polystyrene अनुरेखक कणों की गति का वर्णन करते हैं और इनका उपयोग ऑस्सिलेटरी सिग्नल की निष्ठा के साथ-साथ प्राप्त किए जाने वाले दोलन आयामों की सीमा की जांच करने के लिए कैसे किया जा सकता है। फिर हम दोलन आयाम पर विशिष्ट द्रव गुणों या माइक्रोफ्लुइडिक सामग्रियों के प्रभाव पर चर्चा करते हैं। अंत में, हम गैर sinusoidal waveforms के लिए क्षमता का वर्णन करते हैं।

तुलना के लिए, हम निम्नलिखित द्रव गुणों, चैनल ज्यामिति और माइक्रोफ्लुइडिक सामग्रियों द्वारा संदर्भ मामले को परिभाषित करते हैं। काम करने वाला तरल विआयनीकृत पानी (μ = 1.00 mPa.s) है, जिसमें अनुरेखक कणों का 0.01% आयतन अंश होता है, जिसका व्यास, d = 1 μm और घनत्व होता है, π = 1.20 kg/m3। इसी कण प्रतिक्रिया समय, द्वारा दिया गया है, πd2/18μ, 70 ns है जो इसी oscillatory समय तराजू (1-100 ms) से बहुत कम है। कणों को चैनल के मध्य-ऊंचाई पर 10x उद्देश्य और 10 μm के फोकस की गहराई के साथ देखा जाता है। माइक्रोफ्लुइडिक ट्यूब में व्यास 1.27 मिमी x 0.76 मिमी (बाहरी एक्स आंतरिक) और 12 सेमी की एक आउटलेट ट्यूब की लंबाई होती है जो चैनल स्तर से 5 सेमी ऊपर आयोजित की जाती है।

विभिन्न दोलन आवृत्तियों के लिए चैनल मिडप्लेन पर अनुरेखक कणों के ट्रैक किए गए विस्थापन चित्र 2 में दिखाए गए हैं। दिखाए गए सभी दोलन आवृत्तियों के लिए एक हार्मोनिक सिग्नल मनाया जाता है, जो 100 हर्ट्ज, 200 हर्ट्ज, 400 हर्ट्ज और 800 हर्ट्ज हैं। इमेजिंग फ्रेम दर दोलन आवृत्ति के 20 गुना से अधिक या बराबर थी। आयाम (स्पीकर वॉल्यूम) सेटिंग को विभिन्न दोलन आवृत्तियों में स्थिर रखा गया था। आवृत्तियों 100 हर्ट्ज, 200 हर्ट्ज, 400 हर्ट्ज, और 800 हर्ट्ज के लिए, संबंधित आयाम क्रमशः लगभग 125 μm, 100 μm, 25 μm और 10 μm हैं।

कणों के ट्रैक किए गए विस्थापन का उपयोग हार्मोनिक गति की निष्ठा और दोलन आयामों की सीमा को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है, जो अंशांकन प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण कदम है। विभिन्न दोलन आवृत्तियों और आयामों पर कणों के हार्मोनिक विस्थापन की निष्ठा को फूरियर स्पेक्ट्रा का उपयोग करके चित्रित किया गया है और चित्र 3 ए में दिखाया गया है। क्रमशः 50 हर्ट्ज, 200 हर्ट्ज और 400 हर्ट्ज की आवृत्तियों के लिए, ऑक्स केबल (या एम्पलीफायर इनपुट वोल्टेज) में संभावित अंतर की विशेषता वाले तीन अलग-अलग आयामों पर विचार किया जाता है। सेटिंग्स को कम (30%, 1.5 V, पीला), मध्यवर्ती (60%, 3 V, नारंगी), और उच्च (90%, 4.5 V, लाल) नाम दिया गया है। यहां, प्रतिशत अधिकतम स्पीकर वॉल्यूम, या 5 वी के संबंधित वोल्टेज के संबंध में वॉल्यूम सेटिंग के परिमाण का प्रतिनिधित्व करता है। 50 हर्ट्ज, 200 हर्ट्ज, और 800 हर्ट्ज की दोलन आवृत्तियों पर कण विस्थापन के फूरियर स्पेक्ट्रा को क्रमशः पीले, नारंगी और लाल रंगों के अनुरूप तीन अलग-अलग एम्पलीफायर इनपुट वोल्टेज (1.5 V, 3 V, 4.5 V) के लिए चित्र 3A में दिखाया गया है। स्पेक्ट्रम का प्राथमिक शिखर सभी वॉल्यूम सेटिंग्स के लिए लागू आवृत्ति से बिल्कुल मेल खाता है। प्राथमिक चोटी माध्यमिक चोटियों > 10 गुना है, यहां तक कि उच्चतम आयाम पर भी।

5 V के एम्पलीफायर इनपुट वोल्टेज के लिए, स्पीकर शंकु विस्थापन के आयाम का अधिकतम मान 5 मिमी है और 50 हर्ट्ज तक की आवृत्तियों के लिए एक स्थिर रहता है और फिर 50 हर्ट्ज से ऊपर की आवृत्तियों के लिए लगभग द्विघात रूप से घटता है (उदाहरण के लिए, 100 हर्ट्ज पर 1.5 मिमी)। तरल में कण दोलन आयाम स्पीकर शंकु आयाम और दोलन आवृत्ति के उत्पाद द्वारा दी गई शक्ति के लिए आनुपातिक है। इसलिए हम उम्मीद करते हैं कि थरथरानवाला आयाम स्पीकर अनुनादी आवृत्ति के पास अधिकतम है और एक निश्चित एम्पलीफायर इनपुट वोल्टेज के लिए इसके दोनों तरफ आवृत्तियों के लिए कम हो जाता है। इसके अलावा, हम यह भी उम्मीद कर सकते हैं कि तरल पदार्थ का थरथरानवाला आयाम एम्पलीफायर इनपुट वोल्टेज के साथ रैखिक रूप से भिन्न होता है और इसका मूल्य स्पीकर शंकु आयाम से अधिक नहीं हो सकता है।

इन अपेक्षाओं की पुष्टि दोलन आयाम बनाम आवृत्ति के एक भूखंड में की जाती है जो चित्र 3 बी में दिखाया गया है। सभी स्पीकर वॉल्यूम सेटिंग्स के लिए, विशेषता वक्र में एक अनुनादी चोटी होती है, जो लगभग 180 हर्ट्ज पर होती है, जिसके परे आयाम बढ़ती आवृत्ति के साथ कम हो जाता है। विभिन्न वोल्टेज पर वक्र लॉग-स्केल में ऊर्ध्वाधर अनुवादों को छोड़कर समान दिखाई देते हैं, जिसका अर्थ है कि ऑस्सिलेटरी आयाम वोल्टेज के साथ रैखिक रूप से भिन्न होता है। अंत में, अधिकतम आयाम 5 V की अनुनादी आवृत्ति पर भी 1.5 मिमी से कम है। फिर भी, एक वॉल्यूम सेटिंग को इस तरह से चुना जा सकता है कि > 100 μm के दोलन आयामों को पूरे परिचालन आवृत्ति सीमा पर प्राप्त किया जा सकता है।

अगला, ऊपर वर्णित संदर्भ मामले के संबंध में परिचालन आवृत्तियों की सीमा पर तरल चिपचिपाहट, ट्यूब व्यास और ट्यूब की लंबाई के प्रभाव पर चुनिंदा उदाहरण मामलों को प्रस्तुत किया जाता है। इन प्रयोगों के लिए, ड्राइवर आयाम (स्पीकर वॉल्यूम) को मध्यवर्ती स्तर पर स्थिर बनाए रखा जाता है और केवल एक सेटअप पैरामीटर को एक समय में संशोधित किया जाता है जबकि शेष पैरामीटर संदर्भ नियंत्रण मामले (हीरे के प्रतीक) के समान होते हैं। दोलन आयाम बनाम आवृत्ति के लिए संगत परिणाम चित्र 4 में दिखाए गए हैं। जब काम करने वाले तरल की चिपचिपाहट को 25% ग्लिसरॉल समाधान (μ = 1.81 mPa.s) में बदलकर बढ़ाया जाता है, तो आयाम ऑपरेटिंग आवृत्तियों (वर्ग प्रतीकों) की सीमा पर लगभग 2 के कारक से कम हो जाता है। इससे पता चलता है कि, सामान्य तौर पर, विआयनीकृत पानी की तुलना में तरल चिपचिपाहट को बढ़ाने के परिणामस्वरूप आयाम में निरंतर कारक कमी के साथ एक समान विशेषता आयाम बनाम आवृत्ति वक्र होगा। जब एक ही सामग्री (पॉलीथीन) के लिए माइक्रोफ्लुइडिक टयूबिंग व्यास को 2.41 मिमी x 1.67 मिमी तक बढ़ा दिया जाता है, तो आयाम आवृत्ति (सर्कल प्रतीकों) के आधार पर 1.5-3 के बीच एक कारक द्वारा संदर्भ मामले की तुलना में बढ़ जाता है। वृद्धि उच्च आवृत्तियों पर बड़ी है और कम आवृत्तियों पर छोटी है, यह दर्शाती है कि अनुनादी आवृत्ति में वृद्धि हुई है। जब एक ही सामग्री (पॉलीथीन) के लिए ट्यूब की लंबाई 24 सेमी (2 के एक कारक द्वारा) तक बढ़ जाती है, तो आयाम अनुनादी आवृत्ति के पास काफी बढ़ जाता है लेकिन बहुत कम और बहुत उच्च आवृत्तियों (त्रिकोण प्रतीकों) पर संदर्भ नियंत्रण मामले से अपरिवर्तित रहता है।

ऊपर चर्चा की गई ज्यावक्रीय तरंगों के अलावा, गैर-ज्यावक्रीय तरंग रूपों का भी प्रदर्शन किया जाता है। वर्ग, त्रिभुज, और sawtooth waveforms के लिए कण विस्थापन पटरियों चित्र5A में दिखाया गया है। यहां, आयाम सेटिंग मध्यवर्ती (अधिकतम का 60%) है, ड्राइविंग आवृत्ति 100 हर्ट्ज है, और कणों को 4000 फ्रेम / सेकंड पर मनाया जाता है। जैसा कि अपेक्षित था, वर्ग और सॉटूथ तरंगों से जुड़ी स्थिति में बहुत तेज परिवर्तन एक परिमित प्रतिक्रिया समय के साथ वास्तविक प्रणालियों में संभव नहीं हैं। इस स्पीकर सिस्टम के लिए, प्रतिक्रिया समय 0.5 एमएस होने का अनुमान लगाया जा सकता है। फिर भी, इन waveforms के फूरियर स्पेक्ट्रा को आदर्श स्पेक्ट्रा के साथ अच्छे समझौते में देखा जाता है, कम से कम तीसरे हार्मोनिक तक जैसा कि चित्रा 5 बी में दिखाया गया है।

Figure 1
चित्र 1. उपकरण डिजाइन और असेंबली को स्पष्ट करने के लिए एक योजनाबद्ध। महत्वपूर्ण घटक (I) स्पीकर, (II) स्पीकर माउंट, (III) स्पीकर-टू-ट्यूब एडाप्टर, (IV) पिपेट-टिप वेज सील, (V) पॉलीथीन ट्यूबिंग, और (VI) PDMS माइक्रोचैनल हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2. oscillatory प्रवाह के दौरान कण विस्थापन के उदाहरण. विभिन्न आवृत्तियों पर sinusoidal तरंग इनपुट के दौरान प्रतिनिधि कण पटरियों उच्च गति इमेजिंग का उपयोग कर प्राप्त किए गए थे. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र 3. संकेत निष्ठा और आयाम सीमा के लिए कण विस्थापन का विश्लेषण। (ए) विभिन्न दोलन आवृत्तियों और आयामों, या स्पीकर वॉल्यूम पर साइनसोइडल दोलनों का फूरियर स्पेक्ट्रम विश्लेषण। (बी) दोलन आयाम बनाम आवृत्ति की विशेषता वक्र तीन अलग-अलग स्पीकर वॉल्यूम सेटिंग्स पर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्र 4. ट्यूब लंबाई, ट्यूब व्यास, और oscillatory आयाम पर तरल चिपचिपाहट के प्रभाव. संदर्भ मामले की तुलना में, ट्यूब की लंबाई या ट्यूब व्यास में वृद्धि से परिचालन आवृत्तियों की सीमा पर दोलन आयाम में वृद्धि होगी। चिपचिपाहट में वृद्धि, हालांकि, दोलन आयाम को कम कर देती है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्र 5. गैर sinusoidal waveforms के उदाहरण. (ए) 100 हर्ट्ज की दोलन आवृत्ति पर वर्ग, त्रिकोणीय और सॉटूथ तरंगों के लिए कण विस्थापन (बी) गैर-ज्यावक्रीय कण विस्थापन के लिए संबंधित फूरियर स्पेक्ट्रा। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

अनुपूरक फ़ाइल 1. स्टीरियोलिथोग्राफी फ़ाइल एक 3 डी मुद्रित स्पीकर माउंट का उत्पादन करने के लिए चित्र 1 (II) में संदर्भित है। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें।

अनुपूरक फ़ाइल 2. स्टीरियोलिथोग्राफी फ़ाइल एक 3 डी मुद्रित स्पीकर ट्यूब एडाप्टर का उत्पादन करने के लिए चित्रा 1 (III) में संदर्भित है। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें।

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Discussion

हमने माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों में 10 से 1000 हर्ट्ज की सीमा में आवृत्तियों के साथ थरथरानवाला प्रवाह की पीढ़ी के लिए एक बाहरी स्पीकर-आधारित उपकरण के असेंबली (प्रोटोकॉल महत्वपूर्ण चरण 3 और 4 देखें) और ऑपरेशन (प्रोटोकॉल महत्वपूर्ण चरण 5 और 6 देखें) का प्रदर्शन किया है। निलंबित अनुरेखक कणों के कण ट्रैकिंग हार्मोनिक गति की निष्ठा को निर्धारित करने के साथ-साथ ऑपरेटिंग आवृत्तियों की सीमा पर प्राप्त दोलन आयामों की सीमा को कैलिब्रेट करने के लिए आवश्यक है। किसी दिए गए वॉल्यूम सेटिंग के लिए आयाम-आवृत्ति वक्र मुख्य रूप से स्पीकर की विशेषताओं पर निर्भर करता है, जिसे बदला नहीं जा सकता है ( चित्रा 3 ए, बी के लिए प्रतिनिधि परिणामों में स्पीकर विशेषताओं की चर्चा देखें)। हालांकि, एक विशेष चैनल डिजाइन के लिए, oscillatory आयाम को संशोधित किया जा सकता है और ट्यूबिंग गुणों, तरल चिपचिपाहट, या उसके संयोजनों को उचित रूप से संशोधित करके ट्यून किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, हम चित्र4 में दिखाते हैं कि एक बड़ी ट्यूब व्यास या लंबी ट्यूब की लंबाई एक ही वॉल्यूम सेटिंग के लिए ऑसिलेटरी आयाम के परिमाण को बढ़ा सकती है। बढ़ती चिपचिपाहट, हालांकि, oscillatory amplitudes की सीमा को कम कर देता है, उपयोगकर्ताओं को आयामों की एक श्रृंखला प्रदान करता है, जो 10 μm से 1 मिमी तक विस्तारित होता है।

इस विधि का महत्वपूर्ण लाभ इसकी असेंबली, कार्यान्वयन और संचालन में आसानी है। Oscillatory ड्राइवर की पूरी लागत $ 60 से कम है और इसकी असेंबली केवल लगभग 2 घंटे लेगी एक बार भागों को खरीदे जाने के बाद (सामग्री की तालिका देखें)। माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों25 में ऑस्सिलेटरी प्रवाह उत्पन्न करने के लिए वैकल्पिक तरीकों के विपरीत, यह विधि वस्तुतः कोई डिजाइन बाधाएं नहीं लगाती है और कार्यान्वयन के लिए न्यूनतम लीड समय सुनिश्चित करती है। इसकी सादगी के बावजूद, हमारी विधि उपयोगकर्ता को दोलन आयामों के आश्चर्यजनक रूप से सटीक नियंत्रण की अनुमति देती है, जबकि साइनसोइडल और गैर-साइनसोइडल ऑसिलेटरी तरंग रूपों दोनों की निष्ठा को बनाए रखती है। तकनीक भी परिमाण में दो आदेशों की आवृत्ति सीमा पर हार्मोनिक गति उत्पन्न करता है। अंत में, इस तकनीक का उपयोग मानक माइक्रोफ्लुइडिक प्रवाह नियंत्रकों द्वारा उत्पन्न एक स्थिर प्रवाह घटक के साथ किया जा सकता है, जैसे कि सिरिंज पंप या दबाव जनरेटर, एक उच्च आवृत्ति स्पंदन प्रवाह उत्पन्न करने के लिए। जैसा कि पहले22,28 का प्रदर्शन किया गया था, ऑस्सिलेटरी आयाम और आवृत्ति एक स्थिर परिवहन प्रवाह की उपस्थिति से प्रभावित नहीं होती है जब स्थिर प्रवाह वेग थरथरानवाला प्रवाह वेग की तुलना में छोटा होता है। इसलिए यह विधि एक अनुसंधान प्रयोगशाला सेटिंग के लिए आदर्श है।

विधि की एक संगत सीमा यह है कि आयाम वांछित मान पर सेट नहीं किया जा सकता है। इसे मापा जाना चाहिए और किसी दिए गए माइक्रोफ्लुइडिक चैनल के लिए आयाम के लिए कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। यह वर्तमान में स्केलेबल नहीं है और इस प्रकार औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए तुरंत उपयुक्त नहीं है। इस उपकरण के आगे के विकास में एक साधारण डायाफ्राम का डिजाइन शामिल होगा जिसे स्पीकर द्वारा बड़े आयामों की अनुमति देने और टयूबिंग और माइक्रोफ्लुइडिक चैनल पर निर्भरता को कम करने के लिए बंधुआ और सक्रिय किया जा सकता है।

कुल मिलाकर, यह काम अपेक्षाकृत अनपेक्षित आवृत्ति सीमा में माइक्रोफ्लुइडिक चैनलों में ऑस्सिलेटरी प्रवाह उत्पन्न करने के लिए एक कम लागत, मजबूत और अनुकूलन योग्य दृष्टिकोण प्रदान करता है। इस तकनीक को न्यूटोनियन26 और गैर-न्यूटोनियन27 तरल पदार्थों के माइक्रोरहोलॉजी के लिए उपयोगी दिखाया गया है, माइक्रोस्केल28 पर मिश्रण बढ़ाया गया है, और कम लंबाई22 के चैनलों में जड़त्वीय ध्यान केंद्रित किया गया है। इस काम में उल्लिखित दृष्टिकोण विशुद्ध रूप से थरथरानवाला प्रवाह, या स्पंदन प्रवाह उत्पन्न करने के लिए एक सुलभ और अनुकूलनीय पद्धति प्रदान करता है जब एक सिरिंज पंप से एक स्थिर प्रवाह के साथ संयुक्त होता है। नतीजतन, यह सुविधाजनक तकनीक माइक्रोस्केल पर मौजूदा अनुसंधान और औद्योगिक में ऑस्सिलेटरी प्रवाह के कार्यान्वयन को सक्षम कर सकती है।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

हम इस काम को सक्षम करने के लिए इलिनोइस विश्वविद्यालय में मैकेनिकल साइंस एंड इंजीनियरिंग रैपिड प्रोटोटाइप लैब विभाग द्वारा दिए गए समर्थन और सुविधाओं को स्वीकार करना चाहते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Oscillatory Driver Assembly
Alligator-to-pin wire Adafruit 3255 Small alligator clip to male jumper wire (12)
Aux cable Adafruit 2698 3.5 mm Male/Male stereo cable 1 m
Controller chip Damgoo TPA3116 50w+50w 2 channel audio amplifier (bluetooth and AUX)
DC adapter Adafruit 798 12 V DC 1A regulated switching power adapter
Micro-pipette tip VWR Signature 37001-532 200 ul micropipette tip
Silicone sealant Loctite 908570 Clear silicone waterproof sealant (80 ml)
Speaker Drok 6843996 4.5 inch 4 Ohm 40 W speaker
Speaker mount 3D printed from 'speakermount.stl' in supplementary files
Speaker-to-tube adapter 3D printed from 'speaketubeadapter.stl' in supplementary files
Microchannel Manufacture
Biopsy punch Miltex 15110 Biopsy punch with plunger (1 - 4 mm)
Degasser
Disposable cup
Disposable spoon
Glass Slides VWR Signature 16004-430 3" x 1" pre clean 1 mm thick
Mold Si - SU-8 or 3D printed
Oven Fischer Scientific Isotemp
PDMS resin and cross-linker Dow Chemical 4019862 Sylgard 184 PDMS resin and crosslinker (500 g)
Polyethylene tubing Becton Dickinson Intramedic 427440 Polyethylene tubing (PE 60 - PE 200)
Razor blades VWR 55411-050 Single edge industrial razor blades
RF plasma generator Electro-Technic Products BD - 20 High frequency generator
Silicone Mold Release CRC 03301 Food Grade Silicon Mold release (16 oz)
Observation and Characterization
Camera Edgertronic SC2+
Lens Nikon Plan Fluor 10x
Microscope Nikon Ti Eclipse manual stage
Needles Becton Dickinson 305175  PrecisionGlide 20G
Syringe Becton Dickinson 1180100555 Monoject 1 ml
Syringe pump Harvard Apparatus Dual syringe programmable syringe pump
Tracer Particles Spherotech PP-10-10 Polystyrene tracer particles 1 um

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References

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इंजीनियरिंग अंक 179 oscillatory pulsatile प्रवाह माइक्रोफ्लुइडिक्स श्रव्य आवृत्ति microchannel
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Vishwanathan, G., Juarez, G. Assembly and Characterization of an External Driver for the Generation of Sub-Kilohertz Oscillatory Flow in Microchannels. J. Vis. Exp. (179), e63294, doi:10.3791/63294 (2022).

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