Mikrokanallarda Sub-Kilohertz Salınımlı Akış Üretimi için Harici Bir Sürücünün Montajı ve Karakterizasyonu

Summary

Protokol, mikrokanallarda 10-1000 Hz'den harmonik salınımlı akış üretmek için uygun bir yöntem göstermektedir. Bu, bilgisayar kontrollü bir hoparlör diyaframının mikrokanala modüler bir şekilde yerleştirilmesiyle gerçekleştirilir.

Abstract

Mikroakışkan teknolojisi, kimyasal ve biyolojik laboratuvarlarda hem analiz hem de sentez için standart bir araç haline gelmiştir. Kimyasal reaktifler ve hücre kültürleri gibi sıvı numunelerin enjeksiyonu, ağırlıklı olarak tipik olarak şırınga pompaları, yerçekimi veya kılcal kuvvetler tarafından tahrik edilen sabit akışlarla gerçekleştirilir. Tamamlayıcı salınımlı akışların kullanımı, literatürde yakın zamanda gösterildiği gibi sayısız avantajına rağmen, uygulamalarda nadiren dikkate alınmaktadır. Mikrokanallarda salınımlı akışların uygulanmasının önündeki önemli teknik engel, yaygın olarak benimsenmemesinden muhtemelen sorumludur. Salınımlı akış üretebilen, genellikle daha pahalıdır ve yalnızca 1 Hz'den daha düşük frekanslarda çalışan gelişmiş ticari şırınga pompalarıdır. Burada, mikro kanallarda salınımlı akış üreten düşük maliyetli, tak ve çalıştır tipi hoparlör tabanlı bir aparatın montajı ve çalışması gösterilmektedir. 10-1000 Hz arasında değişen frekanslara sahip yüksek doğruluklu harmonik salınımlı akışlar, bağımsız genlik kontrolü ile birlikte elde edilebilir. Tipik bir mikrokanalda, rezonans frekansında 1 mm'> genlikler de dahil olmak üzere tüm çalışma aralığı boyunca 10-600 μm arasında değişen genlikler elde edilebilir. Salınım frekansı hoparlör tarafından belirlenmesine rağmen, salınım genliğinin akışkan özelliklerine ve kanal geometrisine duyarlı olduğunu gösteriyoruz. Spesifik olarak, salınım genliği, artan kanal devresi uzunluğu ve sıvı viskozitesi ile azalır ve aksine, genlik, hoparlör tüpü kalınlığı ve uzunluğunun artmasıyla artar. Ek olarak, cihaz mikrokanal üzerinde önceden tasarlanmış bir özellik gerektirmez ve kolayca çıkarılabilir. Pulsatil akışlar oluşturmak için bir şırınga pompası tarafından oluşturulan sabit bir akışla aynı anda kullanılabilir.

Introduction

Mikrokanallardaki sıvı akış hızının hassas kontrolü, damlacık üretimi ve kapsülleme¹, karıştırma ^2,3 ve asılı ^{partiküllerin} 4,5,6,7 olarak sıralanması ve manipülasyonu gibi çip üzerinde laboratuvar uygulamaları için çok önemlidir. Akış kontrolü için ağırlıklı olarak kullanılan yöntem, genellikle tamamen tek yönlü akışla sınırlı, sabit bir hacimli sıvı veya sabit bir hacimsel akış hızı dağıtan yüksek kontrollü sabit akışlar üreten bir şırınga pompasıdır. Tek y....

Protocol

1. Hızlı prototip kalıp tasarımı ve imalatı

1. PC'de AutoCAD'i açın. Görev çubuğunda Dosya'yı seçin, ardından Aç'ı seçin ve kanal kalıbının .dxf veya .dwg uzantısına sahip üç boyutlu (3B) bir model dosyasına göz atın ve tıklayın.
2. Etrafındaki bir kutuyu tıklatıp sürükleyerek modelin tamamını seçin. Dosya |'ni seçerek tasarımı .stl dosyası olarak dışa aktarın Dışa aktarın, ardından Diğer biçimler ve açılır kutudan .stl öğesini seçin. 
3. Dosyayı Formlabs FORM3 gibi yüksek hassasiyetli reçine stereolitografik (SLA) yazıcıya yükleyin. Reçineyi reçine odasına dökün ....

Results

Yukarıdaki kurulumun kapasitesini ve performansını göstermek için, kare kesitli basit bir doğrusal mikro kanalda salınımlı akışın temsili sonuçları sunulmaktadır. Kanalın genişliği ve yüksekliği 110 μm, uzunluğu ise 5 cm'dir. İlk olarak, küresel polistiren izleyici parçacıklarının hareketini ve bunların salınım sinyalinin doğruluğunu ve elde edilebilecek salınım genliklerinin aralığını kontrol etmek için nasıl kullanılabileceğini açıklıyoruz. Daha sonra spesifik sıvı özelliklerinin veya mikroakışkan malzemelerin salınım .......

Discussion

Mikroakışkan cihazlarda 10 ila 1000 Hz aralığında frekanslarla salınımlı akış oluşturmak için harici bir hoparlör tabanlı aparatın montajını (protokol kritik adım 3 ve 4'e bakınız) ve çalışmasını (protokol kritik adım 5 ve 6'ya bakınız) gösterdik. Harmonik hareketin doğruluğunu belirlemek ve çalışma frekansları aralığında elde edilebilecek salınım genliklerinin aralığını kalibre etmek için askıya alınmış izleyici parçacıklarının partikül takibi gereklidir. Belirli bir ses ayarı için genlik-frekans eğrisi, öncelikle konuş.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
< güçlü> Salınımlı Sürücü Tertibatı< / güçlü>
timsahtan pime tel	Adafruit	3255	Erkek jumper teline küçük timsah klipsi (12)
Aux kablosu	Adafruit	2698	3.5 mm Erkek/Erkek stereo kablo 1 m
Denetleyici çipi	Damgoo	TPA3116	50w+50w 2 kanallı ses amplifikatörü (bluetooth ve AUX)
DC adaptör	Adafruit	798	12 V DC 1A ayarlı anahtarlamalı güç adaptörü
Mikro pipet ucu	VWR Signature	37001-532	200 ul mikropipet ucu
Silikon mastik	Loctite	908570	Şeffaf silikon su geçirmez dolgu macunu (80 ml)
Hoparlör	Drok	6843996	4.5 inç 4 Ohm 40 W hoparlör
Hoparlör montajı			Ek dosyalarda 'speakermount.stl' dosyasından 3D baskı
Hoparlörden tüpe adaptör			Ek dosyalarda 'speaketubeadapter.stl' dosyasından 3D yazdırılmıştır
Microchannel Manufacture
Biopsy punch	Miltex	15110	Pistonlu biyopsi zımbası (1 - 4 mm)
Gaz giderici
Tek kullanımlık bardak
Tek kullanımlık kaşık
Cam Slaytlar	VWR Signature	16004-430	3 "x 1" ön temizleme 1 mm kalınlığında
Kalıp			Si - SU-8 veya 3D baskılı
Fırın	Fischer Scientific		Isotemp
PDMS reçine ve çapraz bağlayıcı	Dow Chemical	4019862	Sylgard 184 PDMS reçine ve çapraz bağlayıcı (500 g)
Polietilen boru	Becton Dickinson Intramedic	427440	Polietilen boru (PE 60 - PE 200)
Tıraş bıçakları	VWR	55411-050	Tek kenarlı endüstriyel tıraş bıçakları
RF plazma jeneratörü	Elektro-Teknik Ürünler	BD - 20	Yüksek frekans jeneratörü
Silikon Kalıp Ayırıcı	CRC	03301	Gıda Sınıfı Silikon Kalıp serbest bırakma (16 oz)
< güçlü > Gözlem ve Karakterizasyon< / güçlü >
Kamera	Edgertronic		SC2 +
Lens	Nikon		Plan Fluor 10x
Mikroskop	Nikon		Ti Eclipse manuel sahne
İğneleri	Becton Dickinson	305175	PrecisionGlide 20G
Şırınga	Becton Dickinson	1180100555	Monoject 1 ml
Şırınga pompası	Harvard Aparatı		Çift şırınga programlanabilir şırınga pompası
İzleyici Parçacıklar	Spherotech	PP-10-10	Polistiren izleyici parçacıklar 1 um