Method Article

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

DOI:

10.3791/63294

⸱

January 28th, 2022

 , 
1Department of Mechanical Science and Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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 yönlü akış üretmek için alternatif stratejiler arasında yerçekimi kafası8, kılcal kuvvetler9 veya elektro-ozmotik akış10 kullanılır. Programlanabilir şırınga pompaları, akış hızlarının ve dağıtılan hacimlerin zamana bağlı çift yönlü kontrolüne izin verir, ancak şırınga pompasının mekanik ataleti nedeniyle 1 s'den büyük tepki süreleriyle sınırlıdır.

Daha kısa zaman ölçeklerinde akış kontrolü, akış fiziğindeki nitel değişiklikler nedeniyle 6,11,12,13,14,15 numaralı başka türlü erişilemeyen olasılıkların bolluğunun kilidini açar. Bu çeşitli akış fiziğinden yararlanmanın en pratik yolu, 10-1-10-9 s veya 10 1 -10 9 Hz arasında değişen zaman periyotlarına sahip akustik dalgalar veya salınımlıakışlardır. Bu frekans aralığının üst ucuna toplu akustik dalga (BAW; 100 kHz-10 MHz) ve yüzey akustik dalga (SAW; 10 MHz-1 GHz) cihazları kullanılarak erişilir. Tipik bir BAW cihazında, tüm substrat ve sıvı kolonu, bağlı bir piezoelektrik boyunca bir voltaj sinyali uygulanarak titreştirilir. Bu, nispeten yüksek verim sağlar, ancak aynı zamanda daha yüksek genliklerde ısınma ile sonuçlanır. Bununla birlikte, SAW cihazlarında, katı-sıvı arayüzü, bir piezoelektrik substrat üzerinde desenli bir çift interdigite elektrot voltajı uygulanarak salınır. Çok kısa dalga boyları (1 μm-100 μm) nedeniyle, 300 nm kadar küçük parçacıklar, SAW cihazlarında üretilen basınç dalgası tarafından hassas bir şekilde manipüle edilebilir. Küçük parçacıkları manipüle etme yeteneğine rağmen, SAW yöntemleri yerel parçacık manipülasyonu ile sınırlıdır, çünkü dalga kaynaktan uzaklaştıkça hızla zayıflar.

1-100 kHz frekans aralığında, salınımlı akışlar genellikle tasarlanmış bir boşluk16,17 üzerinde bir polidimetilsiloksan (PDMS) mikrokanalına bağlanmış piezo-elemanlar kullanılarak üretilir. Desenli boşluğun üzerindeki PDMS membranı, kanal içindeki sıvıyı basınçlandıran titreşimli bir membran veya tambur gibi davranır. Bu frekans aralığında, dalga boyu kanal boyutundan daha büyüktür, ancak salınım hızı genlikleri küçüktür. Bu frekans rejimindeki en yararlı fenomen, atalet18 ile sıvıların akışında bulunan doğrusal olmayanlıktan kaynaklanan düzeltilmiş sabit akışlar olan akustik / viskoz akış akışlarının üretilmesidir. Sabit akış akışları tipik olarak engellerin, keskin köşelerin veya mikro kabarcıkların yakınında yüksek hızlı ters dönen girdaplar olarak kendini gösterir. Bu girdaplar, 19,20'yi karıştırmak ve10 μm boyutundaki parçacıkları akış akışı21'den ayırmak için kullanışlıdır.

10-1000 Hz aralığındaki frekanslar için, hem salınımlı bileşenin hızı hem de ilişkili sabit viskoz akış, büyüklük ve kullanım açısından önemlidir. Bu frekans aralığındaki güçlü salınımlı akışlar, atalet odaklama22 için kullanılabilir, damlacık üretimi23'ü kolaylaştırabilir ve in vitro çalışmalar için kan akışını taklit eden akış koşulları (Womersley sayıları) üretebilir. Öte yandan, akış akışları karıştırma, parçacık yakalama ve manipülasyon için kullanışlıdır. Bu frekans aralığındaki salınımlı akış, yukarıdaaçıklandığı gibi cihaza bağlı bir piezo elemanı kullanılarak da gerçekleştirilebilir. Bağlı bir piezo elemanı aracılığıyla salınımlı akışları uygulamanın önündeki önemli bir engel, özelliklerin önceden tasarlanmasını gerektirmesidir. Ayrıca, bağlı hoparlör elemanları sökülemez ve her cihaza yeni bir eleman bağlanmalıdır24. Bununla birlikte, bu tür cihazlar kompakt olmanın avantajını sunar. Alternatif bir yöntem, bir elektromekanik röle valfi20 kullanmaktır. Bu valfler, çalışma için pnömatik basınç kaynakları ve özel kontrol yazılımı gerektirir ve bu nedenle test ve uygulama için teknik engeli arttırır. Bununla birlikte, bu tür cihazlar ayarlanmış basınç genliği ve frekansının uygulanmasını sağlar.

Bu makalede, mikrokanallarda 10-1000 Hz frekans aralığında salınımlı akışlar üretmek için kullanıcı dostu bir yöntemin oluşturulması, işletilmesi ve karakterizasyonu açıklanmaktadır. Yöntem, uygun maliyetli montaj, kullanım kolaylığı ve standart mikroakışkan kanallar ve şırınga pompaları ve tüpleri gibi aksesuarlarla arayüze hazır olma gibi sayısız avantaj sunar. Ek olarak, önceki benzer yaklaşımlar25 ile karşılaştırıldığında, yöntem kullanıcıya sinüzoidal ve sinüzoidal olmayan dalga formları arasındaki modülasyon da dahil olmak üzere salınım frekanslarının ve genliklerinin seçici ve bağımsız kontrolünü sunar. Bu özellikler, kullanıcıların salınımlı akışları kolayca dağıtmalarına olanak tanır ve bu nedenle, biyoloji ve kimya alanlarında şu anda mevcut olan mikroakışkan teknolojilerin ve uygulamalarının geniş bir yelpazesine yaygın olarak benimsenmesini kolaylaştırır.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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 ve baskıyı başlatın ve kalıbı en küçük z ekseni adımlarıyla (Formlabs CLEAR reçinesi için 25 mikron) üretin.
  4. Otomatik parça baskısının tamamlanmasını bekleyin.
    NOT: 0,1 mm kadar küçük özelliklere sahip kalıplar bu şekilde imal edilebilir.
  5. Parçayı reçineden çıkardıktan sonra, kalan reçineyi çıkarmak için 5 dakika boyunca izopropanol içinde çalkalayın.
  6. Kalıbı 2 dakika boyunca hava veya azot gazı ile kurulayın.
    NOT: Silikon gofretlerle geleneksel mikroakışkan kalıp imalatları ve herhangi bir SU8 veya KMPR fotodirenci ile fotolitografi, daha küçük özelliklere sahip bir kalıp üretmek için de kullanılabilir.
  7. Kurutulmuş kalıbı 60 °C'de UV ışığında maksimum 1 saat kürleyin.

2. PDMS mikrokanal üretimi

  1. Kalıbı bir alüminyum folyo tabakasına yerleştirin. PDMS'nin delaminasyonunu kolaylaştırmak için, kalıbı 1 veya 2 geçişte silikon kalıp salınımı ile püskürtün.
  2. PDMS reçinesini ve çapraz bağlayıcıyı ağırlıkça 10: 1 oranında tek kullanımlık bir kaba dökün ve tek kullanımlık bir kaşıkla karıştırın.
  3. Gerekli kalınlıkta bir film üretmek için elde edilen karışımı kalıba dökün. Büyük kanal duvar deformasyonunu önlemek için, PDMS kalınlığını 5 mm'den fazla veya maksimum özellik kalınlığının 3-4 katı olarak koruyun.
  4. Dökülmüş PDMS ile kalıbı degas odasına yerleştirin ve kapağı kapatın. O-ringin odayı hava geçirmez bir şekilde kapattığından emin olun.
  5. Egzoz valfini kapatın ve gaz gidermeyi başlatmak için vakum kaba pompasını açın.
  6. Dökülen karışımı bir vakum pompasında 4-6 döngüden fazla bir süre boyunca gazdan arındırın ve her döngü yaklaşık 5 dakika sürer. İnce bir tel kullanarak kalan kabarcıkları (köşelerde ve siperlerde) manuel olarak çıkarın.
  7. Fırın sıcaklığını 80 ° C'ye ayarlayın ve ön ısıtmasına izin verin. Karışımı kürlenmesi için 2 saat boyunca 80 °C'de fırına koyun.
  8. Kürlenmiş kalıbı fırından çıkarın ve soğuması için 10 dakika oda sıcaklığında bırakın.
  9. Bir neşter kullanarak, kalıbın kenarlarını dikkatlice kesin. Optimum delaminasyon için, kalıp ve kürlenmiş PDMS arasına izopropanol enjekte etmek için bir şırınga kullanın.
  10. Kürlenmiş PDMS'yi kalıptan çıkarın ve bir tıraş bıçağı ile ayrı ayrı cihazlara kesin. Her cihazın boyutu, cam kızağa yapıştırılmak üzere 10 mm x 10 mm ila 30 mm x 70 mm arasında değişmelidir.
  11. Bir biyopsi punch kullanarak giriş ve çıkışta 1.0-3.0 mm çapında bir delik açın.
  12. El tipi radyo frekansı (RF) plazma jeneratörünü açın. Cam slaytı etkinleştirmek için, tel elektrodu 2 dakika boyunca temiz, kuru cam bir slaytın üzerinden birkaç kez sabit bir şekilde geçirin. Yaklaşık 5 mm'lik bir tel ila cam boşluğu tutun. Kürlenmiş PDMS'nin cihaz tarafını aktif cam slayt ile temas edecek şekilde yerleştirin ve ardından 2 saat boyunca 80 °C'lik bir fırına yerleştirin.
  13. Polietilen giriş ve çıkış borularını istenen uzunlukta kesin ve bunları giriş ve çıkış deliklerine yerleştirin.
  14. Çalışma sırasında tüpün ayrılmasını önlemek için, temas yüzeyine silikon dolgu macunu uygulayın ve boruyu sabitlemek için 2 saat kürlenmeye bırakın.

3. Salınımlı sürücü tertibatı

  1. Bir çift timsahtan pime telin timsah klips uçlarını bir hoparlörün terminallerine kelepçeleyin. Burada 8 cm konili 15 W'lık bir hoparlör kullanıldı, ancak diğer hoparlörler de kullanılabilir.
  2. aux denetleyici yongasını bir yalıtım kabına yerleştirin. Pim uçlarını aux denetleyici yongasının vida soketlerine takın ve bağlantıyı sağlamak için bir tornavida ile sıkıca sıkın.
  3. Aux kablosunun bir ucunu denetleyici yongasına, diğer ucunu da bilgisayar veya akıllı telefondaki aux bağlantı noktasına bağlayın.
  4. Güç kaynağına 12 V doğru akım (DC) adaptörü bağlayın. DC adaptörünün koaksiyel ucunu elektrik prizine bağlayarak denetleyici yongasını açın.
  5. Bir internet tarayıcısı kullanarak, çevrimiçi bir ton oluşturucu web sitesine gidin (örneğin, https://www.szynalski.com/tone-generator/).
  6. Çevrimiçi uygulamada istediğiniz frekansı (5-1200 Hz) yazın. Ses düzeyi çubuğunu gerekli miktara kaydırın (ör. %100).
  7. Dalga Tipi Jeneratör sembolüne tıklayın ve istediğiniz dalga formunu seçin (sinüs, kare, üçgen, testere dişi). Varsayılan değerin sinüs dalga biçimi olduğunu unutmayın. Hoparlörü etkinleştirmek için Oynat düğmesine basın.

4. Adaptör montajı

NOT: Hoparlörden tüpe adaptör düzeneğinin tamamı Şekil 1'deki şema ile gösterilmiştir.

  1. Hoparlörü (Şekil 1(I)) kavisli yüzeye ve montajın her iki tarafına bir bant yapıştırarak 3B baskılı hoparlör yuvasına (Şekil 1(II)) sabitleyin (Ek Dosya 1'deki speakermount.stl dosyasına bakın).
  2. Hoparlörü, hoparlör konisi yüzeyi yukarı bakacak şekilde dikey olarak yönlendirin. 3B yazdırılmış bağdaştırıcıyı (Şekil 1(III)) (Ek Dosya 2'deki speakertubeadapter.stl dosyasına bakın) hoparlör konisine eş merkezli olarak yerleştirin.
  3. Silikon dolgu macununu adaptörün kenarları boyunca cömertçe uygulayın ve 2 saat boyunca kürlenmeye bırakın.
  4. Çalışma sırasında hareketi önlemek için hoparlörü ve hoparlör montajını mikroskop sahnesine ve bandı aşağı doğru konumlandırın.
  5. 200 μL'lik bir mikro pipet ucunu dar ucundan yaklaşık 2 cm kesin ve ucun daha geniş yarısını atın. Dar konik uç, geri dönüşümlü bağlantı için bir kama contası görevi görecektir.
  6. Polietilen boruyu (Şekil 1(V)) mikrokanal (Şekil 1(VI)) çıkışına önce mikro pipet ucundan (Şekil 1(IV)) geçirerek, sonra adaptörün koaksiyel ucundan ve son olarak da yandan dışarı doğru bağlayın.
  7. Pipet ucunun dar ucunu adaptörün koaksiyel ucuna sıkıca sıkıştırarak çıkarılabilir sıkı bir sızdırmazlık oluşturun.

5. Mikrokanallardaki salınımlı akışlar için deney düzeneğinin çalışması

  1. 20 ° C'de sıvıda% 0.01 -% 0.1 polistiren hacim fraksiyonuna sahip nötr olarak yüzdürücü bir süspansiyon üretmek için% 22 ağırlık / ağırlık (w / w) gliserol çözeltisine izleyici parçacıkları ekleyin. Homojen bir süspansiyon oluşturmak için sallayarak kuvvetlice karıştırın.
  2. 1 mL numune ile 1 mL'lik bir giriş şırıngası yükleyin. Yüklü şırıngayı otomatik bir şırınga pompasına monte edin ve sabitleyin. Su geçirmez bir sızdırmazlık oluşturmak için şırınga iğnesini cihazın giriş borusuna yerleştirin.
  3. Çıkış tüpünün adaptör tertibatından ve bir rezervuara yönlendirildiğinden emin olun (adaptör tertibatı ile ilgili önceki bölüme bakın).
  4. Şırınga pompasını açın. Dokunmatik ekranı kullanarak şırınga tipini Becton-Dickinson 1 mL olarak seçin. Ardından, Demle'yi seçin. Ardından gerekli akış hızını (0-1 mL/dak) veya akış hacmini (< 1 mL) seçin.
  5. Şırınga pompasını kullanarak sabit akışı başlatın. Yeterli miktarda sıvı akana ve çıkış borusu hoparlöre kadar sıvı ile dolana kadar bekleyin.
    NOT: Belirli bir ayar için salınım genliği, çıkış borusu astarlanmışsa sabit taşıma akışına göre değişmeyecektir.
  6. Adım 3.5'te açıklandığı gibi ton üreteci uygulamasında gerekli bir frekans, genlik ve dalga formu seçin ve mikro kanal içinde salınımlı akış oluşturmak için Oynat düğmesine basın.

6. Gözlem ve genlik ölçümü

  1. Cihazı mikroskopa monte edin. Odak düzlemini ayarlayan ve sahne alanını konumlandıran 10x ile 40x arasında büyütme oranına sahip objektif bir lens seçerek optik yapılandırmayı ayarlayın.
  2. İyi tanımlanmış bir odak düzleminde ölçümler elde etmek için, objektif lensin alan derinliğinin kanal derinliğinden 5 veya daha fazla faktörle daha küçük olduğundan emin olun.
  3. Salınımlı akışı gözlemlemek için, Nyquist örnekleme teoremi kullanılarak hesaplanan salınım frekansının en az iki katı kare hızına sahip yüksek hızlı bir kamera kullanın. Dalga formunun pratik olarak yararlı bir çözünürlüğü için, salınım frekansının 10 katı > bir kare hızı kullanarak zaman periyodu başına en az 10 nokta ölçün.
  4. Alternatif olarak, pulsatil akışların yalnızca düzeltilmiş veya uzun süreli etkilerini gözlemlemek için, gözlem frekansını salınım frekansının herhangi bir mükemmel bölenine ayarlayarak stroboskopik görüntüleme gerçekleştirin.
  5. Hem doğrudan hem de stroboskopik görüntüleme için, jöle etkisinden kaçınmak için küresel bir deklanşörle donatılmış bir kamera kullanın. Her iki durumda da, çizgilenmeyi önlemek için maruz kalma süresini salınım süresinden (10 veya daha fazla faktörle) önemli ölçüde daha küçük tutun.
  6. Yüksek hızlı bir kamera olmadan salınım genliğini ölçmek için, stroboskopik kare hızına yakın ancak ona eşit olmayan bir kare hızında kayıt yapın (örneğin, 50 Hz sinyal için 49 kare/sn). Bu, genliğin doğru bir şekilde ölçülebileceği oldukça yavaşlamış bir salınımla sonuçlanır.
  7. Genlik ölçümlerini gözlemleyin ve kaydedin.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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 ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışmayı mümkün kılmak için Illinois Üniversitesi Makine Bilimi ve Mühendisliği Bölümü Hızlı Prototipleme Laboratuvarı tarafından verilen destek ve olanaklara teşekkür ederiz.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
< güçlü> Salınımlı Sürücü Tertibatı< / güçlü>
timsahtan pime telAdafruit3255Erkek jumper teline küçük timsah klipsi (12)
Aux kablosuAdafruit26983.5 mm Erkek/Erkek stereo kablo 1 m
Denetleyici çipiDamgooTPA311650w+50w 2 kanallı ses amplifikatörü (bluetooth ve AUX)
DC adaptörAdafruit79812 V DC 1A ayarlı anahtarlamalı güç adaptörü
Mikro pipet ucuVWR Signature37001-532200 ul mikropipet ucu
Silikon mastikLoctite908570Şeffaf silikon su geçirmez dolgu macunu (80 ml)
HoparlörDrok68439964.5 inç 4 Ohm 40 W hoparlör
Hoparlör montajıEk dosyalarda 'speakermount.stl' dosyasından 3D baskı
Hoparlörden tüpe adaptörEk dosyalarda 'speaketubeadapter.stl' dosyasından 3D yazdırılmıştır
Microchannel Manufacture
Biopsy punchMiltex15110Pistonlu biyopsi zımbası (1 - 4 mm)
Gaz giderici
Tek kullanımlık bardak
Tek kullanımlık kaşık
Cam SlaytlarVWR Signature16004-4303 "x 1" ön temizleme 1 mm kalınlığında
KalıpSi - SU-8 veya 3D baskılı
FırınFischer ScientificIsotemp
PDMS reçine ve çapraz bağlayıcıDow Chemical4019862Sylgard 184 PDMS reçine ve çapraz bağlayıcı (500 g)
Polietilen boruBecton Dickinson Intramedic427440Polietilen boru (PE 60 - PE 200)
Tıraş bıçaklarıVWR55411-050Tek kenarlı endüstriyel tıraş bıçakları
RF plazma jeneratörüElektro-Teknik ÜrünlerBD - 20Yüksek frekans jeneratörü
Silikon Kalıp AyırıcıCRC03301Gıda Sınıfı Silikon Kalıp serbest bırakma (16 oz)
< güçlü > Gözlem ve Karakterizasyon< / güçlü >
KameraEdgertronicSC2 +
LensNikonPlan Fluor 10x
MikroskopNikonTi Eclipse manuel sahne
İğneleriBecton Dickinson305175  PrecisionGlide 20G
ŞırıngaBecton Dickinson1180100555Monoject 1 ml
Şırınga pompasıHarvard AparatıÇift şırınga programlanabilir şırınga pompası
İzleyici ParçacıklarSpherotechPP-10-10Polistiren izleyici parçacıklar 1 um

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Collins, J., Lee, A. P. Control of serial microfluidic droplet size gradient by step-wise ramping of flow rates. Microfluidics and Nanofluidics. 3, 19-25 (2007).
  2. Lee, C. Y., Chang, C. L., Wang, Y. N., Fu, L. M. Microfluidic Mixing: A Review. International Journal of Molecular Sciences. 12 (5), 3263-3287 (2011).
  3. Bayareh, M., Ashani, M. N., Usefian, A. Active and passive micromixers: A comprehensive review. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. 147, 10771(2020).
  4. Zhang, S., Wang, Y., Onck, P., den Toonder, J. A concise review of microfluidic particle manipulation methods. Microfluidics and Nanofluidics. 24, 24(2020).
  5. Bayareh, M. An updated review on particle separation in passive microfluidic devices. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. 153, 107984(2020).
  6. Wu, M., et al. Acoustofluidic separation of cells and particles. Microsystems & Nanoengineering. 5, 32(2019).
  7. Bhagat, A. A. S., et al. Microfluidics for cell separation. Medical & Biological Engineering & Computing. 48 (10), 999-1014 (2010).
  8. Mäki, A. J., et al. Modeling and Experimental Characterization of Pressure Drop in Gravity-Driven Microfluidic Systems. ASME Journal of Fluids Engineering. 137 (2), 021105(2015).
  9. Safavieh, R., Juncker, D. Capillarics: pre-programmed, self-powered microfluidic circuits built from capillary elements. Lab on a Chip. 13, 4180-4189 (2013).
  10. Hossan, M. R., Dutta, D., Islam, N., Dutta, P. Review: Electric field driven pumping in microfluidic device. Electrophoresis. 39 (5-6), 702-731 (2018).
  11. Dincau, B., Dressaire, E., Sauret, A. Pulsatile Flow in Microfluidic Systems. Small. 16 (9), 1904032(2020).
  12. Thurgood, P., et al. Tunable Harmonic Flow Patterns in Microfluidic Systems through Simple Tube Oscillation. Small. 16 (43), 2003612(2020).
  13. Xia, H. M., Wu, J. W., Zheng, J. J., Zhang, J., Wang, Z. P. Nonlinear microfluidics: device physics, functions, and applications. Lab on a Chip. 21, 1241-1268 (2021).
  14. Glasgow, I., Aubry, N. Enhancement of microfluidic mixing using time pulsing. Lab on a Chip. 3 (2), 114-120 (2003).
  15. Zhang, P., Bachman, H., Ozcelik, A., Huang, T. J. Acoustic Microfluidics. Annual Review of Analytical Chemistry. 13, 17-43 (2020).
  16. Lieu, V. H., House, T. A., Schwartz, D. T. Hydrodynamic Tweezers: Impact of Design Geometry on Flow and Microparticle Trapping. Analytical Chemistry. 84 (4), 1963-1968 (2012).
  17. Jain, R., Darling, R. B., Lutz, B. Frequency characterization of flow magnitude and phase in resonant microfluidic circuits. Analytical Methods. 9, 5425-5432 (2017).
  18. Squires, T. M., Quake, S. R. Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale. Reviews of Modern Physics. 77, 977(2005).
  19. Zhang, C., Guo, X., Brunet, P., Costalonga, M., Royon, L. Acoustic streaming near a sharp structure and its mixing performance characterization. Microfluidics and Nanofluidics. 23 (9), 104(2019).
  20. Abolhasani, M., Oskooei, A., Klinkova, A., Kumacheva, E., Günther, A. Shaken, and stirred: oscillatory segmented flow for controlled size-evolution of colloidal nanomaterials. Lab on a Chip. 14, 2309-2318 (2014).
  21. Thameem, R., Rallabandi, B., Hilgenfeldt, S. Fast inertial particle manipulation in oscillating flows. Physical Review Fluids. 2 (5), 052001(2017).
  22. Vishwanathan, G., Juarez, G. Inertial focusing in planar pulsatile flows. Journal of Fluid Mechanics. 921, 1(2021).
  23. Geschiere, S. D., et al. Slow growth of the Rayleigh-Plateau instability in aqueous two phase systems. Biomicrofluidics. 6, 022007(2012).
  24. Vázquez-Vergara, P., Torres Rojas, A. M., Guevara-Pantoja, P. E., Poiré, E. C., Caballero-Robledo, G. A. Microfluidic flow spectrometer. Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, 077001(2017).
  25. Sauret, A., Shum, H. C. Forced generation of simple and double emulsions in all-aqueous systems. Applied Physics Letters. 100, 154106(2012).
  26. Vishwanathan, G., Juarez, G. Steady streaming viscometry of Newtonian liquids in microfluidic devices. Physics of Fluids. 31, 041701(2019).
  27. Vishwanathan, G., Juarez, G. Steady streaming flows in viscoelastic liquids. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 271, 104143(2019).
  28. Vishwanathan, G., Juarez, G. Generation and application of sub-kilohertz oscillatory flows in microchannels. Microfluidics and Nanofluidics. 24, 69(2020).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Oscillatory FlowMicrofluidic TechnologyMicrochannel OscillationSpeaker Based ApparatusHarmonic Oscillatory FlowSyringe PumpTracer ParticlesStroboscopic ImagingHigh Speed CameraParticle Displacement

Related Articles