Name: Çift frekanslı uyarilmalar ile yüzey akustik dalgalar ayakta tarafından Microparticle manipülasyon (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-21T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 51 s
Description: Öğrenin, çift frekanslı uyarım kullanarak mikroakışkan kanallarda mikropartikül manipülasyonunu. Bu yöntem, yüzey akustik dalgaların ayarlanabilirliğini artırarak çip üzeri laboratuvar uygulamalarında sıralama yeteneklerini geliştirir.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu eser akademik araştırma fonu (AcRF) Tier 1 (RG171/15), Milli Eğitim Bakanlığı, Singapur tarafından sponsor oldu.

1. mikrosıvısal kanal hazırlanması
<ol><li>Poli-dimethylsiloxane (PDMS) bir elastomer oranı 10:1 taban ile karıştırın.</li>
	<li>Bir vakum fırını karışımı degas ve üstünde belgili tanımlık tepe olumsuz sesi fotorezist desenli silikon gofret üzerine dökün.</li>
	<li>Desenli silikon gofret tekrar degas ve katılaşma için bir kuluçka 3 h için 70 ° C'de ısı.</li>
</ol>2. ayak parmak güç çeviriciler imalatı
<ol><li>Depozito 20 nm Cr ve 400 Al nm üzerinde LiNbO3 gofret; desen 20 150 µm genişliğini ve fotolitografi için plastik bir maske üzerinde 2 cm bir diyafram ile pozitif fotorezist substrat yatırma tarafından şeritler.</li>
	<li>Aseton ile sigara maruz alanı Cr-Al katmanda kaldırın.</li>
	<li>30 60 W gücü yüzey oksijen plazma (ile azot ve oksijen oranı 2:1) ile tedavi s.</li>
	<li>PDMS microchannel hizalayın ve bir kaç saniye için bir başparmak ile basarak LiNbO3 substrat bağ.</li>
	<li>Tümleşik aygıt Isıtma Odası 3 h için 60 ° C'de yerleştirin.</li>
</ol>3. çift frekanslı uyarma
<ol><li>Aynı anda iki frekans bileşeni uygulamak (f1 ve f3, temel frekans ve fabrikasyon IDT, onun üçüncü harmonik sırasıyla) onlara IDTs, çifti arasındaki faz farkı φ ile böylece üretilen testere aşağıdaki gibi ifade edilebilir. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq1.jpg"> Burada, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq2.jpg">ve <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq3.jpg"> akustik basınç =.</li>
	<li>100 MS/s örnekleme sıklığı ArbExpress uygulama yazılımı Denklem Düzenleyicisi'ni kullanarak çift frekanslı dalga sentez ve sonra işlev üreteci testere uyarma denemede için rasgele giriş olarak üzerinden saklayın a USB tel kablo.</li>
	<li>Toplam verilmiş iktidara temel frekans gücünü farklı <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq4.jpg"> 'den 0 (tamamen temel frekansta uyarma) %0 (tamamen üçüncü harmonik, uyarma); iyi bir karşılaştırma için değiştirmek ama toplam güç de aynı olacak.</li>
	<li>Çift frekanslı uyarma 0 ° ile 360 ° faz farkı değişir.</li>
</ol>4. sayısal simülasyon
<ol><li>İncompressible laminar akış hareket düşük Reynolds ile tarif (yani, Re 0.55 =) ve Mach sayıları aşağıdaki gibi35. <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq5.jpg"> <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq6.jpg"> Burada, <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq7.jpg">= Akışkan hızı, <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq8.jpg">Dinamik Viskozite =, <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq9.jpg">Sıvı yoğunluğu =, <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq10.jpg">sıvı basıncı =, <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq11.jpg">özdeşlik matrisini = ve <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq12.jpg">bir dış kuvvet =.</li>
	<li>Üretilen Stoke sürükle kuvvet nesne üzerinde aşağıdaki36açıklanmaktadır. <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq13.jpg"> Burada, <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq14.jpg">microparticle yarıçap =, <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq15.jpg">= sıvı, hızı ve <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq16.jpg">= microparticle hızı.</li>
	<li>Microchannel xboyunca microparticle uygulanan akustik radyasyon güç türetmek-eksende (microchannel genişlik) tek bir frekansta16 izler. <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq17.jpg"> Burada, <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq18.jpg">microparticle hacmi =, <img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq19.jpg">microparticle yoğunluğu =, <img alt="Equation 20" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq20.jpg">Orta yoğunluğu =, <img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq21.jpg">microparticle, sıkışma kabiliyeti = ve <img alt="Equation 22" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq22.jpg">sıkışma kabiliyeti orta =.</li>
	<li>Sonuç akustik radyasyon kuvvetleri çift frekanslı uyarma aşağıdaki gibi türetilir. <img alt="Equation 23" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq23.jpg">
</li>
	<li>Kanal genişliği boyunca enine hareket hızlı (boyunca y-ekseni) akustik radyasyon kuvvetleri ve Stokes altında Newton'ın ikinci yasa ile aşağıdaki gibi yönetilir kuvvet sürükleyin. <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq24.jpg">
</li>
	<li>Sıradan diferansiyel denklemler (adi diferansiyel) dördüncü sıra Runge-Kutta yöntemi bir kişisel bilgisayar kullanarak yukarıda çözmek. Saat adım ve toplam süre olarak 1 µs ve 20 s, anılan sıraya göre.</li>
</ol>5. deneysel gözlem
<ol><li>Çözüm spin konsantrasyon 5.9 x 107 4 µm ile yeşil yaklaşık 2-3 dakika için girdap tarafından 1 mL başına floresan polistren boncuk ve sonra bir ultrason sonicator 10 dakika için her test önce herhangi bir Topaklanmayı bozmaya bırakın.</li>
	<li>Karışımı 3 mL şırınga doldurun ve sonra 3-5 µL/dk akış hızında bir şırınga pompa ile sürücü.</li>
	<li>Bir işlev jeneratör güç amplifikatörü tarafından takip IDT çift frekanslı sinyal ile sürücü.</li>
	<li>40 X büyütme, hafif bir mikroskop altında aşağı akım microchannel stabilize microparticles işlevlerini izlemek ve kaydetmek görüntü ile bir dijital fotoğraf makinesi.</li>
	<li>ImageJ ve kurulan ölçeği kullanarak yakalanan dijital resimlerdeki birikmiş microparticles konumunu ölçmek ve daha sonra kantitatif ile normalleştirilmiş floresans aydınlık birikmiş microparticle konsantrasyonu belirlemek Her baskı düğüm.</li>
</ol>

<ol><li>Chin, C. D., Linder, V., Sia, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Commercialization+of+microfluidic+point-of-care+diagnostic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices.</a> Lab on a Chip. 12 (12), 2118-2134 (2012).</li>
<li>Figeys, D., Pinto, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lab-on-a-chip%3A+a+revolution+in+biological+and+medical+sciences%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Lab-on-a-chip: a revolution in biological and medical sciences.</a> Analytical Chemistry. 72 (9), 330 A-335 A (2000).</li>
<li>den Toonder, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circulating+tumor+cells%3A+the+Grand+Challenge%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Circulating tumor cells: the Grand Challenge.</a> Lab on a Chip. 11 (3), 375-377 (2011).</li>
<li>Yu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+of+lab-on-a-chip+in+isolation%2C+detection+and+post-processing+of+circulating+tumour+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Advances of lab-on-a-chip in isolation, detection and post-processing of circulating tumour cells.</a> Lab on a Chip. 13 (16), 3163-3182 (2013).</li>
<li>Jorgenson, J. W., Lukacs, K. D. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021967300820579">High-resolution separations based on electrophoresis and electroosmosis.</a> Journal of Chromatography A. 218, 209-216 (1981).</li>
<li>Gascoyne, P. R., Vykoukal, J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2726256/">Particle separation by dielectrophoresis.</a> Electrophoresis. 23 (13), 1973(1973).</li>
<li>Xia, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+microfluidic-micromagnetic+separation+of+living+cells+in+continuous+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Microdevices%22%5BJournal%5D)">Combined microfluidic-micromagnetic separation of living cells in continuous flow.</a> Biomedical Microdevices. 8 (4), 299-308 (2006).</li>
<li>Garcés-Chávez, V., et al. <a target="_blank" href="https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.73.085417">Extended organization of colloidal microparticles by surface plasmon polariton excitation.</a> Physical Review B. 73 (8), 085417(2006).</li>
<li>Zhu, T., Ye, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Origin+of+Knudsen+forces+on+heated+microbeams%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Origin of Knudsen forces on heated microbeams.</a> Physical Review E. 82 (3), 036308(2010).</li>
<li>Ashkin, A., Dziedzic, J., Yamane, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+and+manipulation+of+single+cells+using+infrared+laser+beams%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Optical trapping and manipulation of single cells using infrared laser beams.</a> Nature. 330 (6150), 769-771 (1987).</li>
<li>Chiou, P. Y., Ohta, A. T., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+parallel+manipulation+of+single+cells+and+microparticles+using+optical+images%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images.</a> Nature. 436 (7049), 370-372 (2005).</li>
<li>Yamada, M., Seki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamic+filtration+for+on-chip+particle+concentration+and+classification+utilizing+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamic filtration for on-chip particle concentration and classification utilizing microfluidics.</a> Lab on a Chip. 5 (11), 1233-1239 (2005).</li>
<li>Burguillos, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microchannel+acoustophoresis+does+not+impact+survival+or+function+of+microglia%2C+leukocytes+or+tumor+cells%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Microchannel acoustophoresis does not impact survival or function of microglia, leukocytes or tumor cells.</a> PLoS One. 8 (5), e64233(2013).</li>
<li>Lin, S. -C. S., Mao, X., Huang, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+acoustic+wave+%28SAW%29+acoustophoresis%3A+now+and+beyond%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Surface acoustic wave (SAW) acoustophoresis: now and beyond.</a> Lab on a Chip. 12 (16), 2766-2770 (2012).</li>
<li>Petersson, F., Åberg, L., Swärd-Nilsson, A. -M., Laurell, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Free+flow+acoustophoresis%3A+microfluidic-based+mode+of+particle+and+cell+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Free flow acoustophoresis: microfluidic-based mode of particle and cell separation.</a> Analytical Chemistry. 79 (14), 5117-5123 (2007).</li>
<li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+manipulation+of+single+microparticles%2C+cells%2C+and+organisms+using+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">On-chip manipulation of single microparticles, cells, and organisms using surface acoustic waves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (28), 11105-11109 (2012).</li>
<li>Friend, J., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.83.647">Microscale acoustofluidics: Microfluidics driven via acoustics and ultrasonics.</a> Reviews of Modern Physics. 83 (2), 647(2011).</li>
<li>Destgeer, G., Lee, K. H., Jung, J. H., Alazzam, A., Sung, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+separation+of+particles+in+a+PDMS+microfluidic+channel+via+travelling+surface+acoustic+waves+%28TSAW%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Continuous separation of particles in a PDMS microfluidic channel via travelling surface acoustic waves (TSAW).</a> Lab on a Chip. 13 (21), 4210-4216 (2013).</li>
<li>Guo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+cell-cell+interactions+using+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Controlling cell-cell interactions using surface acoustic waves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (1), 43-48 (2015).</li>
<li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+separation+using+tilted-angle+standing+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Cell separation using tilted-angle standing surface acoustic waves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (36), 12992-12997 (2014).</li>
<li>Roshchupkin, D., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168583X9800278X">X-ray diffraction by standing surface acoustic waves.</a> Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 142 (3), 432-436 (1998).</li>
<li>Shi, J., Mao, X., Ahmed, D., Colletti, A., Huang, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Focusing+microparticles+in+a+microfluidic+channel+with+standing+surface+acoustic+waves+%28SSAW%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Focusing microparticles in a microfluidic channel with standing surface acoustic waves (SSAW).</a> Lab on a Chip. 8 (2), 221-223 (2008).</li>
<li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+acoustic+wave+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Surface acoustic wave microfluidics.</a> Lab on a Chip. 13 (18), 3626-3649 (2013).</li>
<li>King, L. V. <a target="_blank" href="http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/147/861/212">On the acoustic radiation pressure on spheres.</a> Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. , The Royal Society. 212-240 (1934).</li>
<li>Yosioka, K., Kawasima, Y. <a target="_blank" href="http://www.ingentaconnect.com/content/dav/aaua/1955/00000005/00000003/art00004">Acoustic radiation pressure on a compressible sphere.</a> Acta Acustica United with Acustica. 5 (3), 167-173 (1955).</li>
<li>Ratier, C., Hoyos, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+programming+in+step-split-flow+lateral-transport+thin+fractionation%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Acoustic programming in step-split-flow lateral-transport thin fractionation.</a> Analytical Chemistry. 82 (4), 1318-1325 (2010).</li>
<li>Mandralis, Z., Feke, D., Bolek, W., Burger, W., Benes, E. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0041624X94900191">Enhanced synchronized ultrasonic and flow-field fractionation of suspensions.</a> Ultrasonics. 32 (2), 113-122 (1994).</li>
<li>Laurell, T., Petersson, F., Nilsson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chip+integrated+strategies+for+acoustic+separation+and+manipulation+of+cells+and+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Chip integrated strategies for acoustic separation and manipulation of cells and particles.</a> Chemical Society Reviews. 36 (3), 492-506 (2007).</li>
<li>Liu, Y., Lim, K. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Particle+separation+in+microfluidics+using+a+switching+ultrasonic+field%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Particle separation in microfluidics using a switching ultrasonic field.</a> Lab on a Chip. 11 (18), 3167-3173 (2011).</li>
<li>Brissaud, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+piezoceramics%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Ultrasonics%2C+Ferroelectrics%2C+and+Frequency+Control%22%5BJournal%5D)">Characterization of piezoceramics.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 38 (6), 603-617 (1991).</li>
<li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+patterning+of+microparticles+and+cells+using+standing+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Tunable patterning of microparticles and cells using standing surface acoustic waves.</a> Lab on a Chip. 12 (14), 2491-2497 (2012).</li>
<li>Jo, M. C., Guldiken, R. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424713006110">Particle manipulation by phase-shifting of surface acoustic waves.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 207, 39-42 (2014).</li>
<li>Meng, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transportation+of+single+cell+and+microbubbles+by+phase-shift+introduced+to+standing+leaky+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Transportation of single cell and microbubbles by phase-shift introduced to standing leaky surface acoustic waves.</a> Biomicrofluidics. 5 (4), 044104(2011).</li>
<li>Sriphutkiat, Y., Zhou, Y. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/318382102_Particle_manipulation_using_standing_acoustic_waves_in_the_microchannel_at_dual-frequency_excitation_Effect_of_power_ratio">Particle manipulation using standing surface acoustic waves (SSAW) at dual frequency excitation: effect of power ratio.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 263, 521-529 (2017).</li>
<li>Batchelor, G. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBatchelor%2C+GK+%22An+Introduction+to+Fluid+Dynamics%22">An Introduction to Fluid Dynamics</a>. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2000).</li>
<li>Glynne-Jones, P., Hill, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustofluidics+23%3A+acoustic+manipulation+combined+with+other+force+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Acoustofluidics 23: acoustic manipulation combined with other force fields.</a> Lab on a Chip. 13 (6), 1003-1010 (2013).</li>
<li>Winkler, A., Brünig, R., Faust, C., Weser, R., Schmidt, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424716302916">Towards efficient surface acoustic wave (SAW)-based microfluidic actuators.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 247, 259-268 (2016).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standing+surface+acoustic+wave+%28SSAW%29-based+microfluidic+cytometer%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Standing surface acoustic wave (SSAW)-based microfluidic cytometer.</a> Lab on a Chip. 14, 916-923 (2014).</li>
<li>Devendran, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+importance+of+travelling+wave+components+in+standing+surface+acoustic+wave+%28SSAW%29+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">The importance of travelling wave components in standing surface acoustic wave (SSAW) systems.</a> Lab on a Chip. 16, 3756-3766 (2016).</li>
<li>Destgeer, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Submicron+separation+of+microspheres+via+travelling+surface+acoustic+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Submicron separation of microspheres via travelling surface acoustic waves.</a> Lab on a Chip. 14, 4665-4672 (2014).</li>
<li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standing+surface+acoustic+wave+%28SSAW%29+based+multichannel+cell+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Standing surface acoustic wave (SSAW) based multichannel cell sorting.</a> Lab on a Chip. 12, 4228-4231 (2012).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+enrichment+of+low-abundance+cell+samples+using+standing+surface+acoustic+waves+%28SSAW%29%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Continuous enrichment of low-abundance cell samples using standing surface acoustic waves (SSAW).</a> Lab on a Chip. 14, 924-930 (2014).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Microchannel çift frekanslı uyarma, bir SSAW tarafından microparticle çekimde kapsamlı bu çalışmada araştırıldı ve çift frekanslı uyarma sinyalleri değişen tarafından etkili bir şekilde akort desenlendirme tekniği geliştirilmiş ve test edilmiştir. Böyle bir dalga üretimi kolayca çoğu işlev jeneratörleri tarafından gerçekleştirilen ve ayar yaklaşım çok uygundur. S12- ve S11-fabrikasyon IDTs frekans tepkiler göstermek birkaç rezonans modları34. Temel ölçüm sıklığı 6.1 MHz ve üç...

LOC teknolojisinin bir veya birkaç işlev bir mikroçip biyoloji, kimya, Biyofizik ve Biyomedikal işlemleri için entegre. LOC alt milimetre, hızlı tepki oranları, kısa tepki süresi, yüksek işlem denetimi, bir düşük güç tüketimi (daha az reaktifler atık, daha düşük maliyet ve daha az gerekli numune hacmi), yüksek işlem hacmi nedeniyle daha küçük bir ölçekte sağlar bir laboratuvar kurulumu parallelization, seri üretim ve uygun maliyetli tek kullanımlık, kimyasal, radyoaktif ve biyolojik araştırmalar yüksek bir güvenilirlik ve kompakt ve taşınabilir aygıt1,2avantajları gelecekte bir düşük maliyetli. Kesin hücre manipülasyon (yani, birikimi ve ayırma) bir LOC tabanlı analiz ve tanı3,4' te kritik olduğunu. Ancak, hassasiyet ve tekrarlanabilirlik microparticle işlemlerinde sorunlar çeşitli var. Elektro-Ozmoz5, dielectrophoresis (DEP)6, magnetophoresis7, thermophoresis8,9, bir optik yaklaşım10, gibi birçok teknik bir opto-elektronik yaklaşım11 , hidrodinamik yaklaşım12ve acoustophoresis13,14,15, geliştirdik. Çünkü teorik olarak, adl tip-in microparticles/hücre etkin bir şekilde manipüle edilebilir ve noninvazif yeterince yüksek kontrast (yoğunluk ve sıkışma kabiliyeti) karşılaştırıldığında, buna karşılık, akustik yaklaşımlar LOC uygulama için uygun çevresindeki sıvı ile. Bu nedenle, kendi muadilleri için karşılaştırıldığında, akustik yaklaşımlar doğal olarak çoğu microparticles ve onların, elektrik, optik ve manyetik özellikleri16olursa olsun biyolojik nesneler için uygundur.
Yüzey akustik dalgalar (testere) IDTs dan çoğunlukla birkaç dalga boylarında kalınlığı, piezoelektrik bir substrat ve sonra sızıntı microchannel sıvı içine Rayleigh açıyla yüzeyinde Snell Yasası17göreyaymak, 18,19,20,21,22. Onlar yüksek enerji verimliliği enerji, büyük tasarım esnekliği yüksek frekansta, iyi sistem entegrasyonu mikrosıvısal kanal ve minyatür kullanarak onların lokalizasyonu nedeniyle yüzey boyunca teknik avantajları var Mikro-elektronik-mekanik sistem (MEMS) teknolojisi ve yüksek potansiyel yığın üretim23. Bu protokol için testere bir çift aynı IDTs oluşturulan ve duran dalga veya SSAW, nerede askıya alınmış microparticles tarafından çoğunlukla uygulamalı akustik basınç düğümlerine itilir microchannel oluşturmak için ters yönde yayılır radyasyon kuvvetleri24. Böyle bir sonuç güç genliği uyarma sıklığını, microparticle boyutu ve onun akustik kontrast faktör22,25tarafından belirlenir.
Böyle acoustophoresis kolayca ayarlanabilir değildir önceden belirlenmiş manipüle desen sınırlaması vardır. Bant genişliği çok sınırlıdır bu yüzden IDTs uyarma sıklığını periyodik onların mesafe tarafından belirlenir. Ayar ve düzenleme özelliğini geliştirmek için çeşitli stratejiler geliştirilmiştir. Akustik duran dalgalar microchannel farklı bölgelerinde uygulanan ilk ve ikinci modları farklı hareket hızları nodal hatları26doğru göre daha etkili bir şekilde microparticles ayrı. Bu iki mod da microchannel bütün bölümüne uygulanan ve alternatif olarak27,28,29açık. Ancak, bunun için donatım (yani, üç işlevi jeneratörler, iki empedans Uyarlayıcıları ünite ve bir elektromanyetik röle) çok sayıda, farklı sayesinde deneysel set-up artan maliyet ve kontrol karmaşıklığı ile gereklidir temel frekans ve piezoceramic üçüncü harmonik elektrik impedances30plaka. Ayrıca, eğimli-parmak ayak parmak güç çeviriciler (SFITs) hücreleri ve eğimli parmak bir süre bir belirli rezonans20,31için heyecan verici tarafından biçimlenme microparticles ayarlamak için uygulanabilir. Ancak, daha sonra bant genişliği ters eğimli parmak sayısıyla doğru orantılı olduğunu. Birden fazla basınç nodal satır bir daha yüksek ayırma verimliliği ve duyarlılık tek nodal satır ile karşılaştırıldığında geleneksel SSAW tabanlı microparticle ayırıcısı olarak var. Alternatif olarak, basınç düğümlerin konumunu da sadece tasarım32,33iki IDTs uygulanan faz farkı ayarlayarak değiştirilebilir.
Onlar aynı zamanda, microparticles manipülasyon34için daha fazla ayar sağlayan heyecanlı böylece temel frekans ve IDTs üçüncü harmonik benzer frekans yanıt var. Bir tek frekansta geleneksel IDT uyarma ile karşılaştırıldığında çift frekanslı uyarma ve aralarındaki faz akustik baskıları ayarlamak belgili tanımlık ilâ gibi teknik benzersiz sağlar ~ 2 kat hareket zaman basınç nodal azaltılmış satır veya microchannel, çeşitli numarası ve basınç nodal hatları ve microparticle konsantrasyonları konumunu ortasına.

<table><tbody><tr><td>poli-dimetilsiloksan</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>poli-dimetilsiloksan elastomer taban</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>silikon gofret</td><td>Bonda Teknolojisi</td><td>SI8PSPD</td><td></td></tr><tr><td>negatif tonlu fotorezist</td><td>Microchem</td><td>SU-8</td><td></td></tr><tr><td>çift taraflı cilalı LiNbO3 gofret</td><td>Üniversitesi Gofret</td><td>Y-128&deg;</td><td></td></tr><tr><td>pozitif fotorezist</td><td>Nicolaus-Otto-Stra&szlig; e</td><td>AZ 9260</td><td></td></tr><tr><td>oksijen plazması</td><td>Harrick Plazma</td><td></td><td></td></tr><tr><td>plastik maske</td><td>Sonsuz Grafik</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

Çift frekanslı uyarilmalar ile yüzey akustik dalgalar ayakta tarafından microparticle manipülasyon

Microparticle Manipulation by Standing Surface Acoustic Waves with Dual-frequency Excitations

Bir duran yüzey akustik dalga (SSAW) ayarlama yeteneğini artırmak için bir yöntem microparticles manipülasyon için bir laboratuvar-on-a-chip (LOC) sisteminde göstermektedir. Temel frekans ve çift frekanslı uyarma, ayak parmak güç çeviriciler (IDTs) bir çift olarak adlandırılır, üçüncü harmonik eşzamanlı uyarma akustik dalgalar halinde bir mikrosıvısal kanal duran yeni bir tür yaratacaktır. Güç ve çift frekanslı uyarma aşamasında farklı sinyalleri reconfigurable alan sonuçlarını microparticles için microchannel uygulanan akustik radyasyon Kuvvetleri (Örneğin, sayısı ve konumu basınç düğümlerinin ve microparticle konsantrasyonları karşılık gelen basınç düğümlerin). Bu makalede, microparticle tek bir basınç düğüme hareket saati azaltılabilir gösterilir ~ logosuna 2 kat temel frekans ~ 90 %'den büyük güç oranında. Buna ek olarak, orada üç basınç düğüm microchannel içinde daha az Eğer bu eşik. Ayrıca, temel frekans ve üçüncü harmonik sonuçlara microparticles microchannel her basınç düğümdeki yüzdesi yanı sıra Üç SSAW basınç düğüm farklı hareket oranları arasında ilk aşaması ayarlama. Deneysel gözlem ve sayısal tahminler arasında iyi bir anlaşma var. Bu roman uyarma Yöntem kolayca ve non-invaziv LOC sisteme entegre edebilirsiniz geniş bir tenability ve yalnızca birkaç değişiklik deneysel kurulur.

Akustik basınç dağılımları ve çift frekanslı uyarma (6.2 ve 18.6 MHz) adlı bir SSAW akustik radyasyon kuvvet Şekil 1' de gösterilmiştir. Burada, çift frekanslı uyarma polistren microparticles (çapı 4 µm) üzerinde bir microchannel 146 akustik bir gücü 300 µm uzunluğuna sahip oluşur mW. Sonuç akustik basınç olduğunu her zaman yalnızca bir basınç böylece düğüm P1 </su...

Microparticles bir çift frekanslı uyarma ile bir mikrosıvısal kanal değiştirmek için bir iletişim kuralı sunulur.

Çift frekanslı uyarilmalar ile yüzey akustik dalgalar ayakta tarafından Microparticle manipülasyon

We demonstrate a method for increasing the tuning ability of a standing surface acoustic wave (SSAW) for microparticles manipulation in a lab-on-a-chip ...

Bu yöntem, mikropartiküllerin manipüle edilmesi gibi biyomedikal alandaki temel sorunların ele alınmasına yardımcı olabilir ve çip üzerindeki laboratuvarlar için mikroakışkan bir kanalda sıralamaya yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, ayakta duran yüzey akustik dalgası komisyonunun ayarlanabilirliğini artırabilmesidir. Prosedürü gösteren, grubumdan bir yüksek lisans öğrencisi olan Yannapol olacak.Mikroakışkan kanal için bir kalıpla başlayın. Bu, bir silikon gofret üzerinde negatif tonlu bir fotorezist desenidir. Bunu oluşturmak için kullanılan fotolitografi deseni ile daha fazla ayrıntı sağlanır.10 parça PDMS'yi bir parça elastomer taban hacim oranıyla karıştırın. Karışımı vakumlu fırında yaklaşık 15 dakika gazını alın. Gazdan arındırma işleminden sonra karışımı kalıba alın.Orada, silikon gofret üzerindeki fotorezistin üzerine dökün. Şimdi, kapalı silikon gofreti 15 dakika daha gazdan alın. Bundan sonra, PDSM'yi katılaştırmak için gofreti bir inkübatörde ısıtın.PDMS soğuduğunda gofretten çıkarın. Mikroakışkan kanal, protokoldeki sonraki adımlar için hazırdır. Dönüştürücüleri imal etmek için bir alt tabaka hazırlayın.Bu durumda, dört inç çapında bir lityum niobat gofret kullanın. Bir sıkma kaplayıcıda, gofretin pozitif fotorezist ile sıkma kaplayın. Ardından, fotorezisti iki santimetrelik bir açıklıkta 20 adet 150 nanometre şeritle modellemek için fotolitografi kullanın.Fotolitografiden sonra, bu, alt tabakanın enine kesitindeki değişimin şematik tasviridir. Fotorezist geliştirildikten sonra, alt tabakaya 20 nanometre krom ve ardından 400 nanometre alüminyum püskürtün. Açıkta olmayan alanlardaki krom ve alüminyum tabakayı çıkarmak için aseton kullanın.Oksijen plazmasında yüzey işlemi için substratı alın. 30 saniye boyunca 60 watt güçle ikiye bir nitrojen / oksijen oranı kullanın. İşiniz bittiğinde, hem alt tabaka hem de mikro kanal ile çalışın.PDMS mikro kanalını hizalayın ve lityum niyobat substratı ile bağlayın. Yapıştırmak için ikisini birbirine birkaç saniye bastırın. Entegre cihazı üç saat boyunca 60 derecede ısıtma odasına yerleştirin.Odayı ısıttıktan sonra, cihaz, ayakta duran yüzey akustik dalgalarının çift frekanslı uyarımlarını kullanarak çalışmalara hazırdır. Gözlemler için, cihaz sahnendeyken ters çevrilmiş bir mikroskop kullanın. Dijitaller arası dönüştürücülere sahip gofretin sahne ile temas etmesini sağlayın ve mikro kanalı üstte bulundurun.Dönüştürücüleri bir fonksiyon üretecinin güçlendirilmiş sinyaline bağlayın. Bir şırınga pompasından gelen sıvıların manyetik bir karıştırıcıdan geçmesini sağlayın. Deneyler için çözümü hazırlayın.Dört mikrometre polistiren boncuğu deiyonize suda karıştırın. Karışımı iki ila üç dakika boyunca bir girdapta döndürün. Karışımı 10 dakika boyunca bir ultrason sonikatörüne yerleştirerek bunu takip edin.Karışımı üç mililitrelik bir şırıngaya aktarın. Ayrıca şırıngaya bir karıştırma çubuğu ekleyin. Ardından, şırıngayı şırınga pompasına yerleştirin.Şırınganın manyetik karıştırıcının üzerinde olduğundan ve cihaz girişine bağlı olduğundan emin olun. Şırınga pompası akış hızını dakikada birkaç mikrolitreye ayarlayın. Şimdi, cihazı interdigital dönüştürücülerin temel ve üçüncü harmoniği ile sürün.Mikroskop altında stabilize edilmiş mikropartikülleri gözlemleyin ve dijital kamera ile görüntüleri kaydedin. Uyarma olmadan başlayın ve iki frekans arasındaki faz farkını değiştirin. Her bir basınç düğümündeki mikropartikül konsantrasyonunu belirlemek için kaydedilen görüntüleri kullanın.Bu, 6.2 ve 18.6 megahertz uyarma frekanslarında duran bir yüzey akustik dalgasının basınç dalgası formlarının bir grafiğidir. Dikey eksen, 300 mikrometre genişliğinde bir mikro kanal boyunca konumdur. Eğriler, farklı güç oranlarını, temel moddaki güç yüzdesini 146 miliwatt'lık toplam güce karşı temsil eder.İşte aynı güç koşulları altında aynı kanaldaki dört mikrometre mikroküreciklere uygulanan akustik radyasyon kuvveti. %90'ın üzerindeki bir güç oranında, kuvvet her zaman fazdadır ve kanalda 150 mikrometre konumunda tek bir basınç düğümü üretir. %90'ın altındaki bir güç oranı için ek düğümler ortaya çıkarDört mikrometre polistiren mikro küre başlangıçta kanalın bir duvarına yerleştirildiğinde, hareketleri güç oranı tarafından belirlenir.Not:% 90'ın üzerindeki güç oranları için parçacıklar merkezi düğüme gider. % 90 ve altındaki güç oranları için yan düğümlere giderler. Semboller kullanılarak çizilen deneysel verilerin, güç oranının bir fonksiyonu olarak parçacık konumu için kesikli çizgilerle çizilen simülasyonlarla karşılaştırılması iyi bir uyum sağlar.Bu çizimin hem üst hem de alt yan düğümleri gösterdiğini unutmayın. Benzer bir anlaşma, güç oranının bir fonksiyonu olarak parçacık konsantrasyonunun bir grafiğinde de belirgindir. Bu prosedürü denerken, çift frekanslı uyarmanın güç oranını ayarlayarak mikroakışkan kanalda duran akustik dalgayı ayarlamayı unutmamak önemlidir.Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, biyomedikal mühendisliği alanındaki araştırmacıların, çip üzerindeki laboratuvarlarda mikropartiküllerin hızlı, etkili ve esnek manipülasyonunu keşfetmelerinin yolunu açtı. Elektrikli aletlerle çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu işlemi gerçekleştirirken her zaman elektrik çarpmasını önlemek için önlem alınması gerektiğini unutmayın.

microparticle-manipulation-standing-surface-acoustic-waves-with-dual

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bu videoda ilk bir yüzey akustik dalga (SAW) akustik ters akışlı cihazın imalat ve operasyon prosedürleri açıklar. Daha sonra SAW pompa cihaz içinde nitel akış görselleştirme ve karmaşık akış kantitatif analiz her ikisi için izin veren bir deney düzeneği göstermektedir.

Yüzey-akustik dalga odaklı Akustik-ters akışlı Mikroakiskan Fabrikasyon, İşletme ve Akış Görselleştirme

Güç ultrason sunulan sıvı akustik kavitasyon sonoluminescence olarak bilinen olağandışı kimyasal reaktivite ve ışık emisyon, kökeni olan çöken baloncuklar içinde geçici aşırı koşulları yaratır. Soy gaz varlığında, denge dışı plazma oluşturulur. Çöken kabarcıklar tarafından oluşturulan "sıcak" tanecikleri ve fotonlar çözelti içinde türleri heyecan edebiliyoruz.

Moleküller, İyonlar, ve Akustik Kavitasyon ile Katı Parçacıklar etkinleştirilmesi

Bu protokol, bir mikroakışkan cihaz kullanarak otomatik küçük hacimli (0,15–1,5 ml) parçacık ayırma işlemleri gerçekleştirmek için bir sistem mimarisini tanımlar ve akustoakışkan cihaz performansını ve çalışmasını optimize etme yöntemlerini tartışır.

Bir mikroakışkan Hassas Küçük hacimli Numune İşleme Platformu ve Akustik mikrocihazda Ayrı Biyolojik Parçacıklar Boyutu Kullanımı

Acoustofluidic cihazlar, manipüle konsantre ve asma mikro ve Ortaölçek varlıkları izole etmek için mikroakışkan kanalları içinde ultrasonik dalgaları kullanır. Bu protokol, kılıf sıvılar yardımı olmadan merkezi bir düzene partiküllerin odak toplu akustik duran dalgaları destekleyici bu tür bir cihazın imalat ve işlem tarif etmektedir.

Fabrikasyon ve Acoustofluidic Cihazlarının Çalışma Parçacıkların yoğunlaşırken Sheathless için Toplu Akustik Daimi Dalgalar desteklenmesi

Bu iletişim kuralı kavitasyon jel hayaletler, yakın kızılötesi lazer ışık ve yüksek yoğunluklu odaklı ultrason (HIFU) eşzamanlı maruz üzerinden kontrol edilebilir çekirdekleşme gösterir. Kavitasyon etkinlik HIFU görüntüleme ve/veya terapötik kullanımı arttırmak için daha sonra kullanılabilir.

Kavitasyon yüksek yoğunluklu arttırmak için Plazmonik altın nano tanecikleri üzerinden kontrol edilebilir çekirdekleşme ultrason uygulamaları odaklı

Biz kalkış fotolitografi, nano-derin reaktif iyon gravür ve oda sıcaklığında plazma ile akustik nanoakışkanlar için lityum niyobat üzerine yüzey akustik dalga aktüasyon cihazlarıentegrasyonu ile nanoheight kanalların imalatı göstermek tek kristal lityum niyobat yüzey aktif çok katmanlı yapıştırma, oksitler lityum niyobat yapıştırma için benzer bir süreç.

Akustik Nanofluidics için Lityum Niyobat ile Yüzey Akustik Dalga Aktüasyon Birleştiren Nanoheight Kanallarıimalatı

İki üretim teknikleri, kaldırma ve ıslak gravür, bir piezoelektrik substrat üzerine interdigital elektrot transdüserler üretiminde açıklanmıştır, lityum niyobat, yaygın yüzey akustik dalgalar oluşturmak için kullanılan şimdi nanoölçekli akışkanlar mikro geniş yarar bulma. Üretilen elektrotlar verimli megahertz sipariş Rayleigh yüzey akustik dalgalar neden gösterilmiştir.

Lityum Niyobat üzerine Yüzey Akustik Dalga Cihazlarının İmalatı

Lityum niyobat üzerindeki plaka elektrotlarının doğru akım püskürtmesi ile piezoelektrik kalınlık modu transdüserlerinin imalatı anlatılmaktadır. Ayrıca transdüser tutucu ve sıvı besleme sistemi ile güvenilir bir çalışma sağlanır ve epitendans analizi, lazer doppler vibrometri, yüksek hızlı görüntüleme ve lazer saçılma kullanılarak damlacık boyutu dağılımı ile karakterizasyon gösterilmiştir.

Atomizasyon ve Acoustofluidics için Kalınlık Modu Piezoelektrik Cihazların İmalatı ve Karakterizasyonu

İki kabarcık arasındaki birleşme tekniğine dayanan tek, sıkışmış bir akustik kabarcığın şekil salınımlarını kontrol etmek için hızlı ve güvenilir bir teknik önerilmektedir. Kararlı durum, simetri kontrollü kabarcık şekli salınımları, kabarcık arayüzünün yakınında üretilen sıvı akışının analizine izin verir.

Akustik Levitasyon Sisteminde Küresel Olmayan Kabarcık Salınımları ile Mikroakışın İndüksiyonu

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.

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

Öğrenin, çift frekanslı uyarım kullanarak mikroakışkan kanallarda mikropartikül manipülasyonunu. Bu yöntem, yüzey akustik dalgaların ayarlanabilirliğini artırarak çip üzeri laboratuvar uygulamalarında sıralama yeteneklerini geliştirir.

Çift frekanslı uyarilmalar ile yüzey akustik dalgalar ayakta tarafından Microparticle manipülasyon

Daha fazla video keşfet