Fabricação, Operação e Visualização de Fluxo em superfície acústico de ondas orientadas Microfluidics acústico contrafluxo

Um dos desafios enfrentados pela comunidade continuadas microfluídico é a necessidade de ter um mecanismo de bombagem eficiente, que pode ser miniaturizado para integração em sistemas de análise de micro-total verdadeiramente portátil (μTAS 's). Sistemas de bombagem macroscópicas padrão simplesmente deixam de proporcionar a portabilidade necessária para μTAS de, devido ao dimensionamento desfavorável dos caudais volumétricos, como o tamanho do canal diminui para a faixa de micron ou inferior. Pelo contrário, as serras ganharam cada vez mais interesse como mecanismos de actuação de fluido e aparecem como uma avenida promissora para a solução de alguns destes problemas ^1,2.

SAWs foram mostrados para fornecer um mecanismo muito eficiente de transporte de energia em fluidos ^3. Quando uma serra propaga num substrato piezoeléctrico, por exemplo, de niobato de litio (LN), a onda vai ser irradiada para o fluido no seu percurso em ângulo conhecido como o ângulo de Rayleigh θ _R = sin722, 1 (c _f / c _s), devido à incompatibilidade das velocidades de som no substrato, c _s e o fluido c _f. Esta fuga de radiação para o líquido dá origem a uma onda de pressão que acciona transmissão acústica no líquido. Dependendo da geometria do dispositivo e potência aplicada ao dispositivo, este mecanismo foi mostrado para accionar uma ampla variedade de processos on-chip, tais como fluido de mistura, separação das partículas, a atomização, e de bombeamento ^1,4. Apesar da simplicidade e eficácia de atuar microfluidos com SAW, há apenas um pequeno número de SAW impulsionado mecanismos de bombeamento microfluídicos que demonstraram até o momento. A primeira demonstração foi a tradução simples de gotículas livres colocados no caminho de propagação SAW em um ³ de substrato piezoelétrico. Este novo método gerado muito interesse em utilizar SAWs como um método de atuação de microfluídica, porém ainda havia a necessidade de fluidos paraser conduzido através de canais fechados a tarefa mais difícil. Tan et al. Demonstrado bombagem dentro de um microcanal que foi feita a ablação a laser directamente no substrato piezoeléctrico. Pela modificação geométrica em relação ao canal e dimensões IDT, eles foram capazes de demonstrar tanto fluxos uniformes e misturar ^5. Glass et ai. Demonstrado recentemente um método de transferência de fluidos através de microcanais e componentes microfluídicas combinando SAW rotações accionados com microfluidos centrífugos, como uma demonstração da verdadeira miniaturização do popular conceito Lab-on-a-CD de ^6,7. No entanto, a única totalmente fechado SAW impulsionado mecanismo que tem sido demonstrado de bombagem continua a ser Cecchini et ai. 'S contracorrente acústico SAW orientada ^8-o foco deste vídeo. Ela explora a atomização e coalescência de um fluido a bombear através de um canal fechado na direcção oposta à direcção de propagação de uma aonda coustic. Este sistema pode dar origem a fluxos surpreendentemente complexos dentro de um microcanal. Além disso, dependendo da geometria do dispositivo, que podem proporcionar uma variedade de regimes de fluxo, a partir de fluxos laminares para regimes mais complexos, caracterizados por domínios de vórtices e de acumulação de partículas. A capacidade de influenciar facilmente as características de fluxo dentro do dispositivo mostra oportunidades para manipulação avançada de partículas on-chip.

Neste protocolo, gostaria de esclarecer os principais aspectos práticos baseados em microfluídica SERRA: fabricação de dispositivos, a operação experimental, e visualização de fluxo. Enquanto estamos descrevendo explicitamente esses procedimentos para a fabricação e operação de dispositivos acústicos de contra-driven SAW, estas seções podem ser facilmente modificados para a sua aplicação a uma série de regimes microfluídicos SAW-driven.