Fabricage, bediening en Flow Visualization in Surface-akoestische-wave-driven Acoustic-tegenstroom Microfluidics

Een van de voortdurende uitdagingen de microfluïdische gemeenschap is de noodzaak om een ​​efficiënt pompende werking kan worden verkleind is om in echt draagbare micro-total-analysesystemen (μTAS's) hebben. Standard macroscopische pompsystemen enkel nalaat de draagbaarheid vereist μTAS's bieden, wegens de ongunstige schaling van het debiet als kanaal verkleint naar de micron of lager. Integendeel, zagen hebben opgedaan toenemende belang fluïdum bedieningsmechanismen en verschijnen als een veelbelovende mogelijkheid voor de oplossing van een aantal van deze problemen ^1,2.

Zagen werden getoond aan een zeer efficiënt mechanisme van energietransport in vloeistoffen ³ bieden. Wanneer een SAW propageert op een piëzo-elektrisch substraat, zoals lithiumniobaat (LN), de golf wordt schuin bekend als de Rayleigh hoek θ = _R sin uitgestraald in een vloeistof in zijn pad722, 1 (c _f / c _s), vanwege de mismatch van geluid snelheden in het substraat, c _s en de vloeistof _f c. Deze lekkage van straling in de vloeistof leidt tot een drukgolf die de akoestische streaming drijft in het fluïdum. Afhankelijk van het apparaat geometrie en aangelegd op de inrichting, werd dit mechanisme aangetoond dat een grote verscheidenheid van on-chip processen, zoals vloeistofmenging deeltje sorteren, verneveling en pompen ^1,4 bedienen. Ondanks de eenvoud en effectiviteit van het bedienen van microfluids met SAW, zijn er slechts een klein aantal van de SAW gereden microfluïdische pompen mechanismen die zijn aangetoond tot op heden. De eerste demonstratie was de simpele vertaling van vrije druppeltjes geplaatst in de SAW propagatiepad op een piëzo-elektrisch substraat ^3. Deze nieuwe methode gegenereerd veel belangstelling voor het gebruik zagen als microfluidic bediening methode, maar er was nog steeds behoefte aan vloeistoffenworden aangedreven door middel van bijgevoegde kanalen-een moeilijke taak. Tan et al.. Aangetoond pompen binnen een microchannel dat is laser ablatie direct in het piëzo-elektrische substraat. Door geometrische modificatie met betrekking tot het kanaal en IDT afmetingen, konden zij zowel uniform mengen stromen tonen ^5. Glas et al.. Onlangs aangetoond een methode van het verplaatsen van vloeistoffen door microkanalen en microfluïdische onderdelen door het combineren van SAW bediend rotaties met centrifugale microfluidics, als een demonstratie van ware miniaturisatie van de populaire Lab-on-a-cd concept van ^6,7. De enige volledig gesloten SAW gedreven pompmechanisme dat is aangetoond nog worden Cecchini et al.. 'S SAW-driven akoestische ^{tegenstroom-8} de focus van deze video. Dit systeem benut de verneveling en coalescentie van een fluïdum te pompen door een gesloten kanaal in de richting tegen de voortplantingsrichting van eencoustic wave. Dit systeem kan leiden tot verrassend complex stromen in een microkanaal. Bovendien, afhankelijk van het apparaat geometrie kan hiermee een reeks stroom regelingen van laminaire stromen naar complexere regimes gekenmerkt door draaikolken en deeltjes-accumulatie domeinen. De mogelijkheid om eenvoudig te beïnvloeden de stroming kenmerken binnen de inrichting toont mogelijkheden voor geavanceerde on-chip deeltje manipulatie.

In dit protocol willen we de belangrijkste aspecten van de praktische SAW-gebaseerde microfluidics verduidelijken: apparaat fabricage, experimentele operatie, en de stroom visualisatie. Hoewel we deze expliciet beschreven procedures voor de fabricage en werking van SAW-driven tegenstroom akoestische apparaten, kunnen deze secties gemakkelijk worden aangepast voor de toepassing van een aantal SAW-driven microfluidic regimes.