Fabrication, l'exploitation et la visualisation des écoulements en surface à ondes acoustiques axées microfluidique-Acoustiques contre-courant

L'un des défis continus auxquels la communauté microfluidique est la nécessité d'avoir un mécanisme de pompage efficace qui peut être miniaturisé pour l'intégration dans les systèmes micro-totale d'analyse véritablement portables (μTAS départ). Systèmes de pompage macroscopiques standard ne parviennent pas simplement de fournir la portabilité nécessaire pour μTAS de, en raison de la mise à l'échelle défavorable des débits volumétriques que la taille du canal diminue jusqu'à l'ordre du micron ou moins. Au contraire, les scies ont suscité un intérêt croissant en tant que mécanismes d'actionnement des fluides et apparaître comme une voie prometteuse pour la solution de certains de ces problèmes ^1,2.

SAW ont été illustrées afin de fournir un mécanisme très efficace de transport de l'énergie dans les liquides ^3. Quand une scie se propage sur un substrat piézo-électrique, par exemple en niobate de lithium (LN), l'onde se rayonnée dans le fluide retenu dans sa trajectoire d'un angle appelé angle de Rayleigh θ _R = sin722, 1 (c _F / C _s), du fait de la non-concordance des vitesses du son dans le substrat, c _s, et le fluide _F c. Cette fuite de rayonnement dans le fluide donne lieu à une onde de pression qui entraîne en continu acoustiques dans le fluide. En fonction de la géométrie du dispositif et de la puissance appliquée à l'appareil, ce mécanisme a été représenté pour actionner une grande variété de processus sur la puce, telles que le mélange de fluides, le tri des particules, l'atomisation, et de ^1,4 pompage. Malgré la simplicité et l'efficacité de l'actionnement microfluidique avec une scie, il ya seulement un petit nombre de Saw conduit mécanismes de pompage microfluidiques qui ont été démontrés à ce jour. La première démonstration a été la simple traduction des gouttelettes libres placés dans le chemin de propagation de SAW sur un substrat piézoélectrique ^3. Cette nouvelle méthode a suscité beaucoup d'intérêt à l'aide de scies comme une méthode d'actionnement microfluidique, mais il y avait toujours un besoin pour des fluides àêtre entraînée par la voie d'un clos-tâche plus difficile. Tan et al. Démontré pompage dans un micro-canal qui a été soumis à une ablation laser directement dans le substrat piézoélectrique. Par modification géométrique par rapport à la dimension IDT canal, et ils ont pu démontrer les flux à la fois uniformes et de mélange ^5. Glass et al. Récemment démontré une méthode de déplacement des fluides à travers des microcanaux et des composants microfluidiques en combinant SAW rotations actionnés avec la microfluidique centrifuges, comme une démonstration de la véritable miniaturisation du concept populaire Lab-on-a-CD ^6,7. Cependant, le seul entièrement clos SAW entraînée mécanisme qui a été démontré pompage reste à Cecchini et al. Du contre-acoustique SAW-driven ⁸ l'objet de cette vidéo. Il exploite l'atomisation et la coalescence d'un fluide à pomper à travers un canal fermé dans la direction opposée à la direction de propagation de l'unvague Coustic. Ce système peut donner lieu à des flux étonnamment complexes dans un micro-canal. Par ailleurs, selon la géométrie du dispositif, il peut fournir une gamme de systèmes de flux, des flux laminaires à des régimes plus complexes caractérisés par des tourbillons et des domaines particules accumulation. La capacité d'influencer facilement les caractéristiques des flux au sein de l'appareil montre des possibilités de manipulation de particules sur puce avancés.

Dans ce protocole, nous tenons à préciser les principaux aspects pratiques de la microfluidique à base de SAW: fabrication de l'appareil, opération expérimentale, et la visualisation de flux. Alors que nous décrivons explicitement ces procédures pour la fabrication et le fonctionnement des dispositifs pilotés par SAW à contre-acoustiques, ces sections peuvent facilement être modifiés pour leur application à un éventail de régimes microfluidiques SAW-motrices.