Fabbricazione, il funzionamento e la visualizzazione del flusso in superficiali acustiche onda-driven Microfluidics Acoustic-controcorrente

Una delle continue sfide che la comunità microfluidica è la necessità di disporre di un meccanismo di pompaggio efficiente che può essere miniaturizzato per l'integrazione in sistemi micro-totale-analisi veramente portatili (μTAS di). Sistemi di pompaggio macroscopici normali semplicemente non riescono a fornire la portabilità richiesto per μTAS di, a causa della scalatura sfavorevole delle portate volumetriche come dimensione canale diminuisce fino alla gamma micron o inferiore. Al contrario, seghe hanno guadagnato crescente interesse come meccanismi attuatori fluide e appaiono come una strada promettente per la soluzione di alcuni di questi problemi ^1,2.

SAW hanno mostrato di fornire un meccanismo molto efficiente di trasporto di energia in fluidi ^3. Quando una sega si propaga su un substrato piezoelettrico, ad esempio niobato di litio (LN), l'onda saranno irradiate in tutto il liquido nel suo percorso con un angolo noto come l'angolo di Rayleigh θ _R = sin722, 1 (c _f / c _s), a causa della mancata corrispondenza delle velocità del suono nel substrato, c _s, e il fluido c _f. Questa perdita di radiazioni nel fluido genera un'onda di pressione che spinge lo streaming acustiche nel fluido. A seconda della geometria del dispositivo e della potenza applicata al dispositivo, questo meccanismo è stato indicato per azionare una grande varietà di processi on-chip, quali fluidi miscelazione, cernita particella, atomizzazione, e ^1,4 pompaggio. Nonostante la semplicità e l'efficacia di azionamento microfluids con SAW, ci sono solo un piccolo numero di SAW guidato meccanismi di pompaggio microfluidici che sono stati dimostrati per data. La prima dimostrazione è stata la semplice traduzione di goccioline libere poste nel percorso di propagazione SAW su un substrato ³ piezoelettrico. Questo nuovo metodo ha generato molto interesse ad utilizzare SAW come metodo di attuazione microfluidica, tuttavia c'era ancora bisogno di liquidi peressere guidato attraverso canali-una allegate compito più difficile. Tan et al. Ha dimostrato di pompaggio all'interno di un microcanali che è stato asportato laser direttamente nel substrato piezoelettrico. Per modificazione geometrica rispetto al canale e dimensioni IDT, erano in grado di dimostrare flussi sia uniforme e miscelazione ^5. Glass et al. Ha recentemente dimostrato un metodo di fluidi in movimento attraverso microcanali e componenti microfluidici combinando SAW rotazioni azionati con microfluidica centrifughe, come una dimostrazione di vera miniaturizzazione del famoso Concept Lab-on-a-CD ^6,7. Tuttavia, l'unico completamente chiusa SAW guidato meccanismo che è stato dimostrato di pompaggio rimane da Cecchini et al. S 'SAW-driven controcorrente acustica ^8-il focus di questo video. Sfrutta l'atomizzazione e la coalescenza di un fluido da pompare attraverso un canale chiuso nella direzione opposta alla direzione di propagazione del unaonda Coustic. Questo sistema può dare origine a flussi sorprendentemente complesse all'interno di un microcanale. Inoltre, a seconda della geometria del dispositivo, può fornire una serie di schemi di flusso, da flussi laminari a regimi più complessi caratterizzati da vortici e domini particella-accumulo. La capacità di influenzare facilmente le caratteristiche di flusso all'interno del dispositivo mostra le opportunità di manipolazione avanzata delle particelle on-chip.

In questo protocollo vogliamo chiarire gli aspetti principali della pratica microfluidica SAW a base di: fabbricazione del dispositivo, operazione sperimentale, e la visualizzazione del flusso. Mentre stiamo descrivendo esplicitamente queste procedure per la realizzazione e il funzionamento del-driven dispositivi SAW controcorrente acustici, queste sezioni possono essere facilmente modificati per la loro applicazione ad una serie di regimi di microfluidica SAW-driven.