ويرد بروتوكول للتلاعب المجهرية الدقيقة في قناة موائع جزيئية مع إثارة التردد المزدوج.
نظهر وسيلة لزيادة القدرة على ضبط الموجه الصوتية السطحية الدائمة (SSAW) للتلاعب المجهرية الدقيقة في مختبر على رقاقة نظام (خط). يمكن أن تولد الإثارة المتزامنة للتردد الأساسي وبه التوافقي الثالث، الذي وصف بأنه الإثارة التردد المزدوج، إلى زوج من محولات الطاقة الأفوات (أهداف) نوع جديد من الموجات الصوتية في قناة موائع جزيئية الدائمة. متفاوتة القوة والمرحلة في الإثارة التردد المزدوج إشارات النتائج في حقل إعادة التشكيل قوة الإشعاع الصوتية المطبقة على المجهرية الدقيقة عبر microchannel (مثلاً، وعدد وموقع العقد الضغط يمثل تركيزات في العقد الضغط المقابلة). يوضح هذا المقال أنه يمكن تخفيض وقت الحركة يمثل عقده واحدة فقط الضغط ~ إضعاف نسبة الطاقة الأساسية تواتر أكبر من ~ 90%. وفي المقابل، هناك ثلاثة الضغط عقد في microchannel إذا كان أقل من هذا الحد. وعلاوة على ذلك، ضبط المرحلة الأولى بين تواتر الأساسية والنتائج التوافقي الثالث في معدلات الحركة مختلفة من العقد الضغط SSAW الثلاثة، فضلا عن النسبة المئوية المجهرية الدقيقة في كل عقده الضغط في microchannel. وهناك اتفاق جيد بين الملاحظة التجريبية والتنبؤات العددية. يمكن دمج هذا الأسلوب رواية الإثارة بسهولة وغير إينفاسيفيلي في نظام خط، مع تينابيليتي واسعة وتغييرات قليلة فقط للإعداد التجريبية.
يدمج تكنولوجيا خط الوظائف واحدة أو عدة على شريحة صغيرة لعلم الأحياء والكيمياء والفيزياء الحيوية والعمليات الطبية. خط التماس يسمح إنشاء مختبر على نطاق أصغر من ملليمتر الفرعية، معدلات رد فعل سريع، وقت استجابة قصيرة، عنصر تحكم عملية عالية، وانخفاض حجم استهلاك (الكواشف النفايات، وانخفاض تكاليف أقل، وأقل من حجم العينة المطلوبة)، إنتاجية عالية نظراً الموازاة، منخفض التكلفة في المستقبل الإنتاج الضخم ومرة واحدة فعالة من حيث التكلفة وسلامة عالية للدراسات الإشعاعية أو الكيميائية أو البيولوجية، ومزايا الجهاز المدمجة والمحمولة1،2. التلاعب الخلية الدقيقة (أيتراكم والانفصال) أمر حاسم خط أساس التحليل والتشخيص3،4. ومع ذلك، قد بالدقة وإمكانية تكرار نتائج التلاعب يمثل مجموعة متنوعة من التحديات. العديد من التقنيات، مثل التناضح الكهربائية5، ديليكتروفوريسيس (DEP)6، ماجنيتوفوريسيس7،8،ثيرموفوريسيس9، ونهج بصري10، نهج البصرية الإلكترونية11 ، نهج هيدرودينامية12، وأكوستوفوريسيس13،14،15، وقد وضعت. وفي المقابل، النهج الصوتية المناسبة لتطبيق خط السيطرة لأنه، من الناحية النظرية، يمكن التلاعب بها فعالية أنواع عديدة من الخلايا المجهرية الدقيقة/ونونينفاسيفيلي مع على النقيض عالية بما فيه الكفاية (الكثافة والانضغاط) مقارنة مع السوائل المحيطة بها. ولذلك، مقارنة بنظيراتها، النهج الصوتية مؤهلة أصلاً لمعظم المجهرية الدقيقة والكائنات البيولوجية، بغض النظر عن الخصائص البصرية والكهربائية والمغناطيسية على16.
الموجات الصوتية السطحية (مناشير) من أهداف نشر معظمها على سطح الركازة كهرضغطية في سمك أطوال موجية عديدة ومن ثم تسرب في زاوية رايليغ إلى السائل في microchannel، وفقا لقانون سنيل17، 18،،من1920،،من2122. لديهم مزايا التقنية كفاءة عالية الطاقة على طول السطح بسبب التعريب على الطاقة، ودرجة من مرونة لتصميم كبير على الترددات العالية، إدماج نظام جيد مع قناة موائع جزيئية والتصغير باستخدام التكنولوجيا الدقيقة الميكانيكية والإلكترونية نظام (MEMS)، وإمكانية عالية للإنتاج الضخم23. في هذا البروتوكول، التي تم إنشاؤها من زوج من أهداف متطابقة مناشير وروج في الاتجاه المعاكس لتوليد موجه دائمة، أو SSAW، في microchannel، حيث يتم دفع المجهرية الدقيقة مع وقف التنفيذ للعقد الضغط، غالباً بواسطة الصوتية التطبيقية قوة الإشعاع24. السعة لهذه القوة الناتجة عن ذلك يتحدد بوتيرة الإثارة وحجمه يمثل به عامل التباين الصوتية22،25.
وقد أكوستوفوريسيس هذه الحد أنماط محددة سلفا التلاعب غير قابل للتعديل بسهولة. وتيرة الإثارة أهداف تحددها المسافة الدورية، حيث يتم عرض النطاق الترددي محدودة للغاية. وضعت عدة استراتيجيات لتعزيز القدرة على ألواح والتلاعب. ويمكن فصل وسائط الأولى والثانية من موجات دائمة الصوتية المطبقة في أجزاء مختلفة من microchannel المجهرية الدقيقة أكثر فعالية وفقا لسرعة حركة مختلفة تجاه خطوط العقدي26. يمكن أن تطبق أيضا على جزء كامل من microchannel هذين الوضعين وتحولت بدلاً من27،،من2829. ومع ذلك، لهذا، عدد كبير من المعدات (أي، ثلاثة مولدات وظيفة، ووحدتين معاوقة مطابقة، وتتابع كهرومغناطيسية) المطلوبة، مع ازدياد تعقد البنية التجريبية نظراً لمختلف التكاليف والتحكم لوحة ممانعات الكهربائية على التردد الأساسي والتوافقي الثالث من بيزوسيراميك30. وعلاوة على ذلك، يمكن تطبيق يميل الإصبع محولات الطاقة الأفوات (سفيتس) لضبط الخلايا والمجهرية الدقيقة الزخرفة بإثارة فترة أصابع مائلة لبعض رنين20،31. بعد ذلك، عرض النطاق الترددي غير تناسبا عكسيا مع عدد أصابع مائلة. خطوط العقدي ضغوط متعددة تحتوي على مستوى أعلى من الكفاءة الانفصال وحساسية بالمقارنة مع الخط العقدي واحد في الفاصل يمثل التقليدية المستندة إلى SSAW. وبدلاً من ذلك، يمكن أيضا تغيير موقع العقد الضغط ببساطة عن طريق ضبط الفرق مرحلة تطبيق أهداف اثنين في تصميم32،33.
التردد الأساسي والتوافقي الثالث من أهداف يكون مماثلة التردد الردود بحيث أنها يمكن أن تكون متحمس في نفس الوقت، الذي يوفر المزيد من ألواح ل التلاعب المجهرية الدقيقة34. بالمقارنة مع الإثارة الصندوق الاستئماني المستقل التقليدية في تردد واحد، ضبط الضغوط الصوتية من الإثارة التردد المزدوج ومرحلة بينهما يوفر التفرد التقني، مثل ما يصل إلى ~ 2-fold تخفيض وقت الحركة للضغط العقدي خط أو مركز microchannel، وعدد متنوع وموقع خطوط الضغط العقدي، وتركيزات يمثل.
كان التحقيق يمثل الحركة في microchannel SSAW في الإثارة المزدوج-تردد على نطاق واسع في هذه الدراسة، وأسلوب الزخرفة الانضباطي فعلياً باختلاف إشارات الإثارة التردد المزدوج تم تطويره واختباره. إنتاج هذه الموجي يتحقق بسهولة بمعظم الدالة المولدات، ونهج ضبط مريحة جداً. S12-وق11-استجابات التر?…
The authors have nothing to disclose.
ورعت هذا العمل “صندوق البحث الأكاديمي” (أكرف) المستوى 1 (RG171/15)، وزارة التربية والتعليم، سنغافورة.
poly-dimethylsiloxane | Dow Corning | Sylgard 184 | |
poly-dimethylsiloxane elastomer base | Dow Corning | Sylgard 184 | |
silicon wafer | Bonda Technology | SI8PSPD | |
negative tone photoresist | Microchem | SU-8 | |
double-side polished LiNbO3 wafer | University Wafer | Y-128° | |
positive photoresist | Nicolaus-Otto-Straße | AZ 9260 | |
oxygen plasma | Harrick Plasma | ||
plastic mask | Infinite Graphics |