Тонкодисперсный манипуляции, стоя поверхностных акустических волн с двухчастотным возбуждений

LOC-технология интегрирует одной или нескольких функций на микрочип для биологии, химии, биофизики и биомедицины процессов. LOC позволяет Установка лаборатории в масштабе меньше суб миллиметров, быстрая реакция ставки, короткий ответ время, высокая процесса управления, низкий объем потребления (стоимость меньше отходов, меньше реагентов и менее необходимый объем выборки), высокой пропускной способности из-за распараллеливание, низкая стоимость в будущем массового производства и экономичных расходных материалов, высокая безопасность химических, радиоактивных или биологических исследований и преимущества компактный и портативный прибор^1,2. Точные Сотовый манипуляции (то есть, накопление и разделение) имеет решающее значение в LOC-на основе анализа и диагностики^3,4. Однако точность и воспроизводимость микрочастица манипуляции имеют целый ряд проблем. Многие методы, такие как электроосмос⁵, диэлектрофореза (DEP)⁶, магнитофореза⁷,^8,thermophoresis⁹, оптический подход¹⁰, оптоэлектронных подход¹¹ , гидродинамические подход¹²и^13,acoustophoresis^14,15, были разработаны. В сравнении акустическая подходы являются подходящими для LOC приложения, потому что, теоретически, многие виды микрочастиц/клетки могут быть эффективно манипулировать и неинвазивно с достаточно высокой контрастности (плотность и сжимаемость) по сравнению с окружающей жидкости. Таким образом по сравнению с их коллегами, акустическая подходы по существу право для большинства микрочастиц и биологических объектов, независимо от их оптические, электрические и магнитные свойства¹⁶.

Поверхностных акустических волн (пилы) от ИДТС распространяются главным образом на поверхности пьезоэлектрической подложки при толщине нескольких длинах волн, а затем утечка углом Рэлея в жидкость в microchannel, согласно^{, Снелл закон17 18,}–^19,–^20,–^21,–²². Они имеют технические преимущества высокой энергоэффективности вдоль поверхности из-за их локализации энергии, великолепный дизайн гибкость на высоких частотах, хорошая система интеграции с microfluidic канала и с помощью миниатюризации микро электронно механическое системы (MEMS) технологии и высокий потенциал массового производства²³. В этом протоколе пилы генерируются из пары одинаковых ИДТС и распространяются в противоположном направлении для создания стоячей волны, или SSAW, в microchannel, где приостановлено микрочастицы помещаются узлы давления, главным образом по прикладной акустики Сила излучения²⁴. Амплитуда таких результирующая сила определяется частота возбуждения, тонкодисперсный размер и его акустического контраст фактор^22,25.

Такие acoustophoresis имеет ограничение заранее манипулирования модели, которые не легко регулируемая. Частота возбуждения ИДТС определяется их периодических расстояния, поэтому пропускная способность является весьма ограниченным. Были разработаны несколько стратегий для расширения возможностей перестройки и манипуляции. Первый и второй способы акустические стоячие волны, применяемых в различных частях микроканальные может отделить микрочастицы более эффективно согласно скорости разные движения к узловым линии²⁶. Эти два режима может также применяться для всей частью микроканальные и перешли в качестве альтернативы^27,,2829. Однако для этого, большое количество оборудования (то есть, три генераторы, две единицы импеданс соответствия и электромагнитных реле) требуется, с возросшей сложности затрат и контролем экспериментальной установки ввиду различных электрических импедансов на основной частоте и третьей гармоники пьезокерамические пластины³⁰. Кроме того искривление пальцев межпальцевых преобразователи (SFITs) могут применяться для настройки ячеек и микрочастицы, кучность, захватывающий период наклонные пальцев для определенных³¹резонанс^20,. Однако затем, пропускная способность обратно пропорциональна количество наклонные пальцев. Несколько давления узловой линии имеют высокую эффективность разделения и чувствительностью по сравнению с линии одной узловой в обычных на основе SSAW микрочастица разделитель. Кроме того расположение узлов давления может быть изменен просто регулируя разность фаз, применяется к двум ИДТС в дизайн^32,33.

Фундаментальная частота и третьей гармоники ИДТС имеют аналогичных частотных, так что они могут быть возбуждены одновременно, которые обеспечивает более перестройки для манипуляции микрочастицы³⁴. По сравнению с обычными IDT возбуждения на одной частоте, регулируя акустического давления двухчастотным возбуждения и этапа между ними предоставляет технической уникальности, например up to ~ 2 раза сокращено время движения давление узловой линия или центр microchannel, разнообразное количество и расположение узловых линии давления и концентрации микрочастица.