Name: microparticle manipulation by standing surface acoustic waves with dual-frequency excitations
Uploaded: 2018-08-21T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microparticle Manipulation by Standing Surface Acoustic Waves with Dual-frequency Excitations at JoVE.com

Dit werk werd gesponsord door de academische onderzoeksfonds (AcRF)-fase 1 (RG171/15), ministerie van onderwijs, Singapore.

1. bereiding van het Microfluidic-kanaal
<ol><li>Meng poly-dimethylsiloxane (PDMS) met een elastomeer basis in een verhouding van 10:1.</li>
	<li>Ontgas het mengsel in een vacuüm oven en giet het op een silicium wafer met een negatieve Toon fotoresist patroon op de top.</li>
	<li>Ontgas van de patroonopvulling silicium wafer opnieuw en verwarm het bij 70 ° C gedurende 3 uur in een incubator voor de stolling.</li>
</ol>2. de fabricage van de Interdigital omvormers
<ol><li>Storting 20 nm van C...

<ol>
	<li>Chin, C. D., Linder, V., Sia, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Commercialization+of+microfluidic+point-of-care+diagnostic+devices.">Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices.</a> Lab on a Chip. 12 (12), 2118-2134 (2012).</li><li>Figeys, D., Pinto, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lab-on-a-chip:+a+revolution+in+biological+and+medical+sciences.">Lab-on-a-chip: a revolution in biological and medical sciences.</a> Analytical Chemistry. 72 (9), 330 A-335 A (2000).</li><li>den Toonder, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circulating+tumor+cells:+the+Grand+Challenge.">Circulating tumor cells: the Grand Challenge.</a> Lab on a Chip. 11 (3), 375-377 (2011).</li><li>Yu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+of+lab-on-a-chip+in+isolation,+detection+and+post-processing+of+circulating+tumour+cells.">Advances of lab-on-a-chip in isolation, detection and post-processing of circulating tumour cells.</a> Lab on a Chip. 13 (16), 3163-3182 (2013).</li><li>Jorgenson, J. W., Lukacs, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+separations+based+on+electrophoresis+and+electroosmosis.">High-resolution separations based on electrophoresis and electroosmosis.</a> Journal of Chromatography A. 218, 209-216 (1981).</li><li>Gascoyne, P. R., Vykoukal, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+separation+by+dielectrophoresis.">Particle separation by dielectrophoresis.</a> Electrophoresis. 23 (13), 1973 (1973).</li><li>Xia, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+microfluidic-micromagnetic+separation+of+living+cells+in+continuous+flow.">Combined microfluidic-micromagnetic separation of living cells in continuous flow.</a> Biomedical Microdevices. 8 (4), 299-308 (2006).</li><li>Garc&#233;s-Ch&#225;vez, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extended+organization+of+colloidal+microparticles+by+surface+plasmon+polariton+excitation.">Extended organization of colloidal microparticles by surface plasmon polariton excitation.</a> Physical Review B. 73 (8), 085417 (2006).</li><li>Zhu, T., Ye, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Origin+of+Knudsen+forces+on+heated+microbeams.">Origin of Knudsen forces on heated microbeams.</a> Physical Review E. 82 (3), 036308 (2010).</li><li>Ashkin, A., Dziedzic, J., Yamane, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+and+manipulation+of+single+cells+using+infrared+laser+beams.">Optical trapping and manipulation of single cells using infrared laser beams.</a> Nature. 330 (6150), 769-771 (1987).</li><li>Chiou, P. Y., Ohta, A. T., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Massively+parallel+manipulation+of+single+cells+and+microparticles+using+optical+images.">Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images.</a> Nature. 436 (7049), 370-372 (2005).</li><li>Yamada, M., Seki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamic+filtration+for+on-chip+particle+concentration+and+classification+utilizing+microfluidics.">Hydrodynamic filtration for on-chip particle concentration and classification utilizing microfluidics.</a> Lab on a Chip. 5 (11), 1233-1239 (2005).</li><li>Burguillos, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microchannel+acoustophoresis+does+not+impact+survival+or+function+of+microglia,+leukocytes+or+tumor+cells.">Microchannel acoustophoresis does not impact survival or function of microglia, leukocytes or tumor cells.</a> PLoS One. 8 (5), e64233 (2013).</li><li>Lin, S. -. C. S., Mao, X., Huang, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+acoustic+wave+(SAW)+acoustophoresis:+now+and+beyond.">Surface acoustic wave (SAW) acoustophoresis: now and beyond.</a> Lab on a Chip. 12 (16), 2766-2770 (2012).</li><li>Petersson, F., &#197;berg, L., Sw&#228;rd-Nilsson, A. -. M., Laurell, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+flow+acoustophoresis:+microfluidic-based+mode+of+particle+and+cell+separation.">Free flow acoustophoresis: microfluidic-based mode of particle and cell separation.</a> Analytical Chemistry. 79 (14), 5117-5123 (2007).</li><li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+manipulation+of+single+microparticles,+cells,+and+organisms+using+surface+acoustic+waves.">On-chip manipulation of single microparticles, cells, and organisms using surface acoustic waves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (28), 11105-11109 (2012).</li><li>Friend, J., Yeo, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+acoustofluidics:+Microfluidics+driven+via+acoustics+and+ultrasonics.">Microscale acoustofluidics: Microfluidics driven via acoustics and ultrasonics.</a> Reviews of Modern Physics. 83 (2), 647 (2011).</li><li>Destgeer, G., Lee, K. H., Jung, J. H., Alazzam, A., Sung, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+separation+of+particles+in+a+PDMS+microfluidic+channel+via+travelling+surface+acoustic+waves+(TSAW).">Continuous separation of particles in a PDMS microfluidic channel via travelling surface acoustic waves (TSAW).</a> Lab on a Chip. 13 (21), 4210-4216 (2013).</li><li>Guo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+cell-cell+interactions+using+surface+acoustic+waves.">Controlling cell-cell interactions using surface acoustic waves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (1), 43-48 (2015).</li><li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+separation+using+tilted-angle+standing+surface+acoustic+waves.">Cell separation using tilted-angle standing surface acoustic waves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (36), 12992-12997 (2014).</li><li>Roshchupkin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-ray+diffraction+by+standing+surface+acoustic+waves.">X-ray diffraction by standing surface acoustic waves.</a> Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 142 (3), 432-436 (1998).</li><li>Shi, J., Mao, X., Ahmed, D., Colletti, A., Huang, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focusing+microparticles+in+a+microfluidic+channel+with+standing+surface+acoustic+waves+(SSAW).">Focusing microparticles in a microfluidic channel with standing surface acoustic waves (SSAW).</a> Lab on a Chip. 8 (2), 221-223 (2008).</li><li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+acoustic+wave+microfluidics.">Surface acoustic wave microfluidics.</a> Lab on a Chip. 13 (18), 3626-3649 (2013).</li><li>King, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+acoustic+radiation+pressure+on+spheres.">On the acoustic radiation pressure on spheres.</a> Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. , 212-240 (1934).</li><li>Yosioka, K., Kawasima, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+radiation+pressure+on+a+compressible+sphere.">Acoustic radiation pressure on a compressible sphere.</a> Acta Acustica United with Acustica. 5 (3), 167-173 (1955).</li><li>Ratier, C., Hoyos, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+programming+in+step-split-flow+lateral-transport+thin+fractionation.">Acoustic programming in step-split-flow lateral-transport thin fractionation.</a> Analytical Chemistry. 82 (4), 1318-1325 (2010).</li><li>Mandralis, Z., Feke, D., Bolek, W., Burger, W., Benes, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+synchronized+ultrasonic+and+flow-field+fractionation+of+suspensions.">Enhanced synchronized ultrasonic and flow-field fractionation of suspensions.</a> Ultrasonics. 32 (2), 113-122 (1994).</li><li>Laurell, T., Petersson, F., Nilsson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chip+integrated+strategies+for+acoustic+separation+and+manipulation+of+cells+and+particles.">Chip integrated strategies for acoustic separation and manipulation of cells and particles.</a> Chemical Society Reviews. 36 (3), 492-506 (2007).</li><li>Liu, Y., Lim, K. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+separation+in+microfluidics+using+a+switching+ultrasonic+field.">Particle separation in microfluidics using a switching ultrasonic field.</a> Lab on a Chip. 11 (18), 3167-3173 (2011).</li><li>Brissaud, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+piezoceramics.">Characterization of piezoceramics.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 38 (6), 603-617 (1991).</li><li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+patterning+of+microparticles+and+cells+using+standing+surface+acoustic+waves.">Tunable patterning of microparticles and cells using standing surface acoustic waves.</a> Lab on a Chip. 12 (14), 2491-2497 (2012).</li><li>Jo, M. C., Guldiken, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+manipulation+by+phase-shifting+of+surface+acoustic+waves.">Particle manipulation by phase-shifting of surface acoustic waves.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 207, 39-42 (2014).</li><li>Meng, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transportation+of+single+cell+and+microbubbles+by+phase-shift+introduced+to+standing+leaky+surface+acoustic+waves.">Transportation of single cell and microbubbles by phase-shift introduced to standing leaky surface acoustic waves.</a> Biomicrofluidics. 5 (4), 044104 (2011).</li><li>Sriphutkiat, Y., Zhou, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+manipulation+using+standing+surface+acoustic+waves+(SSAW)+at+dual+frequency+excitation:+effect+of+power+ratio.">Particle manipulation using standing surface acoustic waves (SSAW) at dual frequency excitation: effect of power ratio.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 263, 521-529 (2017).</li><li>Batchelor, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An Introduction to Fluid Dynamics. , (2000).</li><li>Glynne-Jones, P., Hill, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustofluidics+23:+acoustic+manipulation+combined+with+other+force+fields.">Acoustofluidics 23: acoustic manipulation combined with other force fields.</a> Lab on a Chip. 13 (6), 1003-1010 (2013).</li><li>Winkler, A., Br&#252;nig, R., Faust, C., Weser, R., Schmidt, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+efficient+surface+acoustic+wave+(SAW)-based+microfluidic+actuators.">Towards efficient surface acoustic wave (SAW)-based microfluidic actuators.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 247, 259-268 (2016).</li><li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standing+surface+acoustic+wave+(SSAW)-based+microfluidic+cytometer.">Standing surface acoustic wave (SSAW)-based microfluidic cytometer.</a> Lab on a Chip. 14, 916-923 (2014).</li><li>Devendran, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+travelling+wave+components+in+standing+surface+acoustic+wave+(SSAW)+systems.">The importance of travelling wave components in standing surface acoustic wave (SSAW) systems.</a> Lab on a Chip. 16, 3756-3766 (2016).</li><li>Destgeer, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Submicron+separation+of+microspheres+via+travelling+surface+acoustic+waves.">Submicron separation of microspheres via travelling surface acoustic waves.</a> Lab on a Chip. 14, 4665-4672 (2014).</li><li>Ding, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standing+surface+acoustic+wave+(SSAW)+based+multichannel+cell+sorting.">Standing surface acoustic wave (SSAW) based multichannel cell sorting.</a> Lab on a Chip. 12, 4228-4231 (2012).</li><li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+enrichment+of+low-abundance+cell+samples+using+standing+surface+acoustic+waves+(SSAW).">Continuous enrichment of low-abundance cell samples using standing surface acoustic waves (SSAW).</a> Lab on a Chip. 14, 924-930 (2014).</li></ol>

De microparticle beweging in de microchannel door een SSAW op de dual-frequentie excitatie werd uitgebreid onderzocht in deze studie, en een effectief afstembare patronen techniek door het variëren van de dual-frequentie excitatie-signalen is ontwikkeld en getest. De productie van dergelijke een golfvorm is gemakkelijk gerealiseerd door meeste FUNCTIEGENERATOREN, en de aanpak van de aanpassing is erg handig. Zowel de S12- en de S11-frequentie respons van de gefabriceerde IDTs illustreren verscheide...

LOC technologie integreert één of meerdere functies op een microchip voor biologie, chemie, biofysica en biomedische processen. LOC kunt een laboratorium-opstelling op een schaal kleiner dan sub millimeter snel reactiesnelheden, een korte reactietijd, een hoge procescontrole, een laag volume verbruik (minder reagentia van afval, lagere kosten en minder vereist monstervolume), een hoge doorvoersnelheid due paralellisatie, een lage kosten in de toekomst massaproductie en kosteneffectieve disposables, een hoge veiligheid voor chemische, radioactieve en biologische studies en de voordelen van een compact en draagbaar apparaat1,2. Precieze cel manipulatie (d.w.z., accumulatie en scheiding) is essentieel in een LOC gebaseerde analyse en diagnose3,4. De nauwkeurigheid en de reproduceerbaarheid van microparticle manipulatie hebben echter een aantal uitdagingen. Vele technieken, zoals electro-osmose5, diëlektroforese (DEP)6, magnetophoresis7, thermophoresis8,9, een optische aanpak10, een opto-elektronische aanpak11 , een hydrodynamische aanpak12en acoustophoresis13,14,15, zijn ontwikkeld. Ter vergelijking: akoestische benaderingen zijn geschikt is voor de toepassing van een LOC omdat, theoretisch, vele soorten microdeeltjes/cellen kunnen worden gemanipuleerd effectief en noninvasively met een voldoende hoog contrast (de dichtheid en de compressibiliteit) in vergelijking met de omliggende vloeistof. Daarom, ten opzichte van hun tegenhangers, akoestische benaderingen zijn inherent in aanmerking komen voor de meeste microdeeltjes en biologische objecten, ongeacht hun optische, elektrische en magnetische eigenschappen16.
Oppervlakte akoestische golven (zagen) van de IDTs propageren meestal op het oppervlak van een piëzo-elektrische substraat op de dikte van de verschillende golflengten en dan lek bij de Rayleigh hoek in de vloeistof in de microchannel, volgens de Snell de wet17, 18,19,20,21,22. Ze hebben de technische voordelen van een hoge energie-efficiëntie langs het oppervlak als gevolg van hun lokalisatie van de energie, een grote ontwerpflexibiliteit op hoge frequentie, een goed systeemintegratie met het microfluidic-kanaal en het gebruik van miniaturisatie micro-elektronische-mechanische (MEMS) systeemtechnologie, en een hoog potentieel van massaproductie23. In dit protocol, zijn zagen gegenereerd op basis van een paar identieke IDTs en doorgegeven in de tegenovergestelde richting voor het genereren van een staande golf of SSAW, in de microchannel, waar de zwevende deeltjes worden geduwd te druk knooppunten, meestal door de toegepaste akoestische 24van de kracht van straling. De amplitude van zo'n resulterende kracht wordt bepaald door de frequentie van excitatie, microparticle grootte en zijn akoestische contrast factor22,25.
Deze acoustophoresis heeft de beperking van vooraf bepaalde manipuleren patronen die niet gemakkelijk verstelbaar. De frequentie van de excitatie van de IDTs wordt bepaald door hun periodieke afstand, dus de bandbreedte vrij beperkt is. Verschillende strategieën hebben ontwikkeld om vergroting van het vermogen van tunability en manipulatie. De eerste en de tweede modus van akoestische staande golven toegepast in verschillende delen van de microchannel kon scheiden microdeeltjes effectiever volgens verschillende motion-snelheden naar de knooppunten lijnen26. Deze twee modi kunnen ook worden toegepast op het hele deel van de microchannel en overgeschakeld als alternatief27,28,29. Daarvoor is een groot aantal apparatuur (dwz, drie FUNCTIEGENERATOREN twee impedantieaanpassing eenheden en een elektromagnetische relay) echter vereist, met de grotere complexiteit van de kosten en de controle van de experimentele opstelling als gevolg van de verschillende elektrische impedances op de fundamentele frequentie en de derde harmonische van de piezoceramic plaat30. Bovendien, schuin-vinger interdigital omvormers (SFITs) kunnen worden toegepast om de cellen en de microdeeltjes patronen door het spannende van een periode van de schuine vingers voor een bepaalde resonantie20,31te passen. Echter is, de bandbreedte omgekeerd evenredig aan het aantal schuine vingers. Meerdere druk knooppunten lijnen hebben een hogere scheidend vermogen en de gevoeligheid in vergelijking met de knooppunten enkellijns in het conventionele SSAW gebaseerde microparticle scheidingsteken. Anderzijds kan ook de locatie van de knooppunten druk gewoon door aanpassing van het verschil van de fase toegepast op de twee IDTs in het ontwerp32,33te worden gewijzigd.
De fundamentele frequentie en de derde harmonische van IDTs hebben soortgelijke frequentie reacties zodat ze kunnen worden opgewonden tegelijk, die meer tunability de microdeeltjes manipulatie34 voorziet. In vergelijking met de conventionele IDT excitatie in een enkele frequentie, aanpassing van de akoestische druk van de dual-frequentie excitatie en de fase tussen hen biedt technische uniciteit, zoals de tot ~ 2-fold gereduceerd beweging tijd tot de knooppunten druk lijn of het midden van de microchannel, het gevarieerd aantal en de locatie van de knooppunten lijnen van de druk en de microparticle concentraties.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="689">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:257px;">poly-dimethylsiloxane</td>
			<td style="width:147px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:119px;">Sylgard 184</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">poly-dimethylsiloxane elastomer base</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">silicon wafer</td>
			<td>Bonda Technology</td>
			<td>SI8PSPD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">negative tone photoresist</td>
			<td>Microchem</td>
			<td>SU-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">double-side polished LiNbO3 wafer</td>
			<td>University Wafer</td>
			<td style="width:119px;">Y-128&#176;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">positive photoresist</td>
			<td>Nicolaus-Otto-Stra&#223;e</td>
			<td>AZ 9260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">oxygen plasma</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">plastic mask</td>
			<td>Infinite Graphics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microparticle manipulation by standing surface acoustic waves with dual-frequency excitations

We tonen een methode voor het vergroten van de tuning vermogen van een staande akoestische oppervlaktegolf (SSAW) voor microdeeltjes manipulatie in een lab-on-a-chip (LOC) systeem. De gelijktijdige excitatie van de fundamentele frequentie en de derde harmonische, die wordt genoemd als dual-frequentie excitatie, aan een paar interdigital omvormers (IDTs) kan het genereren van een nieuw soort permanent akoestische golven in een microfluidic-kanaal. Resultaten in een herconfigureerbare veld van de akoestische straling kracht uitgeoefend op de microdeeltjes in de microchannel variërend van de macht en de fase in de dual-frequentie excitatie signalen (bijvoorbeeldhet aantal en de locatie van de knooppunten van de druk en de microparticle concentraties op de bijbehorende druk knooppunten). Dit artikel toont aan dat de tijd van de beweging van de microparticle naar slechts één druk knooppunt kan worden verminderd ~ 2-fold op de vermogen verhouding van de fundamentele frequentie groter dan ~ 90%. Daarentegen zijn er drie knooppunten van de druk in de microchannel als minder dan deze drempel. Bovendien, het aanpassen van de eerste fase tussen de fundamentele frequentie en de derde harmonische resultaten in verschillende beweging tarieven van de drie SSAW druk knooppunten, alsook het percentage van microdeeltjes op elk knooppunt van de druk in de microchannel. Is er een grote overeenstemming tussen de experimentele observatie en de numerieke voorspellingen. Deze roman excitatie-methode kan gemakkelijk en niet-gebeurt integreren in het LOC-systeem, met een brede houdbaarheid en slechts een paar wijzigingen in de experimentele opstelling.

De verdelingen van de akoestische druk en de kracht van de akoestische straling van een SSAW op de dual-frequentie excitatie (6.2 en 18,6 MHz) worden weergegeven in Figuur 1. Hier, de dual-frequentie excitatie treedt op op polystyreen microdeeltjes (4 µm in diameter) in een microchannel met een breedte van 300 µm op een akoestische kracht van 146 mW. De resulterende akoestische druk is altijd in fase wanneer P1 > 90% dus dat slechts é?...

Watch this Scientific Journal Video about Microparticle Manipulation by Standing Surface Acoustic Waves with Dual-frequency Excitations at JoVE.com

Microparticle Manipulation by Standing Surface Acoustic Waves with Dual-frequency Excitations

Een protocol voor het manipuleren van de deeltjes in een microfluidic-kanaal met de excitatie van een dual-frequentie wordt gepresenteerd.

Microparticle manipulatie door permanent oppervlakte akoestische golven met Dual-frequentie excitaties

We demonstrate a method for increasing the tuning ability of a standing surface acoustic wave (SSAW) for microparticles manipulation in a lab-on-a-chip ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Application of Newton's Laws of Motion

SCIENTISTS IN ACTION

Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

Synthese van Phase-shift Nanoemulsions met smalle Grootte Uitkeringen voor akoestische Droplet-verdamping en Bubble-enhanced Ultrasound-gemedieerde Ablation

High-intensity  focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To  enhance localized heating and improve thermal ablation in ...

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

Karakterisering van Surface Wijzigingen door Wit Licht Interferometrie: Toepassingen in Ion sputteren, Laser Ablatie en Tribologie Experimenten

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Fabrication, Operation and Flow Visualization in Surface-acoustic-wave-driven Acoustic-counterflow Microfluidics

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

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

Selectieve Area Wijziging van Silicon Surface Bevochtigbaarheid door Pulsed UV Laser bestraling in Liquid Milieu

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Characterization of Full Set Material Constants and Their Temperature Dependence for Piezoelectric Materials Using Resonant Ultrasound Spectroscopy

Karakterisering van de volledige set Material constanten en hun Temperatuur Afhankelijkheid van piëzo-elektrische materialen met behulp van Resonant Ultrasound Spectroscopie

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Emissie spectroscopische Boundary Layer Investigation tijdens Ablatief materiaaltestreactoren in Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

Fabricage en werking van Acoustofluidic Devices Ondersteunend Bulk Acoustic Staande golven voor Sheathless scherpstellen van Deeltjes

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Hand Controlled Manipulation of Single Molecules via a Scanning Probe Microscope with a 3D Virtual Reality Interface

Hand Gecontroleerde Manipulatie van enkele moleculen via een Scanning Probe Microscope met een 3D Virtual Reality Interface

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building ...

Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact

Het scannen van SQUID Studie van Vortex manipulatie door Local Contact

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual ...

Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement for Pure Blue Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Introducing Partially Oxidized Aluminum Cathode

Verbeterde Electron injectie en Exciton opsluiting voor zuivere blauwe Quantum-Dot-lichtdioden door de invoering van gedeeltelijk geoxideerd aluminium Cathode

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation ...