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

Questo lavoro è stato sponsorizzato dal fondo di ricerca accademica (AcRF) livello 1 (RG171/15), Ministero dell'istruzione, Singapore.

1. preparazione del canale microfluidico
<ol><li>Mescolare poli-dimetilsiloxano (PDMS) con un elastomero di base in un rapporto di 10:1.</li>
	<li>Degassare la miscela in un forno sottovuoto e versarlo su un wafer di silicio con un modello di photoresist tono negativo sulla parte superiore.</li>
	<li>Degassare il wafer di silicio a motivi nuovamente e scaldarlo a 70 ° C per 3 h in un'incubatrice per solidificazione.</li>
</ol>2. montaggio dei trasduttori Interdigital
<ol><li>Deposito 20 nm di...

<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>

Il movimento della microparticella in microchannel di un SSAW presso la doppia frequenza di eccitazione è stato studiato estesamente in questo studio, e una tecnica di campitura efficacemente sintonizzabile variando i segnali di due frequenze di eccitazione è stata sviluppata e testata. La produzione di tali una forma d'onda è facilmente realizzata dalla maggior parte dei generatori di funzione, e l'approccio di regolazione è molto conveniente. S12- sia S11-risposte in frequenza del fabbricato I...

LOC la tecnologia integra una o diverse funzioni su un microchip per biologia, chimica, biofisica e processi biomedici. LOC permette un setup del laboratorio su scala più piccola di Sub-millimetri, velocità di reazione veloce, un tempo di risposta breve, un controllo di processo ad alta, un consumo basso volume (meno costo reagenti dei rifiuti, più basso e meno volume di campione richiesto), un throughput elevato dovuto parallelizzazione, a basso costo in futuro la produzione di massa e conveniente monouso, un'elevata sicurezza per gli studi chimici, radioattivi o biologici e i vantaggi di un dispositivo compatto e portatile1,2. Manipolazione cellulare preciso (cioè, accumulo e separazione) è fondamentale in un basato su LOC analisi e diagnosi3,4. Tuttavia, l'accuratezza e la riproducibilità della microparticella manipolazione hanno una varietà di sfide. Molte tecniche, come elettro-osmosi5, dielettroforesi (DEP)6, magnetophoresis7, submicronica8,9, un approccio ottico10, un optoelettronici approccio11 , un approccio idrodinamico12e acoustophoresis13,14,15, sono stati sviluppati. In confronto, approcci acustici sono appropriati per un'applicazione di LOC perché, teoricamente, molti tipi di cellule e di microparticelle possono essere manipolati in modo efficace e non invadente con un sufficientemente elevato contrasto (densità e compressibilità) rispetto con il fluido circostante. Pertanto, rispetto ai loro omologhi, approcci acustici sono intrinsecamente idonei per la maggior parte delle microparticelle e oggetti biologici, non importa di loro proprietà ottiche, elettriche e magnetiche16.
Onde acustiche superficiali (Seghe) dal IDTs propagano per lo più sulla superficie di un substrato piezoelettrico allo spessore di diverse lunghezze d'onda e quindi perdita l'angolazione di Rayleigh nel fluido nel microchannel, secondo legge17, di Snell 18,19,20,21,22. Hanno i vantaggi tecnici di un'elevata efficienza energetica lungo la superficie a causa della loro localizzazione dell'energia, una grande flessibilità progettuale ad alta frequenza, un'integrazione di buon sistema con il canale di microfluidica e miniaturizzazione utilizzando tecnologia del sistema di micro-elettronici-meccanici (MEMS) e un elevato potenziale di produzione di massa23. In questo protocollo, seghe vengono generati da una coppia di identico IDTs e propagati in direzione opposta per generare un'onda stazionaria o SSAW, in microchannel, dove le microparticelle sospese sono spinti ai nodi di pressione, per lo più da acustica applicata forza di radiazione24. L'ampiezza di tale forza risultante è determinata dalla frequenza di eccitazione, microparticella dimensioni e relativo contrasto acustico fattore22,25.
Tale acoustophoresis ha la limitazione dei motivi di manipolazione predeterminati che non sono facilmente regolabili. La frequenza di eccitazione del IDTs è determinata dalla loro distanza periodica, quindi la larghezza di banda è piuttosto limitata. Diverse strategie sono state sviluppate per migliorare la funzionalità di accordabilità e manipolazione. La prima e la seconda modalità di onde stazionarie acustiche applicate in diverse parti del microchannel potrebbe separare microparticelle in modo più efficace in funzione delle velocità differenti di movimento verso le linee nodali26. Queste due modalità potrebbe essere applicata anche alla parte intera del microchannel e commutato in alternativa27,28,29. Tuttavia, per questo, un gran numero di attrezzature (cioè, tre generatori di funzione, due unità di adattamento di impedenza e un relè elettromagnetico) è richiesto, con la maggiore complessità di costo e controllo della disposizione sperimentale a causa del diverso impedenze elettriche presso la frequenza fondamentale e la terza armonica del piezoceramico piastra30. Inoltre, potrebbero essere applicati dito inclinato interdigital trasduttori (SFITs) per regolare le cellule e microparticelle patterning eccitando un periodo delle dita inclinate per una certa risonanza20,31. Tuttavia, allora, la larghezza di banda è inversamente proporzionale al numero di dita inclinate. Più linee nodali di pressione hanno una maggiore efficienza di separazione e la sensibilità rispetto alla singola linea nodale nel separatore convenzionale basato su SSAW microparticella. In alternativa, la posizione dei nodi pressione potrebbe anche essere cambiata semplicemente regolando la differenza di fase applicata alle due IDTs in progettazione32,33.
La frequenza fondamentale e la terza armonica del IDTs avere simili risposte in frequenza, in modo che essi possono essere eccitati simultaneamente, che fornisce ulteriori accordabilità per la manipolazione di microparticelle34. In confronto l'eccitazione di IDT convenzionale a una singola frequenza, regolazione pressioni acustiche di eccitazione doppia frequenza e la fase tra di loro fornisce tecniche unicità, come fino a ~ 2 volte ridotto tempo di movimento alla pressione nodale linea o il centro della microchannel, il vario numero e posizione delle linee nodali di pressione e le concentrazioni di microparticelle.

<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

Dimostriamo un metodo per aumentare la capacità aggiuntiva di un'onda acustica di superficie in piedi (SSAW) per la manipolazione delle microparticelle in un sistema di lab-on-a-chip (LOC). L'eccitazione simultanea della frequenza fondamentale e la terza armonica, che è definito come doppia frequenza di eccitazione, a una coppia di trasduttori interdigital (IDTs) potrebbe generare un nuovo tipo di permanente onde acustiche in un canale di microfluidica. Variando la potenza e la fase di eccitazione doppia frequenza segnali risultati in un campo riconfigurabile della forza di radiazione acustica applicata a microparticelle attraverso il microchannel (ad esempio, il numero e la posizione dei nodi pressione e la concentrazioni di microparticelle ai corrispondenti nodi di pressione). Questo articolo viene illustrato che può essere ridotto il tempo di movimento della microparticella nodo sola pressione ~ 2 volte presso il rapporto di potenza della frequenza fondamentale maggiore di ~ 90%. Al contrario, ci sono tre nodi di pressione nel microchannel se inferiore a questa soglia. Inoltre, regolando la fase iniziale tra la frequenza fondamentale e risultati del terzo armonici nei tassi di moto diversi i tre nodi di pressione SSAW, nonché della percentuale di microparticelle in ciascun nodo di pressione nel microchannel. C'è un buon accordo tra l'osservazione sperimentale e le previsioni numeriche. Questo metodo di eccitazione romanzo può in modo non invasivo e facilmente integrare nel sistema LOC, con un ampia sostenibilità e solo poche modifiche alla disposizione sperimentale.

Le distribuzioni di pressione acustica e la forza di radiazione acustica di un SSAW presso la doppia frequenza di eccitazione (6,2 e 18,6 MHz) sono mostrati nella Figura 1. Qui, la doppia frequenza di eccitazione si verifica su microparticelle polistirolo (4 µm di diametro) in un microchannel con una larghezza di 300 µm ad una potenza acustica di 146 mW. La pressione acustica risultante è sempre in fase quando P1 > 90%, così che una s...

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

Un protocollo per manipolare le microparticelle in un canale di microfluidica con una doppia frequenza di eccitazione è presentato.

Manipolazione di microparticelle levandosi in piedi le onde acustiche superficiali con doppia frequenza eccitazioni

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

Sintesi di fase-shift nanoemulsioni con distribuzioni di dimensioni strette per vaporizzazione Droplet acustico e Bubble-enhanced Ultrasound-mediata Ablazione

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

Ricerca

Ingegneria

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

Caratterizzazione delle modificazioni superficiali di White Interferometria Luce: Applicazioni in Ion Sputtering, ablazione laser, ed esperimenti Tribologia

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

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

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

Area selettiva Modifica della Silicon bagnabilità della superficie da impulsi laser UV irradiazione in ambiente liquido

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

Caratterizzazione del set completo Materiale costanti ed i loro dipendenza dalla temperatura dei materiali piezoelettrici Utilizzando risonanza ultrasuoni Spectroscopy

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

Emissione spettroscopica Boundary Investigation strato durante ablativo Material Testing 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

Realizzazione e di funzionamento dei dispositivi che supportano Acoustofluidic Bulk onde acustiche piedi per guaina di messa a fuoco di particelle

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

A mano controllata manipolazione di singole molecole attraverso un microscopio a scansione di sonda con una realtà virtuale 3D

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

La scansione SQUID Studio di Vortex manipolazione da locale Contatto

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

Iniezione di elettroni avanzata e confinamento eccitone per diodi emettitori di luce pura blu Quantum-Dot introducendo parzialmente ossidato catodo in alluminio

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 ...