Name: assembly and characterization of an external driver for the generation of sub-kilohertz oscillatory flow in microchannels
Uploaded: 2022-01-28T13:00:00
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우리는이 작업을 가능하게하기 위해 일리노이 대학의 기계 과학 및 공학 래피드 프로토 타이핑 연구소에서 제공 한 지원 및 시설을 인정하고 싶습니다.

1. 신속한 프로토 타입 금형 설계 및 제작
<ol><li>PC에서 AutoCAD를 엽니다. 작업 표시줄에서 파일을 선택한 다음 열기 를 선택하고 확장자가 있거나 .dxf 채널 몰드의 3차원(3D) 모델 파일을 찾아 클릭.dwg니다.</li>
	<li>모델을 클릭하고 그 주위의 상자를 드래그하여 전체 모델을 선택합니다. 파일 |를 선택하여 설계를 .stl 파일로 내보냅니다. 내보내기, <...

<ol>
	<li>Collins, J., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+serial+microfluidic+droplet+size+gradient+by+step-wise+ramping+of+flow+rates.">Control of serial microfluidic droplet size gradient by step-wise ramping of flow rates.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 3, 19-25 (2007).</li><li>Lee, C. Y., Chang, C. L., Wang, Y. N., Fu, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+Mixing:+A+Review.">Microfluidic Mixing: A Review.</a> International Journal of Molecular Sciences. 12 (5), 3263-3287 (2011).</li><li>Bayareh, M., Ashani, M. 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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=Slow+growth+of+the+Rayleigh-Plateau+instability+in+aqueous+two+phase+systems.">Slow growth of the Rayleigh-Plateau instability in aqueous two phase systems.</a> Biomicrofluidics. 6, 022007 (2012).</li><li>V&#225;zquez-Vergara, P., Torres Rojas, A. M., Guevara-Pantoja, P. E., Poir&#233;, E. C., Caballero-Robledo, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+flow+spectrometer.">Microfluidic flow spectrometer.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, 077001 (2017).</li><li>Sauret, A., Shum, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forced+generation+of+simple+and+double+emulsions+in+all-aqueous+systems.">Forced generation of simple and double emulsions in all-aqueous systems.</a> Applied Physics Letters. 100, 154106 (2012).</li><li>Vishwanathan, G., Juarez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steady+streaming+viscometry+of+Newtonian+liquids+in+microfluidic+devices.">Steady streaming viscometry of Newtonian liquids in microfluidic devices.</a> Physics of Fluids. 31, 041701 (2019).</li><li>Vishwanathan, G., Juarez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steady+streaming+flows+in+viscoelastic+liquids.">Steady streaming flows in viscoelastic liquids.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 271, 104143 (2019).</li><li>Vishwanathan, G., Juarez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+and+application+of+sub-kilohertz+oscillatory+flows+in+microchannels.">Generation and application of sub-kilohertz oscillatory flows in microchannels.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 24, 69 (2020).</li></ol>

우리는 미세 유체 장치에서 10 ~ 1000Hz 범위의 주파수를 갖는 진동 흐름을 생성하기 위한 외부 스피커 기반 장치의 어셈블리(프로토콜 중요 단계 3 및 4 참조) 및 작동(프로토콜 중요 단계 5 및 6 참조)을 시연했습니다. 정지 트레이서 입자의 입자 추적은 고조파 운동의 충실도를 결정하고 작동 주파수 범위에서 달성 가능한 진동 진폭의 범위를 교정하는 데 필요합니다. 주어진 볼륨 설정에 대한 진폭-?...

마이크로채널에서 액체 유량을 정밀하게 제어하는 것은 액적 생산 및 캡슐화1, 혼합2,3, 부유 입자 4,5,6,7 의 분류 및 조작과 같은 랩온어칩 응용 분야에 매우 중요합니다. 흐름 제어를 위해 주로 사용되는 방법은 고정 된 부피의 액체 또는 고정 된 체적 유량을 분배하는 고도로 제어 된 꾸준한 흐름을 생성하는 주사기 펌프이며, 종종 완전히 단방향 흐름으로 제한됩니다. 단방향 유동을 생성하기 위한 대안적인 전략은 중력 헤드(8), 모세관력(9), 또는 전기삼투압 흐름(10)을 사용하는 것을 포함한다. 프로그래밍 가능한 시린지 펌프는 유량 및 분배된 부피의 시간 의존적 양방향 제어를 허용하지만 시린지 펌프의 기계적 관성으로 인해 1초 이상의 응답 시간으로 제한됩니다.
더 짧은 시간 척도에서의 흐름 제어는 흐름 물리학의 질적 변화로 인해 접근 할 수없는 가능성의 과다한 6,11,12,13,14,15를 잠금 해제합니다. 이 다양한 흐름 물리학을 활용하는 가장 실용적인 방법은 음향파 또는 10-1- 10-9 s 또는 10 1-10 9 Hz 범위의 시간 주기를 갖는 진동 흐름을 이용하는 것입니다. 이 주파수 범위의 더 높은 끝은 벌크 음향파(BAW; 100kHz-10MHz) 및 표면 음향파(SAW; 10MHz-1GHz) 장치를 사용하여 액세스됩니다. 전형적인 BAW 장치에서, 전체 기판 및 유체 컬럼은 접합된 압전에 걸쳐 전압 신호를 인가함으로써 진동된다. 이것은 상대적으로 높은 처리량을 가능하게하지만 더 높은 진폭에서 가열을 초래합니다. 그러나 SAW 장치에서, 고체-액체 계면은 압전 기판 상에 패터닝된 한 쌍의 인터디지타이징된 전극에 전압을 인가함으로써 진동된다. 매우 짧은 파장 (1 μm-100 μm)으로 인해 300 nm만큼 작은 입자는 SAW 장치에서 발생하는 압력파에 의해 정밀하게 조작 될 수 있습니다. 작은 입자를 조작하는 능력에도 불구하고, SAW 방법은 파동이 소스로부터의 거리에 따라 빠르게 감쇠되기 때문에 국소 입자 조작으로 제한됩니다.
1-100kHz 주파수 범위에서 진동 흐름은 일반적으로 설계된 캐비티16,17 위의 폴리디메틸실록산(PDMS) 마이크로채널에 결합된 압전 소자를 사용하여 생성됩니다. 패턴화된 캐비티 위의 PDMS 멤브레인은 채널 내의 유체를 가압하는 진동 멤브레인 또는 드럼처럼 동작합니다. 이 주파수 범위에서 파장은 채널 크기보다 크지 만 진동 속도 진폭은 작습니다. 이 주파수 체계에서 가장 유용한 현상은 음향/점성 스트리밍 흐름의 생성이며, 이는 관성(18)을 갖는 액체의 흐름에 내재된 비선형성으로 인해 발생하는 정류된 꾸준한 흐름이다. 꾸준한 스트리밍 흐름은 일반적으로 장애물, 날카로운 모서리 또는 마이크로 버블 근처에서 고속 역회전 소용돌이로 나타납니다. 이들 소용돌이는 19,20을 혼합하고유동 스트림(21)으로부터10 μm 크기의 입자를 분리하는데 유용하다.
10-1000Hz 범위의 주파수의 경우, 진동 구성 요소의 속도와 그에 관련된 꾸준한 점성 스트리밍은 크기가 상당히 크고 유용합니다. 이 주파수 범위 내의 강한 진동 흐름은 관성 집속(22)에 사용될 수 있고, 액적 생성(23)을 촉진하며, 시험관내 연구를 위해 혈류를 모방하는 유동 조건(Womersley 숫자)을 생성할 수 있다. 반면에 스트리밍 흐름은 혼합, 파티클 트래핑 및 조작에 유용합니다. 이러한 주파수 범위에서의 진동 흐름은 또한 전술한 바와 같이 장치에 결합된 압전 소자(23)를 사용하여 달성될 수 있다. 본딩 피에조 요소를 통해 진동 흐름을 구현하는 데 중요한 장애물은 사전에 설계해야 한다는 것입니다. 또한, 접합된 스피커 엘리먼트는 분리가능하지 않으며, 새로운 엘리먼트가 각각의 디바이스(24)에 본딩되어야 한다. 그러나, 이러한 장치들은 콤팩트하다는 이점을 제공한다. 다른 방법은 전기기계 릴레이 밸브(20)를 이용하는 것이다. 이 밸브는 작동을 위해 공압 소스와 맞춤형 제어 소프트웨어가 필요하므로 테스트 및 구현에 대한 기술적 장벽이 증가합니다. 그럼에도 불구하고, 이러한 장치는 설정된 압력 진폭 및 주파수의 적용을 가능하게 한다.
이 기사에서는, 마이크로채널에서 10-1000 Hz의 주파수 범위에서 진동 유동을 발생시키는 사용자 친화적인 방법의 구성, 동작 및 특성화가 설명된다. 이 방법은 비용 효율적인 조립, 작동 용이성, 표준 미세 유체 채널 및 주사기 펌프 및 튜브와 같은 액세서리와 인터페이스 할 준비가되어있는 것과 같은 수많은 이점을 제공합니다. 추가적으로, 이전의 유사한 접근법들(25)과 비교하여, 이 방법은 정현파 파형과 비정현파 파형 사이의 변조를 포함하는 발진 주파수 및 진폭에 대한 선택적이고 독립적인 제어를 사용자에게 제공한다. 이러한 기능을 통해 사용자는 진동 흐름을 쉽게 배치 할 수 있으므로 생물학 및 화학 분야의 현재 존재하는 광범위한 미세 유체 기술 및 응용 분야에 널리 채택 될 수 있습니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Oscillatory Driver Assembly</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alligator-to-pin wire</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>3255</td>
			<td>Small alligator clip to male jumper wire (12)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aux cable</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>2698</td>
			<td>3.5 mm Male/Male stereo cable 1 m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Controller chip</td>
			<td>Damgoo</td>
			<td>TPA3116</td>
			<td>50w+50w 2 channel audio amplifier (bluetooth and AUX)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC adapter</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>798</td>
			<td>12 V DC 1A regulated switching power adapter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-pipette tip</td>
			<td>VWR Signature</td>
			<td>37001-532</td>
			<td>200 ul micropipette tip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone sealant</td>
			<td>Loctite</td>
			<td>908570</td>
			<td>Clear silicone waterproof sealant (80 ml)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Speaker</td>
			<td>Drok</td>
			<td>6843996</td>
			<td>4.5 inch 4 Ohm 40 W speaker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Speaker mount</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3D printed from &#39;speakermount.stl&#39; in supplementary files</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Speaker-to-tube adapter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3D printed from &#39;speaketubeadapter.stl&#39; in supplementary files</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microchannel Manufacture</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biopsy punch</td>
			<td>Miltex</td>
			<td>15110</td>
			<td>Biopsy punch with plunger (1 - 4 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Degasser</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable cup</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable spoon</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Slides</td>
			<td>VWR Signature</td>
			<td>16004-430</td>
			<td>3&#34; x 1&#34; pre clean 1 mm thick</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mold</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Si - SU-8 or 3D printed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oven</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Isotemp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS resin and cross-linker</td>
			<td>Dow Chemical</td>
			<td>4019862</td>
			<td>Sylgard 184 PDMS resin and crosslinker (500 g)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene tubing</td>
			<td>Becton Dickinson Intramedic</td>
			<td>427440</td>
			<td>Polyethylene tubing (PE 60 - PE 200)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razor blades</td>
			<td>VWR</td>
			<td>55411-050</td>
			<td>Single edge industrial razor blades</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF plasma generator</td>
			<td>Electro-Technic Products</td>
			<td>BD - 20</td>
			<td>High frequency generator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone Mold Release</td>
			<td>CRC</td>
			<td>03301</td>
			<td>Food Grade Silicon Mold release (16 oz)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Observation and Characterization</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td>Edgertronic</td>
			<td></td>
			<td>SC2+</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>Plan Fluor 10x</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>Ti Eclipse manual stage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>305175</td>
			<td>&#160;PrecisionGlide 20G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>1180100555</td>
			<td>Monoject 1 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td></td>
			<td>Dual syringe programmable syringe pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tracer Particles</td>
			<td>Spherotech</td>
			<td>PP-10-10</td>
			<td>Polystyrene tracer particles 1 um</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assembly and characterization of an external driver for the generation of sub-kilohertz oscillatory flow in microchannels

Microfluidic 기술은 분석 및 합성을위한 화학 및 생물학적 실험실의 표준 도구가되었습니다. 화학 시약 및 세포 배양물과 같은 액체 샘플의 주입은 일반적으로 주사기 펌프, 중력 또는 모세관력에 의해 구동되는 꾸준한 흐름을 통해 주로 이루어집니다. 보완적인 진동 흐름의 사용은 최근 문헌에서 입증 된 수많은 장점에도 불구하고 응용 프로그램에서 거의 고려되지 않습니다. 마이크로 채널에서 진동 흐름의 구현에 대한 중요한 기술적 장벽은 널리 채택되지 않은 원인이 될 가능성이 큽니다. 진동 흐름을 생성할 수 있는 고급 상업용 주사기 펌프는 종종 더 비싸고 1Hz 미만의 주파수에서만 작동합니다. 여기서, 마이크로채널에서 진동 흐름을 발생시키는 저비용, 플러그 앤 플레이형 스피커 기반 장치의 조립 및 동작이 입증된다. 10-1000Hz 범위의 주파수를 갖는 고충실도 고조파 진동 흐름은 독립적인 진폭 제어와 함께 달성될 수 있습니다. 10-600 μm 범위의 진폭은 일반적인 마이크로 채널에서 공진 주파수에서 1mm 이> 진폭을 포함하여 전체 작동 범위에 걸쳐 달성 될 수 있습니다. 발진 주파수는 스피커에 의해 결정되지만 발진 진폭이 유체 특성 및 채널 형상에 민감하다는 것을 보여줍니다. 특히, 발진 진폭은 채널 회로 길이 및 액체 점도가 증가함에 따라 감소하고, 반대로 진폭은 스피커 튜브 두께 및 길이가 증가함에 따라 증가한다. 추가적으로, 이 장치는 마이크로채널 상에 설계될 이전의 특징들을 필요로 하지 않으며 쉽게 분리될 수 있다. 그것은 맥박 흐름을 생성하기 위해 주사기 펌프에 의해 생성 된 꾸준한 흐름과 동시에 사용할 수 있습니다.

상기 설정의 능력 및 성능을 설명하기 위해, 정사각형 단면을 갖는 간단한 선형 마이크로채널에서의 진동 유동의 대표적인 결과가 제시된다. 채널의 폭과 높이는 110μm이고 길이는 5cm입니다. 먼저, 구형 폴리스티렌 트레이서 입자의 움직임과 이를 사용하여 진동 신호의 충실도와 달성 가능한 진동 진폭의 범위를 확인하는 방법에 대해 설명합니다. 그런 다음 특정 유체 특성 또는 미세 유체 물질이 ...

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Assembly and Characterization of an External Driver for the Generation of Sub-Kilohertz Oscillatory Flow in Microchannels

이 프로토콜은 마이크로 채널에서 10-1000Hz의 고조파 진동 흐름을 생성하는 편리한 방법을 보여줍니다. 이는 컴퓨터 제어 스피커 다이어프램을 모듈식 방식으로 마이크로채널에 인터페이싱하여 수행됩니다.

마이크로채널에서 서브킬로헤르츠 진동 흐름의 생성을 위한 외부 드라이버의 조립 및 특성화

Microfluidic technology has become a standard tool in chemical and biological laboratories for both analysis and synthesis. The injection of liquid ...

우리의 기술은 미세 유체학을 사용하여 생물 학자와 화학자에게 진동 흐름을 제공합니다. 이 장치는 조립이 빠르고 사용하기 쉬우며 고충실도 진동 흐름을 생성하기 위한 플러그 앤 플레이 방법입니다. 절차를 시연하는 것은 내 실험실에서 박사 과정 학생 인 Giridar Vishwanathan이 될 것입니다.시작하려면 악어 한 쌍의 악어 클립 끝을 8 센티미터 원뿔이있는 15 와트 스피커의 단자에 고정시킵니다. aux 컨트롤러 칩을 절연 부품에 놓습니다. 핀 끝을 aux 칩의 나사 소켓에 삽입합니다.연결을 보장하기 위해 스크루 드라이버로 조이십시오. aux 케이블의 한쪽 끝을 컨트롤러 칩에 연결하고 다른 쪽 끝을 컴퓨터의 aux 포트에 연결합니다. 12V 직류 어댑터를 전원 공급 장치에 연결합니다.DC 어댑터의 동축 끝을 전원 소켓에 연결하여 컨트롤러 칩에 전원을 켭니다. 인터넷 브라우저를 사용하여 온라인 톤 생성기 웹 사이트로 이동합니다. 온라인 신청서에 5 ~ 1200 헤르츠 사이의 원하는 주파수를 입력하고 볼륨 막대를 필요한 양으로 스크롤하십시오.웨이브 타입 생성기 기호를 클릭하고 부호, 사각형, 삼각형 또는 톱니와 같은 원하는 파형을 선택하십시오. 기본 설정은 부호 웨이브 양식입니다. 재생을 눌러 스피커를 작동시킵니다.스피커와 컨트롤러 칩을 3D 프린트된 스피커 마운드에 테이프로 붙여서 현미경 스테이지에 배치합니다. 3D 프린트된 어댑터를 스피커 콘에 동심원적으로 놓습니다. 어댑터의 가장자리를 따라 실리콘 실란트를 넉넉하게 바르고 두 시간 동안 치료하십시오.좁은 끝에서 약 2 센티미터 떨어진 200 마이크로 리터 마이크로 피펫 팁을 자르고 좁은 원뿔형 끝이 가역 부착을위한 쐐기 씰 역할을하는 팁의 더 넓은 절반을 폐기하십시오. 먼저 마이크로피펫 팁을 통해 스레딩한 다음 어댑터 동축 끝을 통해 스레딩하고 마지막으로 측면을 통해 밖으로 나가 폴리에틸렌 튜브를 마이크로채널 출력에 연결합니다. 피펫 팁의 좁은 끝을 어댑터 동축 끝단에 단단히 쐐기하여 분리 가능한 타이트한 씰을 만듭니다.트레이서 입자를 22 중량%의 글리세롤 용액의 바이알에 첨가하여 섭씨 20도에서 액체에서 0.01% 내지 0.1%폴리스티렌의 부피 분율을 갖는 중성 부력 현탁액을 생성한다. 흔들어서 격렬하게 섞어서 균질한 현탁액을 생성한다. 한 밀리리터의 시료로 한 밀리리터의 입구 주사기를 로드합니다.마운드를 마운드하고 적재된 주사기를 자동 주사기 펌프에 고정시킵니다. 주사기 바늘을 장치의 입구 튜브에 삽입하여 수밀 밀봉을 만듭니다. 출구 튜브가 어댑터 어셈블리를 통해 저장소로 루팅되었는지 확인하십시오.주사기 펌프를 켜고 터치 스크린을 사용하여 주사기 유형을 Becton-Dickinson 1mL로 선택한 다음 주입을 선택합니다. 그런 다음 유량의 필요한 유량을 선택합니다. 주사기 펌프를 사용하여 꾸준한 흐름을 시작하십시오.출구 튜브가 스피커까지 액체로 채워질 때까지 기다리십시오. 톤 발생기 애플리케이션에서 필요한 주파수 진폭과 파형을 선택하고 Play를 눌러 마이크로채널 내부의 진동 흐름을 생성합니다. 현미경에 장치를 장착하십시오.배율이 10X에서 40X 사이인 대물 렌즈를 선택하고 초점면을 조정하고 스테이지를 배치하여 광학 구성을 설정합니다. 잘 정의된 초점면에서 측정값을 얻으려면 대물 렌즈의 피사계 심도가 채널 깊이보다 다섯 배 이상 작은지 확인하십시오. 진동 흐름을 관찰하려면 진동 주파수의 두 배 이상의 프레임 속도를 가진 고속 카메라를 사용하십시오.파형의 유용한 분해능을 위해, 발진 주파수보다 10배 더 큰 프레임 속도로 시간 주기당 적어도 10 포인트를 측정하십시오. 대안적으로, 포지티브 흐름의 장시간 효과를 관찰하기 위해 관찰을 진동 주파수의 임의의 완벽한 약수로 설정함으로써 스트로보스코픽 이미징을 수행한다. 다이렉트 및 스트로보스코픽 이미징의 경우 젤로 효과를 피하기 위해 글로벌 셔터가 장착된 카메라를 사용하십시오.두 경우 모두 노출 시간을 진동 시간보다 상당히 작게 유지하여 줄무늬를 방지하십시오. 고속 카메라 없이 진동 진폭을 측정하려면 스트로보스코픽 프레임 속도에 근접하지만 스트로보스코픽 프레임 속도에 근접하지 않은 프레임 속도로 기록하면 진폭을 정확하게 측정, 관찰 및 기록할 수 있는 매우 느린 진동이 발생합니다. 채널 미드 평면에서 트레이서 입자의 추적된 변위는 발진 주파수 100, 200, 400 및 800 헤르츠에 대한 고조파 신호를 나타냈다.모든 스피커 볼륨 설정에 대한 진동 진폭 대 주파수 플롯에서, 특성 곡선은 주파수가 증가함에 따라 진폭이 감소하는 약 180 헤르츠에서 공진 피크를 가졌다. 기준 케이스에 대하여 작동 주파수의 범위에 걸쳐 진동 진폭에 대한 상이한 파라미터의 효과는, 작동 액체의 점도가 증가할 때, 진폭이 거의 두 배로 감소한다는 것을 보여주었다. 동일한 재료에 대한 미세유체 튜빙 직경이 증가하면, 주파수에 따라 1.5 내지 3 사이의 요인으로 기준 케이스에 비해 진폭이 증가한다.동일한 재료에 대한 튜브 길이가 증가하면 공진 주파수 근처에서 진폭이 크게 증가합니다. 비 정현파 형태의 입자 변위 트랙은 정사각형 및 톱니파 형태와 관련된 위치의 매우 급격한 변화가 실제 시스템에서 불가능하다는 것을 보여주었습니다. 그럼에도 불구하고, 푸리에 스펙트럼은 적어도 세 번째 고조파까지 이상적인 스펙트럼과 잘 일치했습니다.출구 튜브가 액체로 완전히 채워져 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 진폭이 최대이고 시간이 지남에 따라 일정하게 유지됩니다. 글로벌 셔터가 있는 카메라도 사용해야 합니다.우리는이 기술을 사용하여 미크론 크기의 입자가 마이크로 채널 내에서 매우 먼 거리를 여행 한 후 어떻게 행동하는지 정확하게 관찰하고 측정했습니다. 이를 통해 우리는 새로운 미세 유체 조작 기술을 구현할 수있었습니다.

Research

JoVE Journal

Engineering

The Generation of Higher-order Laguerre-Gauss Optical Beams for High-precision Interferometry

고정밀 간섭에 대한 높은 순서 Laguerre-가우스 광학 빔의 생성

Thermal noise in high-reflectivity mirrors is a major impediment for several  types of high-precision interferometric experiments that aim to reach the  ...

연구

공학

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

원자 물리학에 대한 외부 공동 다이오드 레이저의 구조 및 특성

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

광학 가포 전환을 통해 패터닝 - 제조 및 특성

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

빠른 III-V 족 이종 특성에 대한 전자 채널링 대비 이미징

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

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

풀 세트 재질 상수의 특성 및 공명 초음파​​ 분광법을 사용하여 압전 재료에 대한 그들의 온도 의존성

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

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

전송 키쿠치 회절을 사용하여 울트라 미세 그레인과 나노 결정 재료의 특성

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

에 대한 소설 방법<em&gt; 현장에서</em&gt; 나노 크기 시편의 전자 기계적 특성 분석

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

빛에 의해 유도 된 거시적인 진동 모션 액정 네트워크의 준비

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

크기 제어 폴 리 (에틸렌 글리콜) 빛 방울 장치를 통해 세미 3 차원 흐름 초점 미세의 세대

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl ...