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.
