עבודה זו התקיים בחסות הרמה של קרן מחקרים אקדמיים (AcRF) 1 (RG171/15), משרד החינוך, סינגפור.

1. הכנה של הערוץ Microfluidic
<ol><li>מערבבים פולי-dimethylsiloxane (PDMS) עם אלסטומר הבסיס על יחס של 10:1.</li>
	<li>דגה את התערובת בתנור ואקום ויוצקים אותה על רקיק סיליקון עם דפוס photoresist בטון שלילי על גבי.</li>
	<li>דגה את פרוסות סיליקון בדוגמת שוב וחום זה ב 70 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות בתוך אינקובטור עבור התמצקות.</li>
</ol>2. ייצור של מתמרים מאמבטיה
<ol><li>הפקדה 20 ננומטר של Cr ו- 400 nm של באל על רקיק3 LiNbO; דפוס 20 רצועות ברוחב של 150 מיקרומטר, צמצם של 2 ס מ על מסכת פלסטיק עבור פוטוליתוגרפיה על ידי הפקדת את photoresist חיובי על המצע.</li>
	<li>להסיר את שכבת Cr-אל האזור שאינו חשוף עם אצטון.</li>
	<li>מתייחסים השטח של אותם עם חמצן פלזמה (עם יחס חנקן וחמצן של 2:1)-הכוח של 30 W עבור 60 s.</li>
	<li>יישר את microchannel PDMS ובונד זה אל המצע3 LiNbO על ידי לחיצה עם אגודל לכמה שניות.</li>
	<li>מניחים את המכשיר משולבת בבית הבליעה חימום ב 60 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות.</li>
</ol>3. כפול-תדירות עירור
<ol><li>להחיל בו-זמנית שני רכיבים תדר (f1 ו- f3, התדירות הבסיסית ו שלה הרמוני השלישי של IDT מפוברק, בהתאמה) עם הפרש פאזה φ ביניהם זוג IDTs, כך המסור המיוצר עלול להתבטא כדלקמן. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq1.jpg"> כאן, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq2.jpg">ו <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq3.jpg"> = הלחצים אקוסטית.</li>
	<li>לסנתז waveform כפול-תדירות שימוש בעורך המשוואות של תוכנת היישום ArbExpress בתדר דגימה של MS 100/s ולאחר מכן אחסן אותו מחולל כקלט שרירותי עבור עירור המסור לניסוי ויה כבל USB.</li>
	<li>משתנים הכוח של התדירות הבסיסית כדי האנרגיה הנפלט <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq4.jpg"> מ- 100% (עירור בתדר בסיסי בלבד) ל- 0% (עירור-הרמוני גרידא השלישי); השוואה טובה, לשנות אך לשמור הכוח הכולל זהה.</li>
	<li>משתנים הפרשי פאזה עירור כפול-תדר של 0° עד 360°.</li>
</ol>4. סימולציה נומרי
<ol><li>לתאר את התנועה של הזרם שכבתית וחישובים עם ריינולדס נמוך (כלומר, Re = 0.55) ואת מאך מספרים כדלקמן35. <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq5.jpg"> <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq6.jpg"> כאן, <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq7.jpg">= נוזל המהירות, <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq8.jpg">=, צמיגות דינאמית <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq9.jpg">= צפיפות נוזל, <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq10.jpg">= הלחץ על הנוזל, <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq11.jpg">= מטריצת הזהות, ו <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq12.jpg">= כוח חיצוני.</li>
	<li>תאר את כוח גרירה סטוק המיוצר על האובייקט כפי שמוצג להלן36. <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq13.jpg"> כאן, <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq14.jpg">= רדיוס microparticle, <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq15.jpg">= המהירות של הנוזל, ו <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq16.jpg">= המהירות של microparticle.</li>
	<li>שואבים את הכוח האקוסטי קרינה להחיל את microparticle, microchannel לאורך ה- x-ציר (לרוחב microchannel) בתדר יחיד כמו עוקב אחר16 . <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq17.jpg"> כאן, <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq18.jpg">= נפח microparticle, <img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq19.jpg">= צפיפות microparticle, <img alt="Equation 20" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq20.jpg">= הצפיפות של המדיום <img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq21.jpg">= את דחיסות של microparticle, <img alt="Equation 22" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq22.jpg">= את דחיסות של המדיום.</li>
	<li>להפיק תוצאות קרינה אקוסטית בכוח עירור כפול-תדירות כדלקמן. <img alt="Equation 23" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq23.jpg">
</li>
	<li>לבטא את התנועה רוחבי לכל רוחב הערוץ (לאורך y-ציר) תחת הכוח קרינה אקוסטיות והן את סטוקס גרור כוח נשלטת על ידי החוק השני של ניוטון כדלקמן. <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/58085/58085eq24.jpg">
</li>
	<li>לפתור משוואות דיפרנציאליות רגילות (אודס) מעל באמצעות שיטת רונגה-Kutta בעימות על מחשב אישי. הגדר את הצעד הזמן ואת משך הפעילות הכולל כ- 1 µs 20 s, בהתאמה.</li>
</ol>5. הייזנרייך
<ol><li>ספין הפתרון ירידה בריכוז 5.9 x 107 עם 4 מיקרומטר ירוק ניאון חרוזי פוליסטירן לכל 1 מ"ל על ידי מערבולת למשך כ 2-3 דקות, ואז לטבול אותו sonicator אולטרסאונד 10 דקות לשבש כל הצטברות לפני כל בדיקה.</li>
	<li>למלא את התערובת לתוך מזרק 3 מ"ל ויזרקו אותו עם מזרק משאבה בספיקה של 3-5 µL/min.</li>
	<li>של גנרטור פונקציה ואחריו מגבר כוח, נסיעה של IDT עם האות בתדר כפול.</li>
	<li>לבחון את microparticles התייצב ב microchannel במורד הזרם תחת מיקרוסקופ אור בהגדלה גדולה-X 40 ולהקליט את התמונה במצלמה דיגיטלית.</li>
	<li>למדוד את המיקום של microparticles המצטבר של תמונות דיגיטליות שנלכדה באמצעות ImageJ ובסולם הוקמה ולאחר מכן לקבוע באופן כמותי את ריכוז microparticle שהצטברו עם הבהירות פלורסצנטיות מנורמל- בכל צומת לחץ.</li>
</ol>

<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>

המחברים אין לחשוף.

התנועה microparticle, microchannel על ידי SSAW-עירור כפול-תדר נחקר בהרחבה במחקר זה, טכניקת המתבנת tunable ביעילות על ידי שינוי את האותות בתדר כפול עירור היה פיתח ובחן. ייצור כזה waveform בקלות ממומש על ידי רוב פונקציה גנרטורים, הגישה התאמת נוח מאוד. S12- והן S11-תגובות בתדר IDTs מפוברק להמחיש מצבי תהודה מספ...

LOC טכנולוגיה משלבת פונקציות אחד או מספר על שבב ביולוגיה, כימיה, ביופיזיקה של התהליכים הביו-רפואית. LOC מאפשר הצגה מעבדה בקנה מידה קטן יותר משנה מילימטרים, מהיר התגובה המחירים, זמן תגובה קצר, פקד תהליך גבוהה, של צריכת בנפח נמוך (פחות עלות ריאגנטים הפסולת, נמוך יותר, וכן אחסון מדגם נדרש פחות), של תפוקה גבוהה בשל parallelization, עלות נמוכה בעתיד הייצור ההמוני חד פעמי חסכונית, ביטחון גבוה ללימודי כימי, רדיואקטיבי או ביולוגי, ואת היתרונות של התקן קומפקטי ונייד1,2. תא מדויק מניפולציה (קרי, הצטברות ההפרדה) הוא קריטי מבוסס-LOC ניתוח ואבחון3,4. אולם, הדיוק ואת הפארמצבטית של מניפולציה microparticle יש מגוון רחב של אתגרים. טכניקות רבות, כגון אלקטרו-אוסמוזה5, dielectrophoresis (DEP)6, magnetophoresis7,8,thermophoresis9, הגישה אופטי של10, מעגל הגישה11 , הגישה hydrodynamic12, ו acoustophoresis13,14,15, פותחו. לשם השוואה, גישות אקוסטית מתאימים עבור יישום LOC כי, תיאורטית, סוגים רבים של microparticles/תאים יכולים להיות מניפולציות ביעילות noninvasively עם ניגוד גבוה מספיק (' צפיפות ', ' דחיסות ') לעומת עם הנוזל שמסביב. לכן, לעומת עמיתיהם, גישות אקוסטית זכאים מטבעו רוב microparticles וחפצים ביולוגי, לא משנה שלהם אופטי, חשמל ומגנטיות כשמשפשפים16.
גלים אקוסטיים משטח (מסורי) מ IDTs להפיץ בעיקר על פני מצע פיזואלקטריים על עובי מספר אורכי גל, ולאחר מכן הדליפה בזווית ריילי לתוך הנוזל, microchannel, על פי חוק סנל17, 18,19,20,21,22. יש להם יתרונות טכניים של יעילות אנרגיה גבוהה לאורך פני השטח בשל שלהם לוקליזציה של האנרגיה, גמישות עיצוב נהדר בתדירות גבוהה, שילוב מערכת טובה עם ערוץ microfluidic, באמצעות מזעור טכנולוגיית מערכת מיקרו-אלקטרוניים-מכניים (MEMS), פוטנציאל גבוה של ייצור המוני23. ב פרוטוקול זה, מסורים המופקים זוג IDTs זהה, מופצות בכיוון ההפוך כדי ליצור גל עומד, או SSAW, ב microchannel, איפה microparticles על תנאי יידחפו לבלוטות הלחץ, בעיקר על ידי הגיטרה האקוסטית יישומית קרינה לאלץ24. משרעת של כוח כזה הנובעת נקבעת לפי התדר עירור, microparticle בגודל22,שלה גורם ניגודיות אקוסטית25.
Acoustophoresis כאלה יש המגבלה של דפוסי בתפעול מראש שאינן מתכוונן בקלות. תדירות עירור של IDTs נקבעת לפי מרחק תקופתיים, כך רוחב הפס הוא די מוגבל. מספר אסטרטגיות פותחו כדי לשפר את יכולת tunability ומניפולציה. דרכי אקוסטית גלים עומדים חלה בחלקים שונים של microchannel הראשון ואת השני יכול להפריד microparticles באופן יעיל יותר על-פי מהירויות שונים בתנועה לכיוון קווי קטרי26. שני מצבים אלה יכול לחול גם על כל חלק microchannel, החליף לחלופין27,28,29. עם זאת, בשביל זה, מספר גדול של ציוד (קרי, שלוש הפונקציה גנרטורים, שתי יחידות התאמת עכבה ו של ממסר אלקטרומגנטית) נדרשת, עם המורכבות עלות ושליטה מוגברת של הסידור ניסיוני בשל השונות impedances חשמל תדירות היסוד, הרמוני השלישי של piezoceramic צלחת30. יתר על כן, יכול להיות מיושם אצבע מלוכסנות מתמרים מאמבטיה (SFITs) כדי להתאים את התאים ואת microparticles של תכנים על ידי מרגש תקופה של האצבעות מלוכסנות מסוימים תהודה20,31. לאחר מכן, רוחב הפס זאת, ביחס הפוך למספר של האצבעות מלוכסנות. מספר שורות קטרי לחץ יש יעילות הפרדה גבוהה יותר של רגישות לעומת הקו קטרי יחיד בתו ההפרדה המקובלת microparticle מבוססי SSAW. לחלופין, המיקום של הצמתים לחץ יכול להשתנות גם פשוט על-ידי התאמת ההבדל שלב להחיל את IDTs שני ב ה32,עיצוב33.
התדירות הבסיסית, הרמוני השלישי של IDTs יש תגובות שכיחות דומה כך שהם יכולים להיות שמחים בו זמנית, אשר מספקת tunability יותר מניפולציה microparticles34. בהשוואה עירור IDT קונבנציונאלי בתדר יחיד, התאמת הלחצים אקוסטית של עירור כפול-תדירות, לשלב ביניהם מספק ייחודיות טכניים, כגון עד ~ קיפול כפול זמן תנועה מופחת ללחצים קטרי קו או המרכז את microchannel, מגוונת מספר ומיקום של הקווים קטרי לחץ, ריכוז microparticle.

<table><tbody><tr><td>poly-dimethylsiloxane</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>poly-dimethylsiloxane elastomer base</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>silicon wafer</td><td>Bonda Technology</td><td>SI8PSPD</td><td></td></tr><tr><td>negative tone photoresist</td><td>Microchem</td><td>SU-8</td><td></td></tr><tr><td>double-side polished LiNbO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; wafer</td><td>University Wafer</td><td>Y-128&amp;deg;</td><td></td></tr><tr><td>positive photoresist</td><td>Nicolaus-Otto-Stra&amp;szlig;e</td><td>AZ 9260</td><td></td></tr><tr><td>oxygen plasma</td><td>Harrick Plasma</td><td></td><td></td></tr><tr><td>plastic mask</td><td>Infinite Graphics</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

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

נדגים שיטה להגדלת יכולת כוונון של פני השטח אקוסטית גל עומד (SSAW) עבור microparticles מניפולציה במערכת (LOC) מעבדה-על-שבב. עירור סימולטני של התדירות הבסיסית, הרמוני השלישי שלה, אשר נקראת כמו עירור כפול-תדירות, לזוג של מתמרים מאמבטיה (IDTs) יכול ליצור סוג חדש של עומד גלים אקוסטיים בערוץ microfluidic. משתנה הכוח, את השלב עירור כפול-תדירות אותות תוצאות שדה reconfigurable של הכוח האקוסטי קרינה להחיל את microparticles על פני microchannel (למשל, מספר ומיקום מצמתי הלחץ ו microparticle ריכוזים-הצמתים הלחץ המתאים). מאמר זה מדגים כי בזמן תנועה microparticle לצומת לחץ אחד בלבד, ניתן להפחית ~ 2-fold-היחס כוח של התדר יסוד גדול מ ~ 90%. לעומת זאת, ישנם שלושה צמתים לחץ microchannel אם פחות מ לגודל הסף הזה. יתר על כן, התאמת השלב הראשוני בין התדירות הבסיסית לבין התוצאות הרמונית השלישי בשיעורי תנועה שונים של בלוטות לחץ SSAW שלושה, כמו גם באחוזים של microparticles על כל צומת לחץ microchannel. יש הסכם טוב בין התצפית ניסיוני של תחזיות המספרי. שיטת עירור הרומן הזה יכול בקלות, לא פולשני להשתלב במערכת LOC, ועם ולהיצמדות רחב של שינויים מעטים בלבד שיבנו ניסיוני.

חלוקות של הלחץ אקוסטית הכוח קרינה אקוסטית SSAW ב עירור כפול-תדר (6.2 ו 18.6 MHz) מוצגים באיור1. כאן, עירור כפול-תדירות מתרחשת על microparticles פוליסטירן (4 מיקרומטר בקוטר) microchannel עם רוחב של מיקרומטר 300-כוח אקוסטית של 146 mW. הלחץ אקוסטית הנובעת היא תמיד בשלב כאשר P1 ...

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

פרוטוקול מניפולציות של microparticles בערוץ microfluidic עם עירור כפול-תדירות מוצג.

Microparticle מניפולציה על ידי עמידה גלי אקוסטית המשטח עם כפול בתדר Excitations

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 ...

microparticle-manipulation-standing-surface-acoustic-waves-with-dual

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Application of Newton's Laws of Motion

SCIENTISTS IN ACTION

6.9K Views.  Nanyang Technological University. פרוטוקול מניפולציות של microparticles בערוץ microfluidic עם עירור כפול-תדירות מוצג.

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

Activating Molecules, Ions, and Solid Particles with Acoustic Cavitation

The chemical and physical effects of ultrasound arise not from a direct interaction of molecules with sound waves, but rather from the acoustic cavitation: the nucleation, growth, and implosive collapse of microbubbles in liquids submitted to power ultrasound. The violent implosion of bubbles leads to the formation of chemically reactive species and to the emission of light, named sonoluminescence. In this manuscript, we describe the techniques allowing study of extreme intrabubble conditions and chemical reactivity of acoustic cavitation in solutions. The analysis of sonoluminescence spectra of water sparged with noble gases provides evidence for nonequilibrium plasma formation. The photons and the "hot" particles generated by cavitation bubbles enable to excite the non-volatile species in solutions increasing their chemical reactivity. For example the mechanism of ultrabright sonoluminescence of uranyl ions in acidic solutions varies with uranium concentration: sonophotoluminescence dominates in diluted solutions, and collisional excitation contributes at higher uranium concentration. Secondary sonochemical products may arise from chemically active species that are formed inside the bubble, but then diffuse into the liquid phase and react with solution precursors to form a variety of products. For instance, the sonochemical reduction of Pt(IV) in pure water provides an innovative synthetic route for monodispersed nanoparticles of metallic platinum without any templates or capping agents. Many studies reveal the advantages of ultrasound to activate the divided solids. In general, the mechanical effects of ultrasound strongly contribute in heterogeneous systems in addition to chemical effects. In particular, the sonolysis of PuO2 powder in pure water yields stable colloids of plutonium due to both effects.

Acoustic cavitation in liquids submitted to power ultrasound creates transient extreme conditions inside the collapsing bubbles, which are the origin of unusual chemical reactivity and light emission, known as sonoluminescence. In the presence of noble gases, nonequilibrium plasma is formed. The "hot" particles and the photons generated by collapsing bubbles are able to excite species in solution.

הפעלת מולקולות, יונים, וחלקיקים מוצקים עם אקוסטית Cavitation

The chemical and physical effects of ultrasound arise not from a direct interaction of molecules with sound waves, but rather from the acoustic ...

Chemistry

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

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we present the fabrication protocol for a multilayered SAW acoustic counterflow device. The device is fabricated starting from a lithium niobate (LN) substrate onto which two interdigital transducers (IDTs) and appropriate markers are patterned. A polydimethylsiloxane (PDMS) channel cast on an SU8 master mold is finally bonded on the patterned substrate. Following the fabrication procedure, we show the techniques that allow the characterization and operation of the acoustic counterflow device in order to pump fluids through the PDMS channel grid. We finally present the procedure to visualize liquid flow in the channels. The protocol is used to show on-chip fluid pumping under different flow regimes such as laminar flow and more complicated dynamics characterized by vortices and particle accumulation domains.

In this video we first describe fabrication and operation procedures of a surface acoustic wave (SAW) acoustic counterflow device. We then demonstrate an experimental setup that allows for both qualitative flow visualization and quantitative analysis of complex flows within the SAW pumping device.

ייצור, תפעול ויזואליזציה זרימה במיקרופלואידיקה אקוסטית-נגדית Surface--מונע גל אקוסטי

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

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

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must be smaller than the incident wavelength of sound and the width of the fluidic channels are typically tens to hundreds of micrometers across, acoustofluidic devices typically use ultrasonic waves generated from a piezoelectric transducer pulsating at high frequencies (in the megahertz range). At characteristic frequencies that depend on the geometry of the device, it is possible to induce the formation of standing waves that can focus particles along desired fluidic streamlines within a bulk flow. Here, we describe a method for the fabrication of acoustophoretic devices from common materials and clean room equipment. We show representative results for the focusing of particles with positive or negative acoustic contrast factors, which move towards the pressure nodes or antinodes of the standing waves, respectively. These devices offer enormous practical utility for precisely positioning large numbers of microscopic entities (e.g., cells) in stationary or flowing fluids for applications ranging from cytometry to assembly.

Acoustofluidic devices use ultrasonic waves within microfluidic channels to manipulate, concentrate and isolate suspended micro and nanoscopic entities. This protocol describes the fabrication and operation of such a device supporting bulk acoustic standing waves to focus particles in a central streamline without the aid of sheath fluids.

ייצור והפעלה של Acoustofluidic התקנים התומכים גלים אקוסטיים המתמדת בכמות גדולה עבור Sheathless התמקדות של חלקיקים

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

A Microfluidic Platform for Precision Small-volume Sample Processing and Its Use to Size Separate Biological Particles with an Acoustic Microdevice

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. However, to achieve robust sample manipulation it is necessary to address device integration with the macroscale environment. To realize repeatable, sensitive particle separation with microfluidic devices, this protocol presents a complete automated and integrated microfluidic platform that enables precise processing of 0.15&#8211;1.5 ml samples using microfluidic devices. Important aspects of this system include modular device layout and robust fixtures resulting in reliable and flexible world to chip connections, and fully-automated fluid handling which accomplishes closed-loop sample collection, system cleaning and priming steps to ensure repeatable operation. Different microfluidic devices can be used interchangeably with this architecture. Here we incorporate an acoustofluidic device, detail its characterization, performance optimization, and demonstrate its use for size-separation of biological samples. By using real-time feedback during separation experiments, sample collection is optimized to conserve and concentrate sample. Although requiring the integration of multiple pieces of equipment, advantages of this architecture include the ability to process unknown samples with no additional system optimization, ease of device replacement, and precise, robust sample processing.

This protocol describes a system architecture for performing automated small volume (0.15&#8211;1.5 ml) particle separations using a microfluidic device, and discusses methods to optimize acoustofluidic device performance and operation.

פלטפורמת microfluidic לעיבוד מדגם Precision הקטן-נפח ושימוש בו לגודל חלקיקים הביולוגיים נפרדים עם Microdevice אקוסטי

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. ...

Bioengineering

Multiplexing Focused Ultrasound Stimulation with Fluorescence Microscopy

By focusing low-intensity ultrasound pulses that penetrate soft tissues, LIPUS represents a promising biomedical technology to remotely and safely manipulate neural firing, hormonal secretion and genetically-reprogrammed cells. However, the translation of this technology for medical applications is currently hampered by a lack of biophysical mechanisms by which targeted tissues sense and respond to LIPUS. A suitable approach to identify these mechanisms would be to use optical biosensors in combination with LIPUS to determine underlying signaling pathways. However, implementing LIPUS to a fluorescence microscope may introduce undesired mechanical artefacts due to the presence of physical interfaces that reflect, absorb and refract acoustic waves. This article presents a step-by-step procedure to incorporate LIPUS to commercially-available upright epi-fluorescence microscopes while minimizing the influence of physical interfaces along the acoustic path. A simple procedure is described to operate a single-element ultrasound transducer and to bring the focal zone of the transducer into the objective focal point. The use of LIPUS is illustrated with an example of LIPUS-induced calcium transients in cultured human glioblastoma cells measured using calcium imaging.

Low-Intensity Pulsed Ultrasound Stimulation (LIPUS) is a modality for non-invasive mechanical stimulation of endogenous or engineered cells with high spatial and temporal resolution. This article describes how to implement LIPUS to an epi-fluorescence microscope and how to minimize acoustic impedance mismatch along the ultrasound path to prevent unwanted mechanical artefacts.

ריבוב ממוקד אולטרסאונד גירוי עם מיקרוסקופ קרינה פלואורסצנטית

By focusing low-intensity ultrasound pulses that penetrate soft tissues, LIPUS represents a promising biomedical technology to remotely and safely ...

Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order surface acoustic wave (SAW) devices generate tremendous acceleration on their surface, up to 108 m/s2, in turn responsible for many of the observed effects that have come to define acoustofluidics: acoustic streaming and acoustic radiation forces. These effects have been used for particle, cell, and fluid manipulation at the microscale, although more recently SAW has been used to produce similar phenomena at the nanoscale through an entirely different set of mechanisms. Controllable nanoscale fluid manipulation offers a broad range of opportunities in ultrafast fluid pumping and biomacromolecule dynamics useful for physical and biological applications. Here, we demonstrate nanoscale-height channel fabrication via room-temperature lithium niobate (LN) bonding integrated with a SAW device. We describe the entire experimental process including nano-height channel fabrication via dry etching, plasma-activated bonding on lithium niobate, the appropriate optical setup for subsequent imaging, and SAW actuation. We show representative results for fluid capillary filling and fluid draining in a nanoscale channel induced by SAW. This procedure offers a practical protocol for nanoscale channel fabrication and integration with SAW devices useful to build upon for future nanofluidics applications.

We demonstrate fabrication of nanoheight channels with the integration of surface acoustic wave actuation devices upon lithium niobate for acoustic nanofluidics via liftoff photolithography, nano-depth reactive ion etching, and room-temperature plasma surface-activated multilayer bonding of single-crystal lithium niobate, a process similarly useful for bonding lithium niobate to oxides.

הייצור של ערוצי ננו גובה שילוב הופעה גל אקוסטי המשטח באמצעות ליתיום Niobate אקוסטית הננו לוקדיה

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order ...

Fabrication of Surface Acoustic Wave Devices on Lithium Niobate

Manipulation of fluids and particles by acoustic actuation at small scale is aiding the rapid growth of lab-on-a-chip applications. Megahertz-order surface acoustic wave (SAW) devices generate enormous accelerations on their surface, up to 108 m/s2, in turn responsible for many of the observed effects that have come to define acoustofluidics: acoustic streaming and acoustic radiation forces. These effects have been used for particle, cell, and fluid handling at the microscale&#8212;and even at the nanoscale. In this paper we explicitly demonstrate two major fabrication methods of SAW devices on lithium niobate: the details of lift-off and wet etching techniques are described step-by-step. Representative results for the electrode pattern deposited on the substrate as well as the performance of SAW generated on the surface are displayed in detail. Fabrication tricks and troubleshooting are covered as well. This procedure offers a practical protocol for high frequency SAW device fabrication and integration for future microfluidics applications.

Two fabrication techniques, lift-off and wet etching, are described in producing interdigital electrode transducers upon a piezoelectric substrate, lithium niobate, widely used to generate surface acoustic waves now finding broad utility in micro to nanoscale fluidics. The as-produced electrodes are shown to efficiently induce megahertz order Rayleigh surface acoustic waves.&#160;

הייצור של התקנים גל אקוסטי לפני השטח על ליתיום Niobate

Manipulation of fluids and particles by acoustic actuation at small scale is aiding the rapid growth of lab-on-a-chip applications. Megahertz-order ...

Fabrication and Characterization of Thickness Mode Piezoelectric Devices for Atomization and Acoustofluidics

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid more efficiently, in terms of &#64258;ow rate per power input, than those that rely on Rayleigh waves and other modes of vibration in LN or lead zirconate titanate (PZT). The complete device is composed of a transducer, a transducer holder, and a &#64258;uid supply system. The fundamentals of acoustic liquid atomization are not well known, so techniques to characterize the devices and to study the phenomena are also described. Laser Doppler vibrometry (LDV) provides vibration information essential in comparing acoustic transducers and, in this case, indicates whether a device will perform well in thickness vibration. It can also be used to &#64257;nd the resonance frequency of the device, though this information is obtained more quickly via impedance analysis. Continuous &#64258;uid atomization, as an example application, requires careful &#64258;uid flow control, and we present such a method with high-speed imaging and droplet size distribution measurements via laser scattering.

Fabrication of piezoelectric thickness mode transducers via direct current sputtering of plate electrodes on lithium niobate is described. Additionally, reliable operation is achieved with a transducer holder and &#64258;uid supply system and characterization is demonstrated via impedance analysis, laser doppler vibrometry, high-speed imaging, and droplet size distribution using laser scattering.

ייצור ואפיון של מכשירי פיזואלקטריים במצב עובי לאטוביזציה

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid ...

Induction of Microstreaming by Nonspherical Bubble Oscillations in an Acoustic Levitation System

When located near biological barriers, oscillating microbubbles may increase cell membrane permeability, allowing for drug and gene internalization. Experimental observations suggest that the temporary permeabilization of these barriers may be due to shear stress that is exerted on cell tissues by cavitation microstreaming. Cavitation microstreaming is the generation of vortex flows which arise around oscillating ultrasound microbubbles. To produce such liquid flows, bubble oscillations must deviate from purely spherical oscillations and include either a translational instability or shape modes. Experimental studies of bubble-induced flows and shear stress on nearby surfaces are often restricted in their scope due to the difficulty of capturing shape deformations of microbubbles in a stable and controllable manner. We describe the design of an acoustic levitation chamber for the study of symmetry-controlled nonspherical oscillations. Such control is performed by using a coalescence technique between two approaching bubbles in a sufficiently intense ultrasound field. The control of nonspherical oscillations opens the way to a controlled cavitation microstreaming of a free surface-oscillating microbubble. High-frame rate cameras allow investigating quasi-simultaneously the nonspherical bubble dynamics at the acoustic timescale and the liquid flow at a lower timescale. It is shown that a large variety of fluid patterns may be obtained and that they are correlated to the modal content of the bubble interface. We demonstrate that even the high-order shape modes can create large-distance fluid patterns if the interface dynamics contain several modes, highlighting the potential of nonspherical oscillations for targeted and localized drug delivery.

A fast and reliable technique is proposed to control the shape oscillations of a single, trapped acoustic bubble that is based on coalescence technique between two bubbles. The steady-state, symmetry-controlled bubble shape oscillations allow analysis of the fluid flow generated in the vicinity of the bubble interface.

השראת מיקרו-סטרימינג על ידי תנודות בועות לא כדוריות במערכת ריחוף אקוסטית

When located near biological barriers, oscillating microbubbles may increase cell membrane permeability, allowing for drug and gene internalization. ...

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

Microfluidic technology has become a standard tool in chemical and biological laboratories for both analysis and synthesis. The injection of liquid samples, such as chemical reagents and cell cultures, is predominantly accomplished through steady flows that are typically driven by syringe pumps, gravity, or capillary forces. The use of complementary oscillatory flows is seldom considered in applications despite its numerous advantages as recently demonstrated in the literature. The significant technical barrier to the implementation of oscillatory flows in microchannels is likely responsible for the lack of its widespread adoption. Advanced commercial syringe pumps that can produce oscillatory flow, are often more expensive and only work for frequencies less than 1 Hz. Here, the assembly and operation of a low-cost, plug-and-play type speaker-based apparatus that generates oscillatory flow in microchannels is demonstrated. High-fidelity harmonic oscillatory flows with frequencies ranging from 10-1000 Hz can be achieved along with independent amplitude control. Amplitudes ranging from 10-600 &#181;m can be achieved throughout the entire range of operation, including amplitudes &#62; 1 mm at the resonant frequency, in a typical microchannel. Although the oscillation frequency is determined by the speaker, we illustrate that the oscillation amplitude is sensitive to fluid properties and channel geometry. Specifically, the oscillation amplitude decreases with increasing channel circuit length and liquid viscosity, and in contrast, the amplitude increases with increasing speaker tube thickness and length. Additionally, the apparatus requires no prior features to be designed on the microchannel and is easily detachable. It can be used simultaneously with a steady flow created by a syringe pump to generate pulsatile flows.

The protocol demonstrates a convenient method to produce harmonic oscillatory flow from 10-1000 Hz in microchannels. This is performed by interfacing a computer-controlled speaker diaphragm to the microchannel in a modular manner.

הרכבה ואפיון של דרייבר חיצוני ליצירת זרימה תנודתית תת-קילוהרץ במיקרו-ערוצים

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