Моделювання та дослідження зустрічно-штирьових перетворювачів для акустофлюїдних лаб-чипів

Abstract

У статті розроблено моделі та проаналізовано різні варіанти конструкції та топології ЗШП для акустофоретичного керування переміщенням мікрочасток в мікроканалах лаб-чипів. Новизна роботи полягає в розробленні математичних моделей для нових конфігурацій ЗШП, придатних для фокусування, сортування та концентрування різнорідних мікрочасток. Розроблені моделі реалізовані в середовищі COMSOL, що дає змогу проєктувальнику використовувати їх для розрахунку заданих конструкцій ЗШП в реальних акустофлюїдних лаб-чипах. Показано, що підвищення продуктивності і стабільності ПАХ можна досягти шляхом вибору матеріалу п’єзоелектричної підкладки з високим коефіцієнтом електромеханічного зв’язку,а також оптимізації конструктивно-технологічних параметрів ЗШП та мікроканалу. Розглянуто різні варіанти конструкцій ЗШП та проведено їх порівняльний аналіз.

The article presents the development and analysis of the models of various IDT designs and for the acoustophoretic control of microparticles in of lab chip microchannels. The novelty of the work consists in the development of mathematical models for new configurations of IDT, suitable for focusing, sorting and concentrating of heterogeneous microparticles. The developed models are implemented in the COMSOL environment, which allows the designer to use them for the calculation of the specified IDT structures for real acoustofluidic lab-chips. It is shown that increasing the performance and stability of the SAW can be achieved by choosing the material of the piezoelectric substrate with a high coefficient of electromechanical coupling, as well as optimizing the structural and technological parameters of both IDT and microchannel. Various variants of constructions of the IDT were considered and their comparative analysis was carried out.