7、利用声波对微物体进行操纵和图案化

利用声波对微物体进行操纵和图案化

1. 引言

声学主要研究声波在介质（气体、液体或固体）中的传播。在流体中，声波表现为压力波，以特定的振幅（即压力水平）和频率（即音调）在介质中传播。声学在现代社会的诸多方面都有显著应用，涵盖了噪声控制、音乐声学、生物声学和声纳等领域。

超声波是声学的一个分支，与可听声在物理性质上并无本质区别，只是频率范围不同。频率超过 20kHz（即超出健康年轻人的听觉范围）的压力波被定义为超声波。和低频声波一样，超声波的应用也十分广泛，常见于声学显微镜、无损检测（NDT）、医学超声、超声成像、超声清洗、声化学、超声粒子操纵和表征等系统中。在微流体系统中，利用超声波进行粒子操纵和表征的研究被称为声流体学。

声流体学专注于研究基于声学原理对微流体系统中的粒子进行操纵或施加作用力，具有重要的研究价值。自声泳设备问世以来，已在多个领域得到应用，包括微粒过滤、细胞处理和微液滴处理等。由于力的大小与粒子的尺寸、形状、密度和可压缩性等因素相关，因此声流体学成为一种强大且实用的细胞或粒子分离技术。

设计声流体系统时，需要考虑以下关键因素：
- 力场性质选择 ：根据具体应用选择合适的力场，以有效完成特定任务。
- 激励方法确定 ：选择能产生所需声场的激励方法。
- 生物相容性评估 ：在涉及活体细胞的生物医学应用中，生物相容性评估至关重要。虽然声流体学通常被认为是一种生物相容性技术，但这高度依赖于声学激励参数（如振幅和频率）以及所处理的细胞类型。为确保细胞健康不受影响，应对声学平台进行一系列表型评估，如典型的活/死检测