南京大学学报(自然科学版)
南京大學學報(自然科學版)
남경대학학보(자연과학판)
Journal of Nanjing University (Natural Sciences)
2015年
6期
1166-1173
,共8页
周伟%毛一葳%刘杰惠%刘晓宙%龚秀芬
週偉%毛一葳%劉傑惠%劉曉宙%龔秀芬
주위%모일위%류걸혜%류효주%공수분
声镊子%行波场%驻波场%声表面波%声流%声辐射力
聲鑷子%行波場%駐波場%聲錶麵波%聲流%聲輻射力
성섭자%행파장%주파장%성표면파%성류%성복사력
acoustic tweezers%plane wave%standing wave%surface acoustic wave%acoustic streaming%radiation force
声镊子能够操控和筛选细胞等粒子,使之在参数设定的轨道上排列。不管粒子的形状、尺寸、电性如何,声镊子都可以对其进行有效的筛选和操控。由于声镊子输出能量密度远小于光镊子,在对细胞操控过程中,不会对活体细胞造成伤害,具有构造简单、体积小、制作成本低、多功能等特性,并且非接触式的操作使声镊子具有很好的生物相容性,这些优点使得声镊子在材料、生物、医疗等领域具有重要的研究意义。采用20 MHz 的叉指换能器,对水溶性硅油液滴和荧光聚苯乙烯粒子进行操控,分别研究了行波场和驻波场声表面波对水溶硅油液滴和聚苯乙烯粒子的作用,成功地使聚苯乙烯粒子在设定的波节位置排列成行。观察到了四象限的声流图案,验证了瑞利声流的存在。进而,用扭称实验测出压电晶片铌酸锂表面产生的声流对平板材料的作用力大小,得到了声流作用力与声强大小的关系。
聲鑷子能夠操控和篩選細胞等粒子,使之在參數設定的軌道上排列。不管粒子的形狀、呎吋、電性如何,聲鑷子都可以對其進行有效的篩選和操控。由于聲鑷子輸齣能量密度遠小于光鑷子,在對細胞操控過程中,不會對活體細胞造成傷害,具有構造簡單、體積小、製作成本低、多功能等特性,併且非接觸式的操作使聲鑷子具有很好的生物相容性,這些優點使得聲鑷子在材料、生物、醫療等領域具有重要的研究意義。採用20 MHz 的扠指換能器,對水溶性硅油液滴和熒光聚苯乙烯粒子進行操控,分彆研究瞭行波場和駐波場聲錶麵波對水溶硅油液滴和聚苯乙烯粒子的作用,成功地使聚苯乙烯粒子在設定的波節位置排列成行。觀察到瞭四象限的聲流圖案,驗證瞭瑞利聲流的存在。進而,用扭稱實驗測齣壓電晶片鈮痠鋰錶麵產生的聲流對平闆材料的作用力大小,得到瞭聲流作用力與聲彊大小的關繫。
성섭자능구조공화사선세포등입자,사지재삼수설정적궤도상배렬。불관입자적형상、척촌、전성여하,성섭자도가이대기진행유효적사선화조공。유우성섭자수출능량밀도원소우광섭자,재대세포조공과정중,불회대활체세포조성상해,구유구조간단、체적소、제작성본저、다공능등특성,병차비접촉식적조작사성섭자구유흔호적생물상용성,저사우점사득성섭자재재료、생물、의료등영역구유중요적연구의의。채용20 MHz 적차지환능기,대수용성규유액적화형광취분을희입자진행조공,분별연구료행파장화주파장성표면파대수용규유액적화취분을희입자적작용,성공지사취분을희입자재설정적파절위치배렬성행。관찰도료사상한적성류도안,험증료서리성류적존재。진이,용뉴칭실험측출압전정편니산리표면산생적성류대평판재료적작용력대소,득도료성류작용력여성강대소적관계。
Acoustic tweezers can manipulate and filter particles like cells.Under the control of acoustic tweezers, particles can be arranged in the orbits when their parameters are set.Acoustic tweezers can select and manipulate cells and particles effectively,regardless of their shapes,sizes or electrical properties.As the energy density of acoustic tweezersis being far lower than that of optical tweezers,it will not hurt living cells,and acoustic tweezers have the advantages of simple structure,small volume,low costs,multi-functional and non-contact operation characters which gives acoustic tweezers good biocompatibility.These advantages will ensure acoustic tweezers play an important role in materials,biology,medical research and other fields.In this paper,we developed the interdigital transducers of 20 MHz to manipulate water soluble silicone oil droplets and fluorescence polystyrene particles.We studied the function of surface plane wave and surface standing wave on the droplets and the polystyrene particles re-spectively.As a result,the polystyrene particles are successfully trapped in the nodal positions,and the four-quadrant acoustic streaming patterns are observed,verifying the existence of Rayleigh acoustic streaming.Furthermore,we measured the force of acoustic streaming acting on the plate and concluded the relationship between the function of acoustic streaming and the power of signal applied to the acoustic tweezers.