随着生物、化学、物理等学科领域的不断需要,微纳操作领域的科学研究在近些年得到高速发展,从物理接触的传统式操作逐步发展出依靠其他媒介的非接触式操作,如光镊微纳操作、介电泳微纳操作、显微注射及细胞核移植等。微纳操作的发展给机械制造、生物医学、精密加工等行业带来巨大的变革,并且成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一。在基于气泡的声流控研究中,微尺度气泡尺寸无法被有效控制,导致该项技术的可重复性和应用范围受到限制。针对此问题,本文引入了可控微尺度气泡的概念,利用聚二甲基硅氧烷材料的透气斥水特性,实现对微尺度气泡的生成及其形态变化的有效控制。设计基于视觉的气泡尺寸控制系统,通过目标区域ROI,感兴趣区域选定、设置气泡尺寸初始值、图像数据分析处理、气压控制策略及气压调节来保证气泡尺寸的稳定。通过理论分析及设计对比实验来探究不同频率下气泡的振动效果、不同类型颗粒运动轨迹的成因、声场涡流中颗粒所各种受力的大小方向、各种力在颗粒运动过程中起到的作用及颗粒运动轨迹发生变化的原因。建立声流控系统物理模型,利用COMSOL Multiphysics仿真软件模拟各参数对颗粒涡流的影响,并通过改变对比实验的核心参数,综合分析声流动引起的涡流中颗粒运动轨迹与气泡尺寸、颗粒尺寸等参数之间的关系。探究不同流道结构对颗粒涡流及颗粒富集效果的影响,基于声流控相关理论进行颗粒分离实验,进一步验证声流控相关理论正确性。可控微尺度气泡的引入提高了声流动现象的可重复性,补充了现有理论的不足,并拓宽了气泡声流控技术的应用范围,对建立自动化智能化柔性化的快速细胞分选系统以及疾病快速检测系统具有重要意义。