【摘 要】
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声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)是沿压电晶体表面传播的一种弹性波,在传播过程中能对表面的微粒产生驱动力,驱动微米级的颗粒定向运动、按照设定的轨道排列。利用声表
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声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)是沿压电晶体表面传播的一种弹性波,在传播过程中能对表面的微粒产生驱动力,驱动微米级的颗粒定向运动、按照设定的轨道排列。利用声表面波驱动微粒的器件称为声镊,其具有低能耗、体积小、易工程化制备等优势,可实现对微米乃至纳米级的颗粒(如细胞、细菌、病毒等)进行分选和操控,因此在生物医学领域有着重要的应用潜力和市场前景。通过对声镊相关文献调研和分析,针对我国目前声镊器件的研究空白,本论文设计和研制了可对微米级颗粒进行有效分选的声镊器件。介绍了叉指换能器的结构分类,具体研究内容包括声镊芯片的结构设计,基底材料的研究和选择,叉指换能器(Interdigital Transducer,IDT)的参数优化以及加工基于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)微通道的进样系统设计,微通道出口的COMSOL流线仿真,优化设计,选择合理的通道结构;最后进行微粒分选实验,系统地研究了微粒分选效率与流速之间的关系,优化分选效率。通过实验证明在流速0.11 cm/s的情况下,对粒径为5um的微粒分选效率最高,可以达到80%左右。进一步的研究将利用设计的声镊器件对血液中的循环肿瘤细胞进行分选,有望应用于肿瘤的早期诊断和预后监测。
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