柔性尖端耦合气泡的高稳定性增强型超声微流控结构

超声微流控技术是一种将高频超声激励耦合至微流控芯片的技术。针对常规超声微流控器件柔性尖端结构扰动效果差以及气泡易受热变形等问题,提出一种柔性尖端耦合气泡的增强型超声微流道结构,提高流场扰动效果以及结构稳定时长。首先,利用有限元分析方法对超声激励下柔性尖端、气泡、耦合三种结构的流场分布特性进行仿真,得到速度场稳态分布特性。然后,设计并制备三种结构的超声微流控芯片,利用2.8μm聚苯乙烯微球作为示踪粒子对流场扰动特性进行分析。此外,对贴壁气泡和耦合结构中气泡尺寸及生长速度进行分析。最后,利用人血红细胞(RBCs)对耦合结构的生物样本适用性进行验证。实验结果表明:相比于柔性尖端及贴壁气泡结构,耦合结构的流场扰动范围分别提高439.53%和133.48%;气泡生长速率可由14.4%降低至3.3%。本文提出的增强型超声微流控结构有望在微米尺度流场扰动及颗粒操控方面广泛应用。