志勇、苍怀兴和杨鑫 2020. 基于薄膜氮化镓 (GaN) 的声流体镊子:建模和微粒操控。超声波 108,106202。10.1016/j.ultras.2020.106202
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近年来,各种出版物讨论了与微通道壁上尖锐的结构结合使用超声检查以实现快速混合的可能性。用超声操作通道时,锋利的边缘会振动并产生局部声流现象,从而导致流体的混合大大增强。使用低kHz范围内的声频率,波长远大于通道宽度,因此可以假定通道段的统一致动,包括锋利的边缘。在先前的工作中,我们在Comsol多物理学的声学模块中采用了新的声学流界面,以模拟两种相同的流体与不同物种浓度的混合,并在含有锋利的锋利,均匀间隔,均匀间隔,均匀的三角形边缘的2D或3D段中的不同物种浓度。我们的建模管道结合了压力和热雾声的声学流界面与背景流和稀释物种界面的运输以模拟两个不同的物种浓度的额外的层流界面。计算网格需要在锋利的边缘上高度完善,以解决粘性边界层。使用四个研究步骤解决模型,首先解决频域中的声学,然后计算声流流的固定解,层流背景流以及浓度场。
在这项工作中,开发了声流辅助的两光子聚合过程(TPP),用于制造各向异性粒子聚合物复合材料。声场(AF)辅助的液滴中纳米颗粒的恒定微孔缩放(也称为声流(AS))导致纳米颗粒在TPP打印的凹槽表面中捕获纳米颗粒。声音电压对流速和粒子捕获效率的影响是建模和表征的。使用的最佳输入电压用于在TPP过程中生成适当的声流以在聚合物凹槽内捕获颗粒,以在逐层的方式中产生三维(3D)各向异性粒子聚合物复合材料。实验结果验证了拟议的制造方法的可行性。2021制造工程师协会(SME)。由Elsevier Ltd.发布的所有权利保留。
摘要 . 声流体技术结合了声学和微流体技术,为操纵细胞和液体提供了一种独特的方法,广泛应用于生物医学和转化医学。然而,由于多种因素,包括设备间差异、手动操作、环境因素、样品差异等,标准化和保持当前声流体设备和系统的优异性能具有挑战性。在此,为了应对这些挑战,我们提出了“智能声流体技术”——一种涉及声流体设备设计、传感器融合和智能控制器集成的自动化系统。作为概念验证,我们开发了基于智能声流体技术的微型生物反应器,用于人脑类器官培养。我们的微型生物反应器由三个组件组成:(1)通过声螺旋相涡旋方法进行非接触式旋转操作的转子,(2)用于实时跟踪旋转动作的摄像头,以及(3)基于强化学习的控制器,用于闭环调节旋转操作。在模拟和实验环境中训练基于强化学习的控制器后,我们的微型生物反应器可以实现转子在孔板中的自动旋转。重要的是,我们的微型生物反应器可以实现对转子的旋转模式、方向和速度的出色控制,而不受转子重量、液体体积和工作温度波动的影响。此外,我们证明了我们的微型生物反应器可以在长期培养过程中稳定地保持脑类器官的转速,并增强脑类器官的神经分化和均匀性。与目前的声流体相比,我们的智能系统在自动化、稳健性和准确性方面具有卓越的性能,凸显了新型智能系统在生物电子学和微流体实验中的潜力。