基于表面声波的声流体技术对复杂流体的操控基于表面声波（SurfaceAcousticWave,SAW）的声流体技术，创新性融合微流体技术与主动微声场技术，可实现多种芯片实验室（Lab-on-a-Chip）核心操作——从流体的精准操控（涵盖混合、液滴及气溶胶生成），到细胞与（生物）颗粒的定向调控，为生物医学检测提供了高效技术支撑。一、基于表面声波（SAW）的声流体技术与生物医学在个性化医疗与制备性诊断领域，从血液等复杂体液中分离特定细胞和颗粒是决定检测精度的关键环节。目前主流方法如密度梯度离心、体积排阻色谱等，多需结合多种技术分步实施，流程繁琐且兼容性有限。而未来手持设备或即时检验（Point-of-Care,PoC）设备的集成化需求，迫切需要一种无需样品前处理与后处理、无需昂贵试剂介质，且能实现高细胞纯度与回收率的分离技术。基于表面声波的声流体技术恰好契合这一需求：带有聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane,PDMS）微通道的装置已充分证实其操控颗粒和细胞的能力。但当前瓶颈在于，晶圆基底上微通道的制备工艺复杂，严重制约了生物医学用芯片的规模化量产。图1a：用于细胞和颗粒分选的声流体芯片布局图1b：芯片集成微通道结构（200μm）二、萨克森声表面波实验室的创新性声流体解决方案萨克森声表面波实验室（SAWLabSaxony）作为德累斯顿莱布尼茨固体和材料研究所（LeibnizIFWDresden）下属的声电子基础、技术与器件能力及应用中心（官网：www.SAWLab-Saxony.de），针对性开发了一种基于光刻定义的芯片集成微流体通道的表面声波声流体平台，成功实现精准、可靠的大规模生产，有效突破量产瓶颈。为实现从复杂流体中高效分离生物医学相关细胞和颗粒，团队设计了含两级分选结构的芯片布局，每级均配置一对叉指换能器（InterdigitalTransducer,IDT）。其核心原理为：叉指换能器对产生的声场在微通道流体中形成梯度压力场，基于细胞的固有物理特性（尺寸、密度、形状或压缩性）发挥调控作用——第一级完成细胞与颗粒的集中聚焦，第二级则利用不同组分的特性差异实现高效分离。为验证布局设计的科学性，团队对开放微通道中的表面声波振幅分布进行了精准测试，实验采用激光多普勒测振仪（UHF120，PolytecGmbH）完成相关数据采集（见图2）。图2：微通道内振幅分布测试结果，第一级叉指换能器（IDTs），谐振频率f₀=13MHz三、血细胞分选实验验证利用上述芯片，团队成功实现了血液关键成分的高效分离，即红细胞与血小板的精准分选（图1）。实验采用全血浓度的红细胞与血小板模型溶液，从中间通道入口注入，同时施加鞘流以优化流场环境。在声流体作用下，所有细胞先在通道中心完成聚焦，随后较大的红细胞在声场力作用下被定向导至微通道两侧，最终可在侧出口高效收集并分析红细胞，血小板则从中间出口富集。实验数据显示，该技术实现了血小板7.7倍的富集效果，纯度达86%，处理通量高达45,000个细胞/秒，成为目前性能最先进的两级表面声波血小板分选技术。图3：血液成分分选的声流体装置。芯片放大插图显示分选阶段：较大的红细胞偏转向侧出口，较小的血小板从中间出口流出（100μm）总结与展望本研究设计了含两级叉指换能器（IDT）的声流体芯片，其分选原理依赖IDT产生的声场形成压力梯度。Polytec激光测振仪（UHF-120）精准测量了13MHz谐振频率下微通道内的SAW振幅分布，直观证实了声场梯度的形成效果，为“聚焦-分离”两级操作的原理可行性提供关键声学证据。未来SAW声流体技术将逐步与分子检测、实时成像等技术融合，形成“分选-检测”一体化芯片系统。Polytec激光测振仪可作为跨技术融合的“桥梁检测工具”：在集成化芯片中，同步监测声学场对细胞活性的影响（通过振动信号间接反映细胞状态），或验证声学分选与后续检测模块（如荧光成像）的兼容性，确保一体化系统在实现高效分选的同时，不影响后续生物检测的准确性，加速技术向临床诊断场景的落地。
人耳是最先进的声音和振动放大系统之一。激光测振仪为研究者们了解听力工作原理提供了完全新的可能性。通过使用具有极高灵敏度的非接触式激光测振仪，科学家们不仅可检测中耳内从鼓膜到镫骨底板的声传导，还包括在内耳耳蜗中的机电信号转导细节。通过鼓膜的振动特性可直接深入了解因听骨链的镫骨固定或硬化变化所导致听力损失的原因。在医学研究中，使用激光测振仪进行的激光声抗导测试，能让听力学家快速获得鼓膜的频率响应。※更多案例信息，请与我们联系
