现代生物技能常常使用可调理的三维操控手法来完成在生物学范畴和医学范畴中对微纳米标准的生物样品的操控与使用，例如细胞剖析、细胞微手术和药物投递等。其间，为了进步潜在生物医学使用功率或满意一些涉及到杂乱技能的使用需求，迫切需要在微流控设备中对微目标完成可控的多功能操控，如运送、捕获、旋转等形式。但是，固定的规划和驱动形式使其难以在一个单一的设备有用地完成多功能切换。

近来，北京航空航天大学机械工程学院仿生与微纳研讨所冯林副教授等研制了一种根据声驱微气泡的模态可切换的多功能微操控体系，该体系能够在微流控芯片内完成可控且高效的微目标运送、三维旋转和公转等操控形式（图一）。

图一根据声驱振动微气泡阵列的多模态操控体系示意图

经过选用面投影微立体光刻3D打印技能（nanoArch S140，摩方精细），研讨团队规划制作了一种带有底面微孔阵列（直径100μm、深度100μm）的微流控芯片。因为液体存在表面张力，当液体通入微流道并流过底面微孔时，能够构成具有近似尺度的微型气泡。当超声产生设备所构成的超声信号传递到微流道中，能够鼓励微型气泡膜振动构成声微流。

图二声驱微气泡的理论模态与有限元仿真成果

根据所规划结构内气泡界面的相对灵活性，该设备能够在仅调理驱动频率而不改变压电换能器数量与气泡阵列规划的情况下切换微型气泡的振动形式，然后完成对独自或集体生物样本的多功能操控（图三）。因为声场的驱动特性，该设备能够有用操控几微米到几百微米的不同生物样本，包含微颗粒、细胞、绿眼虫、螺旋藻等。此外，使用平面外旋转形式的运动特色，研讨团队完成了对细胞样本的三维重建，然后完成多视角的形态学复现与基本参数的丈量估量。该体系所提出的声学操控方法具有多功能性、可控性、高效性以及杰出的生物兼容性，在进一步促进细胞研讨和医治等使用层面具有很大潜力。

图三不同操控模态下微目标的运动及定量剖析

该项研讨成果取得国家重点研制方案(No. 2019YFB1309700)及北京新星科技方案项目(No. Z191100001119003)支撑，以“Versatile acoustic manipulation of micro-objects using mode-switchable oscillating bubbles: transportation, trapping, rotation, and revolution”为题发表于世界期刊《Lab on a chip》。

原文链接：
https://doi.org/10.1039/D1LC00628B