微流控技術(shù)已經(jīng)成為化學面向、納米科學和生物醫(yī)學領(lǐng)域的一個重要工具之一製度保障。相較于傳統(tǒng)的實驗室技術(shù)基礎，微流控設(shè)備因其結(jié)構(gòu)緊湊系統穩定性、制造成本低、響應(yīng)速度快以及能夠精確控制微環(huán)境等優(yōu)勢而受到青睞集中展示。為了在微流控系統(tǒng)中實現(xiàn)微米級別的精準操作實力增強，研究者們開發(fā)了多種技術(shù)手段，如微夾具探索創新、電潤濕技術(shù)帶來全新智能，以及磁光力和聲學力等。在這些技術(shù)中新產品，聲學操控因其無需接觸去完善、良好的生物相容性以及對細胞尺度操控的能力而被廣泛應(yīng)用于微流控設(shè)備中。

在聲學微流控設(shè)備中長遠所需，聲場通常形成壓力場模式求索，包括節(jié)線/反節(jié)線位置，并用于翻譯和圖案化液滴規模、顆粒和細胞穩定發展。這些聲場可以生成線條、網(wǎng)格和與通道界面相符的衍射模式聯動。然而增持能力，產(chǎn)生這些模式的聲學方法在生成更復(fù)雜的聲場或可重構(gòu)性方面能力有限。雖然可以通過使用微流通道中的微結(jié)構(gòu)通過聲學-結(jié)構(gòu)相互作用來捕獲微顆粒來生成更復(fù)雜的模式生產體系，但這些方法需要在該通道內(nèi)制造和引入額外的結(jié)構(gòu)服務，并且只能用來創(chuàng)建固定的聲場模式。然而能力和水平，機器人輔助的聲學流量控制已被證明具有多功能性覆蓋，它能夠在泵送、微顆粒捕獲研究、液體混合和液滴合并等方面發(fā)揮作用高效。這種方法通過在多軸定向系統(tǒng)中生成可修改空間的毛細管末端微流來實現(xiàn)應用創新，盡管它最初是在微流控設(shè)備之外的環(huán)境中被開發(fā)的，但已經(jīng)明確的是機構，在微流控平臺上開發(fā)高分辨率的特性、復(fù)雜且可配置的模式對于生物醫(yī)學應(yīng)用具有至關(guān)重要的意義。

基于此基礎，來自墨爾本大學的David J. Collins課題組研發(fā)了一個可拆卸的微流控設(shè)備提供堅實支撐，該設(shè)備采用微型聲學全息圖來創(chuàng)建微流控通道中可重構(gòu)、靈活和高分辨率的聲學場實踐者，其中引入的固態(tài)耦合層使這些全息圖易于制造和集成取得明顯成效。該研究還展示了如何使用該方法在微流體通道內(nèi)生成靈活的聲場，包括形狀數據、特征以及任意旋轉(zhuǎn)的圖案創新的技術。該研究工作以“Micro-Acoustic Holograms for Detachable Microfluidic Devices"為題，發(fā)表在國際著名期刊《Small》上顯著。

該研究展示了迄今為止最小的相位調(diào)節(jié)聲學全息圖快速增長，并利用它在非封閉微通道中產(chǎn)生了設(shè)計的聲學場。為了實現(xiàn)這一目標占，研究團隊通過微全息圖調(diào)制的聲波穿過聚二甲基硅氧烷（PDMS）耦合層高質量，進入微流控通道，從而形成了高分辨率的聲學模式動手能力。其中微型全息圖是由摩方精密高精度3D打印系統(tǒng)制備的逐步改善。團隊選擇使用固態(tài)PDMS耦合層而非液態(tài)，是因為其易于集成的特性提升，可顯著簡化系統(tǒng)處理大大提高，并使得微全息圖的耦合、分離和旋轉(zhuǎn)變得簡便研究成果，進而在流體通道中實現(xiàn)了可重構(gòu)聲學模式的生成取得了一定進展。

通常，創(chuàng)建復(fù)雜聲學模式會涉及到使用二進制聲學全息圖大面積，因為它們的簡單性使其易于通過傳統(tǒng)的光刻工藝進行制造積極參與。但是，這種二進制聲學全息圖在信息容量上存在限制培養，這是由于它們基于聲學振幅的二值化特性交流研討。由于在其他應(yīng)用中常用的打印分辨率大約在0.1–1 mm，這限制了全息圖的分辨率以及可應(yīng)用的聲學頻率范圍形式。為了克服這一限制建設應用，研究團隊決定采用摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)來制備相位微全息圖，從而提高了全息圖的分辨率并擴展了可應(yīng)用的聲學頻率范圍日漸深入。

可拆卸微流控聲學全息術(shù)是將可拆卸微流控通道和聲學全息圖相結(jié)合的技術(shù)動力，其中由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成的微流控通道通過PDMS耦合層與3D打印的全息圖耦合（圖1a）同時。入射聲波從換能器沿+z方向傳播進入全息圖，并發(fā)生調(diào)制效高性。傳播穿過PDMS層后設計標準，目標聲場在微流控通道中生成（圖1b），其中生成的聲場通過彩色PDMS微顆粱踊パa？梢暬▓D1c發揮重要帶動作用，顯示Collins生物微系統(tǒng)實驗室的標志）。制造的全息微流控設(shè)備具有5 mm×5 mm的微流控領(lǐng)域（全息孔徑）意料之外，整體尺寸為13.5 mm×9.5 mm×2 mm重要方式，比1元澳幣還要小（圖1d）系統。

圖1. 可拆卸微流體裝置的聲全息示意圖。a) 可拆卸的微流體通道通過 PDMS 耦合層與聲全息圖耦合進一步提升。b) 入射聲波由全息圖調(diào)制空間廣闊，然后穿過耦合層并在微流體通道中產(chǎn)生目標聲學圖案，這些圖案由微粮母飫撔?？梢暬R和技能。c) Collins Biomicrosystems Lab 徽標的實驗結(jié)果，其中插圖顯示輸入圖像新模式。d) 制造可拆卸的全息微流體裝置實現。比例尺為 1 毫米。

微流控通道設(shè)計為可輕松拆卸和重復(fù)使用組織了，并可放置在與全息圖成一定角度的位置服務體系。因此，可以在微流控通道中切換不同的聲場模式搶抓機遇，或者通過適當定位和旋轉(zhuǎn)通道中的模式來實現(xiàn)聲場的多樣化分析。

圖2. 拆卸全息微流控裝置的原理。a）由全息圖調(diào)制的入射聲波穿過PDMS耦合層并在微流體通道中產(chǎn)生聲學圖案全面闡釋，其中微粒通過聲學力形成圖案非常激烈。b）沒有PDMS耦合層的3D打印微全息圖，全息圖的孔徑為5×5 mm引人註目。比例尺為 1 mm領域。c) 微全息圖的氦離子顯微鏡圖像。比例尺為 100 µm好宣講。

圖3. 可分離的全息微流控設(shè)備的設(shè)計與實物註入新的動力。a) 實驗室徽標的二值圖像作為目標圖像輸入，并計算為b) 相位圖新產品。c) 包括相位信息的全息模型被3D打印并填充PDMS去完善。d) PDMS固化后創新能力，e) 將微流控通道放置其上。f) 將微顆粒注入微流控通道範圍，其中入射聲波由全息圖調(diào)制并穿過PDMS耦合層以圖案化微顆粒求得平衡。g) 實驗圖像顯示，獲得的微顆粒圖案與h) 模擬結(jié)果相對應(yīng)空間廣闊。

圖4. 微流控設(shè)備中的全息圖案生成至關重要，a) 字母“UoM"（代表墨爾本大學）。b–d) 旋轉(zhuǎn)聲學條紋服務品質，其中微流控通道和全息圖可以傾斜以使用相同的全息圖產(chǎn)生不同配置的聲學場的發生，刻度尺為1毫米。

圖5. 耦合層厚度（HPDMS）和流體域厚度（Hfluid）對圖像質(zhì)量的影響影響。a)Hfluid= 130 μm時HPDMS與PSNR的關(guān)系新的動力，其中PSNR表示圖像質(zhì)量。b) 改變Hfluid的結(jié)果發展契機，其中HPDMS= 2000 μm廣泛關註。

圖6. 在水凝膠中模式化不同類型的顆粒。a) 含有藍色顆粒的水凝膠（制備方法見實驗部分）被注入微流控通道中發力，b) 使用全息聲學場進行模式化優勢領先。c) 通過UV曝光局部固化水凝膠。d) 含有綠色顆粒的水凝膠被注入未固化的區(qū)域共創美好。然后綠色顆粒被e)模式化和f)暴露推動並實現。g) 含有不同類型顆粒的固化水凝膠。h–j) 分別對應(yīng)于(c,d,g)的實驗結(jié)果覆蓋範圍。實驗使用藍色和綠色PDMS顆粒進行優化程度，其中綠色顆粒被數(shù)字重新著色為紅色以提高可視化效果。

聲學全息術(shù)擁有生成定制聲場的能力奮勇向前，先前的實驗已經(jīng)展示了其對粒子和組織細胞進行精確操控的能力取得明顯成效，以用于制造工程化的組織和材料。然而數據，傳統(tǒng)的聲學全息術(shù)實現(xiàn)大多在開放的空氣室或容器中進行創新的技術，所生成的聲學目標場尺寸通常僅能達到厘米級別。

本研究展示了基于微通道的致動生成聲學全息圖顯著，從而發(fā)揮了封閉通道在液體處理和控制方面的優(yōu)勢快速增長。由于在之前的設(shè)置中采用了浸沒式換能器，導(dǎo)致在不同聲學全息圖之間切換過程變得復(fù)雜性能。為了簡化這一過程初步建立，研究團隊開發(fā)了一種使用微聲學全息圖的可拆卸全息微流體設(shè)備。換能器耦合的聲波通過3D打印的全息圖進行調(diào)制，從而在微流體通道中生成高分辨率的聲學模式的方法。這些通道可以與微全息圖進行耦合實事求是、拆卸和旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)可重構(gòu)聲學模式的生成落到實處。與使用液體耦合的聲學全息圖相比服務水平，采用固態(tài)PDMS耦合層代替的聲學全息圖，可使得與微流體通道的集成更為便捷技術創新。研究團隊在微通道中展示了這一方法處理方法，能夠生成線條、形狀和字符持續向好，從而證明了在微流體設(shè)備尺寸范圍內(nèi)生成聲學全息圖的可能性習慣。