[发明专利]一种在多个位置上同时聚集微/纳颗粒的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多点聚集微/纳颗粒的装置，尤其涉及一种基于超声励振器的振动在流场中产生的多个对称声学流涡流来同时多点聚集流场中微/纳颗粒的聚集装置。

背景技术

随着生物医学及环境能源科学的快速发展，如何使分散在流体中的微/纳颗粒聚集成阵列排布来进行多点传感等已经成为现在科学研究的重要课题，如何以高效率、低成本和无破坏的方式聚集微/纳颗粒是我们面临的重大技术课题。

目前，针对流体中的微颗粒聚集的问题已经有一些装置。CN 101765762 A公开了一种使粒子在微通道中聚集的系统和方法，该发明采用流体、通道和泵送元件经配置以使惯性力作用于粒子来使粒子聚集在一条或多条流动线路中。这种聚集微颗粒的方式的不足之处在于：微通道系统一次能聚集的微/纳颗粒（微/纳颗粒是指微颗粒和/或纳颗粒）的数量非常的少而且不能形成多点聚集。

因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

发明内容

本发明针上述问题的不足，提出一种在多个位置上同时聚集微/纳颗粒的方法，该方法不仅能够对流场中的微/纳颗粒进行多点阵列式的聚集，同时对微/纳颗粒的物性没有要求，且不会破坏微/纳颗粒，另外本方法具有易小型化、易清洁和可靠性好优点。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种在多个位置上同时聚集微/纳颗粒的方法，利用腔体内的一个及其以上的超声励振器对腔体内的流场进行行波振动，通过超声励振器产生的超声行波声场在特定频率下产生的多个声学流涡流，使流场中的微/纳颗粒在对应的声学流涡流上进行聚集。

优选的：所述超声励振器为压电陶瓷片；所述超声励振器之间的振动频率相差不超过1kHz。

优选的：所述流场的平面大小为6cm*9cm；所述超声励振器的个数为一个，且所述超声励振器设置于腔体的宽边的内壁上。

优选的：所述超声励振器振动的频率为54kHz时，流场中产生四个第一声学流涡流，以流场的宽为X轴，长为Y轴，宽的中点为坐标原点建立坐标系，此时4个第一声学流涡流的中心坐标分别为（1.35cm，1.55cm），（-1.35cm，1.55cm），（1.35cm，5.15cm），（-1.35cm，5.15cm）。

优选的：所述超声励振器振动的频率为216kHz时，流场中产生六个第二声学流涡流，以流场的宽为X轴，长为Y轴，宽的中点为坐标原点建立坐标系，此时6个第二声学流涡流的中心坐标分别为（1.5cm，2cm），（-1.5cm，2cm），（1.7cm，4.2cm），（-1.7cm，4.2cm），（1.4cm，7.2cm），（-1.4cm，7.2cm）。

本发明还提出一种在多个位置上同时聚集微/纳颗粒的装置，包括长方体腔体、一个及其以上的超声励振器和声透过/吸收板，所述超声励振器设置于长方体腔体的内壁上，而所述声透过/吸收板设置于超声励振器相对的内壁上；同时所述长方体腔体内部填充有作为流场的声学流动媒介。

优选的：所述声透过/吸收板平行于超声励振器的声辐射面。

优选的：所述长方体腔体的内壁及下底部为固体材料，所述超声励振器和声透过/吸收板均嵌入腔体的内壁中，而所述长方体腔体为敞口形，且腔体中的声学流动媒介的上表面与空气接触，且所述声学流动媒介为水，所述长方体腔体的内壁面及下底部面均为光滑面。

优选的：所述超声励振器为压电陶瓷片；所述超声励振器的个数为一个，且所述超声励振器设置于腔体的宽边的内壁上。

优选的：所述超声励振器为曲面体，声透过/吸收板为曲面体薄板，腔体的形状为曲面体。

本发明的一种在多个位置上同时聚集微/纳颗粒的方法及其装置，相比现有技术，具有以下有益效果：1.由于利用腔体内的超声励振器对腔体内的流场进行行波振动，通过超声励振器产生的超声行波声场在特定频率下产生的多个声学流涡流，使流场中的微/纳颗粒在对应的声学流涡流上进行聚集， 因此本发明依靠超声励振器的振动在流场中产生的多个对称声学流涡流来对流场中的微/纳颗粒同时进行多点阵列式聚集。同时本发明对微/纳颗粒的物性没有要求，且不会破坏微/纳颗粒，另外，由于采用压电材料励振和无旋转部件，本发明涉及到的装置具有易小型化、易清洁和可靠性好等优点。

2.由于所述长方体腔体的内壁面及下底部面均为光滑面，因此能够减小声学流涡流流动时的流阻。同时由于声学流动媒介的上表面与空气接触，因此能够进一步减小声学流涡流流动时的流阻。

附图说明

图1为本发明多点聚集微/纳颗粒的装置的结构示意图。