由美国国家标准与技术研究所
表面声波(SAW)穿过被限制在空腔或微通道中的微流体，然后被接收器分析
声波发射器(SPUDT)和接收器(IDT)都是建立在压电晶体上，压电晶体正好位于空腔底壁的下方
流体(深蓝色)吸收的声能有助于揭示流体的粘度和其他物理特性
信用:A
凯兰内克/NIST 美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员发现，在使用声波测量血液等流体的特性时，可能会产生误差
他们的发现提高了对某些类型的血癌进行更准确的诊断测试和更精确的血细胞分类的可能性
包括超声波在内的所有声波都会在空气、水和血液等其他流体等介质中产生高压和低压交替区域
研究人员经常使用它们来研究小体积“微流体”的特性，这些微流体被限制在不比信用卡厚度更宽的血管中
为了测量微流体血液样本的特性，研究人员使用了频率和能量已知的超声波，这种超声波是由压电晶体在容器底壁下方产生的，压电晶体是一种可以将电流转化为声波的材料
穿透流体的波主要沿着液体和壁之间的底部表面行进
当波离开流体后，科学家检测到任何能量损失或波的频率变化
这些测量可以揭示对测量血液流动至关重要的特性，在一些血液癌症患者中，血液流动可能慢得危险
声波也可以分选全血中的细胞
生物医学研究人员和肿瘤学家对测量微流体的粘度特别感兴趣
粘度有时被称为流体的厚度，更准确地定义为流体抗剪切能力的量度
例如，糖蜜的抗剪切能力比水强得多，其粘性是水的5000倍，这解释了它的慢倒行为
患有某些类型血液癌症的人，包括多发性骨髓瘤、白血病和瓦尔登斯特伦氏巨球蛋白血症，其血浆可能非常粘稠，可能会干扰全身的血液循环
为了评估这种称为高粘滞综合征的疾病，医生依赖于各种测量，如全血和血清粘度
对于这些属性的声学测量，NIST研究小组发现，一个经常被忽略的属性，即滑动，应该被考虑在内，以确保其准确性
滑动指的是微流体在容器的固体壁上滑动时的运动
研究人员发现，微流体中的滑动类似于在一个熟悉的派对把戏中观察到的情况，当有人猛拉桌布，留下盘子和银器
(如果没有滑倒，餐具会和桌布一起掉下来
) 微流体经历滑移仅仅是因为流体相对于其容器壁的流动
但是当声波进入微流体时，它们会引起第二种滑动
声波的周期性运动——波峰和波谷的循环——使得最靠近波源的微流体表面相对于容器壁轻微地来回移动
这种侧向运动确实很小——长度不超过15个分子
上图:如果微流体很少或没有相对空腔底壁滑动，声波更容易被流体吸收，这由波的振幅减小来表示
下图:如果声波导致流体的底部表面滑动，流体就无法吸收同样多的能量——这由声波传播时的恒定振幅表示
如果不考虑这种声滑动，可能会导致测量不准确
信用:D
雷耶斯
戈尔曼/NIST 在一系列实验中，Aurore Quelennec(现就职于加拿大Teledyne Technologies)与NIST大学的科学家Jason Gorman和Darwin Reyes一起发现，这种声学滑移的存在阻止了微流体从声波中吸收尽可能多的能量
雷耶斯指出，该小组的研究排除了其他几个因素，如表面张力和容器壁的粗糙度，这些因素也可能减少微流体吸收的声能
戈尔曼说:“仅由流体流动引起的滑动是很好理解的。”
“然而，随着生物科学应用中出现许多新型声流设备，如细胞分选、裂解(破坏细胞膜)和流体特性测量，声滑移变得越来越重要，”戈尔曼说
研究人员惊讶地发现，流体和容器壁之间的声学滑动类似于一种固体与另一种固体的摩擦，这是由阿蒙顿-库仑摩擦定律决定的
这种相似性很重要，因为它将允许研究人员基于更熟悉和更好研究的现象来模拟声学滑动
如果忽略液-固界面上的声滑移，声波吸收的变化将完全归因于它们所通过的微流体的物理性质
虽然研究人员还没有检查他们的发现如何在血液或其他生物材料的声学研究中发挥作用，但声学滑移可能导致粘度测量不太准确
流体滑移也会影响声波在少量全血样本中分选细胞的能力
在这项技术中，波被用来推动血液中的细胞
对于给定能量和强度的声波，不同类型的血细胞将根据它们的大小和其他物理和机械特性被推动不同的量，从而导致分离
但是由于滑动减少了能量和压力的传递，分选过程的质量将会降低
雷耶斯说:“如果滑移的真正作用得到认识和解释，它将使微流体中的声学测量达到尽可能高的精度，并推动未来生物学和医学的测量。”
研究人员在3月22日的《自然通讯》杂志上在线报道了他们的发现
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
