本發明是涉及超聲操控微粒
技術領域：
，特別涉及一種基于人工聲場操控微粒的系統及方法。
背景技術：
：操控微納米顆粒技術可為研究微觀世界提供有效的工具，當前操控微納米顆粒技術已應用在物理、化學與生物學等多個領域。聲波作為一種機械波，可與聲場內的微粒進行動量與能量交換，產生聲輻射力，控制微粒運動。聲波操控微納米顆粒具有非接觸、無損傷與生物兼容性好、易于實現等優點。但由于存在衍射極限的限制，一般超聲場還不能直接操控遠小于波長微粒(如一般兆赫茲頻率段超聲無法操控幾百納米，甚至十幾納米的微粒)。隨著應用需求的不斷增加，操控幾百納米(細菌)到十幾納米(DNA)等物質，研究它們的物理、化學、生物等性質就顯得尤為重要。如何利用聲輻射力操控納米尺度的微粒，在聲學領域一直是個難題。目前操控微粒常用駐波【1】或單高斯束【2】產生的聲輻射力操控微粒，微粒尺寸在幾微米到幾百微米不等。若操控尺寸更小的微粒，則需借助二階聲輻射力或利用聲流效應操控聚集納米顆粒。2012年瑞典德隆大學BjornHammarstrom教授課題組用駐波在玻璃管內種“種子”的方法，依靠“種子”與待捕獲微粒之間產生的二階聲輻射力，最小可以捕獲聚集100nm的聚苯乙烯微球【3】。在2014年T.Laurell教授利用二維駐波場中產生的聲流渦旋捕獲并富集500nm的聚苯乙烯微球和大腸桿菌【4】。由換能器直接產生的單高斯束聚焦聲場，由于衍射極限的限制，其僅能操控與工作波長相當的微粒，限制了超聲在微納顆粒操控領域的應用。【參考文獻】1.Wu,J,Acoutiscaltweezers.J.Acoust.Soc.Am.1991.89(5),2140-2143.2.LeeJ,TehS,YLee,AKim,H.HLee,ShungK.K.Singlebeamacoustictrapping.Apl.Phys.Lett.2009.95(7),73701(1)-73707(3).3.HammarstromB,LaurellT,NilssonJ.Seedparticle-enabledacoustictrappingofbacteriaandnanoparticlesincontinuousflowsystems.Labonchip2012.12(21),4296–4304.4.AntfolkM,MullerP.B,AugustssonP,BruusH,LaurellT.Focusingofsub-micrometerparticlesandbacteriaenabledbytwo-dimensionalacoustophoresis.Labonachip2014.14(15),2791-2799.技術實現要素：本發明提供一種基于狹縫聲子晶體的微粒操控系統，包括：狹縫聲子晶體結構、微流控器件封裝結構、超聲電子系統及光學觀測系統，所述狹縫聲子晶體結構封裝于所述微流控器件封裝結構內；其中，所述狹縫聲子晶體結構由兩塊刻有周期性結構的平板組成，并且兩塊平板間隔一設定距離平行設置；所述超聲電子系統用于控制發射超聲波，激勵所述狹縫聲子晶體結構內部產生局域場；所述光學觀測系統用于觀測所述狹縫聲子晶體結構的狹縫內的微粒的運動狀態。一實施例中，兩塊所述平板相背的兩個面上分別設置所述周期性結構。一實施例中，所述周期性結構深4μm、寬4μm、結構周期為200μm、所述平板厚度為20μm。一實施例中，所述平板由單一材料制成或多種材料復合而成。一實施例中，所述超聲電子系統包括：信號發生器，功率放大器及超聲換能器；信號發生器產生連續正弦信號或脈沖正弦信號，經過所述功率放大器放大后激勵所述超聲換能器產生超聲波；所述超聲換能器設置于所述微流控器件封裝結構內。一實施例中，所述微流控器件封裝結構中設置有入口、出口、用于容置狹縫聲子晶體結構的卡槽及用于容置所述超聲換能器的卡槽。一實施例中，所述光學觀測系統包括：顯微鏡、CCD及采集卡。本發明提供一種基于狹縫聲子晶體的微粒操控方法，應用于上述基于狹縫聲子晶體的微粒操控系統，包括：選擇狹縫聲子晶體結構周圍的液體及所述微粒操控系統的工作頻率；根據選擇所述液體及所述工作頻率確定所述狹縫聲子晶體結構的基板的密度及結構尺寸；根據所述基板的密度及結構尺寸制作所述狹縫聲子晶體結構；將所述狹縫聲子晶體結構設置在所述微流控器件封裝結構內，組裝得到所述微粒操控系統；通過所述微流控器件封裝結構的入口注入含有第一微粒的液體；根據所述工作頻率驅動所述超聲換能器發射超聲波，以使狹縫聲子晶體結構在狹縫內捕獲所述第一微粒。一實施例中，根據選擇所述液體及所述工作頻率確定所述狹縫聲子晶體結構的基板的密度及結構尺寸，包括：預先選定若干基板，計算選定的若干基板在所述液體中的A0模式色散曲線；根據所述A0模式色散曲線確定每個基板在該液體中產生非泄露的A0模式Lamb波的截止頻率；根據所述截止頻率與所述工作頻率從選定的若干基板中確定基板；根據確定的基板的材料聲學性質、基板厚度及所述微粒操控系統的工作頻率確定選定的基板的間距；根據所述間距及所述微粒操控系統的工作頻率計算多少基板的凸條或凹槽間距；根據所述微粒操控系統確定所述凸條或凹槽的高度及寬度。一實施例中，所述微粒操控方法還包括：通過所述入口向所述微流控器件封裝結構注入第二微粒；利用捕獲的所述第一微粒的化學鍵的吸引力，篩選出所述第二微粒。一實施例中，所述微粒操控方法還包括：通過出口收集被捕獲的所述第一微粒及第二微粒。本申請的微粒操控系統在遠小于波長(亞波長)狹縫內，利用聲輻射力捕獲并排列納米顆粒，具有更為簡單、高可控性、實用性更強等優點，且有望操控小至十幾納米的物質。并且，亞波長狹縫(遠小于聲源工作波長)內無障礙，適合微粒的操控，排列與收集。當然實施本發明的任一產品或者方法必不一定需要同時達到以上所述的所有優點。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例基于狹縫聲子晶體的微粒操控系統的結構示意圖；圖2為本發明一實施例狹縫聲子晶體結構100的結構示意圖；圖3為本發明實施例數值模擬狹縫聲子晶體結構單包計算結構示意圖；圖4為本發明實施例狹縫聲子晶體結果的聲透射率曲線示意圖；圖5為本發明實施例狹縫聲子晶體單包在共振頻率時的聲壓力場示意圖；圖6為本發明實施例狹縫聲子晶體在共振頻率時500nm微粒受聲輻射力分布示意圖；圖7為本申請一實施例基于狹縫聲子晶體的微粒操控方法流程圖；圖8為本申請另一實施例基于狹縫聲子晶體的微粒操控方法流程圖；圖9為本申請又一實施例基于狹縫聲子晶體的微粒操控方法流程圖；圖10A為厚度h＝0.17p的玻璃板在水中的色散曲線；圖10B為狹縫間距w和凸條間距p之間為w＝0.05p時的色散曲線；圖10C為狹縫間距w和凸條間距p之間為w＝0.1p時的色散曲線；圖10D為狹縫間距w和凸條間距p之間為w＝10p時的色散曲線；圖11為本發明另一實施例狹縫聲子晶體結構100的結構示意圖。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。圖1為本發明實施例基于狹縫聲子晶體的微粒操控系統的結構示意圖。如圖1所示，該微粒操控系統包括：狹縫聲子晶體結構100、微流控器件封裝結構200、超聲電子系統300及光學觀測系統400。其中，狹縫聲子晶體結構100封裝于微流控器件封裝結構內200。如圖1及圖2所示，狹縫聲子晶體結構100由兩塊刻有周期性結構101的平板102組成，兩塊平板(又稱為基板)102間隔一設定距離平行設置，并且兩塊平板102的大小完全相同。具體設置時，兩塊平板102正對設置，并且周期性結構101設置在兩塊平板102相背的兩個面上，即在平板102朝外的面上設置有周期性結構101。兩塊平板102的材質和尺寸可以完全相同，可以由單一材料制成，也可以多種材料復合而成。平板102的各項參數，如平板的厚度、結構周期、結構形狀、結構寬度以及板子的材料決定狹縫聲子晶體結構的工作頻率(共振頻率)，具體地參數可以根據具體情況而定。在狹縫聲子晶體結構的共振頻率點處，狹縫聲子晶體結構內會產生超強局域場，若共振頻率在兆赫茲范圍內，該微粒操控系統即可對微粒進行捕獲與排列，且排列方向與波的傳播方向平行。周期性結構101為在平板102上間隔相同距離均勻設置的結構，一實施例中，周期性結構101為縱向設置。具體實施時，周期性結構可以包括：周期性凹槽(如圖1)及周期性凸條(如圖11所示)，周期性凹槽及周期性凸條的截面(垂直于基板的截面)可以為三角形、矩形、菱形、半圓形或其他多邊形。以周期性凸條為例，凸條可以是以水平、豎直或傾斜的方向設置于基板上，只需確保各個凸條相互平行且間距相等。凸條的數量越多，整個聲操控微粒器件狹縫內的強局域梯度場越強，但是制作成本也會隨之增加，一般情況下，凸條的數量設置為10條以上。具體實施時，狹縫聲子晶體結構100的表面可以進行化學或生物特異性修飾，可以增強靶向粘附微納米顆粒效率，用于生物微粒捕獲，生物傳感器等用途。超聲電子系統300可以用于控制發射超聲波，激勵狹縫聲子晶體結構內部產生局域場，以使得狹縫聲子晶體結構在狹縫(兩塊平板102直接的縫隙)內捕獲注入到微流控器件封裝結構200內的微粒。光學觀測系統400可以用于觀測狹縫聲子晶體結構狹縫內的微粒的運動狀態，并據以掌控實驗進程。如圖1所示，超聲電子系統300包括：信號發生器301，功率放大器302及超聲換能器303。信號發生器301可以產生連續正弦信號或脈沖正弦信號，連續正弦信號或脈沖正弦信號經過功率放大器302放大后激勵超聲換能器303產生超聲波。在一種實施方式中，信號發生器可以是可編程信號發生器(AFG3021,Eectronix)，功率放大器可以是50dB的線性功率放大器(325LA,ENI)。超聲換能器303設置于微流控器件封裝結構200內。超聲換能器303可以是單陣元超聲換能器、相控陣超聲換能器、線陣超聲換能器、凸陣超聲換能器和叉指換能器中的一種。上述狹縫聲子晶體結構100的共振頻率決定了超聲換能器303發射超聲的驅動頻率，和所選換能器的中心頻率。本發明具體實施時，超聲換能器可以采用單陣元超聲換能器，其中心頻率為4MHz。微流控器件封裝結構200中設置有入口201及出口202，入口可以用于注入含有微粒的液體或者直接注入微粒。狹縫聲子晶體結構200及超聲換能器303設置在微流控器件封裝結構中的方式可以有多種，如嵌入式，通過粘合的方式或者通過螺釘固定的方式等。一實施例中，狹縫聲子晶體結構200及超聲換能器303通過嵌入的方式置入微流控器件封裝結構200內部，在微流控器件封裝結構200內部設置用于容置狹縫聲子晶體結構的卡槽及用于容置所述超聲換能器的卡槽，并非用于限定本發明。本申請包括但不限于在微流控器件封裝結構200內對微粒的捕獲與篩選，也可擴展到其他環境下，利用狹縫聲子晶體捕獲微粒等應用。一實施例中，光學觀測系統400可以包括：顯微鏡、CCD及采集卡等元件，顯微鏡及CCD可以用于觀測狹縫內微粒的運動狀態，采集卡可以用于采集顯微鏡及CCD輸出端圖像信息。在將狹縫聲子晶體結構100封裝于微流控器件封裝結構200之前，需要先理論預測并實驗測量其狹縫內產生局域場模式的共振頻率。實驗時可以將狹縫聲子晶體板放在水中，通過獲取聲透射信號，得到聲透射率曲線。從聲透射率曲線中可以找到共振頻率點。一實施例中，狹縫聲子晶體結構采用單晶硅材料，周期性結構為周期性凹槽，平板及其上的周期性凹槽的參數如下：深4μm、寬4μm、凹槽周期為200μm、所述平板厚度為20μm，如圖2所示。通過數值模擬此結構，可以預測出其共振頻率為4MHz。測量出將狹縫聲子晶體結構100的共振頻率后，可以組裝微粒操控系統，將狹縫聲子晶體結構100及超聲電子系統300的超聲換能器303封裝到微流控器件封裝結構200中。從入口處，注入包含微粒(包括納米顆粒及帶有特異性抗體的微粒等)的流體。打開超聲電子系統300，超聲換能器303發射出測量得到的引起狹縫聲子晶體結構的共振的超聲波。狹縫聲子晶體結構100的狹縫為亞波長狹縫，狹縫內產生超強局域聲場，可捕獲與排列納米顆粒，且排列后的納米顆粒可形成面陣列，面陣列排列方向與波的傳播方向平行。在此期間可以通過光學觀測系統400觀察狹縫內微粒的運動狀態，掌握整個實驗進程。需要說明的是，本申請的微粒操控系統操控的微粒尺寸為亞波長，不僅限于納米顆粒捕獲與排列，微米尺度的微粒也同樣適用。即操控微粒不限于粒徑為500nm微粒，還可以是微米顆粒或更小尺度的納米顆粒，包括納米材料，細胞，病毒，DNA等。另外，被縱向排列的納米顆粒形成面陣列可抵抗一定流速流體的擾動，利用化學鍵的吸引力，可選擇性對再次流經面陣列的微粒進行攔截，實現篩選微粒的目的。本申請的微粒操控系統在遠小于波長(亞波長)狹縫內，利用聲輻射力捕獲并排列納米顆粒，具有更為簡單、高可控性、實用性更強等優點，且有望操控小至十幾納米的物質。并且，亞波長狹縫(遠小于聲源工作波長)內無障礙，適合微粒的操控，排列與收集。本申請利用狹縫聲子晶體這種聲人工結構，在遠小于波長的狹縫內產生超強局域梯度場，利用強梯度聲場產生的聲輻射力操控并捕獲遠小于波長的顆粒。上述強梯度聲場是包括激發狹縫內局域聲場的任意結構。下面結合數值模擬計算結果的可行性驗證說明本申請。首先，以數值模擬狹縫聲子晶體結構的單包計算結構為例進行說明。如圖3所示，狹縫聲子晶體結構整個浸沒在水中。計算區域左右為周期性邊界條件(P為狹縫聲子晶體結構的結構周期)，上下為平面波輻射，入射源為平面波入射。狹縫聲子晶體結構的聲透射率圖如圖4所示，由圖4可以明顯的看到頻率為0.53451(c/P)的位置處(c為水中聲速，P為狹縫聲子晶體結構的結構周期)有一個共振極值峰A，對應的頻率為共振頻率。在共振頻率時狹縫聲子晶體結構的聲壓場分布如圖5所示，亞波長狹縫內有超強局域場，這是由于共頻率時，帶有周期性結構的兩板A0模式的泄漏，耦合產生了強局域場。圖6為在共振頻率時微粒受聲輻射力的分布圖。其中箭頭表示聲輻射力方向，顏色的深淺代表聲輻射力大小(顏色越深，聲輻射力越大)。微粒的直徑為500nm，密度是1080kg/m3，在單周期亞波長超強局域聲場內，聲輻射力大小變化劇烈，方向水平，且指向狹縫內力為零的位置處(除單周期邊緣和最中間的位置處)。這表明微粒在狹縫內會受到聲輻射力的操控而水平運動，排列方向為圖6中的縱向，這樣的排列可抵抗一定流速流體的擾動。本發明的微粒操控系統的工作原理是：在某一特定頻率的超聲波激發下，狹縫雙板聲學裝置的每個單板的非泄露A0模式Lamb波在狹縫空間中共振耦合形成對稱強梯度聲場。這種超強梯度聲場產生的輻射力可以捕獲并排列狹縫內遠小于波長的微粒，此時微粒在狹縫內的運動狀態可以被光學觀測系統觀察并拍攝記錄到。在兩塊表面具有微擾結構(周期性結果)、且間隔一定距離(狹縫)的單板(基板)組成的聲人工結構(狹縫聲子晶體結構)中注入含有微粒的流體，通過聲波的激發，每個單板的非泄露(non-leaky)A0模式Lamb波在狹縫中共振耦合形成對稱的強局域梯度聲場。這種強局域梯度聲場產生的輻射力可以捕獲并排列狹縫內遠小于波長的微粒。基于該狹縫聲子晶體的微粒操控系統的工作原理可知，只有當某一特定頻率的超聲波經過狹縫雙板聲學裝置的狹縫空間后，在狹縫內產生了超強局域梯度場，才能夠捕獲并排列狹縫內遠小于波長的微粒。在研究本發明的過程中，發明人發現，超聲波的頻率、狹縫雙板聲學裝置的材質和結構尺寸、以及狹縫空間中所裝盛流體，是影響兩個單板的非泄露A0模式Lamb波能否在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域聲場的關鍵因素，也是影響狹縫內產生局域梯度場大小，能否捕獲并排列遠小于波長的微粒的關鍵因素。本發明將可使得狹縫雙板聲學裝置的兩個單板的非泄露A0模式Lamb波在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域聲場，進而使狹縫內的微粒朝著一定方向運動，實現了操控遠小于波長的微粒的目的。本申請的微粒操控系統在遠小于波長(亞波長)狹縫內，利用聲輻射力捕獲并排列納米顆粒，具有更為簡單、高可控性、實用性更強等優點，且有望操控小至十幾納米的物質。并且，亞波長狹縫(遠小于聲源工作波長)內無障礙，適合微粒的操控、排列與收集。圖7為本申請實施例基于狹縫聲子晶體的微粒操控方法流程圖，可以應用于上述的微粒操控系統，如圖7所示，該微粒操控方法包括：S701：選擇狹縫聲子晶體結構周圍的液體及所述微粒操控系統的工作頻率(狹縫聲子晶體結構的工作頻率)；S702：根據選擇所述液體及所述工作頻率確定所述狹縫聲子晶體結構的基板的密度及結構尺寸；S703：根據所述基板的密度及結構尺寸制作所述狹縫聲子晶體結構；S704：將所述狹縫聲子晶體結構設置在所述微流控器件封裝結構內，組裝得到所述微粒操控系統；S705：通過所述微流控器件封裝結構的入口注入含有第一微粒的液體；S706：根據所述共振頻率驅動所述超聲換能器發射超聲波，以使狹縫聲子晶體結構在狹縫內捕獲所述第一微粒。圖7所示的微粒操控方法，首先根據選擇液體及所述工作頻率確定所述狹縫聲子晶體結構的基板的密度及結構尺寸，并制作狹縫聲子晶體結構，然后組裝微粒操控系統，并向微流控器件封裝結構的入口注入含有第一微粒的液體，最后通過超聲換能器發射超聲波，可以使狹縫聲子晶體結構在狹縫內捕獲并排列第一微粒。上述液體中第一微粒主要為500nm的顆粒，但是上述注入的液體中不限于納米微粒，還可以包括微米顆粒或更小尺度的納米顆粒，包括納米材料，細胞，病毒，DNA等。S701中，根據實驗需要可以任意選擇狹縫聲子晶體結構周圍的液體及微粒操控系統的工作頻率，作為后續數據處理的依據。狹縫聲子晶體結構的結構尺寸包括：基板的厚度h，狹縫間距w，凸條或凹槽間距p，凸條或凹槽高度Sh及凸條或凹槽寬度Sw。一實施例中，如圖8所示，S702可以包括如下步驟：S801：預先選定若干基板，計算選定的若干基板在選定液體中的A0模式色散曲線；不同的基板對應不同的基板材料密度和/或不同的基板厚度，通過如下公式，可以根據基板厚度為h、密度為ρ2的計算基板在液體中的A0模式色散曲線：4k2k2-kL22k2-kT22tanh(k2-kT22h/2)-(2k2+kT22)2tanh(k2-kL22h/2)+kT24(k2-kT22/k2-kL22)(ρ1/ρ2)=0]]>k＝ω/ckL2＝ω/cL2kT2＝ω/cT2kL1＝ω/cL1其中，ω是角頻率，c是A0模式的聲速，k為A0模式的波矢，kL2是基板縱波波失，kT2是基板橫波波失，kL1是液體縱波波失，cL1為流體中的聲速，cL2和cT2分別為基板中的縱波聲速和橫波聲速，ρ1為流體的密度。S802：根據所述A0模式色散曲線確定每個基板在該液體中產生非泄露的A0模式Lamb波的截止頻率(即產生非泄露A0模式Lamb波的最大頻率)。得到的色散曲線可以例如圖10A至圖10D所示，根據色散曲線即可查找出相應的截止頻率。S803：根據所述截止頻率與所述工作頻率從選定的若干基板中確定基板。將選定若干基板在上述液體中產生非泄露A0模式Lamb波的截止頻率，與該微粒操控系統的工作頻率(即超聲換能器的驅動頻率)的最大設計值max進行比較，并根據比較結果從選定若干基板中確定符合標準的基板，使得按照符合標準制作的基板在該微粒操控系統所適用的所有液體中產生非泄露A0模式Lamb波的截止頻率均大于或等于超聲換能器的驅動頻率的最大設計值max。圖10A為厚度h＝0.17p的玻璃板在水中的色散曲線，以凸條為例，如圖10A所示，橫坐標波矢k為凸條間距p的倒數的2π倍，縱坐標ω表示微粒操控系統的工作頻率，cL1表示液體(這里的液體為水)的聲速。在該色散曲線中，玻璃板的A0模式與水線的交點處的頻率即為截止頻率，超聲波的頻率只有在小于或等于該截止頻率時，狹縫聲子晶體結構的每個基板板才能夠產生非泄露A0模式Lamb波，因此，如果該截止頻率大于或等于微粒操控系統的工作頻率的最大設計值max，則該基板的材料聲學性質(縱波速度和橫波速度)、密度和厚度符合要求。S804：根據確定的基板的材料聲學性質(cL2和cT2)、基板厚度及所述微粒操控系統的工作頻率確定選定的基板的間距(兩個基板的內表面的狹縫間距w)。其中，該步驟采用如下方程計算當狹縫聲子晶體結構的兩個基板產生的非泄露A0模式Lamb波在狹縫空間中共振耦合形成對稱模式S色散曲線時，所需的狹縫間距w：4k2k2-kL22k2-kT22coth(k2-kT22T/2)-(2k2-kT22)2cosh(k2-kL22T/2)-4kT22(k2-kL22/k2-kT22)(ρ1/ρ2)=0]]>如圖10B、圖10C及圖10D分別為厚度h＝0.17p的兩個玻璃板當間隔不同的狹縫間距w時，在水中的色散曲線。其中，圖10B為狹縫間距w和凸條間距p之間為w＝0.05p時的色散曲線，圖10C為狹縫間距w和凸條間距p之間為w＝0.1p時的色散曲線，圖10D為狹縫間距w和凸條間距p之間為w＝10p時的色散曲線，其中，曲線S表示狹縫雙板聲學裝置的兩個單板產生的非泄露A0模式Lamb波在狹縫中共振耦合形成的對稱模式。通過對比圖10B、圖10C及圖10D可知，工作頻率越低，狹縫間距w越小，加工工藝的難度會越大。S805：根據所述間距及所述微粒操控系統的工作頻率，在對應色散曲線S模曲線上找到對應波數k值為1時，所對應的凸條間距p。S806：根據所述微粒操控系統確定所述凸條的高度及寬度。凸條的高度及寬度范圍在0至p之間。凸條作為微擾結構，凸條高度Sh和凸條寬度Sw會影響穿過狹縫聲子晶體結構的超聲波頻譜中共振透射增強峰的頻點。具體的，凸條高度Sh和凸條寬度Sw越大，對狹縫聲子晶體結構的工作頻率的擾動越大。具體實施時，可以通過精細調整獲得理想的凸條尺寸。S703具體實施時，根據材料聲學性質(cL2和cT2)、密度ρ2、基板厚度h、狹縫間距w、凸條間距p、凸條高度Sh和凸條寬度Sw可以制作狹縫聲子晶體結構。S704：將所述狹縫聲子晶體結構設置在所述微流控器件封裝結構內，組裝得到所述微粒操控系統。根據超聲換能器的驅動頻率，可以選擇制作的狹縫聲子晶體結構，將狹縫聲子晶體結構設置在所述微流控器件封裝結構內，就可以組裝得到所述微粒操控系統。一實施例中，如圖9所示，圖7所示的微粒操控方法還包括：S901：通過所述入口向所述微流控器件封裝結構注入待捕獲的第二微粒；S902：利用捕獲的所述第一微粒的化學鍵的吸引力，篩選出所述第二微粒。被捕獲的第一微粒(納米顆粒)被縱向排列，形成面陣列可抵抗一定流速流體的擾動。圖9所示的方法中，利用化學鍵的吸引力，可選擇性對再次流經面陣列的微粒進行攔截，實現篩選微粒的目的。上述第二微粒主要為細胞，病毒，DNA等尺度比第一微粒更小的納米顆粒。對于上述捕獲的微粒(第一微粒及第二微粒)，可以通過出口收集。利用本申請的微粒操控方法，可以在遠小于波長(亞波長)狹縫內，利用聲輻射力捕獲并排列納米顆粒，具有更為簡單、高可控性、實用性更強等優點，且有望操控小至十幾納米的物質。并且，亞波長狹縫(遠小于聲源工作波長)內無障礙，適合微粒的操控，排列與收集。本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此，本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。本發明中應用了具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。當前第1頁1 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