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环形激光诱导空化泡的数值仿真分析*

2021-08-27章宇健常磊鑫曾乐淘易健鹏郭钟宁

机电工程技术 2021年7期
关键词:方向

章宇健,常磊鑫,曾乐淘,易健鹏,郭钟宁,邓 宇

(广东工业大学机械工程学院,广州 510006)

0 引言

激光诱导向前转移技术(Laser Induced Forward Transfer Technology,LIFT)是通过激光诱导空化形成脉冲压力来推动物体的分离。目前这个技术正应用于微电子元件打印[1-2]、生物组织工程[3-5]和聚合物材料打印[6-7]等领域,并且具有很大的发展潜力。在生物组织工程中,传统的激光诱导前向转移技术利用近似于圆形光斑诱导空化泡推动溶液形成射流[8-10],可以实现快速、高效的溶液分离。但是,在单细胞转移技术中,由于悬浮液中细胞之间存在流体力学相互作用,单个脉冲激光能量之下,通常会有几个非目标转移细胞被一起传送[11]。这种现象大大降低了单细胞和溶液的转移精度。为了提高单细胞的转移精度,研究学者提出的改进方法可分为2 种:(1)提高悬浮液的黏性限制生物细胞的自由行程,Ozbolat[12]在细胞悬浮液中添加藻酸盐溶液,降低了单个细胞的自由程,但是由于黏度提高,溶液和细胞间的相互作用力也更加显著,同样存在多个细胞被一起传送的现象;(2)物理方法阻隔生物细胞间相互作用,王文兵等[13]在透明基底下添加了一层带有微方孔阵列的PDMS隔绝细胞,但是这种方法灵活性较低,只适合特定直径的细胞,且微结构制作困难。Yun Wang[14]利用拉曼显微镜结合激光诱导前向转移技术来对细胞进行定位,以提高转移精度,但由于这种方法在识别定位耗时上是单个脉冲传送速度的1 000倍,整体效率较低,且样本过厚易导致拉曼信号差,也会降低转移的准确性。……

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