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最近，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所超聲研究團(tuán)隊(duì)就在聲波液體傳感器領(lǐng)域取得研究進(jìn)展，發(fā)明了一種新型聲子晶體高精度微量液體傳感器。相關(guān)的核心技術(shù)申報(bào)了發(fā)明專利，學(xué)術(shù)論文《基于狹縫聲子晶體板的高靈敏精巧液體傳感器》（A highly sensitive compact liquid sensor based on slotted phononic crystal plates）就在專業(yè)刊物L(fēng)ab on a Chip在線發(fā)表（DOI: 10.1039/C6LC01151A）。
快速、精確分析微量流體中的成分以及參數(shù)在生化檢測(cè)、臨床醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全監(jiān)控等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，也是現(xiàn)在以及未來傳感器領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。聲學(xué)傳感器可利用聲場(chǎng)中的物體參量（密度、聲速、粘度等）變化引起聲波的輸出信號(hào)頻率、振幅、相位變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體實(shí)時(shí)探測(cè)。其中聲場(chǎng)能量越局域，越能增強(qiáng)聲波與待測(cè)物體的相互作用，越有可能提高傳感靈敏度，這也是設(shè)計(jì)高靈敏傳感器的核心物理機(jī)制之一。
就在前期的理論研究中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)狹縫聲子晶體結(jié)構(gòu)共振時(shí)能夠?qū)⒛芰烤窒拊谶h(yuǎn)小于波長(zhǎng)的狹縫空間（J. Acoust. Soc. Am. 137, 1251-1256, 2015）。在該研究中，通過進(jìn)一步理論設(shè)計(jì)和聲子晶體傳感器實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這種狹縫聲子晶體系統(tǒng)可用于對(duì)微量液體的聲速以及密度進(jìn)行同時(shí)傳感，而且當(dāng)液體聲速和密度變化趨勢(shì)相反時(shí)，該傳感器靈敏度最高。此外，與傳統(tǒng)蘭姆波液體傳感器可測(cè)量樣品量具有下限相比，該狹縫聲子晶體液體傳感器的特點(diǎn)是待測(cè)樣品量越少，靈敏度越高。所以，這個(gè)研究成果有望為新型微量液體傳感器的設(shè)計(jì)提供新的思路與獨(dú)特手段。
這種工作是深圳先進(jìn)院醫(yī)工所勞特伯醫(yī)學(xué)影像中心博士生王辰等在研究員蔡飛燕、鄭海榮指導(dǎo)下完成的。該研究獲得了國(guó)家納米專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
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