Surface acoustic waves offer a versatile and biocompatible method of manipulating the location of suspended particles or cells within microfluidic systems. The most common approach uses the interference of identical frequency, counter propagating travelling waves to generate a standing surface acoustic wave, in which particles migrate a distance less than half the acoustic wavelength to their nearest pressure node. The result is the formation of a periodic pattern of particles. Subsequent displacement of this pattern, the prerequisite for tweezing, can be achieved by translation of the standing wave, and with it the pressure nodes; this requires changing either the frequency of the pair of waves, or their relative phase. Here, in contrast, we examine the use of two counterpropagating traveling waves of different frequency. The non-linearity of the acoustic forces used to manipulate particles, means that a small frequency difference between the two waves creates a substantially different force field, which offers significant advantages. Firstly, this approach creates a much longer range force field, in which migration takes place across multiple wavelengths, and causes particles to be gathered together in a single trapping site. Secondly, the location of this single trapping site can be controlled by the relative amplitude of the two waves, requiring simply an attenuation of one of the electrical drive signals. Using this approach, we show that by controlling the powers of the opposing incoherent waves, 5 μm particles can be migrated laterally across a fluid flow to defined locations with an accuracy of ±10 μm.

中文翻译：

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使用衰减的相对行进表面声波（DOTSAW）对粒子进行声镊

声表面波提供了一种通用且生物相容的方法来操纵微流体系统中悬浮颗粒或细胞的位置。最常见的方法是使用相同频率的干扰，反向传播行波，以生成表面驻波，其中粒子将距离小于声波波长一半的距离迁移到其最近的压力节点。结果是形成颗粒的周期性图案。可以通过驻波的平移以及随之而来的压力节点来实现这种模式的后续位移，这是进行钳形的前提。这需要改变这对波的频率或它们的相对相位。相反，在这里，我们研究了两个不同频率的反向传播行波的使用。用于操纵粒子的声力的非线性意味着两个波之间的较小频率差异会产生明显不同的力场，这具有明显的优势。首先，这种方法会产生更大范围的力场，在该力场中迁移会跨多个波长发生，并导致粒子在单个捕获位点聚集在一起。其次，可以通过两个波的相对幅度来控制该单个俘获部位的位置，仅需要衰减电驱动信号之一即可。使用这种方法，我们表明，通过控制相对的非相干波的功率，可以将5μm的颗粒横向跨流体流迁移到定义的位置，精度为±10μm。这意味着两个波之间的较小频率差会产生明显不同的力场，这具有明显的优势。首先，这种方法会产生更大范围的力场，在该力场中迁移会跨多个波长发生，并导致粒子在单个捕获位点聚集在一起。其次，可以通过两个波的相对幅度来控制该单个俘获部位的位置，仅需要衰减电驱动信号之一即可。使用这种方法，我们表明，通过控制相对的非相干波的功率，可以将5μm的颗粒横向跨流体流迁移到定义的位置，精度为±10μm。这意味着两个波之间的较小频率差会产生明显不同的力场，这具有明显的优势。首先，这种方法会产生更大范围的力场，在该力场中迁移会跨多个波长发生，并导致粒子在单个捕获位点聚集在一起。其次，可以通过两个波的相对幅度来控制该单个俘获部位的位置，仅需要衰减电驱动信号之一即可。使用这种方法，我们表明，通过控制相对的非相干波的功率，可以将5μm的颗粒横向跨流体流迁移到定义的位置，精度为±10μm。具有明显的优势。首先，这种方法会产生更大范围的力场，在该力场中迁移会跨多个波长发生，并导致粒子在单个捕获位点聚集在一起。其次，可以通过两个波的相对幅度来控制该单个俘获部位的位置，仅需要衰减电驱动信号之一即可。使用这种方法，我们表明，通过控制相对的非相干波的功率，可以将5μm的颗粒横向跨流体流迁移到定义的位置，精度为±10μm。具有明显的优势。首先，这种方法会产生更大范围的力场，在该力场中迁移会跨多个波长发生，并导致粒子在单个捕获位点聚集在一起。其次，可以通过两个波的相对幅度来控制该单个俘获部位的位置，仅需要衰减电驱动信号之一即可。使用这种方法，我们表明，通过控制相对的非相干波的功率，可以将5μm的颗粒横向跨流体流迁移到定义的位置，精度为±10μm。该单个俘获部位的位置可以通过两个波的相对振幅来控制，仅需要衰减电驱动信号之一即可。使用这种方法，我们表明，通过控制相对的非相干波的功率，可以将5μm的颗粒横向跨流体流迁移到定义的位置，精度为±10μm。该单个俘获部位的位置可以通过两个波的相对振幅来控制，仅需要衰减电驱动信号之一即可。使用这种方法，我们表明，通过控制相对的非相干波的功率，可以将5μm的颗粒横向跨流体流迁移到定义的位置，精度为±10μm。