Acoustic Manipulation of Bio-Particles at High Frequencies: An Analytical and Simulation Approach
Notice bibliographique
Résumé
Manipulation of micro and nano particles in microfluidic devices with high resolution is a challenge especially in bioengineering applications where bio-particles (BPs) are separated or patterned. While acoustic forces have been used to control the position of BPs, its theoretical aspects need further investigation particularly for high-resolution manipulation where the wavelength and particle size are comparable. In this study, we used a finite element method (FEM) to amend analytical calculations of acoustic radiation force (ARF) arising from an imposed standing ultrasound field. First, an acoustic solid interaction (ASI) approach was implemented to calculate the ARF exerted on BPs and resultant deformation induced to them. The results were then used to derive a revised expression for the ARF beyond the small particle assumption. The expression was further assessed in numerical simulations of one- and multi-directional standing acoustic waves (SAWs). Furthermore, a particle tracing scheme was used to investigate the effect of actual ARF on separation and patterning applications under experimentally-relevant conditions. The results demonstrated a significant mismatch between the actual force and previous analytical predictions especially for high frequencies of manipulation. This deviation found to be not only because of the shifted ARF values but also due to the variation in force maps in multidirectional wave propagation. Findings of this work can tackle the simulation limitations for spatiotemporal control of BPs using a high resolution acoustic actuation.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».