作為一項高效的液體處理技術，微流控技術已廣泛應用于生物醫學、化學分析和環境監測等多個領域[1]、[2]、[3]。該技術通過精確控制微觀尺度下的流體流動，提供了一個高度集成、低功耗和高通量的實驗平臺，尤其在實驗室自動化、細胞操控、病原體檢測和微量樣品分析方面[4]、[5]、[6]。然而，在微流控系統中進行粒子操控，尤其是高效分離不同類型和大小的粒子，仍面臨諸多挑戰[7]、[8]、[9]、[10]。傳統的操控方法（如微孔過濾、流體動力學分離和電泳操控）通常存在操控效率低、處理速度慢和系統復雜等問題[5]、[11]、[12]、[13]。因此，開發新型高效、低成本且易于集成的粒子操控技術已成為微流控研究的重要課題[14]、[15]、[16]、[17]、[18]。

表面聲波（SAW）作為一種能夠在固體表面傳播的機械波，具有高空間分辨率和頻率控制能力[19]、[20]、[21]。近年來，SAW在微流控系統中的應用受到廣泛關注，尤其是在粒子操控領域，顯示出其獨特優勢[22]、[23]、[24]、[25]。SAW通過在介質表面激發周期性壓力波來對微小粒子施加機械作用，從而控制粒子的運動、聚集或分離[26]、[27]。這一特性使得SAW成為高效粒子操控的理想工具[28]。與傳統操控技術相比，基于SAW的粒子操控具有更高分辨率、快速響應和低功耗的優勢[29]、[30]。此外，SAW操控技術能夠精確分離不同尺寸、形態和密度的粒子，在細胞操控、納米粒子分析、病理研究等領域具有巨大應用潛力[31]、[32]、[33]。Faridi等人提出了一種微氣泡激活的聲學細胞操控（BAACS）方法[34]，他們將抗體功能化的微氣泡與目標細胞結合，利用微氣泡作為強負聲學對比粒子，驅動目標細胞遷移到超聲駐波的壓力反節點，實現了高效連續的操控。該方法對結腸癌細胞的分離效率超過75%，所有微氣泡-細胞復合物均定向遷移到反節點。Liu等人開發了一種結合聲輻射力和液壓壓力的微流控芯片[14]，他們利用傾斜的駐波聲場控制粒子的橫向位移距離，并結合多級液壓分流設計實現聚苯乙烯粒子的三階段連續分離。Maramizonouz等人通過數值模擬和實驗研究了表面聲波引起的聲流效應對微通道中粒子/液滴的操控機制[35]，比較了全聲場模型和簡化近似模型的準確性和效率，全聲場模型能更準確預測粒子動態行為，而低精度模型在計算成本上具有優勢但仍保持合理精度。Undvall等人研究了高流速下慣性力對微流控聲波操控效率的影響，發現了“溢出效應”——當流速超過臨界值時粒子軌跡偏差會導致操控失敗[36]。通過實驗觀察和三維有限元建模發現，界面變形而非壁面升力是粒子溢出的主要原因，并建立了臨界流速和分離比的預測模型。該研究為臨床級高通量細胞操控芯片的設計提供了關鍵參數優化依據，證明傳統聲學流控技術在接近臨界條件下的操控效率會下降。盡管基于SAW的粒子操控技術已取得初步研究進展，但仍面臨操控精度、通道設計和設備集成及商業化應用等亟待解決的問題[37]、[38]、[39]、[40]、[41]。因此，深入研究表面聲波驅動的粒子操控機制及相關技術解決方案的優化是當前研究的重要方向。

本文旨在綜述微流控系統中表面聲波粒子操控的最新進展，探討其原理、技術應用、實驗研究及未來發展趨勢，為相關領域的研究人員提供參考和啟發（見圖1）。通過這篇綜述，我們深入分析了SAW在微流控粒子操控中的工作原理，探討了其在不同應用中的實際效果，并總結了當前挑戰和未來研究方向，為實現更精確、高效和多功能的粒子操控技術提供理論基礎和技術支持。