平面波声场中内置偏心液滴的弹性球壳声辐射力

基于声波在细胞操控中的应用,建立了一个三层内置偏心液滴的弹性球壳模型模拟具有细胞核、细胞质和细胞膜的有核细胞,并分析细胞在声场中受到的声辐射力.从薄球壳理论出发,结合球函数加法定理推导了平面波声场中内置偏心液滴的充液球壳所受声辐射力的函数表达式.数值分析了偏心液滴偏心距、半径以及液体腔内外介质特性阻抗对于充液球壳所受声辐射力的影响.结果表明,充液球壳受到的声辐射力对偏心液滴的位置及大小非常敏感,偏心液滴偏心程度越大,充液球壳所受的声辐射力越大.声辐射力随着偏心液滴半径的变化在无量纲粒子半径ka＜3范围内出现共振峰值点增多的现象,在ka＞3范围内曲线腹点位置发生偏移.当液体腔内液滴位置及半径同时变化时,位置变化对充液球壳所受声辐射力的影响更加显著,且二者产生的影响会相互叠加.对照细胞核相对特性阻抗分别为0.8,0.9,1,1.1和1.2时的辐射力函数随ka变化曲线发现特性阻抗的变化主要影响辐射力的大小且随着细胞核阻抗的增大,在ka=5附近的起伏幅度逐步增加,且腹点位置有右移的趋势.因此,细胞核阻抗的增大在一定的频率或者细胞尺寸范围内可增强其辐射力响应.本文的研究结果对有核细胞的操作、分选及靶向治疗具有潜在的价值.