[发明专利]一种生物组装体的生成系统及方法

权利要求书

1.一种生物组装体的生成系统，其特征在于，包括：

培养容器，所述培养容器用于承载培养基；

超声换能器阵列，所述超声换能器阵列包括呈阵列排布的多个阵元，以通过调控各个所述阵元的相位和幅值，向所述培养基内产生多个聚焦点声场，形成不同的声阱，从而利用所述声阱，或者将不同所述声阱按时间比例进行组合形成复合声阱以利用所述复合声阱，对置于所述培养基内的生物单元进行操控，生成生物组装体；

所述培养容器具有开口，所述生成系统还包括：

操控盖，所述操控盖覆盖所述培养容器的开口，且所述操控盖的中心区域具有凹槽，所述凹槽的底部为声透性介质层，所述凹槽内承载有耦合介质，以将所述超声换能器阵列置于所述凹槽内的耦合介质中，向所述培养基内产生多个聚焦点声场；

其中，所述耦合介质的声阻抗与所述培养基的声阻抗相同。

2.一种生物组装体的生成方法，其特征在于，应用于生物组装体的生成系统，所述生成系统包括培养容器和超声换能器阵列，所述超声换能器阵列包括呈阵列排布的多个阵元，所述生成方法包括：

利用所述培养容器承载培养基；

通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内产生多个聚焦点声场，形成不同的声阱，从而利用所述声阱，或者将不同所述声阱按时间比例进行组合形成复合声阱以利用所述复合声阱，对置于所述培养基内的生物单元进行操控，生成生物组装体；

通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内产生多个聚焦点声场，形成不同的声阱包括：

通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内依次产生围绕一中心位置等间隔圆周排列的N个聚焦点声场，形成涡旋声阱，N为不小于4的整数；

其中，所述涡旋声阱的孔径大小通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值进行调节；

所述N个聚焦点声场沿顺时针依次产生，且所述N个聚焦点声场的相位等差变化，所述涡旋声阱为正向涡旋声阱；

或，所述N个聚焦点声场沿逆时针依次产生，且所述N个聚焦点声场的相位等差变化，所述涡旋声阱为反向涡旋声阱；

所述N个聚焦点声场的幅值均相等，所述涡旋声阱为对称涡旋声阱；

或，所述N个聚焦点声场中，至少有两个聚焦点声场的幅值不相等，所述涡旋声阱为非对称涡旋声阱；

通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内产生多个聚焦点声场，形成不同的声阱包括：

通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内依次产生两个相位差为π且幅值相等的聚焦点声场，形成双阱；

利用所述声阱，或者将不同所述声阱按时间比例进行组合形成复合声阱以利用所述复合声阱，对置于所述培养基内的生物单元进行操控，生成生物组装体包括：

采用所述正向涡旋声阱，或所述反向涡旋声阱，或所述正向涡旋声阱和所述反向涡旋声阱按时间比例进行组合形成的复合声阱，对所述生物单元进行精准捕获；

对捕获后的生物单元的位置进行定向移动；

采用所述正向涡旋声阱和所述反向涡旋声阱按时间比例进行组合形成的复合声阱，或所述涡旋声阱和所述双阱按照时间比例进行组合形成的复合声阱对所述生物单元进行转向；

采用单个所述涡旋声阱，或所述正向涡旋声阱和所述反向涡旋声阱按时间比例进行组合形成的复合声阱，或所述非对称涡旋声阱，将所述生物单元和装配目标进行装配，并进行夹紧，生成生物组装体。

3.根据权利要求2所述的生成方法，其特征在于，通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内依次产生围绕一中心位置等间隔圆周排列的N个聚焦点声场，形成涡旋声阱包括：

在第一时间段，通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内沿顺时针依次产生围绕一中心位置等间隔圆周排列的N个聚焦点声场，且所述N个聚焦点声场的相位等差变化，形成正向涡旋声阱；

在第二时间段，通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内沿逆时针依次产生围绕一中心位置等间隔圆周排列的N个聚焦点声场，且所述N个聚焦点声场的相位等差变化，形成反向涡旋声阱；

将不同所述声阱按时间比例进行组合形成复合声阱还包括：

将所述正向涡旋声阱和所述反向涡旋声阱按时间比例进行组合形成复合声阱。

4.根据权利要求2所述的生成方法，其特征在于，通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内产生多个聚焦点声场，形成不同的声阱包括：

在第三时间段内，通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内依次产生围绕一中心位置等间隔圆周排列的N个聚焦点声场，形成涡旋声阱，其中，N为不小于4的整数；

在第四时间段内，通过调控所述超声换能器阵列中各个阵元的相位和幅值，向所述培养基内依次产生两个相位差为π且幅值相等的聚焦点声场，形成双阱；

将不同所述声阱按时间比例进行组合形成复合声阱包括：

将所述涡旋声阱和所述双阱按时间比例进行组合形成复合声阱。