在现代生活中,随着科学技术的发展,人们对于无接触式纳米级微粒子的操控和捕获技术需求越来越迫切,特别是在细胞和分子生物学中,粒子操控在研究各种细胞和分子的生物力学性质中起着至关重要的作用。基于声辐射力的声镊子可以实现对微粒的捕获、分类、组装以及对药物的靶向输送治疗,因此,利用声辐射力实现无接触式纳米级粒子(细胞)的操控、捕获,这在生物医学行业有着重要的意义。本文基于声波散射理论对声波作用于各种粘弹性粒子和细胞的声辐射力做了研究。第一章简要地回顾了与声辐射力有关的研究背景、实际应用,着重介绍了近年来声辐射力的研究状况,尤其是在生物医学应用方面的发展情况,概述了本文研究工作的主要内容。第二章基于声波散射理论,研究了高斯驻波场中多层球粒子的声辐射力特性。主要研究了两种粒子模型:一是针对药物的输送,研究了由聚合物材料构成的固液双层球粒子模型;二是针对细胞的结构及力学特性,采用了由粘弹性材料构成的三层球形粒子模型。重点分析了多层球结构中材料以及层壳厚度变化对声辐射力带来的影响。第三章基于声场中存在多个粒子时,一个粒子造成的散射波同样会对其它粒子产生声辐射力,本章从声场散射入手,研究存在多个弹性粒子的高斯行波场中粒子受到的声辐射力,推导出空间中稀疏分布的粒子受到声辐射力的表达式,并给出了仿真结果。此研究有助于利用声辐射力实现对多个微小弹性粒子的声学操控。第四章针对阻抗边界附近粘弹性圆柱形粒子,在任意入射角传播的平面行波场所受的声辐射力和声辐射力矩进行了研究。仿真分析了粘弹性圆柱形粒子在不同的粒子半径、不同的边界距离、不同的阻抗边界以及不同入射角度情况下,粒子所受的声辐射力及力矩情况。这一分析结果可为处于有界空间生物粒子的微操控提供有效的理论支撑。第五章基于癌细胞与正常细胞具有的不同力学特性,采用声辐射力方法,对人体泌尿系统的肾和膀胱两类正常与多组癌细胞进行了细胞变形的实验研究。该方法可为今后临床泌尿外科疾病的细胞诊断提供一种快速、高效、简便的方法。第六章对全文做出总结及展望。本文理论研究了单个和多个粘弹性粒子在阻抗边界,平面波和高斯波下的声辐射力特性,并采用声辐射力技术对两类正常细胞与癌变细胞的力学变形进行了实验研究。本研究对于生物医学领域细胞的分类,鉴别以及药物的输送有一定的理论指导意义。