Устройство для манипулирования объектами с использованием акустического силового поля

Устройство для манипулирования объектами с использованием акустического силового поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к устройствам для манипулирования объектами с использованием акустического силового поля в канале, а конкретнее в микроканале.

Уровень техники

С помощью акустофореза возможны манипулирование частицами и их сортировка посредством воздействия акустическими силами. Традиционная технология, известная из предшествующего уровня техники, состоит в создании по меньшей мере одного узла акустического давления в заданном положении вдоль какого-либо размера канала (длины, ширины или толщины) с обеспечением режима резонанса для акустической волны.

Настоящее изобретение позволяет не учитывать требование к положению узла давления, предъявляемое в связи с необходимостью обеспечения режима резонанса.

В документе WO 2006/095117 описано устройство жидкостной сепарации, в котором может генерироваться акустическое силовое поле.

В документах WO 98/17373 и WO 02/072234 описаны способы сепарации частиц посредством воздействия акустическим силовым полем, позволяющие формировать в канале стоячую волну.

В публикации Дрона (Dron) В публикации «Parametric study of acoustic focusing of particles in a micro-channel in the perspective to improve micro-PIV measurements» (Параметрическое исследование акустической фокусировки частиц в целях усовершенствования микроPIV-измерений) (Microfluid Nano-fluid (2009) 7:857-867) высказана целесообразность акустической фокусировки посредством формирования стоячей волны в канале в целях усовершенствования микроPIV-измерений.

В документе WO 2009/071733 описана фокусировка частиц по ширине микроканала благодаря использованию акустического преобразователя, работающего на частотах, соответствующих резонансным частотам указанного микроканала.

В документе WO 2006/032703 описан способ сепарации частиц посредством переключения («switch») приложенной частоты с одной резонансной частоты канала на другую.

В публикации Глинна-Джонса (Glynne-Jones) с соавторами «Mode-switching: А new technique for electronically varying the agglomeration position in an acoustic particle manipulator» (Переключение режимов: Новая методика электронного изменения положения агломерации в акустическом манипуляторе частиц) (Ultrasonics 50 (2010) 68-75) рассматривается возможность смещения высоты акустической фокусировки на части высоты канала посредством быстрого переключения рабочей частоты с одной резонансной частоты указанного канала на другую.

В публикации Свеннебринга (Svennebring) с соавторами «Selective Bioparticle Retention and Characterization in a Chip-Integrated Confocal Ultrasonic Cavity» (Избирательное удержание и определение параметров биочастиц во встроенной в чип конфокальной ультраакустической полости) (J. Biotech. Bioeng, 103, 323-328 (2009)) рассматривается возможность манипулирования клетками благодаря работе на одной из резонансных частот полости.

В публикации Петерссона (Petersson) с соавторами «Separation of lipids from blood utilizing ultrasonic standing waves in microfluidic channels» (Сепарация липидов из крови с использованием ультраакустических стоячих волн в микрожидкостных каналах) (Analyst, 2004, 129, 938-943) описана сепарация липидов из крови посредством формирования стоячей акустической волны.

В публикации Липкенса (Lipkens) с соавторами «The Effect of Frequency Sweeping and Fluid Flow on Particles Trajectories in Ultrasonic Standing Waves» (Влияние качания частоты и потока жидкости на траектории частиц в ультраакустических стоячих волнах) (IEEE Sensors Journal, Vol. 8, No. 6, Juin 2008, 667-677) описано модулирование эффекта, создаваемого при изменении рабочей частоты преобразователя, генерирующего акустическое силовое поле по длине макроканала.

Использование многочисленных известных на сегодняшний день методов акустофореза сильно ограничивается положением узлов давления, которое определяется необходимостью соблюдения режима резонанса.

В случае с отрицательным коэффициентом контрастности акустического сопротивления (пузырьки, липиды, липосомы) происходит миграция частиц в сторону пучности давления.

Известно также, что в документе WO 2004/030800 описано использование устройства, способствующего интенсификации явлений перемешивания в канале, но совершенно не говорится о каком-либо сходном явлении, которое можно было бы наблюдать при акустической фокусировке.

Кроме того, может оказаться, что известные методики не будут пригодными для достаточно эффективной фокусировки в канале значительного количества объектов, и в частности, слоев объектов.

Таким образом, существует потребность в разработке устройства, которое обеспечивало бы возможность фокусировки объектов по всему размеру канала, а не только в отдельных его местах, соответствующих узлам или пучностям давления, создаваемым при работе на резонансной частоте канала.

Желательно также иметь устройство, обеспечивающее возможность фокусировки в канале больших количеств объектов, и в частности, слоев объектов.

Имеется также потребность в разработке устройства, которое обеспечивало бы возможность изменения положения фокусировки объектов в зависимости от какой-либо характеристики и/или положения этих объектов в канале.

Требуется также получить устройство, обеспечивающее возможность надежного измерения нормы, и/или ориентации, и/или направления вектора скорости находящихся в канале объектов.

Цель настоящего изобретения состоит в полном или частичном удовлетворении перечисленных выше потребностей.

Раскрытие изобретения

В соответствии с первым аспектом изобретения, его предметом является устройство, предназначенное для манипулирования объектами, находящимися в канале внутри текучей среды, конкретнее жидкости, содержащее:

- канал, идущий по продольной оси, причем канал имеет поперечное сечение с шириной, измеряемой вдоль первой поперечной оси, и толщиной, измеряемой вдоль второй поперечной оси, перпендикулярной к первой, при этом ширина больше толщины или равна ей и канал имеет располагающиеся вдоль второй поперечной оси первую и вторую стенки,

- генератор акустических волн, генерирующий акустические волны по меньшей мере от одной из указанных стенок,

причем указанный генератор акустических волн работает на частоте f, отличной от резонансной частоты f₀ канала вдоль второй поперечной оси.

Под «продольно осью канала» следует понимать линию, соединяющую ансамбль барицентров поперечных сечений канала. Продольная ось канала может быть прямолинейной или криволинейной и может лежать в плоскости, которая может быть плоскостью симметрии для некоторых или даже всех поперечных сечений канала.

Толщина е канала соответствует измеренному вдоль второй поперечной оси расстоянию между первой и второй стенками.

Выражение «f₀ является резонансной частотой канала вдоль второй поперечной оси» следует понимать так, что величина f₀ такова, что толщина e канала, измеренная в зоне данного положения вдоль продольной оси канала, удовлетворяет уравнению , где n - целое число, и уравнению , где c_f обозначает скорость звука в находящейся в канале текучей среде при температуре текучей среды, например, 20°C. Говоря иначе, частота f₀ соответствует теоретической частоте, удовлетворяющей, в зоне данного положения вдоль продольной оси канала, режиму резонанса акустической волны в канале и получению стоячей волны вдоль его второй поперечной волны, то есть по его толщине.

Заявители экспериментально доказали возможность изменения положения акустической фокусировки на значительной части канала. Этот эффект был получен путем генерации акустической волны в толще указанного канала и изменения рабочей частоты генератора акустических волн в пределах между разными частотами, каждая из которых отлична от резонансной частоты указанного канала вдоль его второй поперечной оси.

Не претендуя на какое-либо разъяснение или теоретическое обоснование, заявители полагают, что благодаря генерации акустического силового поля по толщине, а не по ширине, как в документе WO 2009/071733, можно добиться ограничения эффекта акустического течения («acoustic streaming»).

Соответственно, настоящее изобретение позволяет не ограничиваться лишь дискретными перемещениями для положений фокусировки и представляет собой, таким образом, серьезную инновацию в технике манипулирования объектами в канале посредством использования акустического силового поля.

Целесообразно, чтобы по меньшей мере один слой объектов формировался посредством акустической фокусировки.

Целесообразно также, чтобы по меньшей мере один экстремум акустического давления формировался в текучей среде генерируемыми акустическими волнами.

Слой объектов фокусируется предпочтительно в зоне экстремума акустического давления (акустического узла или пучности), формирующегося в текучей среде генерируемыми акустическими волнами. Может быть сформирована, например, целая группа отдельных слоев объектов, причем каждый из этих слоев располагается в зоне отдельного экстремума акустического давления.

Сформированный слой объектов может иметь удлиненную форму по продольной оси канала, будучи, например, овальным или прямоугольным при наблюдении в направлении, перпендикулярном к плоскости сглаживания слоя. В соответствии с одним из вариантов, сформированный слой объектов может при наблюдении в направлении, перпендикулярном к плоскости его сглаживания, иметь круглую или квадратную форму.

Генератор акустических волн

Генератор акустических волн может работать, например, на частоте меньшей или равной 10 МГц, а точнее - в пределах от 0,5 до 10 МГц.

Благодаря использованию генератора акустических волн в указанных частотных диапазонах становится возможным манипулирование живыми клетками без их повреждения.

Генератор акустических волн работает предпочтительно на частоте f, отличной от f₀ и находящейся в пределах от 0,75f₀ до 1,25f₀, а точнее - от 0,75f₀ до 0,95f₀ или от 1,05f₀ до 1,25f₀.

Благодаря использованию генератора акустических волн в указанных частотных диапазонах становится возможным создание акустической силы, которая будет достаточно большой для обеспечения приемлемой фокусировки частиц.

В качестве генератора акустических волн используется предпочтительно широкополосный генератор акустических волн.

Можно разместить множество генераторов акустических волн вдоль канала с генерацией при этом акустических волн по меньшей мере от одной из первой и второй стенок, причем указанные генераторы акустических волн могут располагаться конкретно с одной и той же стороны от канала.

Использование множества генераторов акустических волн является преимуществом в том случае, когда текучая среда циркулирует с высокой скоростью или когда необходимо генерировать слои частиц больших размеров. В первом случае, чем выше скорость текучей среды, тем меньше время пролета под генераторами. Для этого может потребоваться использование большего числа преобразователей для достижения фокусировки. Во втором же случае, например в отсутствие потока, можно применить для формирования слоев частиц больших размеров несколько генераторов акустических волн.

При использовании нескольких генераторов акустических волн по меньшей мере один из них может генерировать акустическую волну вдоль первой поперечной оси канала, то есть по ширине этого канала.

В этом последнем случае отношение ширины к толщине может составлять от 1 до 10, конкретнее от 1 до 3.

Благодаря тому обстоятельству, что возможно воздействие акустическим силовым полем по толщине и по ширине, появляется возможность переноса целой группы частиц, например линии частиц, в какую-либо зону канала, что позволит воспользоваться большим количеством мест, пригодных для акустической фокусировки.

Генератор акустических волн может питаться синусоидальным напряжением. В соответствии с другим вариантом, генератор акустических волн может питаться напряжением треугольной или прямоугольной формы.

Для генератора акустических волн может быть использовано цифровое или аналоговое управление.

Генератор акустических волн может быть прикреплен, например, к первой стенке канала, ко второй его стенке или к обеим этим стенкам. Это крепление может быть осуществлено с помощью любого известного специалистам способа, и в частности, приклеивания.

Между генератором акустических волн и по меньшей мере одной из первой и второй стенок канала может быть помещен слой материала для акустического согласования.

Акустическое согласование может быть достигнуто благодаря применению любого известного специалистам материала, пригодного для этой цели.

Канал

Толщина канала может быть при движении по его продольной оси постоянной или переменной, например, с формированием по меньшей мере двух следующих друг за другом в осевом направлении зон с разной толщиной.

Толщина канала может быть, например по меньшей мере на части его длины, и в частности, на всей его длине, меньше 3 см, предпочтительнее меньше 1 см. Канал может представляет собой, например, микроканал.

Под словом «микроканал» следует понимать канал, толщина которого на всей его длине меньше или равна 1 мм.

Толщина канала по меньшей мере на части его длины, и в частности, на всей его длине, может находиться в пределах от 50 мкм до 1 мм, предпочтительнее от 100 мкм до 500 мкм.

Ширина канала может быть при движении по его продольной оси постоянной или переменной, например, с формированием по меньшей мере двух следующих друг за другом в осевом направлении зон с разной шириной.

Ширина канала по меньшей мере на части его длины, и в частности, на всей его длине, может находиться в пределах от 1 мм до 30 мм, предпочтительнее от 5 мм до 20 мм.

Канал иметь, по существу, постоянное поперечное сечение при движении по его продольной оси.

Канал может иметь по меньшей мере на части его длины, и в частности, на всей его длине, прямоугольное поперечное сечение.

В соответствии другим вариантом, канал может иметь по меньшей мере на части его длины, и в частности, на всей его длине, квадратное или круглое поперечное сечение.

Длина канала, измеренная по продольной оси, может находиться в пределах, например, от 3 мм до 10 см, предпочтительнее от 10 мм до 70 мм.

Предпочтительное отношение длины канала к его толщине может быть больше или равно 10, например, больше или равно 12.

По меньшей мере, одна из первой и второй стенок, а предпочтительнее обе, могут включать в себя, а конкретнее быть выполненными из материала, выбираемого из следующей группы: минеральные или органические стекла, кварц, термопластичные материалы, в частности, РММА или поликарбонат, металлы. В более общем случае можно использовать любой материал с высоким акустическим сопротивлением, то есть по меньшей мере в десять раз превышающим акустическое сопротивление текучей среды.

Стенка, находящаяся напротив той, с которой генерируются акустические волны, может включать в себя, а конкретнее быть выполненной из материала с акустическим сопротивлением по меньшей мере в десять раз превышающим акустическое сопротивление текучей среды.

Благодаря тому, что в стенках использованы материалы с высоким акустическим сопротивлением, удается добиться более эффективной акустической фокусировки объектов с получением при этом четкого экстремума давления.

В соответствии с одним из примеров осуществления по меньшей мере одна из первой и второй стенок, а предпочтительнее обе, могут включать в себя, а конкретнее быть выполненными из минерального или органического стекла либо из РММА.

Устройство может быть выполнено таким образом, чтобы генератор акустических волн генерировал акустические волны с первой стенки канала, которая может быть верхней стенкой, и чтобы:

- первая и вторая стенки включали в себя, а конкретнее были выполненными из РММА, или

- первая стенка и вторая стенка включали в себя, а конкретнее были выполненными из минерального или органического стекла, или

- первая стенка включала в себя, а конкретнее была выполненной из РММА, а вторая стенка включала в себя, а конкретнее была выполненной из минерального или органического стекла.

Первая и/или вторая стенки могут иметь, например, форму пластин.

Толщина первой и/или второй стенок может составлять по меньшей мере на части, а конкретнее на всей их длине, от 0,5 мм до 5 мм.

По меньшей мере, одна из первой и второй стенок, например обе, может (могут) быть непрозрачной(ыми).

В соответствии с другим вариантом по меньшей мере одна из первой и второй стенок, например обе, может (могут) быть прозрачной(ыми). Предпочтение прозрачным стенкам можно отдать в том случае, когда необходимо получить изображения объектов, находящихся в канале, как будет детальнее разъяснено ниже.

Стенка(и), противоположная(ые) стенке(ам), с которой(ых) генерируются акустические волны, может (могут) в процессе работы устройства свободно вибрировать.

Канал может иметь множество выходов, к которым избирательно направляются объекты в соответствии с частотой f, на которой работает генератор акустических волн.

Размер выхода(ов), к которому(ым) избирательно направляются объекты, может быть согласован с размером указанных объектов.

Текучие среды и объекты

Текучая среда может представлять собой какую-либо биологическую жидкость, например, кровь.

Альтернативным примером текучей среды может быть, например, вода.

Текучая среда может быть, например, прозрачной для излучения в видимом диапазоне.

Во время функционирования устройства текучая среда может находиться в покое. В других условиях текучая среда может во время работы устройства пребывать в состоянии истечения, например, ламинарного потока.

В качестве объектов могут быть использованы, например, моно- или полидисперсные биологические клетки, конкретнее клетки крови, и в частности, кровяные шарики. В этом последнем случае способ согласно изобретению можно применить, например, в рамках технологий сортировки указанных биологических клеток.

Объекты могут представлять собой жесткие или деформируемые частицы, в частности, частицы полистирола.

Средний размер находящихся в канале объектов может быть, например, меньше или равным 50 мкм. Под «средним размером» понимается статистический размер гранулометрической фракции в половине популяции, обозначаемый символом D50.

Частоту f, на которой работает генератор акустических волн, можно выбрать такой, чтобы соответствующая длина волны была больше среднего размера находящихся в канале объектов, а предпочтительнее - больше или равна десятикратной величине этого среднего размера.

Толщина канала может быть по меньшей мере в зоне положения вдоль продольной оси, где генерируются акустические волны, больше или равной десятикратной величине среднего размера находящихся в канале объектов.

Датчик и система управления

В соответствии с одним из примеров осуществления, предметом изобретения может быть узел, содержащий устройство типа описанного выше, с которым связаны:

- датчик, обеспечивающий измерение по меньшей мере одной характеристики и/или положения находящихся в канале объектов, причем указанный датчик вырабатывает сигнал в зависимости от результата этого измерения, и

- система управления, в которую поступает указанный сигнал и которая управляет частотой f, на которой работает генератор акустических волн, и/или амплитудой генерируемых акустических волн в зависимости от указанного сигнала.

Датчик может также выполнять измерение по меньшей мере одной характеристики текучей среды, конкретнее скорости ее истечения, и/или ее расхода, и/или ее температуры, при этом указанный датчик вырабатывает сигнал в зависимости от результата этого измерения, а система управления принимает указанный сигнал и управляет частотой f, на которой работает генератор акустических волн, и/или амплитудой генерируемых акустических волн в зависимости от указанного сигнала.

Когда текучая присутствующая в канале текучая среда пребывает в состоянии истечения, датчик может быть помещен, например по меньшей мере перед одним генератором акустических волн по направлению потока.

В соответствии с другим вариантом, датчик может быть помещен по меньшей мере за одним генератором акустических волн по направлению потока.

Датчик может выполнять измерение, например, размера объектов. В этом случае датчик может содержать:

- источник света, конкретнее лазер, предназначенный для освещения объектов, находящихся в некоторой заданной зоне канала, и

- систему управления, содержащую, а конкретнее образованную детектором светового излучения, который обеспечивает детектирование светового излучения, исходящего из указанного источника света и рассеиваемого указанными объектами, и может вырабатывать сигнал, являющийся функцией размера объектов, которые произвели рассеяние светового излучения.

В соответствии с одним из примеров осуществления, концентрация объектов в заданной зоне канала может быть измерена датчиком.

В качестве датчика можно использовать, например, счетчик Коултера или УФ детектор.

В состав системы управления может быть включен компьютер.

Система управления может управлять работой каскада питания генератора акустических волн, например, генератора сигнала, соединенного с усилительным каскадом.

Получение и обработка изображений находящихся в канале объектов

В соответствии с одним из вариантов его осуществления, изобретение может относиться к узлу, содержащему:

- устройство типа описанного выше,

- систему освещения, сконструированную таким образом, чтобы она освещала по меньшей мере часть находящихся в канале объектов, и

- систему получения изображений, сконструированную таким образом, чтобы обеспечивался получение по меньшей мере одного изображения по меньшей мере части объектов, находящихся в канале и освещаемых системой освещения,

причем указанный узел включает в себя, в частности, устройство обработки по меньшей мере одного изображения, создаваемого системой получения.

Система освещения может быть сконструирована таким образом, чтобы она освещала весь слой или часть слоя объектов, полученного в результате акустической фокусировки.

Устройство обработки может обеспечивать измерение нормы, и/или ориентации, и/или направления вектора скорости по меньшей мере части находящихся в канале объектов, освещаемых системой освещения.

Узел согласно изобретению может, в частности, использоваться для реализации технологии цифровой трассерной визуализации по изображениям частиц (PIV).

В состав устройства обработки по меньшей мере одного изображения может быть, например, включен компьютер.

Устройство обработки изображения может быть сконструировано, например, таким образом, чтобы обеспечить расчет коэффициента корреляции распределений интенсивности света, полученных по меньшей мере для двух изображений объектов, создаваемых системой получения изображений.

Как обнаружили заявители, использование устройств и способов акустической фокусировки, описываемых в настоящем изобретении, позволяет усовершенствовать измерения, осуществляемые с использованием метода цифровой трассерной визуализации по изображениям частиц, благодаря, в частности, выполнению акустической фокусировки объектов в канале на точное положение по всей толщине этого канала.

В соответствии с одним из его аспектов, настоящее изобретение касается также, отдельно или в сочетании со сказанным выше, устройства, предназначенного для манипулирования объектами, находящимися в канале внутри текучей среды, конкретнее жидкости, содержащего:

- канал, идущий по продольной оси, причем канал имеет поперечное сечение с шириной, измеряемой вдоль первой поперечной оси, и толщиной, измеряемой вдоль второй поперечной оси, перпендикулярной к первой, при этом ширина больше толщины или равна толщине и канал имеет располагающиеся вдоль второй поперечной оси первую и вторую стенки, и

- широкополосный генератор акустических волн, генерирующий акустические волны по меньшей мере от одной из первой и второй стенок.

Способы

В соответствии с одним из его аспектов, настоящее изобретение касается также, отдельно или в сочетании со сказанным выше, способа манипулирования находящимися в канале объектами с помощью генератора акустических волн, конкретнее с использованием устройства или узла типа описанных выше, в соответствии с каковым способом:

- указанный канал идет по продольной оси и имеет поперечное сечение с шириной, измеряемой вдоль первой поперечной оси, и толщиной, измеряемой вдоль второй поперечной оси, перпендикулярной к первой, при этом ширина больше толщины или равна ей и канал имеет располагающиеся вдоль второй поперечной оси первую и вторую стенки, и

- указанный генератор акустических волн генерирует акустические волны по меньшей мере от одной из первой и второй стенок и работает на частоте f, отличной от резонансной частоты f0 канала вдоль второй поперечной оси.

Описанный выше способ можно применить по меньшей мере в одной из следующих областей: методы сортировки препаратов, например, жестких или деформируемых частиц, полидисперсных частиц, биологических клеток, конкретнее клеток крови, например раковых клеток, содержащихся в пробе крови или кровяных шариков, бактерий, коллоидных или неколлоидных эмульсий, белков или липосом, методы диагностики или анализа, методы очистки, обогащения или обеднения препаратов, методы синтеза препаратов, методы изменения физических или химических характеристик препаратов, методы исследования лекарственных средств, методы смешивания или методы измерения коэффициента диффузии.

Способ согласно изобретению можно применить, например, для сепарации частиц, изначально присутствующих в смеси полидисперсных частиц.

Различия в размере между полидисперсными частицами могут обеспечить возможность сепарации этих последних вследствие различий в скорости их миграции к узлу акустического давления, создаваемому вдоль толщины канала.

Предлагаемый способ может обеспечить возможность формирования по меньшей мере одного слоя объектов посредством акустической фокусировки. В частности, можно предусмотреть в рамках этого способа этап, состоящий в том, чтобы вызывать реакцию по меньшей мере двух химических веществ, присутствующих в слое, образуемом посредством акустической фокусировки.

Способ согласно изобретению позволяет также добиться коагуляции нескольких слоев объектов или сплавления пленок.

Предлагаемый способ может также обеспечить выполнение фильтрации без фильтра благодаря избирательной фокусировке подвергаемых манипуляции объектов.

В соответствии с еще одним его аспектом, изобретение касается, отдельно или в сочетании со сказанным выше, способа манипулирования находящимися в канале объектами с помощью генератора акустических волн, конкретнее с использованием устройства типа описанного выше, в соответствии с каковым способом:

- указанный канал идет по продольной оси и имеет поперечное сечение с шириной, измеряемой вдоль первой поперечной оси, и толщиной, измеряемой вдоль второй поперечной оси, перпендикулярной к первой, при этом ширина больше толщины или равна ей и канал имеет располагающиеся вдоль второй поперечной оси первую и вторую стенки,

- указанный генератор акустических волн генерирует акустические волны по меньшей мере от одной из первой и второй стенок и работает на частоте f,

- по меньшей мере, одну характеристику и/или положение объектов, находящихся в канале, измеряют датчиком,

- указанный датчик генерирует сигнал в зависимости от результата указанного измерения,

- указанный сигнал подают в систему управления, обеспечивающую возможность управления частотой, на которой работает генератор акустических волн, и/или амплитудой генерируемых акустических волн в зависимости от указанного сигнала, и

- частоту f, на которой работает генератор акустических волн, изменяют в зависимости от указанного сигнала.

Способ согласно изобретению может включать в себя этап переноса объектов вдоль толщины канала в результате изменения, в зависимости от сигнала, генерируемого системой управления, частоты f, на которой работает генератор акустических волн.

Таким образом, достигается преимущество, состоящее в том, что предлагаемый способ обеспечивает возможность изменения в реальном времени положения объектов, например, в соответствии с их размером или природой.

Итак, предлагаемый способ сепарации полидисперсных частиц сможет быть реализован, например, посредством изменения частоты, на которой работает генератор акустических волн, и использования того обстоятельства, что частицы разных размеров имеют разную скорость релаксации в направлении узлов.

Указанный перенос объектов может иметь месть из первого положения, отличного от положения акустической фокусировки указанных объектов, во второе положение, отличное от первого, которое является положением акустической фокусировки указанных объектов. Такой перенос может, в частности, происходить в тех случаях, когда измерение, осуществляемое датчиком, выполняется в тот момент, когда объекты еще не подвергаются воздействию генерируемых акустических волн.

В соответствии с другим вариантом, перенос объектов вследствие изменения частоты f, на которой работает генератор акустических волн, может иметь место из первого положения акустической фокусировки указанных объектов во второе положение акустической фокусировки указанных объектов, причем указанное второе положение отлично от первого.

Изменение положения объектов может обеспечивать, когда текучая среда находится в состоянии истечения, избирательное направленное перемещение указанных объектов в сторону заданного выхода канала.

Говоря другими словами, предлагаемый способ может обеспечивать по меньшей мере в зависимости от результата измерения характеристики и/или положения объектов в канале, возможность изменения положения этих объектов.

Благодаря этапу переноса вследствие изменения частоты f, на которой работает генератор акустических волн, можно добиться, например, концентрирования в определенном положении объектов, которые, в частности, имеют практически одинаковые размеры.

Такой этап концентрирования можно, в частности, использовать в рамках реализации способа сортировки, конкретнее сортировки полидисперсных частиц.

За указанным этапом концентрирования может также следовать по меньшей мере одна химическая реакция, при этом указанная химическая реакция может обеспечить, в частности, возможность количественной оценки содержания и/или определения природы объектов.

Химическая реакция может иметь место, например, между по меньшей мере двумя соединениями, которые были сконцентрированы в одном и том же положении на этапе концентрирования.

Химическая реакция может происходить в канале, а конкретнее - в зоне действия акустического силового поля.

В соответствии с одной из модификаций, химическая реакция может происходить в ином месте, нежели канал. В этом случае объекты, сконцентрированные в рамках предлагаемого способа, могут избирательно направляться к выходу канала, например, с целью их последующего получения в какую-либо камеру. При этом химическая реакция сможет происходить в указанной камере. В соответствии с другим вариантом, камеру с объектами, сконцентрированными в рамках предлагаемого способа, можно будет перенести в какое-либо вспомогательное устройство, в котором будет находиться реагент, предназначенный для количественной оценки содержания и/или определения природы указанных объектов.

Как уже говорилось выше, датчик может быть помещен по меньшей мере за одним генератором акустических волн по направлению потока.

В этом случае предлагаемый способ может включать в себя следующие этапы:

- изменяют частоту, на которой работает генератор акустических волн, из множества частот,

- измеряют датчиком для каждой из указанных частот по меньшей мере одну характеристику и/или положение объектов,

- сравнивают значения, полученные для измерений, выполненных на каждой из указанных частот по меньшей мере с одним контрольным значением,

- выбирают из указанного множества частот одну частоту, для которой сравнение полученных значений с контрольным значением дает заданный результат,

- включают генератор акустических волн на работу на этой выбранной частоте.

Имеется возможность, например, измерить за генератором акустических волн по направлению потока плотность объектов и выбрать частоту, для которой может быть получена максимальная плотность. Целесообразно, чтобы способ согласно изобретению включал в себя этап выработки некоторой оптимальной частоты работы и управления генератором акустических волн, с тем чтобы он работал на этой оптимальной частоте.

Предусмотрена возможность неоднократного повтора этого этапа выработки в рамках предлагаемого способа или его использования всего один раз, либо возможность не использовать его вообще.

Изобретение касается также, отдельно или в сочетании со сказанным выше, способа получения по меньшей мере одного изображения находящихся в канале объектов, который включает в себя следующие этапы:

а) манипулируют объектами с использованием способа типа описанного выше с целью получения акустической фокусировки указанных объектов в заданной зоне канала,

б) освещают объекты в зоне акустической фокусировки с помощью системы освещения, и

в) получают с помощью системы получения по меньшей мере одно изображение освещенных таким образом указанных объектов.

Способ может включать в себя, например, этап получения по меньшей мере одного первого изображения объектов в первый момент и одного второго изображения объектов во второй момент.

Кроме того, в состав способа может быть включен этап расчета коэффициента корреляции распределений интенсивности света, полученных для этих первого и второго изображений.

Способ может представлять собой, в частности, способ измерения нормы, ориентации, и/или направления вектора скорости находящихся в канале объектов, освещаемых системой освещения.

В этом способе может быть использован, например, этап расчета одной из упомянутых выше величин на основе указанных выше первого и второго изображений.

Способ может представлять собой, например, способ цифровой трассерной визуализации по изображениям частиц (Particle Image Velocimetry).

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения станет более понятной из чтения нижеследующего детального описания примеров его осуществления, не имеющих ограничительного характера, и рассмотрения приложенных чертежей, на которых:

- фиг. 1 представляет собой частичную схематическую иллюстрацию примера выполнения опытного устройства, с помощью которого можно определять параметры широкополосного генератора акустических волн,

- фиг. 2 представляет собой частичную схематическую иллюстрацию примера сигнала, получаемого в широкополосном генераторе акустических волн,

- фиг. 3 представляет собой частичную схематическую иллюстрацию примера выполнения устройства согласно изобретению,

- фиг. 4 представляет собой частичный схематический вид в разрезе по линии IV-IV устройства по фиг. 3,

- фиг. 5-7 представляют собой частичные схематические иллюстрации различных вариантов осуществления изобретения,

- фиг. 8 иллюстрирует влияние частоты акустической волны на высоту фокусировки объектов в микроканале, и

- фиг. 9-13 иллюстрируют влияние различных параметров на акустическую фокусировку.

Протокол определения параметров широкополосного генератора акустических волн

Опытное устройство, детально рассматриваемое ниже и показанное на фиг. 1, позволяет выяснить, можно ли считать генератор акустических волн широкополосным.

Как видно на фиг. 1, генератор 10 акустических волн, работающий на данной рабочей частоте, помещен в заполненный водой резервуар Ε и питается синусоидальным напряжением от источника питания D. Амплитуда напряжения питания равна 10 В. Предусмотрена диафрагма 50 из полиэтилентерефталата (Mylar^®), помещенная напротив генератора 10 акустических волн, причем диафрагма 50 располагается перпендикулярно к оси генератор