[发明专利]用于使用声驻波进行颗粒聚集的方法和设备

权利要求书

1.一种使主流体与第二流体或微粒分离的方法，所述方法包括：

使所述主流体与所述第二流体或微粒的混合物流动穿过声电泳装置，所述装置包括：外壳，具有限定声腔的侧壁；来自所述声腔的至少一个出口；至所述声腔的至少一个入口；以及位于所述声腔的所述侧壁上的至少一个超声换能器和位于所述外壳的所述侧壁上、与所述至少一个超声换能器相对的至少一个反射器，所述换能器包括压电材料，所述压电材料由电压信号驱动以在所述声腔中产生多维声驻波；以及

在所述声驻波中俘获所述第二流体或微粒的更小颗粒以产生颗粒簇团，所述颗粒簇团随后落入或升入所述至少一个出口中；

其中，所述声驻波具有相同数量级的横向辐射力与轴向辐射力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述压电材料呈不规则多边形的形状。

3.根据权利要求1所述的方法，其中操作所述压电材料以产生一组垂直交错的俘获线。

4.根据权利要求1所述的方法，其中以大约0.5MHz到大约4MHz的频率来驱动所述至少一个超声换能器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个入口是突扩扩压器的一部分。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个入口位于在所述声腔的高度的5％与75％之间的高度处。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个入口呈孔或槽的形状，所述孔或槽提供平行于由所述至少一个超声换能器产生的所述多维声驻波的初始流动方向。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置包括在所述至少一个入口之下并通向所述至少一个出口的浅壁，其中所述浅壁相对于水平平面具有60°或更小的角度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述横向辐射力与所述轴向辐射力之比大约为0.5或更小。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个入口包括位于所述外壳周围的多个入口，使得所述混合物到所述声腔中的流入是均匀的且对称的。

11.根据权利要求11所述的方法，其中所述压电材料被定向成，使由所述声驻波产生的俘获线之间的顺直式垂直通道的横截面面积最小化。

12.根据权利要求1所述的方法，其中使所述主流体与所述第二流体或微粒的所述混合物以每平方厘米至少4.65mL/min的速率流动穿过所述声电泳装置。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述微粒是中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、NS0杂交瘤细胞、幼仓鼠肾(BHK)细胞、人类细胞、T细胞、B细胞、NK细胞、藻类、细菌、病毒或微载体。

14.一种使主流体与第二流体或微粒分离的方法，所述方法包括：

使所述主流体与所述第二流体或微粒的混合物流动穿过声电泳装置，所述装置包括：外壳，包括声腔；以及位于所述声腔的壁上的至少一个超声换能器和位于所述外壳的所述壁上、与所述至少一个超声换能器相对的至少一个反射器，所述换能器包括压电材料，所述压电材料由电压信号驱动以在所述声腔中产生多维声驻波，从而在所述声腔中产生一组俘获线，所述换能器被定向成使所述俘获线之间的顺直式垂直通道的横截面面积最小化；以及

在所述俘获线中捕获所述第二流体或微粒的更小颗粒，以群聚并连续地重力式分离所述第二流体或微粒与所述主流体。

15.根据权利要求14所述的方法，其中以大约1.5MHz或1.5MHz以下的频率来驱动所述至少一个超声换能器。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述混合物通过至少一个入口进入所述声腔，所述至少一个入口是突扩扩压器的一部分。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一个入口位于在所述声腔的高度的5％与75％之间的高度处。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一个入口包括位于所述外壳周围的多个入口，使得所述混合物到所述声腔中的流入是均匀的且对称的。

19.根据权利要求14所述的方法，其中所述声电泳装置穿过垂直平面呈反射地对称。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述微粒是中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、NS0杂交瘤细胞、幼仓鼠肾(BHK)细胞、人类细胞、T细胞、B细胞、NK细胞、藻类、细菌、病毒或微载体。