用于颗粒的控制和分拣系统的制作方法

本申请请求申请号为62/009,550和62/019,920的两份美国临时专利申请的优先权，二者分别递交于2014年6月9日和2014年7月2日，本申请援引这两份申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及颗粒的控制和分拣系统与方法。更具体地，本发明涉及利用声波控制和分拣颗粒的系统与方法，包括利用音波浓缩、聚焦和表征颗粒、细胞、微生物。

背景技术：

传统的颗粒控制方法普遍采用空间上，特别是两个方向上，压缩一束颗粒样流。例如，许多控制系统在控制过程中形成紊流流体。该紊流流体降低了控制有效性和过程效率。

一种减轻紊流的方法是利用收缩器或螺旋构件。然而，上述构件会影响有效性且增加成本。另外，颗粒控制中生成的热量，会破坏颗粒控制系统的某些流质和组件。因此，温度的升高限制了现有的颗粒控制系统的使用和有效性。

本领域需要一种与现有技术相比具有一项或多项改进的系统。

技术实现要素：

在一种实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室和一转换器，流体腔室的布局和配置用于接收含有一颗粒的一流体并提供与该流体中至少一部分的颗粒的在线声波控制，转换器的设置用于促进该流体腔室中的在线声波控制。该流体腔室包括至少一个第一部分和一个第二部分，该第一部分自对准并固定在第二部分上。

在另一种实施方式中，一种声音控制系统包括一流体腔室、一转换器和一气泡消除机构，流体腔室的布局和配置用于接收含有一颗粒的一流体并提供该流体中至少一部分的颗粒的在线声波控制，转换器的设置用于促进该流体腔室中的该在线声波控制。

在另一种实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室、一转换器和至少一个传感器，流体腔室被布局以接收含有一颗粒的一流体并处理该流体中至少一部分的颗粒的在线声学控制，转换器的设置用于促进该流体腔室中的该在线声学控制，传感器的布局和配置用于测量选自该物组中的一种物质的一种属性，该物组包括该流体、该颗粒、该转换器及其组合。

在另一种实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室、一转换器和一被动式热量转移器，流体腔室的布局和配置用于接收含有一颗粒的一流体并提供与该流体中至少一部分的颗粒的在线声波控制，转换器的设置用于促进该流体腔室中的该在线声波控制，被动式热量转移器的设置用于在线声波控制过程中转移该转换器的热量。

在另一中实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室、一转换器和一可操作的与该流体腔室连接的信息存储设备，流体腔室被布局以接收含有一颗粒的一流体并被配置以得到与该流体中至少一部分的颗粒的在线声波控制，转换器可拆卸地固定在流体腔室上，该转换器的设置用以至少部分促进该流体腔室中的该在线声波控制，该信息存储设备的布局和设置用以调整该在线声波控制以响应选自该参数组中的参数，该参数包括该转换器的谐振频率、该转换器的带宽、该转换器的电阻抗、该转换器的电容、该流体腔室的谐振频率、该流体腔室中的流体的流率、该转换器的温度、该转换器的功率、该转换器的使用期限信息及其组合。该信息存储设备设置有该转换器固定到该流体腔室上的该转换器的初始设置，该初始设置与该流体腔室的尺寸相关。

在另一实施方式中，一种分离系统包括一流体腔室、一第一进口、一第二进口、一第一出口、一第二出口和一定向垂直或基本垂直于重力方向的分流器，该流体腔室的布局和设置用以提供至少一第一流体和一第二流体的层流，并提供该第一流体中的至少一部分颗粒的在线声波分离，该第一进口的设置用以向该流体腔室提供该第一流体，该第二进口平行或基本平行于该第一入口设置并用以向该流体腔室提供该第二流体，该第一出口的设置用以接收该第一流体，该第二出口的设置用以接收包括至少一部分该颗粒的该第二流体，该分流器的设置用以至少部分分离该流体腔室中部分的该第一流体和该第二流体。

在另一实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室和一转换器，该流体腔室的布局用以接收包括一颗粒的一流体并处理该流体中的至少一部分的该颗粒的在线声波控制，该转换器的设置用以促进该流体腔室中的该在线声波控制。该流体腔室包括至少一第一部分和一第二部分，该第一部分自对准并固定在该第二部分上。

在另一实施方式中，一种控制系统包括一一次性流体腔室和一转换器，该一次性流体腔室的布局用以接收含有一颗粒的一流体并处理该流体中的至少一部分该颗粒的在线声波控制，该转换器的设置用以促进该流体腔室中的该声波控制。该转换器与该一次性流体腔室可拆卸安装并可重复使用。

在另一实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室和一转换器，该流体腔室的布局用以接收含有一颗粒的一流体并处理该流体中的至少一部分的颗粒的在线声波控制，该转换器的设置用以促进该流体腔室中的该在线声波控制。该流体腔室通过注塑成型、化学蚀刻、数控机床机械加工成型、真空成型、其他多种制造方法及其组合方式制成。

在另一实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室、一转换器和至少两个声阻抗层，该流体腔室的布局用以接收含有一颗粒的一流体并处理该流体中的至少一部分的颗粒的在线声波控制，该转换器的设置用以促进该流体腔室中的该在线声学控制，声阻抗层的设置用以与该流体腔室和该转换器配合以加强该在线音控制。该声阻抗层由下述材料组中的至少一种材料形成，该材料组包括聚合物、金属、陶瓷、玻璃、硅及其组合。

在其他实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室、一转换器和一可操作的与该流体腔室连接的流体输送系统，该流体腔室的布局用以接收含有一颗粒的一流体并处理该流体中的至少一部分的颗粒的在线声波控制，该转换器的设置用以促进该流体腔室中的该在线声波控制，该流体输送系统的布局和配置用以自动控制由该流体输送系统供向该流体腔室的该流体输送，控制流量序列、流率、流动时间跨度、液流体组成及其组合。

在另一实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室和一转换器，该流体腔室的布局用以接收包含一颗粒的一第一流体和一第二流体，并处理该第一流体中至少部分该颗粒的在线声波控制，该转换器的设置用以促进该流体腔室中的该在线声波控制。该第一流体初始位于一声压节点且与该第二流体相比具有一相等或相对较高的声阻抗，同时该第二流体初始位于一声压腹点。

在另一实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室和一转换器装置，该流体腔室的布局用以接收含有一颗粒的一流体并处理该流体中的至少一部分的颗粒的在线声波控制，该转换器装置包括多个压电设备的一正交排布，该转换器装置的设置用以促进该流体腔室中的该在线声波控制。

在另一实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室和一转换器，该流体腔室的布局用以接收含有一颗粒的一流体并处理该流体中的至少一部分的颗粒的在线声波控制，该转换器的设置用以促进该流体腔室中的该在线声波控制。该流体腔室促进包括该流体腔室中的至少两股流体的多重平行流的生成。

在另一实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室、一转换器和一电气匹配电路，该流体腔室的布局用以接收含有一颗粒的一流体并处理该流体中的至少一部分的颗粒的在线声波控制，该转换器的设置用以促进该流体腔室中的该在线声波控制，该电气匹配电路布局和配置用以抑制设定的可供该转换器利用以提供声波的选择带宽之外的频率。

在另一实施方式中，一种控制系统包括一流体腔室和一转换器，该流体腔室的布局用以接收含有一颗粒的一流体并处理该流体中的至少一部分的颗粒的在线声波控制，该转换器的设置用以向该流体腔室提供用于在线声波控制的声波，该转换器受脉冲宽度调制驱动和方波驱动中的至少一个驱动。

本发明的其他特征和优点体现在下述更多的细节描述，以实施例结合附图说明本发明的原理。

附图说明

图1是本申请的一种实施方式的一系统的一种截面视图。

图2是本申请的一种实施方式的包括一驱动的一流体腔室的一种截面视图。

图3本申请的一种实施方式的一分流器的一种透视图。

图4是本申请的一种实施方式的包括一气泡消除元件的一流体腔室的一种截面视图。

图5是本申请的一种实施方式的一系统的一种正视图。

图6是本申请的一种实施方式的一转换器固定在一流体腔室的一种过程图。

图7是本申请的一种实施方式的包括一匹配层的一系统的一种截面视图。

图8是本申请的一种实施方式的包括多重匹配层的一系统的一种截面视图。

图9是本申请的一种实施方式的包括传感器和一控制器的一系统的一种截面视图。

图10是本申请的一种实施方式的一系统的一种示意图。

图11是本申请的一种实施方式的一系统的一种替换示意图。

图12是本申请的一种实施方式的包括一种或多种开关元件的一系统的一种示意图。

图13是本申请的一种实施方式的包括一种或多种开关元件的一系统的一种替换示意图。

图14是本申请的一种实施方式的转换器装置设置用以测量流体的一种过程图。

图15是本申请的一种实施方式的两股流体位于一流体腔室内的一种截面视图。

图16是本申请的一种实施方式的一平行流系统的一种截面视图。

图17是本申请的一种实施方式的转换器元件的一正交排布组合的一种截面视图。

图18是本申请的一种实施方式的一热量转移装置的一种截面视图。

图19是本申请的一种实施方式的交替的热量转移装置的一种截面视图。

图20是本申请的一种实施方式的耦合有一保护设备的转换器的一种示意图。

只要可能，同一附图标记在全部附图中表征同一部件。

发明内容详述

本发明提供声波控制和分拣颗粒的系统和方法。本申请的实施方式，例如，相较于不包括本申请公开的一种或多种特征的方案，提供一次性流体腔室，提供可拆卸声波控制转换器，提供可重复利用的声波控制转换器，促进气泡消除，增加流层，增加平行流，增加转换器保护器，提供带有转换器的流检测器，提供存储的转换器校准信息，提供转换器的被动式热量转移，提供复合压电转换器，及其组合。

如图1所示，一系统100包括一流体腔室101和一转换器111。该流体腔室101的配置用以促进其中的至少一种流体流。该转换器111相对该流体腔室101设置，用以促进至少一种流经该流体腔室101的在线声波控制。例如，在一种实施方式中，该转换器111被固定在该流体腔室101上，且配置以使声波直指向该流体腔室101中的流体。该声波流经该流体腔室101中的该至少一种流体，控制该至少一种流体中的至少一种颗粒，例如，通过分拣该至少一种颗粒，从一种或多种流体中分离该至少一种颗粒，或其组合。此处所用，术语“声波”包括次声波、声波、和／或超声波。次声波包括具有低于人类听觉范围下限的频率的声压波，其约为20赫兹（hz）。声波包括具有人类听觉范围内的频率的声压波，其约在20hz至20khz之间。超声波包括具有超出人类听觉范围上线的频率的声压波，其约为20khz。

在一个实施例中，该转换器111包括一复合压电转换器，该复合压电转换器的混合材料中具有至少一个压电转换器。例如，在另一个实施例中，该复合压电转换器包括设置在一聚合物基体上的一个或多个陶瓷压电转换器。在进一步的实施方式中，复合压电转换器的陶瓷和聚合物组成结构包括但不限于2-2, 0(0)-3, 1(0)-3, 2(0)-2-2。其他适用的转换器包括能产生声波的任何转换器，例如但不限于谐振器、叉指式换能器（IDT）、表面声波（SAW）装置、立式表面声波（SSAW）装置、体谐振器 、薄膜体声波谐振器、微机电系统（MEMS）、电磁声换能器或其组合。本领域一般技术人员可以理解，该SAW装置不限于任何一种配置，并且可以包括任何适用的配置，例如但不限于压电基板上的叉指电极、沉积在非压电基板上的压电膜上的交叉电极、非压电基板上的楔形换能器（见图16）、非压电基板上的梳状换能器或其组合。适用的压电衬底包括，例如，石英石和／或铌酸锂，而合适的非压电衬底包括，例如，玻璃和/或耐热玻璃。

另外或其他替换形式，如图17所示，该换能器111包括多个压电装置1701。多个压电装置1701的设置用以形成正交排布，从而形成用于生成压力波的多个转换器柱。在另一实施方式中，多个压电装置1701被固定安装在一导电匹配层1703上，例如但不限于，镀有导电金属层的一腔室部件或部分腔室部件。多个压电装置1701以合适的方式固定安装，包括，例如，粘合和／或浇铸。在另一实施方式中，未固定安装在该匹配层1703上的多个压电装置1701被固定安装到一箔或柔性电路上以提供其导电性。另外或其他替换形式，通过将电极与一导电金属箔或柔性导电电路连接，使多个压电装置1701的顶部或底部电连接，促进形成2-2转换元件的布置。

成型带有多个压电装置1701的转换器111的方法包括，但不仅限于，同时在其上部和下部的表面上具有电极的单一单片转换器，将单片转换器固定安装在导电匹配层1703上，以及将单片转换器切割成矩阵结构的独立转换器棒或条。单个转换器棒或条的矩阵形成多个压电装置1701。另外，多个压电装置1701之间的空气切缝增加了材料的厚度谐振，从而提高了该转换器111的工作效率。

转看图1，该流体腔室101包括一腔体103，在其中成型有一流体接收部105。在一个实施方式中，该流体腔室101的配置用以促进流经其中的至少一种流体的层流或基本层流。另外或其他替换形式，如图2-3所示，该流体腔室101包括一具有流体接收部105的分流器201。该分流器201用以在该流体接收部105中至少部分地分离一第一流体203和一第二流体205。例如，如图3所示，该分流器201包括设有一开口303的一分流器本体301。该分流器本体301分离进入和／或离开该流体接收部105的该第一流体203和该第二流体205，同时该开口303允许该第一流体和该第二流体在流经该接收部105时相互接触。通过分离进入该接收部105的该第一流体203和该第二流体205，该分流器201促进该第一流体203和该第二流体205的层流，减少或消除紊流，减少或消除该第一流体203和该第二流体205的混合，及其组合。

该流体腔室101和/或该分流器201由相同、基本相同或不同的任意一种合适的材料制成，用以接触供向该流体接收部105的至少一种该流体。合适的材料包括，但不仅限于，丙烯酸塑料、聚碳酸酯、聚丙烯类、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、其他塑料、不锈钢、导热性金属、铝、合金、其他合金、其他金、低硬度硅、低硬度聚氨酯、或者其组合。另外，该流体腔室101和/或该分流器201由相同、基本相同或不同的工艺制成，例如，但不仅限于，激光切割、水射流切割、注射成型、化学蚀刻、计算机数字控制（例如， CNC）机械加工、真空成型、冲压、模冲压或它们的组合。例如，在一种实施方式中，该流体腔室101使用塑料注塑成型制成，且该分流器201利用热传导性金属通过切割和/或冲压制成。在其他实施方式中，塑料材料的该流体腔室101和热传导性金属材料的该分流器201通过一热处理相互固定安装。在进一步的实施方式中，该热处理工序包括通过，例如，涡流加热、电阻加热、和/或直接热接触，将该分流器201加热到该塑料腔室部件的熔点。

转看图4，在一种实施方式中，该流体腔室101包括一气泡消除元件401。在其他实施方式中，该气泡消除元件401设置在该流体接收部105的至少一个表面上、该分流器201的至少一个表面上、或其组合。在进一步的实施方式中，该气泡消除元件401设置在延伸自该腔室本体103的一流体入口411和/或一流体出口412的一个表面上。该气泡消除元件401可采用任意一种合适的元件，以减少或消除该系统100流体接触面上的气泡附带。一种合适的气泡消除元件401包括一亲水表面和/或涂层例如，但不仅限于，一二氧化钛涂层。另一合适的气泡消除元件401包括一有机复合物表面涂层，例如聚对二苯C，等离子处理的亲水、血溶性表面。另外或可替换的，该气泡消除元件401包括一可减少或消除气泡附带的物理结构。合适的物理结构包括，例如，凹槽、凸起、鳞片状、或其组合。通过减少或消除该系统100的流体接触表面的气泡附带，该气泡消除元件401增加了流体接收部105中的层流。

参考图5，在一种实施方式中，该流体腔室101包括一个或多个成型于其内或延展于其外的结构。在另一实施方式中，该结构包括一第一部501和一第二部502，该第一部501和该第二部502被固定安装在一起以形成该腔室本体103和/或该流体接收部105。该第一部501，该第二部502，和/或该分流器201以合适的安装媒介或工艺被固定安装。一种合适的安装媒介包括胶黏剂或密封剂。特定的胶黏剂或密封剂，例如，但不仅限于，荧光粘合剂和/或乳浊胶黏剂，同时被用于固定安装流体腔室101的结构和检测该流体腔室101的结构间的密封性。其他合适的安装媒介包括压敏胶黏剂、密封垫片、其他可减少或不需胶黏固化时间的媒介、或其组合。合适的安装工艺包括，但不仅限于，热塑性焊接、感性焊接、或其组合。

另外或可替换的，该第一部501、该第二部502、和/或该分流器201包括一个或多个定位结构504（见附图3中所示的该分流器201的定位结构，其在附图5中未示出）。在一种实施方式中，该一个或多个定位结构501与该第一部501、该第二部502、和/或该分流器201对齐，且该第一部501、该第二部502和/或该分流器201通过该安装媒介和/或工艺完成安装。在另一实施方式中，该一个或多个定位结构504对齐并且至少部分固定该第一部501、该第二部502、和/或该分流器201。合适的定位结构504包括，但不仅限于，夹紧结构、 相互配合的凸起与凹部、重叠部、相互配合的柱体与孔件、或其组合。

该流体腔室的其他结构包括，但不仅限于，至少一个入口结构505和/或至少一个出口结构506，例如，在一种实施方式中，该第一部501和/或该第二部502的内部成型有或外部延伸设置有至少一个入口结构505和/或至少一个出口结构506。该入口结构505和该出口结构506流动地将该流体接收部105与该流体腔室101的外部连接，促进进入和离开该流体接收部105的至少一种流体流动。合适的入口结构505和/或出口结构506包括，但不仅限于，成型连接管、倒钩、或其组合。

在一种实施方式中，如图5所示，该第一部502的内部设有或外部设有一转换器接收部511。该转换器接收部511的设置用以接收转换器111，使该转换器111相对该流体腔室101定向，和/或将该转换器111安装在该流体腔室101上。例如，在另一实施方式中，该转换器111一体安装或可拆卸的固定在转换器接收部511内。在进一步的实施方式中，该转换器接收部511的设置用以分隔该转换器111和该腔室本体103，在该转换器111和该流体接收部105之间形成一匹配层。本领域普通技术人员可以理解，将该转换器安装到该流体腔室101的方式不仅限于上述实施方式，且另外或可替换的包括将该转换器接收部511成型于该第一部501内和/或成型于该第一部501上，该转换器111可拆卸的直接安装在该流体腔室101上，该转换器111与该流体腔室101一体成型，或其组合。

除固定安装在该流体腔室101上，该转换器111与该系统100电耦合，比如，例如，通过一系统界面510。合适的系统界面510包括匹配层，该匹配层例如，但不仅限于，玻璃、硅、陶瓷、金属、高分子聚合物、任意其他适用的声阻抗匹配的材料，或其组合。在一种实施方式中，该转换器111通过焊接或其他热处理与系统界面510连接，该转换器111与该系统界面510的热连接在该转换器111和该系统界面510之间形成电气接口。可替换的，该转换器111不通过热连接与该系统界面510电耦合，比如，例如，通过电气接口元件513。合适的电气接口元件513包括，但不仅限于，箔、柔性电路、引线、金属弹簧触电，或其组合。

该电气接口元件513的设置用以连接该系统界面510，电气接口元件513与该系统界面510之间的连接实现了该转换器111和该系统界面510之间的电传递。例如，在一种实施方式中，该第二部501和/或该流体腔室101的任意其他部分包括一支撑结构507，例如，但不仅限于，一组支腿509、支座，或其组合。在另一实施方式中，该支撑结构507使该流体腔室101与该系统界面510对齐和/或使该流体腔室101固定在该系统界面510上。在进一步的实施方式中，该支撑结构507将该电气接口元件513夹持在该系统界面510上，将该电器接口元件513固定在该系统界面510上并保持二者之间的电传递。可替换的，该流体腔室101固定在该系统界面510上以定位连接到系统界面510的金属弹簧，以提供该转换器111和该系统界面510之间的电传递。

另外或可替换的，该转换器111通过被动式热传递得到冷却。此处，所述的“被动式热传递”包括任意一种不需要有源电路和设备的热传递。在一种实施方式中，该电气接口元件513是导热的，提供电传递和热转移。例如，如图18-19所示，该电气接口元件513与一个或多个导电件1801电耦合，比如，冷却板和/或散热器。该转换器111在工作中产生的热量通过该电气接口元件513被转移至一个或多个导电件1801，从而该转换器111通过被动式热传递实现冷却。在另一实施方式中，该转换器111被直接固定在一导热材料上，例如，但不仅限于一导热和/或导电匹配层1901上。在进一步的实施方式中，一导热和/或导电框架1903与该导热和/或导电匹配层1901耦合。该转换器111在工作中产生的热量通过该导热和/或导电匹配层1901和/或该电气接口元件513被转移至该导热和/或导电框架1903和/或一个或多个导电件1801，从而使该转换器111通过被动式热传递实现冷却。该转换器111的冷却增加了转换器的工作寿命，增加了工作效率，降低了该转换器111、该流体腔室101、和/或该流体接收部105内的流体的热损坏，或其组合。在一替换实施方式中，该转换器111通过诸如，例如，一主动冷却框架或冷却件被主动冷却。

参考图6，在一替换实施方式中，该系统界面510被直接固定在该转换器111上，和/或被设置在该转换器与该流体腔室101之间。在另一实施方式中，该系统100包括一个或多个设置在该转换器111和该流体接收部105之间的中间组件601。在进一步的实施方式中，该中间组件601包括一耦合件605，例如，但不仅限于，一被附接在和/或至少部分地定位在流动室101内的低硬度聚合物界面。该低硬度聚合物界面形成该转换器111所用的一声界面。另外，该低硬度聚合物界面可包括一覆层，例如，但不仅限于，一用于减少或消除该聚合物界面污染的旋切覆盖物。

在一种实施方式中，如图7所示，该中间组件601包括一声匹配层701。该声匹配层701包括任意的适用材料，其被固定和/或部分设置在该流体腔室101内的位于该转换器111和该流体接收部105之间的位置上。合适的材料与该流体腔室103的材料相同或不同，且包括，但不仅限于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、PVDF、玻璃、硅、陶瓷、金属、聚合物、具有相同的声阻抗或介于该转换器111和该流体接收部105内流体之间的声阻抗的任意其他材料，或其组合。例如，在另一实施方式中，该阻抗值自该转换器111至该声匹配层701至该流体接收部105内的该第一流体203，遵循以下几何等式：

其中Z表示声阻抗（兆瑞利）。在进一步的实施方式中，该声匹配层701包括一四分之一波长增强范围内的厚度，该四分之一波长增强范围通过下式定义：

其中lambda表示腔室本体103内转换器频率或流体接收部105内流体的波长，且N是对应于在节点之间拟合的半波长的数量的整数。

本领域普通技术人员可以理解，该声匹配层701不仅限于上述阻抗值和厚度，且可包括任意合适的阻抗值和/或厚度。其他合适IDE声阻抗值包括，但不仅限于，其他等比级数、线性或算数级数、和/或调和级数。其他合适的厚度包括，但不仅限于，任意四分之一波长增强范围之外的厚度。

该声匹配层701的厚度通过合适方式形成，例如，将声匹配材料浇铸到该转换器111和/或该流体腔室101上，将声匹配材料研磨到需要的厚度，将声匹配材料层粘结到该转换器111和/或该流体腔室101上，将声匹配材料喷射沉积，或其组合。该声匹配层701具有一在四分之一波长增强范围内的厚度，在该流体接收部105的中部平面上生成一单独声压节点，从而提高声分离效能。另外或可替换的，该声匹配层701的厚度优化了该转换器111与该流体腔室101的规格之间的共振频率匹配度，优化了该流体接收部105内的流体与该转换器111之间的声阻抗的匹配度，及其组合。

转看图8，在一个实施方式中，该中间组件601包括两个或两个以上的声匹配层701，两组该两个或两个以上的声匹配层701均为与该流体腔室101的材料相同或不同的材料。合适的材料包括，但不仅限于，聚合物、金属、陶瓷、玻璃、硅、及其组合。在另一实施方式中，每个声匹配层701包括一较该转换器111不同的声阻抗值，和/或每个声匹配层701包括较其他声匹配层701不同的声阻抗值，该两个或两个以上声阻抗层701形成阻抗梯度。例如，在进一步的实施方式中，该转换器111包括的声阻抗值为25（兆瑞利），该两个或两个以上声匹配层701包括一第一匹配层801和一第二匹配层802，第一匹配层801的阻抗值为10（兆瑞利）、第二匹配层802的阻抗值为4（兆瑞利），且该第一流体203的阻抗值为1.6（兆瑞利）。上述示例中，每个第一匹配层801和第二匹配层802具有一在四分之一波长增强范围内的厚度。两个或两个以上声匹配层701形成的该阻抗梯度减少了声波的传递损耗，增加了颗粒控制效率，相较于未设有一匹配层的系统、促进了在线声波控制的优化，或其组合。

根据本文中的一个或多个实施方式，多个部件构件具有定位结构504，该转换器111可拆卸的固定安装在该流体腔室101上，和/或该转换器111与该系统界面510之间的电耦合，提高了生产效率，降低了生产成本，提供一次性部件和/或流体腔室101，或其组合。例如，在一种实施方式中，在向该流体腔室101中提供一生物质或毒害质的流体后，该转换器111被分离且该流体腔室101或流体腔室101的一个部501,502被丢弃不再使用。被分离的转换器111可与另一流体腔室101配合重复使用，促进转换器与一个或多个不同流体腔室配合的重复利用。另外或可替换的，例如，该流体腔室101，和/或一个部501,502通过湿/蒸汽杀菌、干热杀菌、环氧乙烷、杀孢药剂、玻璃等离子体、发射源或其组合的方式被消毒。该转换器111随后安装在或重新安装在消毒后的流体腔室101上，促进该转换器111和/或流体腔室101的重复利用。

参考图9，在一个实施方式中，该系统100包括一控制器901和一电驱动源903，例如，但不仅限于，一放大器或晶体管。该控制器901可操作的与该电驱动源903耦合，且该电驱动源903与该转换器111可操作的耦合。在另一实施方式中，一信息存储设备是该流体腔室101成一体和/或耦合于该流体腔室101。该信息存储设备存储针对各个流体腔室101和/或该转换器的声波属性，流体腔室101和/或该转换器的设置用以至少部分促进在线声波控制。该声波属性包括，但不仅限于，该流体腔室101的尺寸、该流体腔室101的共振频率、其他流体腔室属性、该转换器111的共振频率、该转换器11的带宽、该转换器111的点阻抗值、该流体腔室101的电容值、该流体腔室101的的温度、该流体腔室101的功率、该流体腔室101的使用期限、其他转换器属性、该流体腔室101内的流体的温度、该流体腔室101内的流体的流率、其他流体属性、或其组合。

在进一步的实施方式中，该信息存储设备向该控制器901提供声波属性，且该控制器901组基于该信息存储设备提供的该声波属性信息设置和/或调节一个或多个该系统100的参数。例如，基于该转换器111、该系统界面510、和/或控制器901与该流体腔室101的连接，该信息存储设备向该控制器901提供声波属性，且该控制器901基于该流体腔室101的具体化声波属性，设置和/或调节电驱动源903的驱动参数和/或该转换器111。通过提供具体到每一个独立流体腔室101的声波属性，该信息存储设备促进该转换器111的再利用，促进一个单独转换器111与多个不同的流体腔室101的配合使用，促进多个转换器111与一个单独流体腔室101的配合使用，提高了工作效率，或其组合。

另外或可替换的，该控制器901的设置用以接收至少一种由系统100中的一个或多个传感器905测得的属性。响应至少一种由该一个或多个传感器905测得的属性，该控制器901保持或调节该系统100的参数。例如，在一个实施方式中，该控制器901调节该转换器111的电驱动波形，以响应该流体和/或该转换器111的属性的变化对在线声波控制的影响。对电驱动波形的调节修正了该转换器111生成的声波的频率、波相、和/或波形，从而促进优化响应以改变流体环境。

该一个或多个传感器905包括任何适用的传感器，以测量该转换器111和/或该流体接收部105内的流体的属性，例如，但不仅限于，压力、容量、流率、粘性、声波性质、组成、气泡的形成、或其组合。每个传感器905被设置在系统100内，一体地或可拆卸的固定安装在系统100的表面，嵌入系统100内，和/或直接或接近直接的与该流体接收部105内的流体接触。例如，在一个实施方式中，该系统100上设有一个或多个传感器保持部906，每个传感器保持部906的设置用以接收、保持、和/或定位一个或多个其中的传感器905。

合适的传感器905包括一压力传感器，例如，但不仅限于，一PVDF压电聚合物传感器、一MEMS压力传感器、或二者的组合。在一个实施方式中，该压力传感器被安装在相对于该转换器111的该流体接收部105的一个内部表面和/或该腔室本体103的一个外部表面。在另一实施方式中，该压力传感器的设置用以检测该转换器111生成的压力场。在进一步的实施方式中，该压力传感器记录测得的压力场的相较于一转换器驱动频率的最小值，该转换器驱动频率为该转换器111和该流体腔室101的共振值。

另一种合适的传感器905包括一应变传感器。在一种实施方式中，该应变传感器包括由PVDF形成的该分流器201或任意其他压电聚合物。在另一实施方式中，该压电聚合物分流器包括一用以测量应变的电极板，测得的应变值表征该流体接收部105内的该两个或两个以上流体的不同层流。

另外的或可替换的，该传感器905包括一色彩传感器，例如，但不仅限于，一专用色彩传感器，红色发光二极管（LED）和光电传感器，或其组合。该色彩传感器与流经该流体接收部105的流体流直接或接近直接接触，且在一种实施方式中，嵌入在腔室本体103中。在另一实施方式中，该色彩传感器测量该流体接收部105中的流体的色度，便于基于测得得色度确定某些流体类型。例如，在某些实施方式中，在流体接收部105中检测到红色色度表示血液得存在。在进一步的实施方式中，该色彩传感器包括一专用红外（IR）LED和一IR二极管传感器、一专用脉冲回波转换器（例如由PZT和/或PVDF制成），或其组合。该专用IR LED和IR二极管传感器的设置用以测量流体接收部105内的流体的红外响应，而专用脉冲回波转换器的设置用以测量流体接收部分105内的流体的声波反向散射。

在一种实施方式中，一个或多个传感器905包括一电容传感器。在另一实施方式中，该电容传感器包括该腔室本体103的两个相对的金属化表面，该二相对的金属化表面形成电容器或类电容器结构的两个电极。该电容传感器测量两个相对的金属化表面的电容，以便于该流体接收部105的内容物的确定。例如，基于测得的电容值，该电容传感器便于确定是否有流体存在于该流体接收部105中。在进一步的实施方式中，该腔室本体103的至少一个表面由压电活性材料制成（例如PVDF），且被金属化后形成一系列的子单元。脉冲每个子单元并记录其中的超声回波以表征气泡是否存在于该流体接收部105中。

参考图10-13，在一种实施方式中，系统100包括可操作地耦合到电驱动源903的频率发生器1001。频率发生器1001包括任何合适的发生器，例如但不限于正弦波信号发生器、脉冲宽度调制驱动器、方波驱动器或其组合。与正弦波信号发生器相比，脉冲宽度调制驱动器和/或方波驱动器具有低的复杂性，低的成本和/或增加的工作效率。在另一实施方式中，如图12-13所示，系统100包括一个或多个开关元件1201，例如但不仅限于场效应晶体管（FET）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），n－沟道 MOSFET，p－沟道MOSFET或其组合。一个或多个开关元件1201的设置用以在转换器111中提供所需的电压和／或限流波形。另外或可替换的，一个或多个开关元件1201向转换器111提供方波电压和／电流波形，其具有驱动该转换器111的主频率。转看图13，在一种实施方式中，一个或多个开关元件1201以全波桥形式设置，利用一单电压源向该转换器111中提供该电压和／或电流波形。

在某些实施方式中，该系统100被配置为检测该转换器111的频率和／或将该转换器111的频率保持在预定的带宽内，该带宽例如但不仅限于该系统100的谐振频率。例如，在一种实施方式中，参看图10-11，该系统100包括反馈装置，其中控制器901响应一个或多个传感器905接收的频率信息以保持或调节转换器111的频率。在另一实施方式中，该系统100包括一电气匹配电路，其设置用以抑制设定带宽之外的频率。该电气匹配电路以串联或并联的方式定位在该电驱动源903和该转换器111之间，且包括任意一种适用于增加和／或减少供向该转换器111的电能的电路。合适的电气匹配电路包括但不仅限于电阻器、电容器、电感器、变压器、频率滤波器、或其组合。相较于在谐振频率和／或设定带宽之外工作的转换器和／或系统相比，将该转换器111保持在设定带宽之内提高了该转换器111和／或该系统100的工作效率。

另外或可替换的，如图20所示，该转换器111与一保护装置2001。该保护装置2001的设置用以减少或消除该转换器111中的电荷积聚，减少或消除意外放电对该转换器111的损坏。合适的保护装置包括，但不仅限于，一瞬态电压抑制(TVS)装置2003、一泄放电阻、一稳压二极管、或其组合。

参考图10-11，在一种实施方式中，该系统100包括一流体传递装置1010。在另一实施方式中，该流体传递装置1010包括至少一个泵1011和／或至少一个阀1012。该至少一个的泵1011和／或该至少一个的阀1012可操作的连接到该流体腔室101、该控制器901、该一个或多个传感器905、或其组合。例如，在进一步的实施方式中，该至少一个的泵1011和该至少一个的阀1012相互连接，和／或通过合适的管道与该流体腔室101连接。该管道与该流体腔室101一次性、可拆卸的配合，和／或与一流体传递截面耦合以促进该流体传递装置1010与一个或多个该流体腔室101之间的连接和拆卸。另外或可替换的，该至少一个的泵1011和该至少一个的阀1012与该控制器901电耦合。该控制器901操控该至少一个的泵1011和该至少一个的阀1012，以设置或调整流率、流量序列、流量时间跨度、流体组成、或其组合。通过操控该至少一个的泵1011和该至少一个的阀1012，该控制器901实现传递和进程的自动控制，从而减少劳动力、减少操作失误、和／或提高效率。

合适该流体传递装置1010的泵包括，但不仅限于，注射泵、齿轮泵、螺杆泵、蠕动泵、绳泵、或其组合。在一种实施方式中，该至少一个的泵1011在声波控制之前强制预控制流体通过该系统100，该预控制流体用以消除该管道和／或该流体腔室101中的气体。合适的预控制流体包括，但不仅限于，磷酸盐缓冲盐水（PBS）、氯化钠溶液、式3添加剂溶液（AS-3）、葡萄糖和氯化钠处理溶液、乙醇溶液、异丙醇、丙酮及其他可用方案。在另一实施方式中，该流体传递设备1010包括至少一个样本存储器1013和／或至少一个采样存储器1014。例如，在进一步的实施方式中，包括两个样本存储器1013、三个泵1011、两个阀1012、以及两个采样存储器1014。其中一个泵1011生成一自其中一个样本存储器1013至该流体腔室101的一第一入口的该第一流体203（例如血液）的流，同时，另一泵1011生成一自其他样本存储器1013至该流体腔室101的一第二入口的该第二流体203（例如缓冲溶液）的流。在进一步的实施方式中，该第一入口和该第二入口之间平行或基本平行设置，促进该流体接收部105中的该第一流体203和该第二流体205的层流。该流体腔室101中声波控制将该第一流体203中的至少一种颗粒转移至该第二流体205，形成净化血液1023和废弃物1025。该净化血液1023从该流体腔室101的一第一出口离开、并被其中一个采样存储器1014收集，同时该废弃物1025通过该第三个泵1011自该流体腔室101的一第二出口被抽离出、并被其他采样收集器1014收集。

在一种实施方式中，该控制器901的设置用以调节和／或保持该至少一个的泵1011中的该流率，和／或调节和／或保持该转换器111生成的声波以响应测得的该流体腔室101中流体的流率。该流率或该声波的调节和／或保持促进该系统100的声波控制的增强和／或控制效率的提高。在另一实施方式中，该转换器111的设置用以测量该流体腔室101中的流率。例如，如图14所示，再进一步的实施方式中，该转换器111被设置成两个或更多的部件1401，该两个或更多的部件1401组成转换器的装置以发射和接收声。该转换器111、该控制器901和／或该系统100基于接收到的声，以确定该流体腔室101内的流率。

见图5，在一种实施方式中，该系统100和／或该流体传递装置1010用于在相对高的声阻抗流体1503进入该流体接收部105时、将该相对高的声阻抗流体1503置于一声压节点1504上，并在相对低的声阻抗流体1501进入该流体接收部105时、将该相对低的声阻抗流体1501置于一声压波腹1502上。此处，定义“相对高的声阻抗”指该流体的声阻抗值高于或等于该相对低的声阻抗流体的声阻抗值。例如，特定的氯化钠和／或葡萄糖／溶液相较于水和／或血液具有较高的声阻抗值。声波适用过程中，该相对高的声阻抗流体1503在该声阻抗节点1504上的初始位置减少或消除该流体腔室101中的流体的垂直移动（自该压力波腹至该压力节点的方向）。另外，该流体腔室101中的流体的垂直移动的减少或消除能够减少或消除该流体腔室101中的流体迁移和／或污染。

转看图16，在一种实施方式中，该流体腔室101的设置用以将流经该流体接收部105中的独立流1603生成两股或两股以上平行流1601。该两股或两股以上平行流1601可通过任意适用的结构生成，例如，但不仅限于，该流体腔室101中的多个入口和／或出口。携有两股或两股以上平行流1601的该独立流体1603与该流体腔室101中的至少其他一股流体1603相同或不同。例如，在另一实施方式中，该一股流体1601包括一标准流，且另一流体包括一鞘流。在进一步的实施方式中，该系统100包括一三维（3D）片状结构，用以生成两股或两股以上平行流1601和／或该独立流体1603的在线声波控制。例如，一种合适3D片状结构包括固定在一位于基部1607的声楔1605上的该转换器111。该转换器111和该声楔1605促进该两股或两股以上平行流1601的声波控制，例如，颗粒自该标准流移动至鞘流以分离和／或混合交换颗粒。该两股或两股以上平行流1601促进单个流体腔室101中的样本数量的增加的同步进程，从而提高工作效率和／或提高声控制产能。

根据本申请的一种或多种实施方式的该系统100提供的声波控制适用范围包括，但不仅限于，血液组分分离（例如，白血细胞（WBC）、红血细胞（RBC）、血小板、血浆），治疗性的（例如，输血），诊断性的，微生物分离，微生物浓缩，癌细胞分离，胎儿细胞分离，循环内皮细胞分离，颗粒选择（例如，基于粒径的分离；颗粒粒径从纳米到毫米的范围），免疫细胞分选（例如，用于基础研究），t－细胞亚群分选（例如，用于免疫治疗），精子分选，细菌分选（例如，用于基础研究），染色体分选（例如，用于遗传研究），囊泡分离，外来体分离，荧光蛋白标记细胞的选择，抗体生产细胞的选择，细胞清洗，颗粒介质交换，或其组合。本领域普通技术人员可以理解，所述“颗粒”和“粒子”意指全部上述有机的、无机的、生物的、非生物的要素。

根据本申请中的一种或多种实施方式中，本领域普通技术人员可以理解，多个替换方案和等同方案落入本发明保护范围。另外，基于本发明技术方案出发为获得特定的条件或材料的修正均落入本发明保护范围。因此，本发明的保护范围不限于本身轻重作为优选的特定的实施方式。另外，全部发明描述中的数值应被理解为精确值与近似值。