形状的毛细管和至少一个耦合到所述毛细管的换能 器。优选地，所述毛细管为椭圆形。该实施方式可进一步包括用于对颗粒成像的成像器。
[0023] 本发明的另一个实施方式包括将颗粒以声学方式集中到包含颗粒的流体中的准 平面布置中的方法。优选地，该方法包括使其中包含颗粒的流体流过流动腔，所述流动腔包 括扁圆形横截面形状；以及使所述流体经受声辐射压力。优选地，流体腔的横截面形状为椭 圆形。该实施方式也可包括对颗粒成像。
[0024] 本发明的目的、优势、新颖特征和进一步的适用性范围将会分部详细地在下文中 结合附图进行描述，并且在审查以下内容时其对于本领域技术人员而言在某种程度上是显 而易见的或者可以从本发明的实践中学习到。可通过特别是所附权利要求中指出的工具和 组合意识到并获得本发明的目的和优势。
[0025] 附图的简要说明
[0026] 附图被并入说明书中并且形成了说明书的一部分，其中示出了本发明的一个或多 个实施方式，其连同描述一起用于解释本发明的原理。附图仅用于示出本发明的一个或多 个优选实施方式，但不能解释为限制本发明。在附图中：
[0027] 图1为示出线驱动毛细管的本发明的实施方式，在该毛细管中，颗粒以声学方式 集中于毛细管的中心轴上；
[0028] 图2示出根据本发明的一个实施方式具有开槽的压电换能器（PZT)的线驱动毛细 管的结构；
[0029] 图3示出根据本发明的一个实施方式具有椭圆形截面的线驱动毛细管的示图；
[0030] 图4示出根据本发明的一个实施方式具有椭圆形截面的线驱动毛细管中的力势 能U;
[0031] 图5示出根据本发明的一个实施方式在椭圆形截面的线驱动毛细管中用于球形 乳胶颗粒的不同长宽比的力势能；
[0032] 图6A和图6B示出根据本发明的一个实施方式的流过椭圆形截面的线驱动毛细管 的集中的颗粒流；
[0033] 图7A和图7B示出根据本发明的一个实施方式分布在中心芯流中的以流体动力学 方式集中的颗粒；
[0034] 图8示出根据本发明的一个实施方式与流体动力学方式集中相结合的颗粒的声 学方式集中；
[0035] 图9A和图9B示出根据本发明的一个实施方式的声学辅助流体动力学方式集中； 以及
[0036] 图10示出根据本发明的一个实施方式在微流体通道中声学方式与流体动力学方 式集中的结合。
[0037] 发明的详细说明
[0038] 这里使用的"a"意为一个或多个。
[0039] 这里使用的"流动腔"意为具有选自矩形，正方形，椭圆形，扁圆形，圆形，八角形， 七角形，六角形，五角形，以及三角形的形状的通道或毛细管。所述流动腔的内壁的形状不 需要与其外壁的形状相同。作为非限制性实施例，流动腔可以具有由圆形限定的内壁和由 矩形限定的外壁。另外，流动腔可以是材料与几何体的复合结构的一部分，其中上述形状之 一确定流动腔的内部形状。
[0040] 这里使用的"毛细管"意为具有选自矩形，正方形，椭圆形，扁圆形，圆形，八角形， 七角形，六角形，五角形，以及三角形的形状的通道或腔。毛细管的内壁的形状不需要与其 外壁的形状相同。作为非限制性实施例，毛细管可以具有由圆形确定的内壁和由矩形确定 的外壁。
[0041] 本发明的一个实施方式的一方面提供了装置构造期间的方便对准以及更大的声 源孔。本发明的一个实施方式的另一方面提供了具有扁圆形截面的线驱动毛细管以获得准 平面颗粒浓度。另一方面提供了在颗粒不接触毛细管内壁和/或与毛细管内壁保持接触的 情况下的平面颗粒浓度。另一方面提供了其中颗粒分布于狭窄景深的平面内的成像应用。 另一方面提供了应用声辐射压力辅助稳定标准流体动力学方式颗粒集中系统。再一方面提 供了在缓流流体动力学系统中的降低的鞘消耗以辅助颗粒在平面系统（例如基于芯片的 系统）中集中。又一方面仍然提供了从射流系统中移除气泡的方法。
[0042] 具有开槽源的线驱动毛细管的结构
[0043] 线驱动毛细管用于以声学方式聚集在毛细管中的流动的流束中的颗粒。颗粒受到 时间平均的由声辐射压力产生的声学力。图1示出根据本发明的一个实施方式在偶极模式 下操作的线驱动毛细管10,其中颗粒12以声学方式集中到毛细管14的中心轴线上声学形 成的颗粒阱的位置。（图1所示出的实施方式适用于系统的任何一个振动模式中而不管它 是单极模式、双极模式、四极模式等，还是多种模式的组合。）可以驱动其中源的不同空间配 置附着到毛细管上的不同模式配置。
[0044] 本发明的一个实施方式的另一方面提供了线驱动毛细管系统，其中该系统传送毛 细管内的稳定声学信号并且具有驱动系统的机电回路的一致、可重复的电特性。
[0045] 在本发明的一个实施方式中，线驱动毛细管10包括连接到振动源16的毛细管14。 毛细管14可以但不限于由玻璃、金属、塑料或其任何组合制成。低损耗材料优选为颗粒集 中器并且不锈钢是较好的毛细管材料中的一种。优选地，振动源16包括压电材料。压电材 料的实例包括但不限于PZT，铌酸锂，石英及其组合。振动源16还可以也是振动发生器，如 兰杰文换能器或者可以产生振动或毛细管表面位移的任何其他材料或装置。本发明的一个 实施方式的另一方面包括产生比标准线接触更大的声源孔的声学方式集中的线驱动毛细 管。
[0046] 根据本发明的一个实施方式，凹槽18通过机器加工到振动源16中，以在其中支撑 毛细管14,如图2所示。图2的示意图示出具有开槽的振动源16的线驱动毛细管10,具有 机器加工的圆形凹槽18的较小PZT平板粘附于毛细管14以提高工艺性与声学性能。凹槽 18是圆形的，其半径与毛细管14加上小粘合层的外部半径相匹配。附接于毛细管14的开 槽的振动源的数量不限于一个。使用一个以上的开槽的振动源在驱动不同的需要特定空间 依赖性的声学模式时是有利的。例如，利用附接至毛细管14的相对壁的单源或双源驱动偶 极子模式并且以180度相位差驱动偶极子模式。通过在正交的位置（彼此偏移90度）附 接源并且异相地驱动四极模式。对于非圆形横截面的毛细管，凹槽18通常呈现毛细管14 的横截面的几何形状。例如，椭圆形横截面的毛细管将需要椭圆形横截面的凹槽。毛细管 14优选通过小粘合层保持在振动源16上。当使用压电晶体作为振动源16时，切入晶体中 的凹槽18的内部不需要具有导电层。已经示出了凹槽18中具有和不具有导体的构造。
[0047] 本发明的一个实施方式的另一方面提供了装置构造的便利。
[0048] 然而本发明的一个实施方式的另一方面提供了相对于真实的线驱动装置更大的 声源孔。
[0049] 本发明的一个实施方式的还一方面提供了可重复的声学/电学性能。
[0050] 本发明的一个实施方式的再一方面提供了毛细管14与振动源16的容易对准。
[0051] 本发明的一个实施方式的另一方面提供了用于附接换能器的更大的粘合表面。
[0052] 另外，毛细管不需要具有圆形横截面。在本发明的一个实施方式中，在PZT中使用 正方形横截面的凹槽。毛细管可以由包括但不限于椭圆形，正方形，矩形，通用的扁圆形，以 及任何横截面几何形状的许多几何形状构成。
[0053] 线驱动的扁圆形毛细管中颗粒的准平面集中
[0054] 参照图3,在本发明的一个实施方式中，当在偶极模式下驱动具有圆形横截面的线 驱动的毛细管时，可驱动其以使颗粒沿着圆柱形的毛细管的轴线排列。在此实施方式中， 在某些应用中可能期望仅使颗粒聚集于毛细管内的特定平面中，而不是聚集于特定的点或 线。对于其中颗粒需要分布在成像光学器件的较窄景深内的平面中的成像应用来说情况 就是这样。空间分布颗粒的方法是打破系统的圆对称性。通过使毛细管的横截面变得更扁 (例如椭圆形），可以在一个维度保持密集的空间集中而在另一个维度允许颗粒在空间上 分布。该方法对于需要以平面（或准平面）排列安置颗粒的系统是有利的。
[0055] 例如，图3中示出了以声学方式驱动的具有椭圆形横截面的声学驱动毛细管10。 在此实施方式中，声源16使颗粒空间分布在沿着长轴的平面内并紧紧地沿着短轴限制颗 粒。椭圆的长宽比A通过短轴ay与长轴ax之比给出：A = ay/ax。为了计算毛细管