(57)【要約】【課題】音波によってチャネルの１つの寸法の離散的な位置にだけでなく全体に亘って対象物を集束することができる装置を提供する。【解決手段】本発明は流体（Ｆ）、特に液体の内部のチャネル内に存在する対象物（Ｏ）をハンドリングするための装置（１）に関する。装置は、長手方向軸（Ｘ）に沿って延在するチャネル（２）、ここで該チャネル（２）は、第１の横方向軸（Ｙ）に沿って測られた幅（Ｌ）および該第１の横方向軸に垂直な第２の横方向軸（Ｚ）に沿って測られた厚さ（ｅ）をもつ断面を有し、該幅（Ｌ）は該厚さ（ｅ）以上であり、該チャネルは該第２の横方向軸（Ｚ）に沿って第１壁（３）および第２壁（４）を有している、および前記壁（３；４）の少なくとも１つから該チャネル内に音波を発生する音波発生器（１０）を備え、前記音波発生器（１０）は、該第２の横方向軸（Ｚ）に沿った該チャネル（２）の共振周波数ｆ０とは異なる周波数ｆで動作し、対象物（Ｏ）の少なくとも１つの層（Ｎ）が音響集束によって形成される。【選択図】図３
2014531303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体（Ｆ）、特に液体の中のチャネル内に存在する対象物（Ｏ）をハンドリングするための装置（１）であって、
‐  長手方向軸（Ｘ）に沿って延在するチャネル（２）、ここで、該チャネル（２）は、第１の横方向軸（Ｙ）に沿って測られた幅（Ｌ）および該第１の横方向軸に垂直な第２の横方向軸（Ｚ）に沿って測られた厚さ（ｅ）をもつ断面を有し、該幅（Ｌ）は該厚さ（ｅ）以上であり、該チャネルは該第２の横方向軸（Ｚ）に沿って第１壁（３）および第２壁（４）を有している、
‐  前記壁（３；４）の少なくとも１つから該チャネル内に音波を発生する音波発生器（１０）、
を備え、
前記音波発生器（１０）は、該第２の横方向軸（Ｚ）に沿った該チャネル（２）の共振周波数ｆ０とは異なる周波数ｆで動作し、対象物（Ｏ）の少なくとも１つの層（Ｎ）が音響集束によって形成される、
上記装置。
【請求項２】
該チャネル（２）は、その長さの少なくとも一部分に亘って、特にその長さの全体に亘って、３ｃｍ未満の、特に１ｃｍ未満の厚さ（ｅ）を有し、該チャネル（２）は、好ましくはマイクロチャネルである、請求項1に記載の装置（１）。
【請求項３】
該チャネル（２）は、その長さの少なくとも一部分に亘って、特にその長さの全体に亘って、実質的に長方形の断面を有している、請求項１または２に記載の装置（１）。
【請求項４】
複数の音波発生器（１０）が該チャネルに沿って配置されえて、該壁（３；４）の少なくとも１つから音波が発生され、前記複数の音波発生器（１０）は、特に該チャネル（２）の同じ側に置かれる、請求項１〜３のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項５】
該壁（３；４）の少なくとも１つ、好ましくは両方が、以下の中から選択された物質：鉱物質または有機ガラス、熱可塑性物質、特にＰＭＭＡまたはポリカーボネート、石英、および金属であって、積（金属の密度ｘこの金属内の音速）が１０６Ｐa.s／ｍ以上である金属、を包含するか、または特にこれらから選択された物質から成る、請求項１〜４のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項６】
該壁（３；４）の少なくとも１つ、好ましくは両方が、該流体の音響インピーダンスよりも少なくとも１０倍超の音響インピーダンスを有する物質を含むか、または特にそのような物質から成る、請求項１〜５のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項７】
壁（３；４）は、該音波発生器（１０）によって該音波がそこから発生されるところの壁に向き合い、該流体の音響インピーダンスよりも少なくとも１０倍超の音響インピーダンスを有する物質を含むか、または特にそのような物質から成る、請求項１〜６のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項８】
音圧の少なくとも１の極値（ＥＰ）が、該発生された音波によって該流体（Ｆ）中に形成される、請求項１〜７のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項９】
対象物（Ｏ）の該層（Ｎ）は、該音圧の極値（ＥＰ）の高さに集束される、請求項１〜８のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項１０】
該音波発生器（１０）は、１０ＭＨｚ以下の周波数ｆで、特に０．５〜１０ＭＨｚの範囲で動作する、請求項１〜９のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項１１】
該音波発生器（１０）は、周波数ｆ０と異なり、かつ０．７５ｆ０〜１．２５ｆ０の範囲、特に０．７５ｆ０〜０．９５ｆ０または１．０５ｆ０〜１．２５ｆ０の周波数ｆで動作する、請求項１〜１０のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項１２】
該チャネル（２）は、複数の出口（Ｓ１,...,Ｓｎ）を備え、該対象物（Ｏ）は該出口の方向へ該音波発生器（１０）が動作する周波数ｆにしたがって選択的にガイドされる、請求項１〜１１のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項１３】
該チャネル（２）は、その長手方向軸（Ｘ）に沿って計られた長さ（ｌ）を有し、その長さ／厚さの比は１以上である、請求項１〜１２のいずれか1項に記載の装置（１）。
【請求項１４】
アセンブリ（２００）であって、
-  請求項１〜１３のいずれか1項に記載の装置（１）、
-  該チャネル（２）内の該対象物（Ｏ）の、少なくとも１の特性及び/又は位置を計測するために使用されうるセンサー（１００）、ここで、該センサー（１００）はこの計測の結果として信号を生成する、および
-  前記信号を受信し、そして前記信号の関数として、該音波発生器（１０）が動作する周波数ｆを及び/又は発生される該音波の振幅を制御する制御システム（Ｔ）、
を備えている、上記アセンブリ（２００）。
【請求項１５】
アセンブリ（３００）であって、
-  請求項１〜１３のいずれか1項に記載の装置（１）、
-  該チャネル（２）内の該対象物（Ｏ）の少なくともいくつかを照明するように構成された照明システム（１１０）、および
-  該チャネル（２）内に存在しかつ該照明システム（１１０）によって照明された該対象物（Ｏ）の内の少なくともいくつかの、少なくとも１の画像を取得するように構成された画像取得システム（１２０）、
を備え、
前記アセンブリは、好ましくは該取得システム（１２０）によって取得された少なくとも１の画像を処理するためのデバイス（１３０）を備えている、上記アセンブリ（３００）。
【請求項１６】
該処理デバイス（１３０）は、該チャネル（２）内に存在しかつ該照明システム（１１０）によって照明された該対象物（Ｏ）の内の少なくともいくつかの速度ベクトルのノルム、及び/又は方向、及び/又は向きを計測することを可能にする、請求項１５に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
該照明システム（１１０）は、音響集束によって作られた、対象物の該層（Ｎ）の全てまたは部分を照明するように構成されている、請求項１５又は１６に記載のアセンブリ（３００）。
【請求項１８】
請求項１〜１３のいずれか1項に記載の装置（１）または請求項１４〜１７のいずれか1項に記載のアセンブリを用いて、音波発生器（１０）によってチャネル（２）内に存在する対象物（Ｏ）をハンドリングするための方法であって、
-  前記チャネル（２）は、長手方向軸（Ｘ）に沿って延在し、かつ第１の横方向軸（Ｙ）に沿って測られた幅（Ｌ）および該第１の横方向軸に垂直な第２の横方向軸（Ｚ）に沿って測られた厚み（ｅ）をもつ断面を有し、該幅（Ｌ）は該厚み（ｅ）以上であり、該チャネルは該第２の横方向軸（Ｚ）に沿った第１の壁（３）および第２の壁（４）を有しており、かつ
-  前記音波発生器（１０）は、該壁（３；４）の少なくとも１つから該チャネル内に音波を発生し、かつ該第２の横方向軸（Ｚ）に沿った該チャネル（２）の共振周波数ｆ０と異なる周波数ｆで動作する、
上記方法。
【請求項１９】
該周波数ｆはｆ０と異なり、そして０．７５ｆ０〜１．２５ｆ０の範囲、特に０．７５ｆ０〜０．９５ｆ０または１．０５ｆ０〜１．２５ｆ０にある、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
-  該チャネル（２）内の該対象物（Ｏ）の少なくとも１の特性及び/又は位置が、センサー（１００）によって計測される、
-  信号が、前記センサー（１００）によってなされた計測の結果の関数として生成され、制御システム（Ｔ）へ送られる、そして
-  該音波発生器（１０）が動作する周波数ｆ及び/又は発生された該音波の振幅が、該制御システム（Ｔ）の動作によって前記信号の関数として変化させられる、
請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
チャネル（２）内に存在する対象物（Ｏ）の、少なくとも１の画像を取得するための方法であって、以下の工程；
ａ）請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の方法を使用して該対象物（Ｏ）をハンドリングして、該チャネル（２）内の所与の領域において該対象物（Ｏ）の音響集束を得ること、
ｂ）照明システム（１１０）によって該音響集束領域内の該対象物（Ｏ）を照明すること、
ｃ）このように照明された前記対象物（Ｏ）の、少なくとも１の画像を取得システムによって（１２０）によって取得すること、
を含む、上記方法。
【請求項２２】
チャネル（２）内に存在する対象物（Ｏ）の速度ベクトルのノルム、及び/又は方向、及び/又は向きを計測するための方法であって、以下の工程：
-  請求項２１に記載の方法を使って、第１に、対象物（Ｏ）の第1画像を取得すること、
-  請求項２１に記載の方法を使って、第２に、対象物（Ｏ）の第２画像を取得すること、および
-  該第１および第２画像から、対象物（Ｏ）の速度ベクトルのノルム、及び/又は方向、及び/又は向きの測定値を計算すること、
を含む、上記方法。
【請求項２３】
以下の用途：粒子像速度計測法（PIV; Particle Image Velocimetry）、特に、マイクロ粒子像速度計測法（マイクロＰＩＶ）、物質種、例えば、硬いまたは変形しうる粒子、多分散粒子、生物学的細胞（特に血液細胞、例えば血液若しくは血球の試料中のがん細胞）、バクテリア、コロイド若しくは非コロイドエマルジョン、タンパク質またはリポソームを選別する方法；診断または分析方法；物質種の精製、濃縮または希釈の方法；物質種の合成の方法；物質種の物理的または化学的特性の変更の方法；医用製品研究の方法；混合方法または拡散係数の計測方法；の少なくとも１つにおいて使用されることを特徴とする、請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
該対象物（Ｏ）は、単分散または多分散の生物学的細胞、特に血液細胞、特に血球である、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
流体（Ｆ）、特に液体の中のチャネル（２）内に存在する該対象物（Ｏ）をハンドリングすることを意図された装置（１）であって、
-  長手方向軸（Ｘ）に沿って延在しているチャネル（２）、ここで該チャネル（２）は、第１の横方向軸（Ｙ）に沿って測られた幅（Ｌ）および該第１の横方向軸に垂直な第２の横方向軸（Ｚ）に沿って測られた厚み（ｅ）を持つ断面を有し、該幅（Ｌ）は該厚み（ｅ）以上であり、該チャネルは該第２の横方向軸（Ｚ）に沿った第１の壁（３）および第２の壁（４）を有している、
-  前記壁（３；４）の少なくとも１から該チャネル内に音波を発生する音波発生器（１０）、
を備え、
前記音波発生器（１０）は、該第２の横方向軸（Ｚ）に沿った該チャネル（２）の共振周波数ｆ０と異なる周波数ｆで動作し、
該第１および第２の壁は、該流体の音響インピーダンスよりも少なくとも１０倍超の音響インピーダンスをもつ物質を含んでいる、
上記装置（１）。
【請求項２６】
流体（Ｆ）、特に液体の中のチャネル（２）内に存在する該対象物（Ｏ）をハンドリングすることを意図された装置（１）であって、
-  長手方向軸（Ｘ）に沿って延在しているチャネル（２）、ここで該チャネル（２）は、第１の横方向軸（Ｙ）に沿って計られた幅（Ｌ）と、該第１の横方向軸に垂直な第２の横方向軸（Ｚ）に沿って計られた厚み（ｅ）とを持つ断面を有し、該幅（Ｌ）は該厚み（ｅ）以上であり、該チャネルは該第２の横方向軸（Ｚ）に沿った第１の壁（３）および第２の壁（４）を有している、
-  前記壁（３；４）の少なくとも１から該チャネル内に音波を発生する音波発生器（１０）
を備え、
前記音波発生器（１０）は、該第２の横方向軸（Ｚ）に沿った該チャネル（２）の共振周波数ｆ０と異なり、かつ０．７５ｆ０〜１．２５ｆ０の範囲、特に０．７５ｆ０〜０．９５ｆ０または１．０５ｆ０〜１．２５ｆ０の周波数ｆで動作する、
上記装置（１）。
【請求項２７】
さらに、請求項２〜１３で記載された特徴のいずれかを有している、請求項２５または２６に記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャネル、とりわけマイクロチャネル内で音響力場によって対象物をハンドリングするための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響泳動法（acoustophoresis）は、音響力によって粒子を取り扱いかつ分類するために利用されうる。従来技術として知られた慣用の技術において、少なくとも１つの音圧節（ノード）が、音波のために共振条件を与えることによってチャネルの１つの寸法（長さ、幅または厚さ）に沿った所与の位置に生成される。
【０００３】
本発明は、共振条件によって課せられた圧力節の位置に関する拘束からの自由を与える。
【０００４】
国際公開第2006/095117号は、音響力場が生成されうるところの流体分離装置を記載している。
【０００５】
国際公開第98/17373号および国際公開第02/072234号は、チャネル内に定在波の形成を導く音響力場の施与によって粒子を分離する方法を記載している。
【０００６】
Dron et al. による論文「Parametric study of acoustic focusing of particles in a micro-channel in the perspective to improve micro-PIV measurements（マイクロ-PIV計測を改善するためのマイクロチャネルにおける粒子の音響集束のためのパラメータ研究）」（Microfluid Nano-fluid (2009) 7: 857-867）は、マイクロＰＩＶ計測を改善するために、チャネル内に定在波を形成することによる音響集束の有用性を記載している。
【０００７】
国際公開第2009/071733号は、マイクロチャネルの共振周波数に対応する周波数で動作する音響トランスデューサーの使用によってマイクロチャネルの幅に亘って粒子を集束することを記載している。
【０００８】
国際公開第2006/032703号は、施与された周波数をチャネルの１つの共振周波数から他の共振周波数へと変調すること（「スイッチング」）により粒子を分離するための方法を記載している。
【０００９】
Glynne-Jones et al. による論文「Mode-switching: A new technique for electronically varying the agglomeration position in an acoustic particle manipulator（モードスイッチング：音響粒子操作装置において集合位置を電気的に変えるための新しい技術）」 (Ultrasonics 50 (2010) 68-75)は、動作周波数をチャネルの共振周波数の１つから他の共振周波数へ急激に変化させることによりチャネルの高さの一部分に亘り音響集束の高さを移動させる可能性について記載している。
【００１０】
Svennebring et al. による論文「Selective Bioparticle Retention and Characterization in a Chip-Integrated Confocal Ultrasonic Cavity（チップ集積された共焦点超音波空洞における選択的生物粒子保持および特徴付け）」(J. Biotech. Bioeng, 103, 323-328 (2009))は、空洞の共振周波数での動作によって細胞をハンドリングする可能性について記載している。
【００１１】
Petersson et al. による論文「Separation of lipids from blood utilizing ultrasonic standing waves in microfluidic channels（マイクロ流体チャネルにおいて超音波定在波を用いる血液からの脂質の分離）」(Analyst, 2004, 129, 938-943)は、音響定在波の形成によって血液から脂質を分離することを記載している。
【００１２】
Lipkens et al. による論文「The Effect of Frequency Sweeping and Fluid Flow on Particle Trajectories in Ultrasonic Standing Waves（超音波定在波中の粒子軌跡に対する周波数掃引および流体流れの影響）」(IEEE Sensors Journal, Vol. 8, No. 6, June 2008, 667-677)は、マイクロチャネルの長さに沿って音響力場を生成するトランスデューサーの動作周波数の変化によって生み出される効果のシミュレーションを記載している。
【００１３】
現時点で知られた音響泳動法の多数の方法は、圧力節の位置（それは共振条件によって決定される）によって厳しく制限されている。
【００１４】
もし負の音響インピーダンスコントラストファクタ（例えば、泡、脂質またはリポソーム）が存在すると、粒子は圧力腹（アンチノード）の方へ移動するであろう。
【００１５】
また、公知の文献である国際公開第2004/030800号が存在し、これはチャネル内の混合現象を促進するための装置の使用を記載しているが、音響集束に類似する現象の記載はなにもない。
【００１６】
さらに、該公知の方法は、チャネル内で多数対象物、特に対象物の層を十分に集束する能力がないであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、装置がチャネルの共振周波数で動作させられているときに生み出される圧力節または腹に対応する離散的な位置においてだけではなく、チャネルの１つの寸法の全体に亘って対象物を集束することができる装置に対する必要性がある。
【００１８】
チャネル内で多数対象物、特に対象物の層を集束できる装置を提供する必要性がある。
【００１９】
チャネル内の対象物の特性及び/又はその位置の関数として、該対象物の集束位置を変化させることを可能にする装置を提供する必要性がある。
【００２０】
また、チャネル内に存在する対象物の速度ベクトルのノルム、及び/又は方向、及び/又は向きの改良された計測を可能にする装置を提供する必要性がある。
【００２１】
本発明は、上記の必要性のいくつかまたは全てに適合することが意図されている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第1の側面において、本発明は、流体、特に液体の中のチャネル内に存在する対象物をハンドリングするための装置に関しており、該装置は、
‐  長手方向軸に沿って延在するチャネル、ここで、該チャネルは、第１の横方向軸に沿って測られた幅と、該第１の軸に垂直な第２の横方向軸に沿って測られた厚さとを有する断面を有し、該幅は該厚さ以上であり、該チャネルは該第２の横方向軸に沿って第１壁および第２壁を有している、
‐  前記壁の少なくとも１つから該チャネル内に音波を発生する音波発生器、
を備え、
前記音波発生器は、該第２の横方向軸に沿った該チャネルの共振周波数ｆ０とは異なる周波数ｆで動作し、対象物の少なくとも１つの層（Ｎ）が音響集束によって形成される。
【００２３】
「チャネルの長手方向軸」という用語は、チャネルの各断面の重心の集合をつなぎ合わせる線を意味する。チャネルの長手方向軸は、直線または曲線であってよく、チャネルの断面のいくつか又は全てに対して対称面でありうるところの平面内に含まれうる。
【００２４】
チャネルの厚さ（ｅ）は、第２の横方向軸に沿って計られた、第１と第２の壁を隔てる間隔に等しい。
【００２５】
「ｆ０は第２の横方向軸に沿ったチャネルの共振周波数である」という表現は、ｆ０が、チャネルの長手方向軸に沿った所与の点で測られたチャネルの厚さ（ｅ）が、ｅ＝ｎλ／２（ｎは整数である）およびλ＝ｃｆ／ｆ０（ｃｆは、流体の温度が例えば２０℃での、チャネル内に存在する流体中の音の速度を示す）によって決定されるようなものであることを意味する。言い換えれば、周波数ｆ０は、チャネルの長手方向軸に沿った所与の点で、チャネル内の音波の共振条件に合致し、そしてその第２の横方向軸に沿う、換言すればその厚さに沿う定在波の形成を引き起こすところの理論的な周波数に等しい。
【００２６】
本発明者たちは、音響集束の位置をチャネルの厚さの大部分に亘って変化させる可能性を実験的に示した。この効果は、上記チャネルの厚さ内に音波を発生させ、そして音波発生器の動作周波数を、様々な周波数（各周波数は第２の横方向軸に沿う上記チャネルの共振周波数とは異なる）の間で変えることによって達成された。
【００２７】
いかなる説明または理論によっても制限されることを望まないで、本発明者たちは、国際公開第2009/071733号のように幅に亘るよりも、厚さに亘って音響力場を発生させることによって、音響流動（ストリーミング）の効果を制限することが可能でありうることを考察した。
【００２８】
その結果、本発明は、集束位置についての離散的位置への制限からの自由を与え、ひいては音響力場によるチャネル内の対象物のハンドリングの分野における大きな革新を成す。
【００２９】
有利には、対象物の少なくとも１の層が音響集束によって形成される。
【００３０】
また有利には、音圧の少なくとも１の極値が、発生された音波によって流体内に形成される。
【００３１】
対象物の層は、好ましくは、発生された音波によって流体内に形成された音圧の極値（音響の節または腹）に集束される。例えば、異なる対象物の複数の層が形成され、これらの層の各々は異なる音圧の極値に置かれる。
【００３２】
形成された対象物の層は、チャネルの長手方向軸に沿って引き伸ばされた形状を有しえて、該層の平坦化面に垂直な方向から見られたとき、例えば卵形または長方形の形状でありうる。別の実施態様として、形成された対象物の層は、平坦化面に垂直な方向から見られたとき、円形または正方形の形状でありうる。
音波発生器
【００３３】
音波発生器は、例えば、１０ＭＨｚ以下の周波数、特に０．５ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲で動作しうる。
【００３４】
これらの周波数範囲において音波発生器を使用することによって、生きている細胞を損傷しないでそれらをハンドリングすることが有利に可能でありうる。
【００３５】
音波発生器は、好ましくは、ｆ０と異なり、０．７５ｆ０〜１．２５ｆ０、特に０．７５ｆ０〜０．９５ｆ０または１．０５ｆ０〜１．２５ｆ０の範囲の周波数ｆで動作する。
【００３６】
共振周波数に近いこのような周波数範囲において音波発生器を使用することによって、粒子に十分な集束化を与えるための十分に大きな音響力を生成させることが有利に可能になりうる。
【００３７】
音波発生器は、好ましくは広帯域音波発生器である。
【００３８】
複数の音波発生器が、チャネルに沿って配置され得、かつ第１および第２壁の少なくとも１つから音波を発生しうる。上記の音波発生器は、特にチャネルの同一側に配置されるであろう。
【００３９】
流体が高速で流れる場合、または大きな粒子の層が生成されるべきである場合に、複数の音波発生器の使用は有利である。第１のケースにおいて、流体速度が増すにつれて該発生器のもとの飛行時間は減少する。このことは、集束をもたらすために使われるべきトランスデューサーのより多数を必要としうる。第２のケースにおいて、例えば流れのない中で、大きな粒子の層を形成するために複数の音波発生器を使うことが可能である。
【００４０】
複数の音波発生器が使われるとき、それらの少なくとも１つは、チャネルの第１の横方向軸、すなわちチャネルの幅に沿って音波を発生しうる。
【００４１】
後者のケースにおいて、幅／厚さの比率は１〜１０、特に１〜３の範囲にありうる。
【００４２】
音響力場を厚さおよび幅に亘って施与することによって、チャネルの任意の領域において粒子の集合、例えば粒子の線を動かすことが有利に可能であり、ひいては音響集束のために利用可能な場所が多数あることから利益を受ける。
【００４３】
音波発生器は正弦波電圧を供給されうる。別の実施態様において、音波発生器は三角波または方形波の電圧を供給されうる。
【００４４】
音波発生器は、デジタルまたはアナログ制御によって動作させられうる。
【００４５】
音波発生器は、例えば、チャネルの第１および第２壁のひとつまたは複数へ固定されうる。この固定は、当業者に知られた任意の仕方で、特に接着によって実行されうる。
【００４６】
音響整合物質の層は、音波発生器とチャネルの第１および第２壁の少なくとも1つとの間に存在しうる。
【００４７】
音響整合は、この目的に適するものとして、当業者に知られた任意の物質を使って与えられうる。
チャネル
【００４８】
チャネルの厚さは、チャネルの長手方向軸に沿う移動に関して一定であることができ、あるいは、例えば軸方向に直列に置かれかつ異なる厚みを有する少なくとも２つの領域で異なりうる。
【００４９】
チャネルは、例えばその長さの少なくとも一部分に亘って、特にその長さの全体に亘って、３ｃｍ未満、または好ましくは１ｃｍ未満の厚さを有しうる。チャネルは、例えばマイクロチャネルである。
【００５０】
「マイクロチャネル」という用語は、その長さの全体に亘って１ｍｍ以下の厚さを有するチャネルを意味する。
【００５１】
チャネルは、その長さの少なくとも一部分に亘って、特にその長さの全体に亘って、５０μｍ〜１ｍｍ、好ましくは１００μｍ〜５００μｍの範囲の厚さを有する。
【００５２】
チャネルの幅は、チャネルの長手方向軸に沿う移動に関して一定であることができ、あるいは、例えば軸方向に直列に置かれかつ異なる幅を有する少なくとも２つの領域で異なりうる。
【００５３】
チャネルは、その長さの少なくとも一部分に亘って、特にその長さの全体に亘って、１ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の幅を持ちうる。
【００５４】
チャネルは、その長手方向軸に沿った移動に関して実質的に一定の断面を有しうる。
【００５５】
チャネルは、その長さの少なくとも一部分に亘って、特にその長さの全体に亘って、長方形断面を有しうる。
【００５６】
あるいは、チャネルは、その長さの少なくとも一部分に亘って、特にその長さの全体に亘って、正方形または円形の断面を有しうる。
【００５７】
長手方向軸に沿って計られたチャネルの長さは、例えば３ｍｍ〜１０ｃｍ、好ましくは１０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲でありうる。
【００５８】
チャネルは、１０以上、例えば１２以上の長さ／厚さの比を有利に有しうる。
【００５９】
第１および第２壁の少なくとも1つが、好ましくは両方が、以下の鉱物質または有機ガラス、石英、熱可塑性物質、特にＰＭＭＡまたはポリカーボネート、および金属の中から選択された物質を備え、または特にそのような物質から成り立ちうる。
【００６０】
音波が発生される壁に向き合う壁は、流体の音響インピーダンスの少なくとも１０倍を超える音響インピーダンスを有する物質を備え、または特にそのような物質から成り立ちうる。
【００６１】
壁において高い音響インピーダンスをもつ物質を使用することにより、突出した圧力極値の形成を促進することによって、対象物の音響集束を改良することは有利に可能である。
【００６２】
典型的な実施態様において、第１および第２壁の少なくとも１つ、好ましくは両方が、鉱物質または有機ガラスまたはＰＭＭＡを備え、または特にこれらから成り立ちうる。
【００６３】
装置は、例えば、音波発生器が、上側壁でありうるチャネルの第１壁から音波を発生し、かつ、
-  第１および第２壁はＰＭＭＡを含み、若しくは特にＰＭＭＡから成り、または、
-  第１および第２壁は、鉱物質若しくは有機ガラスを含み、または特に鉱物若しくは有機ガラスから成り、または
-  第１壁はＰＭＭＡを含み、若しくは特にＰＭＭＡから成り、かつ第２壁は鉱物質若しくは有機ガラスを含み、または特に鉱物質若しくは有機ガラスから成る、
ようなものでありうる。
【００６４】
第１及び/又は第２壁は、例えば平面形状でありうる。
【００６５】
第１及び/又は第２壁は、その長さの少なくとも一部分に亘って、特にその長さの全体に亘って、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲の厚さを有しうる。
【００６６】
第１および第２壁の少なくとも１つ、例えば両方の壁が、不透明でありうる。
【００６７】
別の実施態様において、第１および第２壁の少なくとも１つ、例えば両方の壁が透明でありうる。以下に詳細に示すように、もしチャネル内に存在する対象物の画像を取得することが望ましければ、透明な壁の使用は好ましいであろう。
【００６８】
それから音波が発生されるところの１又は複数の壁に向き合う1又は複数の壁は、装置が動作中であるとき自由に振動しうる。
【００６９】
チャネルは、音波発生器が動作する周波数ｆに従って対象物が選択的にそこにガイドされるところの複数の出口を備えうる。
【００７０】
対象物がその方向へ選択的にガイドされる１の出口または複数の出口の１のサイズまたは複数のサイズは、上記対象物のサイズに適合されうる。
流体および対象物
【００７１】
流体は血液のような生物学的液体でありうる。
別の実施態様において、流体は水でありうる。
流体は、例えば可視光に対して透明でありうる。
流体は、装置が動作しているとき、静止しうる。別の実施態様において、流体は、装置が動作しているとき、流れの状態、例えば層流の状態にありうる。
【００７２】
対象物は、例えば、単分散または多分散の生物学的細胞、特に血液細胞、例えば小球でありうる。後者のケースでは、本発明に従う方法は、例えば、上記生物学的細胞を分類するための手続きにおいて使用されうる。
対象物は、硬いまたは変形しうる粒子、例えば、ポリスチレンの粒子でありうる。
チャネル内に存在する対象物の平均サイズは、例えば５０μｍ以下でありうる。「平均サイズ」という用語は、母集団の半数での統計的な粒子サイズ（Ｄ５０と呼ばれる）を意味する。
【００７３】
音波発生器が動作する周波数ｆは、それに伴う波長がチャネル内に存在する対象物の平均サイズよりも大きい、好ましくはこの平均サイズの１０倍以上大きいようなものでありうる。
【００７４】
チャネルの厚さは、音波がそこで発生されるところの長手方向軸に沿った少なくとも１の位置で、チャネル内に存在する対象物の平均サイズの１０倍以上大きなものでありうる。
センサーおよび制御システム
【００７５】
本発明は、典型的な実施態様において、上で定義されたような装置を備えたアセンブリであって、
-  チャネル内に存在する対象物の少なくとも１つの特性及び/又は位置を計測するために使われうるセンサー、ここで、上記センサーはこの計測の結果として信号を生成する、および
-  上記信号を受信し、そして音波発生器が動作する周波数ｆを及び/又は上記信号の関数として発生される音波の振幅を制御する制御システム
を伴うアセンブリに関しうる。
【００７６】
センサーはまた、流体の少なくとも１つの特性、特にその流速及び/又は流量及び/又はその温度を計測するために使用され得、上記センサーはこの計測の結果の関数として信号を発生し、そして制御システムは、上記信号を受信し、音波発生器が動作する周波数ｆを及び/又は上記信号の関数として発生される音波の振幅を制御する。
【００７７】
もしチャネル内に存在する流体が流れている状態にあると、センサーは、例えば流れの方向に対して少なくとも１の音波発生器の上流に置かれうる。
【００７８】
別の実施態様として、センサーは、流れの方向に対して少なくとも１の音波発生器の下流に置かれうる。
【００７９】
センサーは、例えば対象物のサイズを計測するために使用されうる。この場合、センサーは、
-  チャネルの所与の領域に置かれた対象物を照明することを意図された照明源、特にレーザ、
-  上記光源から放出されそして対象物によって拡散された光を検出することを意図され、かつ、光放射を拡散した対象物のサイズの関数である信号を発生するように適合された光放射検出器を備える制御システム、特にそれらから成る制御システム、
を備えうる。
【００８０】
別の典型的な実施態様に従うと、チャネルの所与の領域内の対象物の濃度は、センサーによって計測されうる。
【００８１】
センサーは、例えばコールターカウンターまたはＵＶ（紫外線）検出器でありうる。
【００８２】
制御システムはコンピュータを備えうる。
制御システムは、増幅段階に接続された音波発生器、例えば信号発生器の電力供給段階を制御しうる。
チャネル内に存在する対象物の画像の取得および処理
【００８３】
本発明は、典型的な実施態様において、
-  上に定義された装置、
-  チャネル内に存在する対象物の少なくともいくつかを照明するように構成された照明システム、および
-  該照明システムによって照明された、チャネル内に存在する対象物の、少なくともいくつかの少なくとも１つの画像を取得するように構成された画像取得システム、
を備えるアセンブリであって、
特に、該取得システムによって作られた少なくとも1つの画像を処理するためのデバイスを備える、アセンブリに関する。
【００８４】
照明システムは、音響集束によって形成された対象物の層のいくつか又は全てを照明するように構成されうる。
【００８５】
処理デバイスは、照明システムによって照明された、チャネル内に存在する対象物の少なくともいくつかの速度ベクトルのノルム、及び/又は方向、及び/又は向きを計測するために使用されうる。
【００８６】
本発明に従うアセンブリは、特に、粒子像速度計測（PIV; Particle Image Velocimetry）の方法を実行するために使用されうる。
【００８７】
少なくとも１の画像を処理するためのデバイスは、例えば、コンピュータを備えうる。
【００８８】
画像処理デバイスは、例えば、画像取得システムによって作り出された、対象物の、少なくとも２つの画像に見出される光度の分布の相関係数を計算するように構成されうる。
【００８９】
発明者たちは、本発明の記載された音響集束デバイスおよび方法の使用が、特に、チャネルの厚さ全体に亘る正確な位置にチャネル内の対象物の音響集束を可能にすることによって、粒子像速度計測器によってなされる計測を改良することを可能にすることを見出した。
【００９０】
上述した事柄と独立にまたは組み合わせて、別の側面における本発明は、流体、特に液体中でチャネル内に存在する対象物のハンドリングを意図された装置であって、
-  長手方向軸に沿って延在しているチャネル、ここで、該チャネルは第１の横方向軸に沿って測られた幅と該第１の横方向軸に垂直な第２の横方向軸に沿って測られた厚さとをもつ断面を有し、該幅は厚さ以上であり、該チャネルは第２の横方向軸に沿って第１壁および第２壁を有する、および
-  該第１壁および第２壁の少なくとも１つから音波を発生する広帯域音波発生器、
を備える装置に関する。
方法
【００９１】
上述した事柄と独立にまたは組み合わせて、別の側面における本発明は、音波発生器の助けで、特に上に定義されたような装置またはアセンブリを用いて、チャネル内に存在する対象物をハンドリングするための方法に関し、ここで
-  上記チャネルは長手方向軸に沿って延在し、第１の横方向軸に沿って測られた幅と該第１の横方向軸に垂直な第２の横方向軸に沿って測られた厚さとをもつ断面を有し、該幅は厚さ以上であり、該チャネルは第２の横方向軸に沿って第１壁および第２壁を有する、および
-  上記音波発生器は、第１壁および第２壁の少なくとも１つから音波を発生し、第２の横方向軸に沿ったチャネルの共振周波数ｆ０とは異なった周波数ｆで動作する。
【００９２】
上に記載された方法は、以下の用途：物質種、例えば、硬いまたは変形しうる粒子、多分散粒子、生物学的細胞（特に血液細胞、例えば血液若しくは血球の試料中のがん細胞）、バクテリア、コロイド若しくは非コロイドエマルジョン、タンパク質またはリポソームを選別する方法；診断または分析方法；物質種の精製、濃縮または希釈の方法；物質種の合成の方法；物質種の物理的または化学的特性の変更の方法；医用製品研究の方法；混合方法または拡散係数の計測方法；の少なくとも１つにおいて使用されうる。
【００９３】
本発明に従う方法は、特に、多分散粒子の混合物内に最初から含有されていた粒子の分離の目的のために使われうる。
【００９４】
多分散粒子間のサイズの差異は、チャネルの厚さに沿って生成された音圧節の方への移動速度における差異に従って粒子を分離することを可能にしうる。
【００９５】
本発明に従う方法は、対象物の少なくとも１つの層が音響集束によって形成されることを可能にしうる。特に、本発明に従う方法は、音響集束によって形成された層中の少なくとも２つの化学的種が反応させられるという工程を含みうる。
【００９６】
本発明に従う方法はまた、対象物の複数の層の合体またはフィルムの融合を可能にしうる。
【００９７】
本発明に従う方法はまた、取り扱われる対象物の選択的音響集束によって、フィルターなしの濾過の実行を可能にする。
【００９８】
上述した事柄と独立にまたは組み合わせて、本発明は、別の側面において、音波発生器の助けで、特に上に定義されたような装置を用いて、チャネル内に存在する対象物をハンドリングするための方法に関し、ここで、
-  上記チャネルは長手方向軸に沿って延在し、第１の横方向軸に沿って測られた幅と該第１の横方向軸に垂直な第２の横方向軸に沿って測られた厚さとをもつ断面を有し、該幅は厚さ以上であり、該チャネルは第２の横方向軸に沿って第１壁および第２壁を有し、
-  上記音波発生器は、第１壁および第２壁の少なくとも１つから音波を発生し、周波数ｆで動作し、
-  チャネル内に存在する対象物の少なくとも１つの特性及び/又は位置は、センサーによって計測され、
-  上記センサーは、上記計測の結果の関数として信号を発生し、
-  上記信号は、音波発生器が動作する周波数及び/又は上記信号の関数として発生された音波の振幅を制御するのに使用される制御システムの方へ送信され、
-  音波発生器が動作する周波数ｆは上記信号の関数として変えられる。
【００９９】
本発明に従う方法は、制御システムによって生成された信号の関数として、音波発生器が動作する周波数ｆの変化の後に、チャネルの厚さに沿って対象物を移動する工程を含みうる。
【０１００】
本発明に従う方法は、有利に、例えば対象物のサイズまたは特性に従って実時間で対象物の位置を変化させうる。
【０１０１】
したがって、多分散粒子を分離するための本発明に従う方法は、例えば、音波発生器が動作する周波数を変えることによって、および異なるサイズの粒子が節方向への異なる緩和速度を有するという事実を利用することによって、実行されうる。
【０１０２】
対象物の上記運動は、上記対象物の音響集束位置とは異なる第１の位置と、上記対象物の音響集束位置である第２の位置（第１の位置とは異なる）との間に生じうる。特に、発生された音波を対象物が受ける前に、もしセンサーによってなされる計測が実行されるならば、この運動は生じうる。
【０１０３】
別の実施態様において、音波発生器が動作するところの周波数ｆの変化の結果としての対象物の運動は、上記対象物の第１の音響集束位置と上記対象物の第２の音響集束位置（上記第２の位置は第１の位置と異なる）との間に生じうる。
【０１０４】
流体が流れの状態にあるとき、対象物の位置の変化は、上記対象物がチャネルの所与の出口の方へ選択的にガイドされることを可能にする。
【０１０５】
言い換えれば、本発明に従う方法は、少なくともチャネル内に存在する対象物の特性及び/又は位置の計測の結果の関数として、対象物の位置を変化させうる。
【０１０６】
音波発生器が動作するところの周波数ｆの変化の結果としての対象物の移動の工程は、例えば、対象物（特に実質的に同じサイズを有する）の所与の位置での集中を可能にする。
【０１０７】
この集中の工程はまた、特に、物質種を分類するための、特に多分散粒子を分類するための方法の一部分として使用されうる。
【０１０８】
この集中の工程の後に、少なくとも１つの化学反応が続くことができ、上記化学反応は、特に対象物の含有量の定量化のために及び/又はそれらの性質を決定するために使用されうる。
【０１０９】
化学反応は、例えば、集中工程の間に同じ位置に集中させられた少なくとも２つの化合物の間で生じうる。
【０１１０】
化学反応は、チャネル内、特に音響力場内で生じうる。
【０１１１】
別の実施態様において、化学反応はチャネル内で生じないかもしれない。この場合、本発明に従う方法によって集中された対象物は、チャネルの出口の方へ、例えば囲み内に集められるために選択的にガイドされうる。そして、化学反応は上記囲み内で生じうる。他の実施態様において、本発明に従う方法によって集中された対象物を容れている囲みは、上記対象物の含有量の定量化及び/又はそれらの性質を決定することを意図された試薬を容れている、取り付けられたデバイスの方へ運ばれうる。
【０１１２】
上述したように、センサーは、流れの方向に対して、少なくとも１つの音波発生器の下流に置かれうる。
【０１１３】
このケースにおいて、本発明に従う方法は、以下の工程：
-  音波発生器が動作するところの周波数を複数の周波数の間で変化させること、
-  上記周波数の各々について対象物の、少なくとも1つの特性及び/又は位置を計測するためにセンサーを使うこと、
-  上記周波数の各々で行われた計測について得られた値と少なくとも１の参照値とを比較すること、
-  得られた値と参照値との比較が所定の結果を与えるような周波数を上記複数の周波数の中から選択すること、
-  音波発生器をこの選択された周波数で動作させること、
を含みうる。
【０１１４】
例えば、流れの方向に対する音波発生器の下流の対象物の密度を計測すること、そして最大密度が得られる周波数を選択することが可能である。
【０１１５】
本発明に従う方法は、このように有利に、最適動作周波数を学習し且つこの最適周波数で音波発生器を動作させるように音波発生器を制御する工程を含みうる。
【０１１６】
この学習ステージは、本発明に従う方法において数回繰り返され得、または別の実施態様において1回のみまたは全く使われないこともありうる。
【０１１７】
前述の事柄と独立にまたは組み合わせて、本発明は、チャネル内に存在する対象物の、少なくとも1の画像を取得するための方法であって、以下の工程：
ａ）チャネルの所与の領域内に上記対象物の音響集束を得るために、上述した方法を使って対象物をハンドリングすること、
ｂ）照明システムによって音響集束領域内の対象物を照明すること、および
ｃ）取得システムによって、この仕方で照明された上記対象物の、少なくとも1の画像を取得すること、
を含む、方法に関する。
【０１１８】
方法は、例えば、まず対象物の少なくとも第１の画像を、次に対象物の第２の画像を取得する１工程を含みうる。
【０１１９】
方法はまた、これら第１および第２画像内に見出された光度の分布の相関係数を計算する工程を含みうる。
【０１２０】
方法は、特に、チャネル内に存在し且つ照明システムによって照明される対象物の速度ベクトルのノルム、及び/又は方向、及び/又は向きを計測するための方法でありうる。
【０１２１】
この方法は、例えば上で確定された第１および第２の画像に基づいて前述の量の１つを計算する工程を使用しうる。
【０１２２】
この方法は、例えば粒子像速度計測法の方法でありうる。
【０１２３】
本発明は、以下のこれに限定する意図のない実施態様の実施例の詳細な説明および添付された図面から、一層明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】広帯域音波発生器を特徴付けるための実験装置の１例の部分概略図である。
【図２】広帯域音波発生器に関して得られた信号の１実施例の部分概略図である。
【図３】本発明に従う装置の１実施例の部分的概略図である。
【図４】図３の装置を通るＩＶ‐ＩＶに沿って取られた部分概略断面図である。
【図５】本発明の別の実施態様の部分概略図である。
【図６】本発明の別の実施態様の部分概略図である。
【図７】本発明の別の実施態様の部分概略図である。
【図８】マイクロチャネル内の対象物の集束高に対する音波の周波数の効果を示した図である。
【図９】音響集束についてのパラメータの効果を示す図である。
【図１０】音響集束についてのパラメータの効果を示す図である。
【図１１】音響集束についてのパラメータの効果を示す図である。
【図１２】音響集束についてのパラメータの効果を示す図である。
【図１３】音響集束についてのパラメータの効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２５】
広帯域音波発生器を特徴付けるための実施手順
以下で詳述され且つ図１に示された実験装置は、音波発生器が広帯域発生器であると考えられうるか否かを決定するために使われうる。
【０１２６】
図１に示されたように、所与の動作周波数で動作をする音波発生器（１０）は、水（Ｅ）を入れられたタンク内に置かれ、電力供給デバイス（Ｄ）によって正弦波電圧を供給される。供給電圧は１０Ｖである。ポリエチレンテレフタレート（Mylar（商標））の膜（５０）は、該音波発生器（１０）に向き合って置かれ、膜（５０）は音波発生器（１０）の軸に垂直である。膜（５０）は、特にその厚さおよび音波発生器に対するその間隔に関して、膜の運動が音波の発生による流体粒子の運動に対応するように、選ばれる。云い換えると、膜（５０）は、発生された音波によって生み出された流体粒子の流動への抵抗をほとんど生みださない。
【０１２７】
レーザ（図示されていない）のビームは、膜（５０）の方へ向けられ、膜（５０）によって反射される。膜（５０）によって反射されたビームは、次に光検出器（５１）の方へ向けられる。光検出器（５１）は、受信した光強度に比例する信号を送信する。光検出器（５１）の出力端で得られた信号は、次に復調器（５２）によって復調されて、膜（５０）の運動の線形関数である電圧を発生する。
【０１２８】
この電圧は次に、微分の目的のために備えられたデバイス（５３）によって、５ＧＨｚのサンプリング周波数を用いて、時間に関して数値的に微分される。数値的な微分は、例えば、数値シミュレーション用ソフトウェアパッケージ、例えばMatlab（商標）によって実行されうる。
【０１２９】
次いで、時間の関数としての膜の運動速度のプロファイルが得られ、そして膜の運動速度のこのプロファイルの最大値（ｖｏ）が決定され、そして１０の測定に亘り平均され、ｖ’oを得る。これから音響エネルギーの平均値＜Ｅａｃ＞が導き出される。この値は次式によって与えられる。
＜Ｅａｃ＞＝ρＦｖｏ’２／２
ここで、ρＦは流体の密度を示す。
【０１３０】
音波発生器が広帯域発生器であるかどうかを決定するために、音波発生器の動作周波数の変動が値＜Ｅａｃ＞へ与える効果が定量化される。上述した実施手順は、音波発生器の動作周波数を変えながら繰り返される。そして、種々の周波数値について見出された＜Ｅａｃ＞の値は報告される。音響エネルギーの最大値＜Ｅａｃ＞ｍａｘは、音波発生器の公称の動作周波数で見出されるであろう。
【０１３１】
もし、比＜Ｅａｃ＞／＜Ｅａｃ＞ｍａｘが、音波発生器の公称周波数＊０．７５〜公称周波数＊１．２５の間の周波数領域に亘って、１５％以上、好ましくは４０％以上であることが見出されるならば、音波発生器は広帯域発生器であると考えられる。図２は、上で詳述された動作条件において決定された広帯域音波発生器に関する周波数の関数としての＜Ｅａｃ＞の傾向を示している。
【０１３２】
この例において、ポリエチレンテレフタレートの膜は、１２μｍの厚さを有し、音波発生器から１ｍｍの間隔をあけて配置されている。
【０１３３】
図２のこの例において、使われた音波発生器は、Signal processing（商標）会社によって市販された、円柱状の幾何学形状で、３０ｍｍの長さ、７ｍｍの直径、約２ＭＨｚの公称作動周波数を有するトランスデューサーである。
本発明の文脈において使用された装置の実施例
【０１３４】
図３は、本発明に従う装置（１）を示している。この装置は、その中の流体（Ｆ）が容れられているところのチャネル（２）を画定している下側壁（３）および上側壁（４）を有している。流体（Ｆ）は、流れの状態、例えば層流の状態にあり、または別の実施態様においては静止状態でもよい。
【０１３５】
流体（Ｆ）は、単分散または多分散でありうる複数の対象物（Ｏ）を含んでいる。対象物（Ｏ）は特に生物学的細胞でありうる。その場合、流体（Ｆ）は、生体液体、例えば血液でありうる。
【０１３６】
音響トランスデューサー（１０）は、図示されたように、装置（１）の上側壁（４）へ固定されうる。このトランスデューサー（１０）は広帯域トランスデューサーである。
【０１３７】
別の実施態様において、該トランスデューサー（１０）が、第２の横方向軸（Ｚ）に沿ったチャネル（２）の共振周波数（ｆ０）と異なる周波数（ｆ）で音波を発生するために使用されうるという条件の下で、該トランスデューサー（１０）は、広帯域トランスデューサーでなくてもよい。
【０１３８】
Signal processing（商標）会社によって市販された該トランスデューサーは、円柱状の幾何学形状で、３０ｍｍの長さ、７ｍｍの直径、約２ＭＨｚの公称動作周波数を有しており、例えば、本発明に従う装置（１）に使用されうる。
【０１３９】
円柱状以外の幾何的形状、特に、図３に示されたような平行六面体形状を有するトランスデューサー（１０）を使用することが可能である。
【０１４０】
トランスデューサー（１０）は、発生器（Ｄ）から得られた信号を供給される。該発生器（Ｄ）は、例えば、電圧増幅段と直列に接続された信号発生器を備え、または特にそのような信号発生器から成りうる。該発生器（Ｄ）は、好ましくは、所与の周波数をもつ正弦波信号をトランスデューサー（１０）に供給する。別の実施態様において、供給電圧は三角波または方形波でありうる。
【０１４１】
作動中、トランスデューサー（１０）は、チャネルの横方向軸（Ｚ）に沿って、即ちチャネルの厚みに沿って音響力場を提供することができ、それにより対象物（Ｏ）が集束の高さ（ｈｆｏｃ）に集束されことを可能にする。上述したように、集束高（ｈｆｏｃ）は、トランスデューサー（１０）の動作周波数の関数である。
【０１４２】
図３は、対象物（Ｏ）の層（Ｎ）が、どのようにして集束高（ｈｆｏｃ）に生成されうるかを示している。この層（Ｎ）は、トランスデューサー（１０）によって発生された圧力の極値（ＥＰ）（節または腹）で形成されうる（図４参照）。
【０１４３】
図３に示された例において、壁（３）は、高い音響インピーダンス、すなわち、流体（Ｆ）のそれよりも少なくとも１０倍超のインピーダンスを有する材料を含んでいる。これにより、高い音響インピーダンスを有する材料を含む壁（３）（音波が発生される壁（４）に向き合っている）を有することが可能である。２つの壁は、それらが周波数（ｆ０）以外の周波数（ｆ）で作動しているトランスデューサー（１０）によって発生された音波の施与の軸に沿って置かれるときに、「向き合って」いるといわれる。
【０１４４】
別の実施態様において、壁（３、４）の各々は、高い音響インピーダンスを有する材料を含み、または特にそのような材料から構成される。
【０１４５】
図４に示されるように、音響インピーダンスマッチングのためのゲルの層（１１）が、トランスデューサー（１０）と上側壁（４）との間に存在してもよい。
【０１４６】
図４はまた、トランスデューサー（１０）によって発生された音波による流体（Ｆ）内の圧力極値（ＥＰ）を示している。図示された例において、対象物（Ｏ）の層（Ｎ）は圧力極値（ＥＰ）の高さに集束される。
【０１４７】
図示された例において、対象物（Ｏ）の層（Ｎ）は、圧力極値（ＥＰ）の高さに集束される。図示されていない別の実施態様において、層（Ｎ）は圧力の腹の高さに集束される。図示されていない他の実施態様において、発生された音波は複数の音圧の極値を形成し、２つの異なる層が各々、異なる圧力極値の高さに集束される。したがって、第１の圧力極値の高さに集束された第１の層と、第１の圧力極値とは違う第２の圧力極値の高さに集束された第２の層とを得ることが可能である。
【０１４８】
図５は、本発明に従う装置（１）と、チャネル（２）内に存在する対象物の少なくとも１の特性及び/又は位置を計測するためのセンサー（１００）とを含むアセンブリ（２００）の典型的な実施態様を示している。センサー（１００）は、この計測の結果の関数として信号を発生し、この信号は制御システム（Ｔ）へ向けて送信される。制御システム（Ｔ）は、トランスデューサー（１０）が動作する周波数及び/又は発生された音波の振幅を制御するために、センサー（１００）から受信された信号に従って、発生器（Ｄ）に働くように使用されうる。
【０１４９】
センサー（１００）は、例えば、対象物（Ｏ）の密度及び/又は寸法を計測するために使いうる。
【０１５０】
センサー（１００）によって発生された信号は、対象物（Ｏ）が出口（Ｓ１,...,Ｓｎ）の少なくとも１つへ選択的にガイドされるように、トランスデューサー（１０）を制御する。
【０１５１】
センサー（１００）は、例えば、対象物（Ｏ）の寸法を計測するために使われえて、この目的のために、レーザ、およびチャネル（２）内に存在する対象物（Ｏ）によって拡散された光度を計測する検出器を含んでもよい。
【０１５２】
別の実施態様において、センサー（１００）は、対象物（Ｏ）を計数するためのおよびそれらの寸法を決定するためのコールターカウンター（Coulter counter：粒度測定器）、またはＵＶ検出器を含みうる、または特にこれらから成り立ちうる。
【０１５３】
１の典型的な実施態様において、粒子または細胞または生物学的膜の層を形成し、それらを出口（Ｓ１,...,Ｓｎ）の１つへガイドすることが可能である。
【０１５４】
図６は、複数のトランスデューサー（１０）を備える装置（１）の典型的な実施態様を示している。この実施例において、複数のトランスデューサー（１０）は、チャネル（２）に沿って同じ側に配置されている。
【０１５５】
本発明の範囲内で、トランスデューサー（１０）は、チャネル（２）の両側に配置されることも可能である。
【０１５６】
図７は、チャネル（２）内に存在する対象物（Ｏ）の画像を得るための、本発明に従うアセンブリ（３００）の典型的な実施態様を示している。アセンブリ（３００）は、照明システム（１１０）および画像取得システム（１２０）と関連付けられた装置（１）を含む。
【０１５７】
照明システム（１１０）は、例えばレーザ、特にＮｄ：ＹＡＧレーザを含みうる光源（１１１）を備えている。１の実施態様において、光源（１１１）は、２つのＮｄ：ＹＡＧパルスレーザの組み合わせを備え、そして対象物（Ｏ）は蛍光粒子であり、Ｎｄ：ＹＡＧレーザは対象物（Ｏ）によって吸収されることを意図された波長５３２ｎｍの放射光を放射する。
【０１５８】
光学的構造（１１２）は、光源（１１１）から出る放射光を該光学デバイスへ整合させるために、光源（１１１）の出力部に置かれうる。
【０１５９】
該光学的構造（１１２）の出力部で生み出された放射光（Ｒ）は、レンズ（１１４）の方へ焦点を合わせられるように、反射構造（１１３）の方へ導かれうる。
【０１６０】
分離器（１１３）は、例えば、フィルターと２色性鏡との組み合わせを備えうる。レンズ（１１４）は、例えば、その焦点面が実質的に音響集束領域の水準（高さ）に置かれている顕微鏡レンズでありうる。
【０１６１】
反射構造（１１３）は、特に、例えばもし対象物（Ｏ）が蛍光性であるならば、チャネル（２）内に存在する対象物（Ｏ）によって吸収されうる波長の放射光をフィルタリングしないように、選択されうる。
【０１６２】
例えば、もし対象物（Ｏ）が蛍光性であるならば、放射光（Ｒ）は吸収されえ、そして対象物（Ｏ）は、異なった波長、例えばより長い波長を有する放射を放出しうる。
【０１６３】
反射構造（１１３）は、対象物（Ｏ）によって再放出され且つレンズ（１２１）の方へ導かれた放射のみの通過を実質的に可能にするように構成されうる。
【０１６４】
画像取得デバイス（１２０）について、これは、チャネル（２）内に存在する対象物（Ｏ）からの放射光の焦点をセンサー（１２２）上に合わせるためのレンズ（１２１）を有して、上記対象物（Ｏ）の画像を生み出すことを可能にする。センサー（１２２）は、例えばＣＣＤカメラでありうる。
【０１６５】
センサー（１２２）は、例えば画像処理デバイス（１３０）（それはコンピュータを含み得る）に接続されうる。
【０１６６】
該処理デバイス（１３０）は、チャネル（２）内に存在し且つ照明システム（１１０）によって照明された対象物（Ｏ）の内の少なくともいくつかの速度ベクトルのノルム、及び/又は方向、及び/又は向きを計測するために使用されうる。
【０１６７】
もし対象物（Ｏ）の少なくとも２つの画像が取得されると、該処理デバイス（１３０）は、対象物（Ｏ）の該少なくとも２つの画像に見出された光度の分布の相関係数を計算するために使われうる。
実施例
実施例１
【０１６８】
使用されたチャネルは、３３７μｍの厚み、１０ｍｍの幅および４０ｍｍの長さを有するマイクロチャネルである。マイクロチャネルは水で満たされている。マイクロチャネルの上側壁および下側壁は両方とも、ＰＭＭＡ製の１ｍｍ厚の板の形状で作られている。対象物は、直径７μｍのポリスチレン粒子であり、５６ｍｇ／Ｌの濃度である。
【０１６９】
チャネルのこのタイプは、２ＭＨｚおよび２．５ＭＨｚの辺りに２つの共振ピークを有している。
【０１７０】
使用された音波発生器は、Signal processing（商標）会社によって市販された、７ｍｍの直径、３０ｍｍの高さおよび約２ＭＨｚの公称作動周波数を有する円柱状のトランスデューサーである。音波発生器は、マイクロチャネルの上側壁の位置に固定される。トランスデューサー供給電圧は１０Ｖである。
【０１７１】
図８は、粒子の集束高（ｈｆｏｃ）に対するトランスデューサーの作動周波数の効果を示している。２つの異なる周波数の施与の間での、マイクロチャネル内の粒子の再均質化の工程あり又はなしでが見出されたこれら曲線が、この図面に重畳されている。
【０１７２】
実施例２：音響エネルギーの効果
実施例１で詳述した動作条件が、トランスデューサー供給電圧以外は同じで繰り返され、該供給電圧の効果が試験された。３つの実験が、トランスデューサー供給電圧５Ｖ、７Ｖおよび１０Ｖの夫々で行われた。音波の生成からもたらされる流体粒子の速度プロファイルの最大値が図９に示される。結果は図９に示されている。トランスデューサーの供給電圧によって制御された音波の振幅は、考察中の現象、すなわち粒子の集束高の移動に何らの効果も有さないことが判る。
【０１７３】
実施例３：対象物のサイズの効果
実施例１で詳述した動作条件が、粒子の直径以外は同じで繰り返され、該粒子の直径の効果が試験された。２つの実験が、２μｍおよび７μｍの直径の粒子をそれぞれ使って実行された。結果は図１０に示されている。使用された粒子の直径は、考察中の現象、すなわち粒子の集束高の移動に何らの効果も有さないことが判る。
【０１７４】
実施例４：対象物の濃度の効果
実施例１で詳述した動作条件が、対象物の濃度以外は同じで繰り返され、該対象物の濃度の効果が試験された。２つの実験が、５．６ｍｇ／Ｌおよび５６ｍｇ／Ｌの濃度の粒子をそれぞれ使って実行された。結果は図１１に示されている。使用された粒子の濃度は、考察中の現象、すなわち粒子の集束高の移動に何らの効果も有さないことが判る。
【０１７５】
実施例５：壁を形成する物質の効果
実施例１で詳述した動作条件が、上側および下側壁を形成する物質の特性以外は同じで繰り返され、該物質の特性の効果が試験された。さらに、マイクロチャネルの厚みは、壁を形成するために使われた物質の特性に適合された。結果は図１２および１３に示されている。
【０１７６】
注記「ＰＭＭＡ／ＰＭＭＡ」は、ＰＭＭＡで作られた上側および下側壁を有するチャネルを示している。注記「ＰＭＭＡ／glass」は、ＰＭＭＡの上側壁およびガラスの下側壁を有するチャネルを示している。注記「glass／glass」は、ガラスの上側および下側壁を有するチャネルを示している。
【０１７７】
表現「１つを含む（備える）」は、「少なくとも１つを含む（備える）」を意味するとして解釈されるべきである。
【０１７８】
他に特に指定しなければ、「〜の範囲に」の表現は、境界値を包含していると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１７９】
１        装置
２        チャネル
３        下側壁
４        上側壁
１０        音波発生器、音響トランスデューサー
５０        膜
５１        光検出器
５２        復調器
５３        デバイス
１００        センサー
１１０        照明システム
１１１        光源
１１２        光学的構造
１１３        分離器、反射構造
１１４        レンズ
１２０        画像取得デバイス
１２１        レンズ
１２２        センサー
１３０        画像処理デバイス
２００        アセンブリ
３００        アセンブリ
Ｄ        電力供給デバイス、発生器
Ｅ        水
ＥＰ      圧力極値
Ｆ        流体
ｆ        周波数
ｈｆｏｃ      粒子の集束の高さ
Ｎ        層
Ｏ        対象物
Ｒ        放射光
Ｓ１,,Ｓｎ  出口
Ｔ        制御システム
【図１】
2014531303.tif 000003
【図２】
2014531303.tif 000004
【図３】
2014531303.tif 000005
【図４】
2014531303.tif 000006
【図５】
2014531303.tif 000007
【図６】
2014531303.tif 000008
【図７】
2014531303.tif 000009
【図８】
2014531303.tif 000010
【図９】
2014531303.tif 000011
【図１０】
2014531303.tif 000012
【図１１】
2014531303.tif 000013
【図１２】
2014531303.tif 000014
【図１３】
2014531303.tif 000015
【国際調査報告】
2014531303.tif 000016
2014531303.tif 000017
2014531303.tif 000018
2014531303.tif 000019
2014531303.tif 000020
2014531303.tif 000021
2014531303.tif 000022
2014531303.tif 000023
2014531303.tif 000024
2014531303.tif 000025