"内部容積を画定するチャンバであって、前記内部容積内への開口と、前記内部容積内への物質の流入を受け入れる入口と、前記内部容積からの物質の流出を排出する出口と、を有するチャンバと、前記開口を密閉して閉じ、及び、前記内部容積内における物質の処理のために前記チャンバ内に集束音響エネルギーを伝達する、前記開口内の窓であって、約100kHz~100MHzの周波数を有する音響エネルギーをほぼ透過する窓と、前記窓及び前記チャンバから離間された音響エネルギー源であって、前記内部容積内に音響エネルギーの焦点ゾーンを生成するために約100kHz~100MHzの周波数を有する音響エネルギーを放射する音響エネルギー源と、前記音響エネルギー源から前記窓に音響エネルギーを伝達する結合媒体であって、液体又は固体である結合媒体と、を備える、音響エネルギーによって物質を処理するシステムであって、前記システムは、1時間を超える長期間の間、約200ワット以上に相当する出力エネルギーで動作する前記音響エネルギー源によって前記内部容積内で物質を音響的に処理する、システム。前記窓は、前記音響エネルギー源に面する凸面を有する、請求項1に記載のシステム。前記凸面の形状は、前記音響エネルギー源によって生成されて前記凸面に入射する音響エネルギーの波面の形状と同様である、請求項2に記載のシステム。前記窓の形状は、前記窓によって前記内部容積内に伝達される前記音響エネルギー源からの音響エネルギーに対して集束影響を有する、請求項2に記載のシステム。前記窓は前記チャンバの底面にあり、前記チャンバは、前記チャンバの上面上に前記内部容積の外観検査用の第2窓をさらに備える、請求項1に記載のシステム。前記チャンバの全体が音響結合媒体によって囲まれる、請求項1に記載のシステム。前記チャンバの全体が液体結合媒体中に浸漬される、請求項1に記載のシステム。前記チャンバは、外面に、前記結合媒体と熱を交換する熱交換器を含む、請求項1に記載のシステム。前記熱交換器は複数の放射状フィンを含む、請求項8に記載のシステム。前記チャンバは樽形状を有し、前記入口及び前記出口の各々は、前記樽形状の長手方向軸線に沿って前記チャンバから離れるように延びる導管を含む、請求項1に記載のシステム。内部容積と当該内部容積へのアクセスのための開口とを有する容器であって、前記開口が前記内部容積内に前記チャンバを配置するために前記チャンバを受け入れる容器をさらに備え、前記音響エネルギー源及び前記結合媒体は前記内部容積内に配置される、請求項1に記載のシステム。前記容器の前記開口を閉じるキャップをさらに備え、前記入口及び前記出口の各々が、前記チャンバから離れて前記キャップを通って延びる導管を含む、請求項11に記載のシステム。前記キャップ、前記入口の導管、前記出口の導管及び前記チャンバは、前記キャップが前記容器の前記開口に係合されるように単一の一体部分として配置され、前記キャップは前記容器の内部容積を密閉して閉じ、及び、前記チャンバは、前記内部容積内に配置されて、前記チャンバ内の音響エネルギーの焦点ゾーンの生成のために前記音響エネルギー源から離間される、請求項12に記載のシステム。前記結合媒体は液体を含み、前記チャンバは前記液体結合媒体中に浸漬される、請求項13に記載のシステム。前記入口は、前記出口が前記内部容積に流体結合される出口位置より下の入口位置において前記内部容積に流体結合される、請求項1に記載のシステム。前記入口は、前記出口が前記内部容積に流体結合される出口位置より上の入口位置において前記内部容積に流体結合される、請求項1に記載のシステム。前記チャンバの壁に冷却流体を供給するために前記チャンバの少なくとも一部に関連付けられた冷却ジャケットをさらに備える、請求項1に記載のシステム。前記チャンバは、前記内部容積の形状及びサイズを少なくとも部分的に規定する挿入子を含み、前記挿入子は複数の核生成部位を含む、請求項1に記載のシステム。前記挿入子はセラミック材料を含む、請求項18に記載のシステム。前記挿入子は複数の棒部材を含む、請求項18に記載のシステム。前記挿入子は、円錐状に形成された内面を有するスリーブを含む、請求項18に記載のシステム。前記チャンバ及び前記窓は、前記内部容積内の加圧環境を維持する、請求項1に記載のシステム。内部容積を画定するチャンバであって、前記内部容積内への物質の流入を受け入れる入口と、前記内部容積からの物質の流出を排出する出口と、を有するチャンバと、前記チャンバから離間された音響エネルギー源であって、前記内部容積内に音響エネルギーの焦点ゾーンを生成するために約100kHz~100MHzの周波数を有する音響エネルギーを放射する音響エネルギー源と、前記音響エネルギー源から前記チャンバに音響エネルギーを伝達する結合媒体であって、液体又は固体である結合媒体と、前記チャンバ内で音響エネルギーによって処理される物質を収容する貯蔵槽と、前記貯蔵槽内の前記物質を混合する撹拌器と、前記貯蔵槽と前記チャンバの前記入口との間に流体接続された供給導管と、前記貯蔵槽と前記チャンバの前記出口との間に流体接続された戻り導管と、を備える、物質を音響的に処理するシステムであって、前記貯蔵槽内の物質は、前記貯蔵槽から前記供給導管を通って前記チャンバの前記内部容積内に流れ、前記チャンバの前記内部容積から前記戻り導管を通って前記貯蔵槽内に流れるように循環する、システム。前記供給導管及び前記戻り導管を通って前記物質を流すポンプをさらに含む、請求項23に記載のシステム。前記戻り導管から物質を任意選択的に受け入れる第2貯蔵槽をさらに備える、請求項23に記載のシステム。前記システムは、1時間を超える長期間の間、約200ワット以上に相当する出力エネルギーで動作する前記音響エネルギー源によって前記内部容積内で物質を音響的に処理する、請求項23に記載のシステム。内部容積を画定するチャンバであって、前記内部容積内への物質の流入を受け入れる入口と、前記内部容積から物質の流出を排出する出口と、を有するチャンバと、前記チャンバから離間された音響エネルギー源であって、前記内部容積内に音響エネルギーの焦点ゾーンを生成するために約100kHz~100MHzの周波数を有する音響エネルギーを放射する音響エネルギー源と、前記音響エネルギー源から前記チャンバに音響エネルギーを伝達する結合媒体であって、液体又は固体である結合媒体と、前記チャンバの前記入口に流体接続された第1導管と、前記チャンバの前記出口に流体接続された第2導管と、を備える、物質を音響的に処理するシステムであって、前記導管内の物質は、第1方向に前記第1導管から前記内部容積を通って前記第2導管内に流された後、第2方向に前記第2導管から前記内部容積を通って前記第1導管内に流される、システム。前記第1導管に流体連通される第1貯蔵槽と、前記第2導管に流体連通される第2貯蔵槽と、をさらに備える、請求項27に記載のシステム。前記第1方向又は前記第2方向に流れを引き起こすポンプをさらに備える、請求項27に記載のシステム。前記第1及び第2方向の流れは重力によって駆動される、請求項27に記載のシステム。前記システムは、1時間を超える長期間の間、約200ワット以上に相当する出力エネルギーで動作する前記音響エネルギー源によって前記内部容積内で物質を音響的に処理する、請求項27に記載のシステム。第1及び第2音響処理アセンブリを備える、物質を音響的に処理するシステムであって、各処理アセンブリは、内部容積を画定するチャンバであって、前記内部容積内への物質の流入を受け入れるための入口と、前記内部容積からの物質の流出を排出するための出口と、を有するチャンバと、前記チャンバから離間された音響エネルギー源であって、前記内部容積内に音響エネルギーの焦点ゾーンを生成するために約100kHz~100MHzの周波数を有する音響エネルギーを放射する音響エネルギー源と、前記音響エネルギー源から前記チャンバに音響エネルギーを伝達する結合媒体であって、液体又は固体である結合媒体と、前記第1及び第2音響処理アセンブリの前記チャンバ内で音響エネルギーによって処理される物質を収容する貯蔵槽と、前記貯蔵槽と前記第1処理アセンブリの前記入口との間に流体接続された供給導管と、前記第1処理アセンブリの前記出口と前記第2処理アセンブリの前記入口との間に流体接続された伝達導管と、を含み、前記第1処理アセンブリは、前記第1処理アセンブリの前記チャンバ内で前記物質に第1処理プロセスを実行するように制御され、前記第2処理アセンブリは、前記第2処理アセンブリの前記チャンバ内で前記物質に前記第1処理プロセスとは異なる第2処理プロセスを実行するように制御される、システム。前記システムは、1時間を超える長期間の間、約200ワット以上に相当する出力エネルギーで動作する前記音響エネルギー源によって前記内部容積内で物質を音響的に処理する、請求項32に記載のシステム。本明細書で使用される音響エネルギーSonicenergyは、音響エネルギーacousticenergy、音響波、音響パルスacousticpulse、超音波エネルギー、超音波ultrasonicwave、超音波ultrasound、衝撃波、音響エネルギーsoundenergy、音波、音響パルスsonicpulse、パルス、波、又は、これらの用語の任意の他の文法形態などの用語、及び、音響エネルギーsonicenergyに対して同様の特徴を有する任意の他のタイプのエネルギーを包含することが意図されている。本明細書で使用される焦点ゾーン又は焦点は、音響エネルギーがターゲットに集束する及び/又は衝突する領域を意味するが、この集束の領域は、必ずしも単一の集束点ではなく、様々なサイズ及び形状の容積を含み得る。本明細書で使用されるように、本明細書で使用される用語処理チャンバ又は処理ゾーンは、音響エネルギーが集束して処理のために試料物質が存在する容器又は領域を意味する。本明細書で使用されるように、非線形音響は入出力間の比例性の欠如を意味し得る。例えば、音響変換器に適用される振幅が増加するにつれて、正弦波の出力は、最終的にピーク正圧がピーク負圧より速い速度で増加するように比例性を失う。また、水は、高い音響エネルギー強度では非線形になり、集束音響場では、波は焦点に向かうほど強度が増加するのでより大きく擾乱される。組織の非線形音響特性は診断及び治療の用途において役立つ可能性がある。本明細書で使用されるように、音響ストリーミングは音響波による流体の流れの生成を意味し得る。その影響は非線形である可能性がある。音場の方向の液体のバルク流体流れは、音場から吸収される運動量の結果として生成されることができる。本明細書で使用されるように、音響マイクロストリーミングは、源又は障害例えば音場内の音響的に駆動された気泡の周囲の流体の小領域内にだけ発生する時間非依存循環を意味し得る。本明細書で使用されるように、吸音は、音響エネルギーを熱エネルギーに変換する物質の能力に関係する物質の特徴を指し得る。本明細書で使用されるように、音響インピーダンスは、表面上の音圧と表面を通る音束との比であって、リアクタンスと抵抗成分とを有する比を意味し得る。本明細書で使用されるように、音響窓は、音響エネルギーが処理チャンバ又は処理域内の試料を通ることを可能にするためのシステム又は装置を意味し得る。本明細書で使用されるように、音響レンズは、音波を拡散する、集束する又はそうでなければ導くためのシステム又は装置を意味し得る。本明細書で使用されるように、音響散乱は、その大きさが波長に比べて小さい多数反射面により、又は、波が伝播される媒体内のいくつかの不連続性により生成された音波の不規則で多方向性の反射及び回折を意味し得る。超音波処理のための装置と方法図1及び図2は、音響エネルギー源2によって生成された集束音響エネルギーが、チャンバの音響窓11を通り、チャンバ10の試料物質が位置する内部容積12内に入る場合の、チャンバ10の一実施形態を描写する。以下にさらに詳細に説明されるように、音響処理システム1は、例えば1つ又は複数のセンサ、ユーザ入力装置等からの制御情報を受信し、それに応答して音響エネルギー源2及び/又は他のシステム部品の動作を制御する制御装置20例えば、適切にプログラムされた汎用コンピュータ又は他のデータ処理装置を含むを含み得る。試料物質は、入口13を介して内部容積12内に供給され、出口14を介して容積12から除去される。入口及び出口は様々な方法で配置されてよく、この実施形態では、入口13及び出口14は、それぞれチャンバ10に接続された導管を含む。いくつかの実施形態では、入口及び/又は出口は、例えば流れが断続的であり得るにもかかわらず物質の流れが常に入口から出口であるように、逆止弁、一方向弁、電子制御弁、又は、流れが所望の方法で発生することを保証することを助ける他の配置を含み得る。内部容積12は、処理対象物質に対して適切なサイズにされて形成されてよく、例えば、いくつかの音響処理アプリケーション殺菌等は、比較的小さな容積の物質が比較的小さな容積内で処理されれば効果的に機能し得るが、他のアプリケーション混合等は、内部容積12に大きな容積を使用することにより、より良い結果を生じ得る。内部容積12は様々な形状又は他の構成特徴を有することができ、例えば、内部容積12は、垂直壁によって画定されてよく、円錐形状を有してよく、湾曲形状を有してよい等である。また、チャンバ10は、処理対象物質を含む内部容積を併せて画定する多数の部品上側の部材、下側の音響的に透明な部材、本体などから形成されることができる。代替的に、チャンバ10は、単一の一体型ピースとして、又は、他の手段によって形成され得る。チャンバ10の1つ又は複数の壁は、内部容積12内で発生したいかなる熱も放散する及び/又は内部容積12内に伝達されるチャンバ10の外部からの熱を受け取るために熱伝達機構又は熱交換器として機能し得る、又は、そうでなければそれと関連し得る。図1に見られるように、チャンバ10は、複数の放射状フィンの形状の熱交換器15を含み得る。当然のことながら、熱交換器15は、例えばある位置から別の位置に熱を伝達するために電力を使用するペルチェ装置、電気抵抗ヒータ、熱伝導棒、管又は他の構造、ある位置から別の位置に熱を伝達するために使用される相変化物質等を含む他の方法で形成され得る。熱交換器15は、空気又は他のガス、水又は他の液体、若しくは、固体物質などの任意の好適な熱的結合媒体と共に動作するように配置され得る。例えば、図2に示すように、チャンバ10は、熱交換器15に対して熱を伝達するように働く液体中に完全に又は部分的に浸漬され得る。水又は他の外部熱的結合媒体と内部容積12との密接な熱的結合は、音響処理中に内部容積12内の物質の温度の制御を助け得る。結合媒体4の温度の制御により、内部容積12内の温度を制御することを助けることができる。例えば、結合媒体4は、冷却器、ヒータ、又は結合媒体4の温度を調整するための他の手段を介して再循環されることができる。したがって、チャンバ10の内部の試料物質は、チャンバ10の設計の綿密な考慮により結合媒体4の温度に熱的に連結されることができる。チャンバ10の内壁と試料物質との間の熱的結合は、高い混合、乱流、及び活動性により/又は内壁の表面において、強固に結合され、したがって大きな対流熱伝達を生じ得る。熱は、結合媒体4のバルク温度に結合される前に、チャンバ10の1つ又は複数の端例えば窓11及び16における又は容器の側壁のいずれかを通過することができる。熱は、結合媒体の温度及び試料物質の温度の相対差と、所望の効果を実現するために試料をターゲット温度に維持する所望の目標と、に応じて、いずれの方向にも流れることができるということに留意されたい。チャンバ10の内壁と結合媒体との間の伝達は、壁を介して外面への単純な伝導によって実現することができる、又は、外面領域は、フィンの利用、若しくは圧送された流体を有するジャケット付き容器などの他の高い熱伝達効果の利用により強化されることができる。例えば、図3に、ジャケット19がチャンバ10の少なくとも一部の周囲に位置し、熱伝達媒体50がジャケット19とチャンバ10の外壁との間の空間内で循環する例示的な配置を示す。追加的に、入口及び/又は出口の導管もまた、チャンバ10の入口又は出口における強化熱表面の利用により、結合媒体の温度及び/又は熱伝達媒体に連結されることができる。例えば、図3には図示しないが、入口13及び/又は出口14は、熱伝達媒体50に熱を伝達するようにジャケット19とチャンバ10との間の空間を貫通し得る。代替的に、入口及び/又は出口の媒体導管は、音響結合媒体4に対して熱を伝達することができるようにする熱交換器特徴を含み得る。いくつかの実施形態では、音響エネルギー源2は、集束超音波ビーム又は波面をチャンバ10の窓11に向かって放射する超音波変換器を含み得る。チャンバ10内の開口を密閉して閉じ得る窓11は、チャンバ10内の物質に作用する内部容積12内の焦点ゾーンを形成するために超音波ビームが窓11を貫通するように、好適には音響エネルギーを透過してよく、又はそうでなければ音響エネルギーを伝送し得る。窓11は、チャンバ10内の物質に最大量の超音波エネルギーを伝送し、チャンバ10の壁内の超音波エネルギーの吸収を最小化し、及び/又は、内部容積12と例えば外部水槽若しくは他の結合媒体との間の熱伝達を最大化するように構成され得る。いくつかの実施形態では、窓11は、ガラス、サファイア、石英、又は薄膜ポリマーなどのポリマーである。窓は、任意の好適な形状又は他の構成を有してよく、例えば平坦であってよく又は、そうでなければ衝突音響エネルギーに対して比較的平坦な面を提示し得る、又は半球又は他の凸形状を有するように湾曲され得る。いくつかの実施形態では、窓11は、窓11の物理的形状に起因するレンズ効果凹又は凸形状に起因する効果などにより、音響エネルギーを集束又は非集束化することなど、内部容積12に対して好ましい方法で音響エネルギーを誘起するように形成される。いくつかの実施形態では、窓11は、水と同様の音響インピーダンスと比較的低い吸音特性とを有する。好ましい1つの物質は低密度ポリエチレンであるが、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートPET、ポリイミド、他の剛性及び可撓性ポリマーなどの他のポリマーが使用され得る。窓11が薄膜物質で形成される場合、膜は、チャンバ10への熱接着を容易にするために積層板であってよい。例えば、窓11は、熱融着を利用することによりチャンバ10にシールして取り付けられ得る。より厚く、より剛性の物質もまた窓11に採用され得る。チャンバ10の上側部分は、平坦又はドーム状であり得る又はそうでなければ内部容積12の可視光検査を可能にする一方で内部容積12を囲うように配置され得る検査窓16を含み得る。このような検査は、人間によって、又はビデオカメラ、光検出器、IR検出器等々の好適に配置されたセンサ21によって行われ得る。センサ21によって検出される内部容積12内の物質の特徴は、システム1の音響エネルギー源2又は他の部品を制御するために制御装置20によって使用され得る。例えば、過剰キャビテーションを回避したければ、制御装置20は、センサ21が一定の大きさ及び/又は一定の数のキャビテーション気泡の存在を検出した場合に音響エネルギーを焦点ゾーンに調整し得る。音響処理が、試料物質内の粒子の大きさを細かくすることを目的とする場合、他の特徴チャンバ10内の粒子の大きさ、密度、又は他の特徴などがセンサ21により検出され得る。したがって、センサ21は、例えばチャンバ10内への追加試料物質の導入をトリガするために音響処理が所望通りに進行しているかどうかと処理が完了したかどうかとを検知し得る。窓11のように、検査窓16は、ガラス、サファイア、石英、及び/又はポリマー物質など任意の好適な物質で形成され得る。チャンバ10の本体は、環境シールとして働くように及び/又は熱伝達機構を提供するように処理中に内部容積12内に物質を含むのに好適な任意の物質又は物質の組み合わせで形成され得る。いくつかの実施形態では、チャンバ10は、熱伝導性の金属又はポリマーなどの剛性又は可撓性物質、又はこのような物質の組み合わせで形成され得る。好ましくは、チャンバ10に使用される物質は、低吸音特性と、所望の用途に対して許容可能な熱伝達特性と、を有する。いくつかの実施形態では、チャンバ10の上側部分例えば検査窓16を含むは、音響エネルギーを反射して内部容積12内に戻して追加の処理効率を与えるように配置されることができる。チャンバ10が上側及び下側部材など多くの部分から形成される場合、部材同士は、熱接着、接着剤接着、外部からのクランピング、部材間にシールを形成するためのoリング又は他のガスケットを有する機械的締め具図1に示すボルトなど、溶接等により互いに結合され得る。接着を熱接着により実現しようとすれば、上側及び下側部材は、熱接着可能外側層と熱耐性中間層とを有するフィルム積層板で形成され得る又はそれらを含み得る。図2に見られるように、音響処理システム1は、音響エネルギー源2とチャンバ10と結合媒体4とを含む容器3を含み得る。容器3は、任意の好適なサイズ、形状、又は他の構成を取ってよく、任意の好適な物質又は物質金属、プラスチック、複合物等の組み合わせから形成され得る。この例示的な実施形態では、容器3は、容器3の内部容積へのアクセスを可能にするように配置された開口31を有する半開き又は缶状の構成を有する。音響エネルギー源2と結合媒体4水又は他の液体など、又は任意選択的に固体物とは、容器3内に例えば容器3の底の近傍の音響エネルギー源2と共に位置し得る。接触材4が固体である場合、容器3と結合媒体4とは本質的に互いに一体化され得る。ここでは、結合媒体4は、音響源2とチャンバ10との物理的結合部としてだけでなく音響結合部としても本質的に機能する。開口31は、チャンバ10が容器3内に降ろされるように、例えばチャンバ10が結合媒体4中に部分的に又は完全に浸漬されるように配置され得る。結合媒体4は、例えば音響エネルギーを音響エネルギー源2から窓11に伝送するための音響結合媒体としてと、例えばチャンバ10から熱エネルギーを受け入れるための熱的結合媒体としてとの両方として機能し得る。他の実施形態では、熱的結合媒体及び音響的結合媒体は、例えばチャンバ10が図3のような冷却ジャケット19を備えている場合には別々であってもよい。この例示的な実施形態では、開口31は、この実施形態では樽形状を有するチャンバ10を受け入れるようなサイズにされて形成され、入口13及び出口14は、チャンバ10の樽形状の概して長手方向軸に沿って延びる。キャップ17は、入口13及び出口14の導管に係合され、チャンバ10が結合媒体4の中に吊り下げられて入口及び出口の導管とキャップ17とによって支持されるように配置される。チャンバ10は、音響エネルギー源2によって生成される音響エネルギーの焦点ゾーンがチャンバ10の内部容積12内に好適に位置するように、容器3内に位置決めされ得る。したがって、音響エネルギー源2に対するチャンバ10の適切な配置が、キャップ17を容器3の開口31に単純に係合することにより実現され得るので、システム1の組み立ては容易化され得る。チャンバがキャップ17に対して好適に位置して、キャップ17が容器3に適切に係合される限り、容器3内のチャンバ10の位置のいかなる調整も必要とされない。キャップ17は、キャップ17/チャンバ10が容器3によって支持されるようにだけでなく、また容器開口31が、例えば結合媒体4の汚染を防ぐことを助けるために密閉される又はそうでなければキャップ17により閉じられるように、容器3の開口31に係合し得る。入口及び出口の導管は、例えばチャンバ10内の処理対象物質を運ぶ供給及び/若しくは戻り線路又は他の導管への流体接続のために、キャップ17を貫通し得る。チャンバ10は、任意の好適な方法で及び様々な用途のために配置され得ることを理解すべきである。例えば、図2に示す実施形態では、入口13及び出口14は容積12の両側でそして同じ垂直レベルで内部容積12と連通する。しかし、入口13及び出口14は内部容積12に他の方法で連通し得る。例えば、入口13は、出口が内部容積に流体接続される位置の上又は下の位置で内部容積12に流体接続され得る。入口及び出口を異なる高さにおいて接続させることで、特定の用途に応じた利点を提供し得る。例えば、いくつかの用途では、入口を出口の上に配置することで、内部容積12内の物質の温度を制御することを助け得る。例えば入口に流入する冷却流体は、内部容積12の最上部近くの比較的暖かい流体と混じり合うかもしれない。他の用途では、出口の下に入口を有することで、所望の大きさ又は密度を有する物質が出口から出るように促進されることを保証することを助け得る。例えば、より大きなより密度の高い粒子は、音響処理により所望の大きさ/濃度範囲内に細かくされるまで、出口の下の内部容積12内に残り得る。水ジャケット付きチャンバの場合、チャンバの両端に入口及び出口を配置することによって、逆流熱交換器の動作と改善された熱伝達及び試料の温度制御とを可能にするかもしれない。本発明の別の態様によると、チャンバ10は、少なくとも部分的に内部容積の形状及びサイズを画定するために内部容積12内に設けられ得る1つ又は複数の挿入子を含み得る。例えば、図4に示すように、音響処理が行われる内部容積12の大きさ及び形状を画定するために、外側筒形状と内側円錐又は切頭円錐形状とを有するスリーブ配置を有する挿入子18が内部容積12内に設けられ得る。この実施形態では、挿入子18によって画定される内部空間は、物質が音響的に処理される内部容積12として機能する。挿入子18は、用途又は他の所望の機能に応じて様々な形状、サイズ、物質で形成され得る。例えば、挿入子18は、キャビテーションの開始部位として機能する複数の核生成部位例えば挿入子18のセラミック材の表面により設けられるを含み得る。内部容積12内に位置して核生成部位を提供する、チャンバ10内の熱を伝達する又はそうでなければ熱を分布させることを助ける、反応部位を設ける又はそうでなければ容積12内の化学的又は他の反応において触媒作用する又は反応を助けるように機能するセラミック棒、ビード、又は他の物質で作られた要素と他の機能とを含む他の配置が可能である。棒、ビード又は他の構造は、例えば図5に示すように物理的支持体により、及び/又は音響エネルギー又は他の物質流により生じる内部容積内の混合と又は他の流体移動により、内部容積12内に吊り下げられ得る。本発明の一態様によると、例えば以下に説明される他の実施形態だけでなく、図1及び図2に示すようなシステム1は、過剰な発熱又は他の問題を経験すること無く比較的高強度で、例えば200ワット以上の音響変換器の出力で、例えば1時間以上の長期間にわたって、チャンバ10又は多数のチャンバ10内の物質の連続的な音響処理に対処するように配置され得る。一実施形態では、音響エネルギー源2の一部において機能する圧電変換器は、平衡状態、すなわち、物質が過剰発熱、変換器の燃え尽き又は故障、又は音響処理の停止を要するであろう他の状態無しにチャンバ10内で音響的に処理される状態において数時間約286ワット相当の強度レベルで動作され得る。これは、過剰発熱、音響源の故障例えば、変換器の加熱及びその後の燃え尽きによる、試料物質に対する損傷等々の様々な理由のために1時間以上の連続的音響処理を実現することができなかった従来の音響処理配置とは対照的である。変換器いくつかの実施形態では、音響エネルギー源2は、例えば超音波変換器又は超音波周波数範囲内の音響波を生成する他の変換器を含み得る。超音波は、可聴周波数を超えた周波数通常は約20,000Hzすなわち20kHzで始まり、メガヘルツMHz波の領域へ続く。水中の音速は毎秒約1000メートルであり、したがって水中の1000Hzの波の波長は約1メートルである。これは通常、非集束場状況では使用可能であるが直径1センチメートル未満の個々の領域上への特定の集束にとっては余りに長い。20kHzでは、波長は約5cmであり、これは比較的小さな処理容器内では有効である。試料と容器の容積とに依存して、好ましい周波数はより高くてもよく、例えばそれぞれ約1.0、0.1、0.01cmの波長を有する約100kHz、約1MHz、又は約10MHzであり得る。対照的に、音波溶接を含む従来の超音波処理に関しては、周波数は通常約数十kHzであり、撮像に関しては、周波数は通常約1MHz~最大約20MHzである。砕石術では、パルスの繰り返し率はかなり遅くヘルツ範囲内で測定されるが、生成されるパルスの鋭さが、実効パルス波長すなわちこの場合最大約100~300MHzすなわち0.1~0.3ギガヘルツGHzの周波数成分を有するパルス立ち上り時間を与える。本発明のいくつかの実施形態で使用される周波数はまた、特定の周波数の試料又はチャンバ10のエネルギー吸収特性により影響を受けることになる。特定の周波数が試料物質によりよりうまく吸収される又は優先的に吸収される限りでは、これは好ましいかもしれない。エネルギーは、短いパルスの形式で、又は規定された時間の長さの間、連続場として送ることができる。パルス群は、束ねられる又は規則正しく離間されることができる。ほぼ垂直方向に配向された集束超音波ビームは音響エネルギー源2によっていくつかの方法で生成され得る。1.1MHz集束単素子変換器であってよい例えばSonicConceptsWoodinvilleWashにより供給されるものなどの単素子型圧電変換器は、焦点軸が垂直となるように配向された球状又は他の湾曲伝搬面を有することができる。別の実施形態は、ビームを集束するために平坦非集束変換器flatunfocusedtransducerと音響レンズ例えば窓11又は他の要素とを使用する。さらに別の実施形態は、集束ビームを生成するために集束用電子回路と併せて環状配列などの多元変換器を使用する。環状配列は、可能性として、変換器の周囲において、電子アポダイジングによりすなわち、音響エネルギー強度を電子的に又は機械的に、のいずれかで低減することにより焦点近傍の音響サイドローブを低減することができる。この結果は、変換器の端周囲の音を部分的に遮断することにより、又は、多素子変換器の外側素子に対する電力を低減することにより、機械的に達成することができる。これは、エネルギー焦点近傍のサイドローブを低減するので、チャンバ10の加熱を低減するのに役立つ可能性がある。その代わりに、小さな変換器の配列を同期させて集束ビームを生成することができる。さらに別の実施形態は、集束ビームを生成するために非集束変換器と集束用音響ミラーとを組み合わせる。この実施形態は、波長が変換器の大きさに比べて大きい場合に、下側周波数において有利となる可能性がある。この実施形態の変換器の軸は水平であり、成形音響ミラーは音響エネルギーを垂直方向に反射しこのエネルギーを集束させて集束ビームにするように使用される。いくつかの実施形態では、焦点ゾーンは、処理チャンバ10の加熱を回避するために処理チャンバ10の寸法に比べて小さくてもよい。一実施形態では、焦点ゾーンの幅は約1mmである。処理チャンバ10の加熱は、焦点ゾーン近傍の音響サイドローブを最小化することによって低減することができる。サイドローブは、連続波面の積極的干渉により形成される焦点の周囲の高い音響強度の領域である。サイドローブは、多素子変換器の外側素子をより低い電力で動作させることによって電子的に、又は単一素子変換器周辺の音響波を部分的に遮断することによって機械的に、のいずれかにより、変換器をアポダイジングすることによって低減することができる。サイドローブはまた、処理プロトコルにおいて例えば約3~約5サイクルの範囲内の短いバーストを使用することによって低減され得る。変換器は、圧電セラミックなどの圧電物質で形成されることができる。セラミックは、エネルギーを集束し易いドームとして製造され得る。このような物質の1つの用途は音響再生においてであるが、本明細書で使用されるように、周波数は一般的にははるかに高く、圧電物質は通常、パルスを鋭くするために過剰駆動されるすなわち、電圧変化に対する機械的応答の線形領域を超えた電圧によって駆動されるであろう。通常、これらのドームはそれが砕石的システムにおけるものより長い焦点距離を有する例えば約20cm対約10cm焦点距離。セラミックドームは、リンギングを防ぐために減衰させることができる。応答は、過剰駆動されなければ線形である。これらのドームのうちの1つの高エネルギー焦点ゾーンは通常は葉巻形状である。1MHzでは、20cmドームに関し焦点ゾーンは約6cm長、約2cm幅、又は10cmドームに関しては約15mm長、約3mm幅である。このようなシステムから得られるピーク正圧は、駆動電圧に依存して、約1MPaメガパスカル~約10MPa圧すなわち約150PSIポンド毎平方インチ~約1500PSIである。ピーク音響強度の約6dB内の音響強度を有するとして画定された焦点ゾーンは幾何学的焦点の周囲に形成される。波長、すなわち、衝撃波の音速が掛けられた固有立ち上がり時間は、生体細胞と同じ一般的な大きさの範囲内であり、例えば約10~約40マイクロメータである。この実効波長は、エネルギー源と処理対象物質との界面を介して維持される集束の程度だけ、パルス時間と振幅との選択によって変更されることができる。集束音圧波の別の源は、砕石術において使用されるような電磁変換器及び放物集光器である。このような装置の励起は、同様の又はより大きな焦点ゾーンを有するより大きなエネルギーとなる傾向がある。約-16MPaの強い焦点ピーク負圧が観察された。この大きさのピーク負圧は水中のキャビテーション気泡の源を提供する。これは抽出処理において望ましい可能性がある。駆動電子回路及び波形制御チャンバ10内で音響エネルギーによって物質を処理するための1つの処理プロトコルは、所望の効果を達成するために試料運動及び配置と組み合わされた可変音響波形を含むことができる。変換器の音響波形は、以下のものを含む多くの効果を有し得る。例えばキャビテーション気泡の崩壊により誘起される流れであるキャビテーションによる細胞内及び細胞近傍の音響マイクロストリーミングと、流体槽の非直線的特性による衝撃波と、キャビテーション気泡による衝撃波と、試料の加熱、試料容器の加熱及び/又は音響ストリーミングによる対流熱伝達に至る熱効果と、せん断及び音圧による焦点ゾーンからの試料物質の偏向と、音圧により誘起される流れである音響ストリーミングによる混合と、を引き起こす流動効果と、化学作用と、である。集束音波の波形は、単一衝撃波パルス、一系列の個々の衝撃波パルス、それぞれがいくつかのサイクルを有する一系列の衝撃波バースト、又は連続波形である可能性がある。入射波形は、集束セラミック圧電超音波変換器focusedceramicpiezoelectricultrasonictransducerなどの単一素子により、又はそれらの経路が焦点に集束する素子の配列により、のいずれかにより直接集束させることができる。その代わりに、多数の処理ゾーン、容器、又は井戸に対し超音波処理を施すために多数の焦点を生成することができる。追加的に、処理チャンバ10への又は処理チャンバ10からの試料物質の流れは音響効果と相互作用することができ、音響ストリーミングは望ましい方法でこの試料流れを強化するために修正することができる。処理プロトコルは、熱的効果及び流動効果を最小化する一方でエネルギー移動を最大化するように最適化することができる。処理プロトコルはまた、液体中に懸濁された粒状試料の場合、処理チャンバ10の中身を効果的に混合することができる。試料中へのエネルギー移動は、周波数、振幅、単位バースト当たりのサイクルなどの音響波のパラメータを調整することにより制御されることができる。試料の温度上昇は、処理のデューティサイクルを制限することによって及び処理チャンバ10と結合媒体4との間の熱伝達を最適化することによって制御されることができる。熱伝達は、比較的高い熱伝導性物質の薄壁で処理チャンバ10を形成することにより、及び/又は、処理チャンバ10内の及び処理チャンバ10近傍の流体槽内の音響ストリーミングによって強制対流を促進することにより、強化することができる。追加的に、チャンバ10は、フィンなどの面積増加、能動的圧送水ジャケットactivelypumpedwaterjacket、及び/又は高伝導性容器物質等の表面処理強化を行うことによって試料と外部環境との間の熱的結合を強化するように修正されることができる。温度の監視及び制御について以下にさらに詳細に説明する。例えば、細胞破壊及び抽出処理に関しては、効果的エネルギー波形の例は、約1.1MHzの周波数において、約1000サイクルの高振幅正弦波と、それに続く、約10のデューティサイクルである約9000サイクルの不感時間とである。変換器への正弦波の電気的入力は通常、変換器からの正弦波音響出力を生じる。集束正弦波は焦点に集束するので、結合媒体4の中の水又は他の流体の非線形音響特性による一系列の衝撃波となることができる。このプロトコルは、オン時間の間、焦点ゾーン内の物質を効果的に処理する。物質が処理されると、物質は焦点ゾーンから追い出され、新しい物質が焦点ゾーン内に循環する。音響的オン及びオフ時間は、処理容器内に最小の温度上昇を引き起こす一方で、例えば砕かれた又は粒状の葉組織の細胞内含有物を抽出するのに効果的となるように反復されることができる。破壊及び他の処理の別の利点は、低電力混合間隔と交互に発生する大電力処理間隔とによって得られるかもしれない。より具体的には、この例では、処理間隔は、処理周波数と、バースト当たり処理サイクルカウントと、処理ピークツーピーク振幅とを有する正弦波を利用する。混合間隔は、混合周波数と、バースト当たり混合サイクルカウントと、より低い混合ピークツーピーク振幅とを有する。上記間隔のそれぞれに続くのは不感時間である。当然のことながら、これらの関係は、一間隔が大電力であり一間隔が低電力であると考えられる場合の多くの例の単に一例であり、これらの変数その他はより活発な又は余り活発でない状況を生成するために変更されることができる。追加的に、処理機能又は間隔と混合機能又は間隔は、任意選択的に異なる周波数で電力を発する同じ装置内の異なる又は多数の変換器から生じることができるであろう。高電力間隔/低電力間隔処理により、試料内の細胞などの構成成分の浸透性を変更し、続いて試料を混合するなどの多数の動作が行えるようにする。処理間隔はキャビテーションと生体効果とを最大化することができる一方で、混合間隔は処理容器内の混合を最大化する及び/又は最小限の熱を生成することができる。チャンバ10の周辺で捕捉された粒子を時々かき混ぜるためにより長い高電力超混合supermix間隔を加えることで、別の利点を得ることができる。この超混合間隔は、さらなる熱を生成するので、処理中に頻繁で無く例えば数秒毎に処理するようにプログラムされる。追加的に、混合間隔と処理間隔との間の不感時間音響エネルギー源からほぼ零のエネルギーが放射される間の時間は、新たな物質がターゲットのエネルギー焦点ゾーン内に循環することができるようにする。音波の波形は通常、特定の処理対象物質に対して選択される。例えば、キャビテーションを強化するために、ピーク正圧に続くピーク負圧を増加させることが望ましい可能性がある。他の用途に関しては、キャビテーションを低減するがピーク正圧を維持することが望ましい可能性がある。この結果は、大気圧をやや超えた圧力の与圧チャンバ10内において処理を行うことにより達成することができる。例えば、生成波形が約-5MPaのピーク負圧を有すれば、チャンバ全体は、処理中にキャビテーションが発生しないように約10MPaに加圧され得る。処理対象物質を、チャンバ10の内部容積12内でバッチ又は連続ベースで加圧することができる。すなわち、一定量の物質が内部容積12内に供給され、そして物質流が停止される間に音響的に処理され、次に、この最初の量の処理が完了すると新たな量の物質が内部容積12内に供給され得る。通常、衝撃波は、約15MPaの範囲内の正ピーク圧と約-5MPaの範囲内の負ピーク圧とを有する急速な衝撃波面により特徴付けられる。この波形は、約数マイクロ秒約5マイクロ秒等持続時間のものである。負ピークが約1MPaより大きければ、キャビテーション気泡が形成され得る。キャビテーション気泡の形成はまた、周囲の媒体に依存する。例えば、グリセリンはキャビテーション抑止媒体であり、液体水はキャビテーション促進媒体である。キャビテーション気泡の崩壊は、周囲の物質に衝突するマイクロジェットと乱流とを形成する。音響エネルギー源2の制御は、精度、再現性、処理速度、温度制御、音響パルスへの露出の均一性の提供、処理の完了の程度の検知、キャビテーションの監視、ビーム特性強度、周波数、集束の程度、波列パターン、位置を含むの制御のいずれかが処理システム1の性能を強化することができるように、フィードバック制御機構を使用することにより制御装置20により行われ得る。様々なセンサ又は感知された特性が、フィードバック制御のための入力を供給する制御装置20によって使用され得る。これらの特性は、試料物質の温度と、音響ビーム強度と、圧力と、温度、塩分、極性を含む結合媒体特性と、試料物質位置と、導電率、インピーダンス、インダクタンス、及び/又は、これらの特性の磁気等価物、試料物質の光学的又は可視的特性の検知を含むことができる。通常は可視、IR、UV領域内でセンサ21により検出され得るこれらの光学特性は、見かけの色、放射、吸収、蛍光、燐光、散乱、粒径、レーザー/ドップラー流体及び粒子速度、実効粘度を含み得る。試料完全性又は粉砕は、センサ21からの光信号のパターン解析により感知することができる。粒径、溶解レベル、物理的均一性、粒子の形態はすべて、流体を完全独立サンプリングfullystandalonesamplingしフィードバック信号を供給する計測器又は光学窓等の測定インターフェース点を介して集束音響系に直接一体化された計測器のいずれかを使用することにより測定され得る。任意の感知された特性又はその組み合わせもまた制御システムへの入力として役立つ可能性がある。フィードバックは、システムの任意の出力例えば、ビーム特性、チャンバ10内の試料位置又は流れ、処理持続時間、境界におけるエネルギー損、及び反射、分散、回折、吸収、脱位相、離調を介した輸送中のエネルギー損を制御するために使用することができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、処理システム1のいくつかの態様は、再現性、均一性、精密制御が好ましい試験管内用途において超音波エネルギーを使用する特定の処理の再現性及び/又は有効性を強化することができる。これらの態様は、フィードバックの利用、超音波エネルギーの精密集束、音響波形の監視及び調節周波数、振幅、デューティサイクル、単位バースト当たりのサイクルを含む、試料物質が一様に処理されるように超音波エネルギーに対しチャンバ10を位置決めすること、処理工程中に超音波エネルギーの焦点に対する試料の動き又は流れを制御すること、及び/又は、超音波エネルギーパラメータによって又は水槽等の温度制御装置の利用によってのいずれかにより処理中の試料の温度を制御することを含む。処理プロトコルは、望ましくない熱影響を最小限にする一方で例えばせん断、抽出、透過化処理、粉砕、撹拌、又は他の処理工程を最大化するために、上記変数の1つ又はそれらの組み合わせを使用することにより最適化されることができる。本発明の一実施形態では、高強度超音波エネルギーがチャンバ10上に集束され、1つ又は複数の処理変数に関係する実時間フィードバックが処理を制御するために使用される。別の実施形態では、処理は自動化され、自動化された処理は処理対象任意選択的に分節対象物質の連続的な流れストリーム等の高スループットシステムにおいて使用される。いくつかの実施形態では、処理システムは、電気的又は光学的なエネルギー入力により駆動されると音響エネルギーを生成する高強度変換器と、任意の波形発生器、RF増幅器、超音波エネルギーの時間、強度、デューティサイクル等のパラメータを制御するための整合ネットワーク等の変換器の励起を制御する装置又はシステムと、自動化と監視からのフィードバックの実施とを可能にするために、処理ゾーン内に及び処理ゾーンから物質を能動的又は受動的に、のいずれかで移動するためのシステム又は方法と、温度センサと、温度制御装置と、1つ又は複数の反応チャンバ10と、例えば光学的特性、放射特性、及び/又は音響学的特性を検知するためのセンサと、を含む。粒径、溶解度、形状因子等のフィードバック信号はまた、外部型測定法又は一体型測定法のいずれかにより供給される信号から生じることができる。本発明の追加の態様は、物質を音響的に処理するための物質流れ回路装置に関する。例えば、いくつかの実施形態では、試料物質は、直接圧送法又は受動的重力駆動法の利用による受動又は能動手段によって処理チャンバに/処理チャンバから移動させられることができる。図4に概略的に示された例示的な一実施形態では、音響処理システム1は、処理チャンバ10内で処理される物質を保持する貯蔵槽30に流体接続された1つ又は複数の処理チャンバ10を含み得る。この例示的な実施形態では、チャンバ10の入口13は供給導管31に流体接続され、チャンバ10の出口14は戻り導管32に流体接続される。したがって、貯蔵槽30内の物質は、物質がチャンバ10内の音響エネルギーにより好適に処理されるように、任意の好適な流速、圧力、時間又は他のパラメータでチャンバ10を介して循環させられ得る。物質の流れは、重力によって、音響ストリーミング例えばチャンバ10内のによって、ポンプ33シリンジポンプ、せん動ポンプ、歯車ポンプ等又は他の原動力によって引き起こされ得る。いくつかの実施形態では、圧力は、所望の位置に所望の圧力を生成するために加圧ガス、ポンプ又は他の部品を適用することにより、チャンバ10内及び/又は貯蔵槽30内に維持され得る。上に説明したように、チャンバ10内及び/又は他のどこかの物質を加圧することで、キャビテーションを低減する、反応速度を向上する、及び/又は他の所望の影響を及ぼすことを助け得る。本発明の一態様では、貯蔵槽30は、撹拌器agitator34、混合羽根、撹拌機stirrer、均質化装置、又は機械的に混合する、剪断する又はそうでなければ貯蔵槽30内の物質の動きを引き起こすように機能する他の装置等を含み得る。物質の動きは、音響処理に先立って物質を前処理すること、貯蔵槽内の容積全体にわたり物質成分の所望の分布を維持することなど所望の影響を有し得る。図6のような配置は、処理が完了したときに物質が所望の特性を有するようにシステム1が物質を音響処理に繰り返し曝すことができるようにし得る。チャンバ10内の音響処理条件は処理を通して一定又はほぼ一定のままであってよく、また、条件は時間と共に変化し得る。例えば、物質は、より小さな粒子に分解されて最終的に担体液中で可溶性にされる物質の比較的大きな粒子を当初含み得る。初期の音響処理条件撹拌器34の動作だけでなくは大きな粒子をより小さな粒子に分解するのに有利であり得る。いくつかの初期処理後、大きな粒子は細かく分解されてよく、音響処理条件及び撹拌器34の動作は、小さな粒子の構成成分を溶解する速度及び有効性を向上するように調整され得る。処理条件に対する調整は、感知された物質特性粒径、密度等、経過時間、ユーザ入力等々任意の好適な判定基準に基づきなされ得る。システム1は任意選択的に、物質の処理が完了したと判定再び、この判定は検出された物質特性、経過時間等に基づきなされ得るされると物質を受け入れる第2貯蔵槽35を含み得る。この実施形態では、戻り導管32は、制御装置20が物質を要望通り第2貯蔵槽35へ導けるようにする三方弁36又は他の好適な配置を含む。当然のことながら、他の流れ制御配置が使用されてよく、第2貯蔵槽35の物質流の制御は、経過処理時間、検出された粒径又は密度、物質の色又は他の光学特性、又は試料物質の他の特徴など感知されたパラメータに基づき得る。図7に、供給導管31を介してチャンバ10に流体接続された第1貯蔵槽30と、戻り導管32を介してチャンバ10に流体接続された第2貯蔵槽35と、を含む音響処理システム1の別の例示的な実施形態を示す。この実施形態では、第1貯蔵槽30内の物質は、音響処理のためにチャンバ10を通って流れ、その後第2貯蔵槽35内に堆積され得る。その後の音響処理が望まれる場合、物質は反対方向にもかかわらず再びチャンバ10を通って流され、第2処理後に第1貯蔵槽30内に流され得る。物質の流れは、ポンプ33によって、チャンバ10内の音響ストリーミングによって、重力例えば、1つの貯蔵槽内の物質のレベルを他の貯蔵槽のものより高く設定して、サイホンを生成させて流す又はその他によって、など任意の好適な方法で引き起こされ得る。チャンバ10及び/又は導管31、32は、1つ又は複数の窓、センサ、又は試料物質の特性を検出するのに好適な他の部品を含み得る。これらの検出された特徴は、流速、圧力、音響処理特徴などシステム1の様々なパラメータを制御するために使用され得る。別の例示的な実施形態では、音響処理システム1は、直列に配置される2以上の処理チャンバ10を含み得る。例えば、図8に、2つのチャンバ10が互いに流体連通して貯蔵槽30とさらに流体連通した実施形態を示す。第1チャンバ10aは試料物質に前処理又は他の第1処理を施す一方で、第2チャンバ10bは物質に仕上げ又は他の第2処理を施すように使用され得る。音響エネルギー及び他の処理パラメータは、全体の処理目標を最適化するために各チャンバ10において独立に設定されて制御され得る。例えば、所望の物質を抽出し物質内の構成成分を可溶性にする等によって同物質の最終特性を微調整する追加音響処理のための次の段階例えば仕上げ段階に試料物質が移る前に、試料物質は、試料物質内の大きな塊/凝集を細かくするために第1チャンバ10a内の粗処理roughing段階例えば、処理条件が試料の概ね高レベル混合及び均質化を与えるを最初に通ることができる。必要なだけ多くの段階すなわちチャンバ10が、所望の出力を実現するために図8のようなシステム1において使用され得る。本発明の態様はまた、上述の様々なシステム1を使用することにより物質を音響的に処理する方法に関する。例えば、本発明に係る1つの方法は、図6のようなシステムを使用することによって物質を処理する工程を含み、ここでは、物質は貯蔵槽内で撹拌器によって撹拌され、物質は貯蔵槽からチャンバ10内に流され、物質はチャンバ10の内部容積内で集束音響エネルギーに曝され焦点ゾーンにおける音響エネルギーは本明細書に記載の特性を有する、物質は流されて貯蔵槽に戻される。任意選択的に、物質の処理状態は例えば物質がチャンバ10又は戻り導管内にある間に検出され得る。物質が好適に処理されれば、物質は別の貯蔵槽へ流される。1ガロン、10ガロン、100ガロン、1000ガロン、又はそれ以上の物質など比較的大量の物質が貯蔵槽内に保持され、連続的なやり方で1つ又は複数のチャンバ10を通る循環的な方法で流され得る。したがって、本処理方法は、200ワット以上相当の電力出力で連続的に動作する音響エネルギー源により1時間以上にわたって連続的に行われ得る。本発明による別の方法は、図7のようなシステム又は同様なシステムを使用して物質を処理する工程に関する。例えば、物質はチャンバ10内において第1方向に流され得る。物質は、チャンバ10焦点ゾーンにおける音響エネルギーは本明細書に記載の特性を有するの内部容積内の集束音響エネルギーに曝され、そしてチャンバ10から流出する。その後、物質はチャンバ10内において第1方向の反対の第2方向に流され得る。ここで物質は、再び音響的に処理され、チャンバ10から第2方向に流れる。流れは1つ又は複数のポンプ、音響ストリーミング、重力、及び/又は、別の原動力によって引き起こされ得る。また、音響処理は、200ワット以上の電力出力の音響エネルギー源2の動作によって長時間1時間以上にわたって連続的な方法で行われ得る。本発明に係る別の方法と同様に、音響窓を含むチャンバ、熱交換器特徴を含むチャンバ、等の様々な態様が組み合わせられ得る。本発明に係る別の方法は、図8のようなシステム又は同様なシステムを使用して物質を処理する工程に関する。例えば、物質は第1チャンバ10内に流され得る。物質は第1チャンバ10焦点ゾーンでの音響エネルギーは本明細書に記載の特性を有するの内部容積内の集束音響エネルギーに曝され、物質は第1チャンバ10から流出させられて第2チャンバ10内に流される。ここで物質は再び音響的に処理される。物質の直列処理は3以上のチャンバによって繰り返され得る。処理条件は、異なるチャンバ10内において同じであっても異なってもよい。音響処理は、200ワット以上の電力出力の音響エネルギー源2の動作による連続的な方法で長時間1時間以上行われ得る。本発明に係る別の方法と同様に、音響窓を含むチャンバ、熱交換器特徴を含むチャンバ等、様々な態様が組み合わせられ得る。温度、キャビテーション、粒径、溶解度、並びに、圧力管理及び制御試料の可視監視試料の処理を最適化するために光学的又は映像的な検出及び解析を採用することができる。例えば、生体組織の懸濁液中では、混合物の粘度は、処理によって及び/又は溶液中への巨大分子の遊離による粒子の減少によって処理中に増加し得る。処理中の試料の映像解析は、処理プロトコルによって引き起こされる混合の自動評価を可能にする。プロトコルは、この評価の結果としてより大きな混合を促進するために処理中に変更され得る。映像データは、処理過程を制御するコンピュータ制御システムすなわち制御装置20の一部により取得され解析され得る。スペクトル励起、吸収、蛍光、放射、スペクトル解析など他の光学測定がまた、チャンバ10内、流路内、又はチャンバ10の上流又は下流にかかわらず、試料の処理を監視するために使用されることができる。レーザービームは例えば、位置合わせのために及び現在の試料位置を示すために使用されることができる。いくつかの実施形態では、可視又は光学的な検知は、反応チャンバ内の窓を通して行うことができる。この窓は、チャンバ10の上側また下側の窓、容器側面自体に一体化された可視窓、又は輸送チューブ又は試料貯蔵槽に一体化された窓である可能性がある。温度制御いくつかのアプリケーションは、処理中の試料の温度が処理中に管理されて制御されることを必要とする。例えば、多くの生体試料は、処理中に4°Cを超えて加熱されてはならない。他のアプリケーションは、処理中に試料が一定の高温に維持されることを必要とする。超音波処理プロトコルは以下のいくつかの方法で試料の温度に影響を及ぼす:試料が音響エネルギーを吸収して熱に変換する;試料処理チャンバが、音響エネルギーを吸収して熱に変換し、この熱が、試料を加熱する可能性がある;音響ストリーミングが、試料処理チャンバ及び結合媒体内で成長し、試料処理チャンバと結合媒体との間の対流熱伝達を起こさせる。音響波又はパルスは、処理チャンバ内の溶液の温度を調節するために使用されることができる。低電力では、音響エネルギーは、著しい加熱無しに緩い撹拌を生じさせる。エネルギーは吸収されて撹拌を誘起するが、熱は、処理チャンバの側面を通って急速に失われ、試料内の平衡温度の無視することができる増加をもたらし得る。より高いエネルギーでは、より多くのエネルギーが吸収されて温度は上昇する。単位エネルギー入力当たりの上昇の程度は、試料又は処理チャンバによる熱吸収の程度と処理チャンバからその周囲例えば結合媒体への伝熱速度とを含むいくつかの特徴により影響を受ける及び/又は制御される可能性がある。追加的に、処理プロトコルは、所望の効果が得られる高出力処理間隔と、音響ストリーミングと対流が著しい発熱無しに実現される低出力混合間隔と、を交互にし得る。この対流は効率的熱交換又は冷却を促進するために使用され得る。試料温度は、処理手順中、所定の温度範囲内に留まる必要があるかもしれない。温度は、例えば赤外線センサにより遠隔的に監視されることができる。熱電対等の温度プローブは、音波ビームが熱電対と相互作用してプローブの近傍に人工的に高い温度を生じさせるので、すべての用途に対して特に好適ではないかもしれない。温度は、音響波形を制御する同じコンピュータにより監視することができる。この制御は、試料の測定された実際の温度と試料のターゲット温度との差である誤差信号に応答する。制御アルゴリズムは、台所用レンジ内のものなどヒステリシスバンバン制御装置hysteriticbangbangcontrollerである可能性がある。ここでは、制御システムの出力として音響エネルギーは、実際の温度が第1ターゲット温度を超えるとオフにされ、実際の温度が第1ターゲット温度より低い第2ターゲット温度を下回るとオンにされる。より複雑な制御装置を実装することができる。例えば、単純に音響信号をオンオフするのではなく、音響信号は、より細かな温度調節を与えるために例えば振幅又はデューティサイクルを変えることにより誤差信号に比例して連続的に変調することができるであろう。多試料フォーマットのためのバンバン制御アルゴリズムの応用では、ひとたび最高温度値を超え、音響エネルギーが特定の試料に対してオフにされると、音響エネルギーを再びオンにする前に試料が選択温度未満まで冷却されるのを待つことの代替案は、次の試料に移動すること、又は、処理チャンバ内への新しい試料物質の流量を増加することである。別の代替案は、特定の試料に著しい熱を加えることなく対流を促進する所定の冷却波形に切り替え、このサイクルと新しい試料物質のチャンバへの導入とを同期させることである。キャビテーション制御いくつかの用途では、キャビテーションを生じることなくできるだけ多くのエネルギーで試料を処理することが好ましいかもしれない。この結果はキャビテーションを抑制することにより達成することができる。キャビテーションは、処理チャンバを、大気圧を超えて加圧して、いかなる負圧も音響波の希薄化段階中に成長しない点まで加圧する超過気圧としてしばしば知られることにより抑制することができる。キャビテーションのこの抑制は、所望の効果が生細胞を維持する一方で細胞膜を開くことである細胞形質転換等の用途では有益である。他の用途では、キャビテーションを強化することが望ましいかもしれない。これらの用途では、負の超過気圧又は真空を焦点ゾーンの領域に与えることができる。試料内のキャビテーションの制御もまた、音響処理中に重要である可能性がある。いくつかのシナリオでは、少量のキャビテーションの存在が生化学的プロセスを強化するのに望ましいかもしれないが、多数のキャビテーション気泡が存在するとこれらは音がターゲットに到達する前に音を散乱して試料を実効的に遮蔽する可能性がある。キャビテーションは、音響及び光学的な方法を含む様々な方法により検出することができる。音響検出の例は、キャビテーション気泡からの音響放射を検出する外部の変換器を含む受動的キャビテーション検出器PCD:passivecavitationdetectorである。すなわち、PCDはチャンバ10の外にあってもよい、例えばPCDは結合媒体4の中に位置し得る。PCDからの信号は、例えば低域通過フィルタが、その後に続くピーク検出器を使用することにより濾過され、その結果、信号を次にキャビテーション活動の測度として制御コンピュータ制御装置20の一部に入力することができる。音響信号は、キャビテーション活動を所望のレベルに維持するために、温度制御例で説明したものと同様なやり方で調整され得る。超過気圧:チャンバ10内の圧力増加は、キャビテーションを制御するための1つの技術である。超過気圧は、キャビテーション核を除去する傾向があり、キャビテーションを生成するために必要なエネルギーレベルを増加させる。液体中の微塵は、超過気圧により強く影響を受けるので、遊離液体中のキャビテーションは、1大気圧の超過気圧の追加によってすらしばしば劇的に低減される。チャンバ10の壁上の核生成部位は、超過気圧に対して耐性である傾向があるが、キャビテーションはこれらの部位に制限される傾向があり、遊離流体中に自由に浮かんでくるいかなる気泡も直ちに分解される。システムの環境気圧を増加させることにより、気泡核生成及び崩壊に必要な圧力は増加し、これによりキャビテーション気泡の崩壊により与えられる力を増加させる。この関係はほぼ線形である。すなわち、システムの環境気圧を2倍にすることで気泡崩壊の結果の力を2倍にする。より高い全体圧力に対処するための注意深いシステム設計は、これを何倍も縮小することができるようにする可能性がある。超過気圧は、処理チャンバに、処理チャンバの配列に、処理結合媒体及び容器に、又はシステム全体に加えられ、焦点ゾーンの領域内に大気圧より高い気圧を実現し得る。脱気:物質流体のガス含有量の低減は、再びキャビテーション核を低減し、キャビテーションを誘導することをよって困難にすることにより、キャビテーションを低減する傾向がある。キャビテーション又はキャビテーションの影響を制御する別の方法は、試料流体中に溶解されるガス類を制御することである。例えば、キャビテーションは、アルゴンガスで飽和させた流体中よりもヘリウムガスで飽和させた流体中でより少ない機械的損傷を引き起こす。キャビテーションの監視キャビテーションを検出するための様々な方法が採用され得る。例えば、音響放射、光学的散乱、高速度写真、機械的損傷、音響化学を利用することができる。温度の監視について上述したように、キャビテーション検出からの情報は、情報に応じて試料の音響エネルギーへの露出を選択的に制御する出力を生成するためにシステムにより使用することができる。キャビテーションを監視するためのこれらの方法のそれぞれについて、以下により詳細に説明する。音響放射:気泡は超音波の実質的散乱体である。気泡の脈動モードは、実質的音響源である単極源と呼ばれる。小さく概して線形な振動では、気泡が入射音響パルスを単純に散乱する。しかしながら、応答がより非線形になるにつれ、気泡もまた、高調波で信号を放射し始める。より激しく駆動されると、気泡は低調波も生成し始める。結局、応答が周期的又はカオス的になるにつれて、散乱場は白色雑音に向かう傾向がある。慣性的崩壊が発生するシナリオでは、短い音圧パルスが放射される。音響変換器は、これらの放射を検出するように構成されてもよい。放射の開始と細胞破壊との間には検知可能な相関がある。光学的散乱:気泡もまた、光を散乱する。気泡が存在すると、光は散乱される。光は通常、キャビテーションが実時間で検出されるように光ファイバ光源を使用することによりシステム内に導入することができるので、電子システム及びコンピュータシステムにより制御されることができる。高速度写真:気泡を撮影することができる。この方法は通常、気泡が音響の時間フレーム上で応答するので、高速度カメラ、高強度照明を必要とする。この方法はまた、検討中の試料に対する良好な光学的アクセスを必要とする。この方法は、詳細かつ正確なデータを与えることができ、本発明によるシステムを設計する際に考慮され得る。はるかに低頻度で撮像するストロボシステムはしばしば、高速度写真より安くかつより容易に同様な定性的性能を与えることができる。機械的損傷:キャビテーションは機械系に対して損傷を生じることが知られている。金属箔の穴あけは、特に一般的な効果であり、検出方法である。箔に穴を空けるために必要とされるキャビテーションと細胞を分裂させるために必要とされるキャビテーションとの間には相関がある。音響化学:多くの化学物質がキャビテーションに応じて生成されることが知られている。これらの化学物質の収率を、キャビテーション活動の測度として使用することができる。一般的技術は、キャビテーションに曝されると光を生成するルミノール等の化学物質からの光の生成を監視することである。音響化学収率の判断は通常、細胞実験中になすことができないが、同一条件下で独立になすことができ、これにより校正標準を与える。処理用物質A.生体物質多くの生体物質を本発明に従って処理することができる。例えば、このような処理用物質としては、限定するものではないが、根端等の成長植物組織、分裂組織、カルス、骨、酵母及び強靭な細胞壁を有する他の微生物、寒天プレート上又は培養基内の細菌細胞及び/又は培養物、幹又は血液細胞、不死化細胞株からのハイブリドーマと他の細胞、及び胚が挙げられる。追加的に、血清及びタンパク質製剤等の他の生体物質は、殺菌を含む本発明の処理により処理することができる。B.結合物質多くの結合反応は本発明による処理により強化することができる。結合反応は、交配又は他の非共有結合により2つ以上の分子例えば2つの核酸分子を結合することに関与する。結合反応は、例えば、1つのヌクレオチド分子がプライマであり他方が複製すべき基質分子であるポリメラーゼ連鎖反応等の反応において、特定の染色反応等の結合を検出する分析において、又は、免疫学的検定などの、抗体と抗体が結合する分子とに関与する結合相互作用において、見出される。反応はまた、基質と配位子との結合に関与することができる。例えば、抗体又は受容体等の基質は、エピトープ、配位子、他の分子の浄化又は分離技術に使用される支持体表面上で固定化することができる。C.化学物質と鉱物材料有機及び無機物質は、本発明の方法に従って制御音響パルスにより処理することができる。音響パルスは、特にフィードバック制御形態下で又は多数試料の配列において固体物質を変化させるために使用され得る。生体試料と同様に、配列内の個々の有機及び無機試料は、実験チャンバ環境とほぼ隔絶した状態で処理することができる。その物理的完全性を変えることに加えて、物質は、液体及びガス等の溶媒流体中に溶解されるか、又は溶媒により抽出されることができる。例えば、溶媒中のポリマーの溶解は撹拌することなく非常に遅くなる可能性があるが、多くの試料を現行手法により撹拌することは困難であり、試料間の相互汚染の可能性を高める。しかし、試料間の相互汚染無しの多くの試料の撹拌は本発明の装置及び方法により達成されることができる。処理用途A.細胞接近性を変えること超音波処理器は、おおよそ20KHzの周波数を使用することにより細胞を分裂させることができる。加熱によって、及び、音波と試料中の小さな気泡との相互作用であるキャビテーションによって、超音波が細胞に影響を与える、ことができる2つの方法があると一般には考えられている。加熱は、主として媒体によって又は容器による音響エネルギーの吸収によって発生する。希薄水溶液系に関しては、それは加熱の主供給源である容器による吸収である。加熱は、本明細書に記載されるようにいくつかの処理用途では望ましくない。音波の圧縮に伴う加熱と希薄化に伴う冷却は、強い音に対しても比較的小さい。本発明によれば、媒体中の制御音響パルスは、生体物質を含む試料を処理するために使用される。パルスは、植物細胞壁又は、骨又はコラーゲン等の細胞外マトリックス等の生体物質中の支持マトリックスと優先的に相互作用するように特に適合化されることができ、これによりこのようなマトリックスのバリア機能を小さくする又は除去し、細胞内への細胞外成分の挿入を容易にする。この用途では、細胞は最小限度に変えられ、細胞生存率は保存される。これらのパルスは衝撃波によって又は音波によって生じさせることができる。波は、適用される機械装置を介して、試料外で、又は試料内で直接に、生成することができる。熱効果が無視できる実験では、キャビテーションが存在しない限り通常、溶解は無い。音響エネルギーの他のモードは、マトリックスを破壊することとは異なる効果を有することができ、前処理と共に、音響エネルギーを妨害することと共に、又は単独で、使用することができる。例えば、マトリックスを破壊するための条件は、細胞膜を透過性にするためのものとは異なる可能性がある。キャビテーションが細胞に影響を与える多くの可能な機構が存在するが、どの機構もしあればが支配的かに関する合意はない。原理機構は、剪断、マイクロジェット、衝撃波、音響化学、他の機構を含むと考えられる。B.抽出上述の細胞の接近性を変える本方法の変形形態では、媒体中の制御パルスは、生体物質を含む試料を処理して生体物質の一部又は一部群を抽出するために使用されることができる。パルスは、植物細胞壁等の支持マトリックス、又は、骨若しくはコラーゲン等の細胞外マトリックス、又は生体物質中の剛性又は浸透性が異なる物質、と優先的に相互作用するように特に適合化され、これによりこのようなマトリクス又は物質のバリア機能を小さくするか除去する。これらのパルスは衝撃波により又は音波により生じさせることができる。波は、適用される機械的手段を介して、試料外で又は試料内で直接に、生成することができる。生体試料の支持マトリックスは、マトリックス内に含まれる細胞の1つ又は複数の選択された内部構造を分裂させることなく分裂されることができる。このような試料の代表的な例は、i剛性マトリックスが当該の生細胞を含む骨と、ii弾性結合組織と糖衣のマトリックス又は細胞間マトリックス中に埋め込まれた生細胞を含む哺乳動物組織試料と、iiiセルローズのマトリックス中に細胞を含み他の物質としばしば交差結合される葉等の中程度の剛性の植物組織である。事実上すべての生細胞は質感がゼラチン状であり、破壊又は内部損傷無しにある程度変形される可能性がある。対照的に、マトリックスは、他の生物学的機能を実現するだけでなく細胞を支持及び保護するように設計される。上の3つの例では、骨と葉のマトリックスは構造に剛性を与えるように設計され、一方ほとんどのコラーゲンマトリックスの担体は強い弾性特徴を有する。したがって、異なるプロトコル例えば、振幅、持続時間、パルス数、試料の温度が、細胞物質を損傷することなく機械的手段により異なるマトリックスを分裂させるために使用され得る。抽出のために最適化すべき3つの領域は、処理波形、混合波形、位置決め又はディザリングである。抽出目的のためのターゲット試料の適切な処理及び位置決めパラメータを決定するための一方法について以下に説明する。最初に、固体試料が、処理チャンバ内において約1:1比重み/容積で一定量の液体中に置かれる。例えば、0.5mlの処理チャンバ内において0.25mlのメタノールが0.25gmの葉組織に加えられる。単一の試料が音響装置の焦点ゾーン内に置かれる。処理プロトコルを使用することなく、混合波形は、最小振幅、最少サイクル/バースト、最低デューティサイクルで試料の撹拌をもたらすために調整される。混合波形プロトコルが規定された後、破壊処理波形は、混合が無くかつディザリング等の試料移動が無いように、焦点ゾーン内のターゲット試料を固定化することにより調整される。圧電振動子などの音響エネルギー源を使用することにより、試料は単位バースト当たり最小数例えば3のサイクルに付される。抽出目的のために、振幅は当初、定格500mV設定で使用される。試料の一部は、膜破壊の兆候を求めて顕微鏡下で処理され検査される。このような検査は、細胞内顆粒を染色する染料と共に行うことができる。このとき、サイクル数/バーストは、特定の所望の組織破壊レベルが組織の固定化された一部において達成されるまで、増加される。新たな試料と組織対液体の1:1比とでもって、この試料の温度は、試料容器を覆う薄いポリエチレンフィルムの最上部に向けられた赤外線センサにより全百万サイクル処理中監視される。デューティサイクルは、4°C/-2°C内などの所定範囲内に温度を維持するために調整される。上に論述したように、図8のように直列に配置された様々な処理チャンバによって又は同じ処理チャンバ例えば、物質が振動的やり方でチャンバ10中を流れるによって様々な段階の抽出を行うことができる。様々なチャンバ又は処理条件は、処理中の段階毎に所望の結果を達成するように調整され得る。C.細胞中への分子の導入又は細胞からの分子の除去マトリックスを有する試料が、十分であるが、マトリックス中に含まれる相当な数の細胞が殺される又は溶解される程度までではなく、弱められる又は減衰されると、露出ターゲット細胞又は細胞群は、形質移入transfection又は形質転換transformation等の技術により外生分子の挿入を受けるようになる。いくつかのマトリックスにより、マトリックスから細胞を孤立させ次に細胞に形質移入することは便利かもしれない。他の事例では、公知の技術の溶液及び条件を使用して、被処理組織試料に形質移入を直接行うことが特に自動システムにおいて好ましくなる。その代わりに、処理対象細胞がマトリックス内に位置しない状況では、細胞は、マトリックスを前処理する必要なく以下の処理に従って直接処理することができる。以下の処理は主に形質移入に関し説明されるが、本発明による方法と装置は、透過性細胞膜中に外生物質を導入する形質転換処理又は他の処理に等しく適用可能である。細胞の浸透性を変えるために使用される波形は特定の用途に応じて微調整される。通常、衝撃波は、正ピーク圧例えば約100MPaと負ピーク圧例えば約-10MPaとを有する急速な衝撃波面により特徴付けられる。この波形は、数マイクロ秒の継続時間、例えば約5マイクロ秒程度のものである。負ピークが約1MPaより大きければ、キャビテーション気泡が形成され得る。キャビテーション気泡形成はまた周囲の媒体に依存する。例えば、グリセリンはキャビテーション抑止媒体である一方で、液体水はキャビテーション促進媒体である。キャビテーション気泡の崩壊は、周囲の物質に衝突するマイクロジェットと乱流とを形成する。音波、すなわち衝撃閾値未満の強度の音響波は、マトリックスを分裂させて細胞の原形質膜へのアクセスを可能にして形質転換を可能にする代替手段を与える。このような音波は、任意の公知の処理により生成することができる。生体物質は氷点下温度例えば約-5°Cに曝されるので、水のすべてではないがほとんどが固相状態にある。しかし、いくつかの生体組織内には、液体水のマイクロドメインが、自然不凍分子又はより高い塩濃度の領域などのいくつかの理由で依然として残る。したがって、試料温度が音又は衝撃波により処理中に変えられるので、液体水のマイクロドメインは衝撃波を形成してキャビテーション気泡形成及び崩壊を誘起することができ、その結果、周囲の組織に影響を及ぼす剪断応力を生じる。実際、試料温度の緩やかな変化は周囲の物質に影響を及ぼす液体水の集束領域を生じるので、試料温度の緩やかな変化が望ましいであろう。波は、圧電パルスとして直接に、又は介在媒体を介して、のいずれかにより試料に適用することができる。この媒体は、水、緩衝液、安定化媒体、分離すべきターゲット物質、又はターゲットの抽出媒体であり得る。介在媒体はまた、本質的に固体又は凍結溶液である物質で形成された固体である可能性がある。この時点で、又は任意選択的に既に、細胞中に組み込まれる物質を含む溶液又は懸濁液が試料に加えられる。一実施形態では、外生物質は、露出原形質膜を有する細胞の当該技術領域で知られているような従来のやり方で細胞に組み込まれる。別の実施形態では、音響エネルギーは、細胞内への外生物質の導入を容易にするために原形質膜を一時的に透過性にするために使用される。外生物質は、音響エネルギーによるマトリックスの弱化中に試料中に存在し得る。色素排除又は他の生存度測定によって判定されるように細胞が無傷のままである場合でも、音響エネルギーによって細胞基質を弱める処理は原形質膜を一時的に不安定にし、外生巨大分子及び構造の摂取を強化する。取り込み速度rateofincorporationのさらなる増加が必要であれば、音響エネルギーの強度又は適用時間は細胞膜が一時的に透過性となるまでわずかに増加される。例えば、緩やかなパルス又は波が所定振幅で混合物に適用される。この振幅は、細胞型の原形質膜を一時的に多孔性にするためにマトリックスを分裂させる適切な処理を決定する上述の工程と同様な経験的な方法で、同じタイプの試料上の別々の実験において容易に決定されることができる。一時的多孔状態中、外生物質は細胞中に拡散し、音響又は衝撃パルスが除去されると物質はそこで捕捉される。形質移入のためのこれらの方法又は生細胞中への外生物質の他の取り込みの主要な利点は、これらの方法が、拡大化と、自動化と、試料の大きさと試薬容積の著しい低減と、に容易に適用可能であるということである。したがって、これらの方法は、マトリックスからの細胞の分離を必要としないので、大規模な自動化に大部分適応可能である。追加的に、これらの方法は本明細書に記載の処理などの連続的流れ処理に適用可能である。例えば、音響エネルギー処理は、透過化処理用と殺菌用とでは異なる可能性があるが、処理対象試料は、図6において説明したものと同様な装置を通して流されることができる。媒体の1ml当たりの細胞数はまた、音響を効果的に使用する細胞アプリケーションの重要な要素である。細胞の濃度はあまりに低過ぎてはならず生成され利用されるエネルギーは細胞の濃度に依存するので、又は、あまりに高粘度が高過ぎてはならない。追加的に、透過化処理により及び混合プロフィールにより、遺伝子移入の他の技術が強化され得る。例として、リン酸カルシウム共沈、電気穿孔、受容体依存処理が挙げられる。D.殺菌用語殺菌する、消毒する、保存する、浄化する、不活性化、消毒する、殺すは、文脈上必要な場合以外は、交換可能に本明細書では使用される。殺菌すなわちすべての生物の死滅は、いくつかの操作において、例えば、汚染物質がタンパク質又はプリオンなどの非生物である場合、汚染除去と同意語ではないかもしれない。これらの用語は通常、特定の生物及び/又は粒子の任意の活動の実質的排除又はそれとの干渉を意味する。上述の透過化及び抽出方法は、試料を殺菌するために修正されることができる。殺菌装置及び方法は、特定の容積及び容器内の特定の物質の効率的な殺菌に対して最適化されることができる。殺菌すべき特定の物質に対して条件の初期設定が選択される。このような条件は、適切な場合には音響パルス発生器のタイプ、音響エネルギーの強度、音響エネルギーの周波数及び/又は同様の変数の選択を含むことができる。条件はまた、容積、輸送のモード、及び/又は、殺菌対象物質の露出を含むことができる。次に、初期条件及び近い変形が試料に適用され、細胞又は死んだウィルスの割合が標準的分析条件により判断される。変更のために別の変数が選択される。それに応じて、供試生物の最大死滅のゾーンが見出される。最後に、流量及び/又は長さ及び/又は音響露出の強度などの他の変数が、技術的解決法と特定の物質を殺菌する問題に対する商業的に有用な解決策の両方を与えるために最適化される。これらの経験的に決定した値の任意のものは、殺菌を能動的に制御するために、殺菌に使用される装置の制御システム内にプログラムされることができ、又は、装置は、ユーザが所定の殺菌モードと装置だけを選択するだけでよいように、既に決定されたこれらの値を有することができる。多くの液体に関し、適切な殺菌は、細菌、菌類、他の生細胞の細胞壁を破壊することにより実現される。この結果は、細胞が溶解されるまで溶液を最小限度に加熱しながら細胞の膜を優先的に励起する音の周波数及び波長を使用することにより達成される。ほとんどの細胞性生物では、膜を開くことと中身が細胞外液と混合できるようにすることとで、細胞性生物を殺すことになる。同様な処理によりウィルスを溶液に対し開くことができる。ウィルスの場合、ウィルスの内部核酸の溶液への露出は、裸のDNA又はRNAもまた伝染性である可能性があるので、ウィルスを完全に不活性化するには適切ではないかもしれない。ウィルスの不活性化を完了するために、ヨウ素又は核酸消化酵素などの補助剤を溶液中に供給することができる。E.混合、撹拌、加熱粉末及び粒状の媒体及びガスを含む流体試料では、試料混合は、渦撹拌又は撹拌、又は、空隙を含む試料の転化、振動などの他の方法により従来通りに行われる。渦撹拌は本質的に、撹拌が被駆動装置と流体との機械的接触に関与する間の容器全体の機械的運動により実現される。撹拌は、様々な装置、例えばプロペラ、撹拌翼、櫂、磁気撹拌棒により実現される。これらの方法に関する1つの問題は、数十又は数百の試料容器を一度に扱うためにそれらの規模を増加させるのが難しいということである。これらの方法に関する別の問題は、各試料をほぼ汚染の無い状態に保ちつつ多くの試料を混合することの難しさである。以下にさらに詳細に説明するように、本発明による方法は、汚染に関する問題を回避する一方で試料を混合するために音響エネルギーを使用することができる。音響エネルギーを集束するそうでなければ音響エネルギーの音響波形を制御するなどの要素は、例えば音響ストリーミング及び/又はマイクロストリーミングにより試料を選択的に混合するために使用することができる。流体試料は、本明細書に記載のシステムを使用することにより制御可能に混合されることができる。混合される物質と音響エネルギー源との直接接触は必要ではない。混合される物質が処理チャンバ内に存在するとき、処理チャンバ自体は音響エネルギー源により必ずしも接触されず、通常は結合媒体により音響エネルギー源に結合される。F.反応及び分離の強化いくつかの実施形態では、温度、混合、又は両者は、化学反応を強化するために超音波エネルギーにより制御されることができる。例えば、処理対象試料中に存在する配位子と細胞外供給結合パートナexogenouslysuppliedbindingpartnerとの間の会合速度を加速することができる。別の例では、分析は、温度が維持されかつ混合が周囲条件に比し2つ以上の分子の会合を改良するために増大された状態で、行われる。混合物中の内因性結合パートナから混合物中の配位子又は検体を分離するために混合物を熱と混合に最初に曝すことにより本明細書に記載の処理の様々な態様を組み合わせることが可能である。温度、混合、又は両者は、周囲温度及び混合における配位子/内因性結合パートナ複合体形成に比し、細胞外供給結合パートナにより配位子複合体形成を強化するために、初期条件から変更される。通常、第2温度及び/又は混合条件は、周囲条件と上記第1分離工程において使用される条件との中間である。第2温度及び混合条件において、分離配位子を細胞外供給結合パートナと反応させる。ポリメラーゼ連鎖反応PCR:PolymeraseChainReaction温度サイクルPCR技術のボトルネックの1つは冷却時間である。加熱サイクルは急速であるが、冷却は対流により制限される。DNA又は別のターゲット分子がマイクロデバイス上の配列内に固定化されるバイオチップ形態においてすら、能動的冷却過程はない。しかしながら、このボトルネックを克服するために本発明のいくつかの実施形態を利用することができる。いくつかの実施形態では、処理過程は、増幅すべきプライマ及びターゲットがアニールする基準線温度からのオバーシュートがほとんど無く試料を急速に加熱し冷却するために使用することができる。処理は以下のように要約することができる。試料は、音響エネルギーを吸収して加熱されるように比較的大きな電力音響エネルギーにより処理される。次に、試料は、冷却水槽と連動して実現され得る対流により試料を冷却するために低電力で混合される。加熱及び冷却工程は、同じチャンバ10内で、又はその代わりに別々のチャンバ10で例えば図8のようなシステムにおいて行われることができる。物質は、物質を放出し新しい物質を持ち込む前に密チャンバで離散的処理時間を可能にするためにポンプなどの輸送機構のタイミングにより制御することができる。これにより、新しい未処理試料をチャンバに導入する前に完全に成長するための処理、混合、冷却、その他などの処理工程のための時間を与えることができる。G.浄化、分離、反応制御分離を強化するために集束音響場を利用することができる。他の箇所で述べたように、音響集束は、ガスクロマトグラフィ、立体排除クロマトグラフィ、イオン交換クロマトグラフィを含むクロマトグラフィ、及びフィールドフローフラクショネーションfiledflowfractionationを含む他の公知の形態などの多くの分離処理の重要な要素である流体流れにおける壁効果を縮小する又は無くすために利用することができる。流れるストリームの速度と濃度勾配を遠隔的に変調及び/又は低減又は無くす能力は多種多様な状況において適用可能である。音響場はまた、粒子分類、微粒子及びコロイドの濾過、限外濾過、逆浸透及び同様な処理を含む膜処理における濃度分極を最小限にするために利用することができる。濃度分極は、フィルタ上の層内に高濃度で存在する濾過物質の性癖の結果である。この層は低流体濃度を有し、したがって濾過された溶液がより濃縮されるにつれて又は層が厚くなるにつれて濾過速度を低下させる。この層を、低~中強度の集束音響エネルギーにより遠隔的に撹拌することができる。したがって流量を、エネルギー又は膜寿命の大きな代価無しに強化することができる。H.音響エネルギーにより遠隔的に作動及び制御された溶液混合の別の利用音響エネルギー放射の制御、音響エネルギー特徴及び/又は音響エネルギーに対するターゲットの位置は、特に毛細管内の液体の流量を圧送し制御し、二次反応速度を高めるなど化学反応を向上させ、流体流れにおける実効レイノルズ数を増加し、半固形物質の分注を制御するために利用することができる。音響エネルギーを集束させチャンバの壁の近くにそれを位置決めする又は流体通路内に別の不連続性を配置することにより、特に反応性及び流れ系内の試料中の物質の分布及び/又は空間的に導出された反応障壁の多くの局所的差異は、微視的な拡散に必要な最少遅延まで低減することができる。別の言い方をすると、不完全な混合が通常である状況において強化された混合を得ることができる。制御装置20は、所望の制御、通信、及び/又は上述のような他の機能を行うために任意の好適な部品を含み得る。例えば、制御装置20は以下のもの:1つ又は複数の汎用コンピュータ、コンピュータのネットワーク、データ処理機能を行うための1つ又は複数のマイクロプロセッサ等、データを格納する及び/又は命令を操作するための1つ又は複数のメモリ例えば、光ディスク及びディスクドライブ、半導体メモリ、磁気テープ又はディスク記憶など揮発性及び/又は不揮発性メモリを含む、通信バス又は有線又は無線通信のための他の通信装置例えば、様々な電線及びスイッチ、コネクタ、イーサーネット通信装置、WLAN通信装置等々を含む、ソフトウェア又は他のコンピュータ実行可能命令例えば、上述のような音響エネルギー源2、ポンプ33等と他の部品とを制御することに関係する機能を行うための命令を含む、電源又は他の電源電気コンセントと嵌合するプラグ、電池、変圧器等、リレー及び/又は他のスイッチング装置、機械的リンク機構、1つ又は複数のセンサ又はデータ入力装置チャンバ10内の物質の温度及び/又は有無を検出するセンサ、チャンバ10又は他の部品に関する画像情報を捕捉し解析するビデオカメラ又は他の撮像装置、音響変換器2及び/又は容器10等の位置を示す位置センサなど、ユーザーデータ入力装置ボタン、ダイヤル、ノブ、キーボード、タッチスクリーン又はその他など、情報表示装置LCDディスプレイ、表示灯、プリンタなど及び/又は所望の入力/出力及び制御機能を提供するための他の部品、を含み得る。本発明の態様は様々な例示的な実施形態を参照して説明されたが、このような態様は、説明された実施形態に限定されない。したがって、説明された実施形態の多くの代替案、修正、変更が当業者に明らかになることは明白である。したがって、本明細書に記載されるような実施形態は例示的であり限定されないものと意図されている。様々な変更が本発明の態様の精神から逸脱することなく行われ得る。"