УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАНИПУЛИРОВАНИЯ ОБЪЕКТАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АКУСТИЧЕСКОГО СИЛОВОГО ПОЛЯ

1. Устройство (1), предназначенное для манипулирования объектами (O), находящимися в канале (2) внутри текучей среды (F), в частности жидкости, включающее в себя:
L
e
L
e
- канал (2), проходящий вдоль продольной оси (X), причем канал (2) имеет поперечное сечение с шириной (), измеренной вдоль первой поперечной оси (Y), и толщиной (), измеренной вдоль второй поперечной оси (Z), перпендикулярной к первой оси, причем ширина () больше толщины () или равна ей, и канал имеет расположенные вдоль второй поперечной оси (Z) первую (3) и вторую (4) стенки,
- генератор (10) акустических волн, генерирующий акустические волны в канале от по меньшей мере одной из указанных стенок (3; 4),
0
причем указанный генератор (10) акустических волн работает на частоте f, отличной от резонансной частоты f канала (2) вдоль второй поперечной оси (Z), и происходит формирование по меньшей мере одного слоя (N) объектов (O) посредством акустической фокусировки.
e
2. Устройство (1) по п. 1, в котором канал (2) имеет на по меньшей мере части его длины, в частности на всей его длине, толщину () менее 3 см, в частности менее 1 см, при этом канал (2) предпочтительно является микроканалом.
3. Устройство (1) по п. 1, в котором канал (2) имеет на по меньшей мере части его длины, в частности на всей его длине, по существу, прямоугольное поперечное сечение.
4. Устройство (1) по п. 1, включающее в себя множество генераторов (10) акустических волн, выполненных с возможностью размещения вдоль канала, с возможностью генерации в канале акустических волн по меньшей мере от одной из двух стенок (3; 4), причем указанные генераторы (10) акустических волн располагаются, в частности, с одной и той же стороны от канала (2).
6
5. Устройство (1) по п. 1, в котором по меньшей мере одна из стенок (3; 4), а предпочтительно обе, включают в себя, а, в частности, выполнены из материала, выбираемого из следующего: минеральные или органические стекла, термопластичные материалы, в частности PMMA или поликарбонат, кварц, металлы, у которых произведение (плотность металла × скорость звука в металле) больше или равно 10 Па·с/м.
6. Устройство (1) по п. 1, в котором по меньшей мере одна из стенок (3; 4), а предпочтительно обе, включают в себя, в частности, выполнены из материала с акустическим сопротивлением, по меньшей мере в десять раз превышающим акустическое сопротивление текучей среды.
7. Устройство (1) по п. 6, в котором стенка (3; 4), находящаяся напротив той, с которой генератор (10) акустических волн генерирует акустические волны, включает в себя, в частности, выполнена из материала с акустическим сопротивлением, по меньшей мере в десять раз превышающим акустическое сопротивление текучей среды.
p
8. Устройство (1) по п. 1, в котором генерируемые акустические волны формируют в текучей среде (F) по меньшей мере один экстремум (E) акустического давления.
p
9. Устройство (1) по п. 8, в котором слой (Ν) объектов (O) фокусирован на уровне экстремума (E) акустического давления.
10. Устройство (1) по п. 1, в котором генератор (10) акустических волн работает на частоте f, меньшей или равной 10 МГц, в частности в пределах от 0,5 до 10 МГц.
0
0
0
0
11. Устройство (1) по п. 1, в котором генератор (10) акустических волн работает на частоте f, отличной от f и находящейся в пределах от 0,75 до 1,25f, а точнее - от 0,75 до 0,95f или от 1,05 до 1,25f.
1
n
12. Устройство (1) по п. 1, в котором канал (2) включает в себя множество выходов (S, …, S), к которым избирательно направляют объекты (O) в соответствии с частотой f, на которой работает генератор (10) акустических волн.
l
13. Устройство (1) по п. 1, в котором канал (2) имеет такую длину (), измеренную вдоль его продольной оси (X), что отношение длины к толщине больше или равно 10.
14. Узел (200), включающий в себя:
- устройство (1) по п. 1,
- датчик (100) с возможностью использования для измерения по меньшей мере одной характеристики и/или положения находящихся в канале (2) объектов (O), причем в результате этого измерения указанный датчик (100) генерирует сигнал, и
- систему (T) управления, которая принимает указанный сигнал и управляет частотой f, на которой работает генератор (10) акустических волн, и/или амплитудой генерируемых акустических волн в зависимости от указанного сигнала.
15. Узел (300), включающий в себя:
- устройство (1) по п. 1,
- систему (110) освещения, сконфигурированную с возможностью освещения по меньшей мере некоторых находящихся в канале (2) объектов (O), и
- систему (120) получения изображений, сконфигурированную с возможностью получения по меньшей мере одного изображения по меньшей мере некоторых объектов (O), находящихся в канале (2) и освещаемых системой (110) освещения,
причем указанный узел включает в себя, в частности, устройство (130) обработки по меньшей мере одного изображения, полученного системой (120) получения.
16. Узел по п. 15, в котором устройство (130) обработки обеспечивает измерение нормы, и/или направления, и/или направления вектора скорости по меньшей мере некоторых находящихся в канале (2) объектов (O), освещаемых системой (110) освещения.
17. Узел (300) по п. 16, в котором система (110) освещения сконфигурирована с возможностью освещения всего слоя или части слоя (N) объектов (O), полученного в результате акустической фокусировки.
18. Способ манипулирования объектами (O), находящимися в канале (2), с помощью генератора (10) акустических волн с использованием устройства (1) по п. 1 или узла по п. 17, причем в указанном способе:
L
e
L
e
- указанный канал (2) проходит вдоль продольной оси (X) и имеет поперечное сечение с шириной (), измеренной вдоль первой поперечной оси (Y), и толщиной (), измеренной вдоль второй поперечной оси (Z), перпендикулярной к первой, при этом ширина () больше толщины () или равна ей и канал имеет располагающиеся вдоль второй поперечной оси (Z) первую (3) и вторую (4) стенки, и
0
- указанный генератор (10) акустических волн генерирует акустические волны в канале от по меньшей мере одной из указанных стенок (3; 4) и работает на частоте f, отличной от резонансной частоты f канала (2) вдоль второй поперечной оси (Z).
0
0
0
0
19. Способ по п. 18, в соответствии с которым частота f отлична от f и находится в пределах от 0,75 до 1,25f, в частности от 0,75 до 0,95f или от 1,05 до 1,25f.
20. Способ по п. 19, в котором:
- измеряют с помощью датчика (100) по меньшей мере одну характеристику и/или положение объектов (O), находящихся в канале (2),
- генерируют сигнал в зависимости от результата измерения, сделанного указанным датчиком (100), и отправляют его в систему (T) управления, и
- изменяют частоту f, на которой работает генератор (10) акустических волн, и/или амплитуду генерируемых акустических волн в зависимости от указанного сигнала посредством воздействия системы (T) управления.
21. Способ получения по меньшей мере одного изображения находящихся в канале (2) объектов (O), включающий в себя следующие этапы:
a) манипулируют объектами (O) с использованием способа по п. 20 с целью получения акустической фокусировки указанных объектов (O) в заданной области канала (2),
b) освещают объекты (O) в области акустической фокусировки с помощью системы (110) освещения и
c) получают с помощью системы (120) получения по меньшей мере одно изображение указанных объектов (O), освещенных таким образом.
22. Способ измерения нормы, и/или направления, и/или направления вектора скорости находящихся в канале (2) объектов (O), включающий в себя следующие этапы:
- получают первое изображение объектов (O) в первый момент с использованием способа по п. 21,
- получают второе изображение объектов (O) во второй момент с использованием способа по п. 21 и
- вычисляют на основе первого и второго изображений норму, и/или направление, и/или направление вектора скорости объектов (O)
23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что его используют по меньшей мере для одного из следующих применений: цифровой трассерной визуализации по изображениям частиц (PIV), в частности цифровой трассерной визуализации по изображениям микрометрических частиц (micro-PIV), методов сортировки препаратов, например жестких или деформируемых частиц, полидисперсных частиц, биологических клеток, конкретнее клеток крови, например раковых клеток, содержащихся в пробе крови или кровяных шариков, бактерий, коллоидных или неколлоидных эмульсий, белков, липосом, методов диагностики или анализа, методов очистки, обогащения или обеднения препаратов, методов синтеза препаратов, методов изменения физических или химических характеристик препаратов, методов исследования лекарственных средств, методов смешивания или методов измерения коэффициента диффузии.
24. Способ по п. 23, в котором объекты (O) представляют собой моно- или полидисперсные биологические клетки, в частности клетки крови, в частности кровяные шарики.
25. Устройство (1), предназначенное для манипулирования объектами (O), находящимися в канале (2) внутри текучей среды (F), в частности жидкости, включающее в себя:
L
e
L
e
- канал (2), идущий вдоль продольной оси (X), причем канал (2) имеет поперечное сечение с шириной (), измеренной вдоль первой поперечной оси (Y), и толщиной (), измеренной вдоль второй поперечной оси (Z), перпендикулярной к первой, при этом ширина () больше толщины () или равна ей и канал имеет располагающиеся вдоль второй поперечной оси (Z) первую (3) и вторую (4) стенки,
- генератор (10) акустических волн, генерирующий акустические волны в канале от по меньшей мере одной из указанных стенок (3; 4),
0
причем указанный генератор (10) акустических волн работает на частоте f, отличной от резонансной частоты f канала (2) вдоль второй поперечной оси (Z),
при этом первая и вторая стенки включают в себя материал с акустическим сопротивлением, по меньшей мере в десять раз превышающим акустическое сопротивление текучей среды.
26. Устройство (1), предназначенное для манипулирования объектами (O), находящимися в канале (2) внутри текучей среды, в частности жидкости, содержащее:
L
e
L
e
- канал (2), идущий по продольной оси (X), причем канал (2) имеет поперечное сечение с шириной (), измеренной вдоль первой поперечной оси (Y), и толщиной (), измеренной вдоль второй поперечной оси (Z), перпендикулярной к первой, при этом ширина () больше толщины () или равна ей и канал имеет располагающиеся вдоль второй поперечной оси (Z) первую (3) и вторую (4) стенки,
- генератор (10) акустических волн, генерирующий акустические волны в канале по меньшей мере от одной из указанных стенок (3; 4),
0
0
0
0
причем указанный генератор (10) акустических волн работает на частоте f, отличной от резонансной частоты f канала (2) вдоль второй поперечной оси (Z) и находящейся в пределах от 0,75 до 1,25f, а точнее от 0,75 до 0,95f или от 1,05 до 1,25f.
27. Устройство (1) по п. 26, дополнительно характеризующееся любым из признаков, упомянутых в п. 2.