[发明专利]用于产生声驻波的电子构型和控制

说明书

本发明的一些方面涉及一种用于从主流体分离次流体或颗粒的设备。设备包括带有至少一个入口和至少一个出口的流室。驱动电路被配置成提供驱动信号，滤波器电路被配置成接收驱动信号并提供转换驱动信号。超声换能器与流室共操作地布置，并且换能器包括至少一个压电元件，所述至少一个压电元件由电流驱动信号驱动以在流室中产生声驻波。至少一个反射器与超声换能器相对以反射声能。

本申请是申请日为2017年4月24日、发明名称为“用于产生声驻波的电子构型和控制”的中国发明专利申请号201780039257.X的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求享受下述申请的优先权：2017年2月21日提交的美国临时专利申请序号62/461,691(P-095)、2017年1月13日提交的美国临时专利申请序号62/446,356(P-094)、和2016年4月24日提交的美国临时专利申请序号62/326,766(P-065)。并且本申请是以下美国专利申请的延续部分：2016年12月12日提交的美国专利申请序号15/371,037，其是2014年11月5日提交的美国专利号9,512,395的延续、并且要求2014年7月2日提交的美国专利申请序号62/020,088以及2013年11月5日提交的美国专利申请序号61/900,395的优先权；2016年10月4日提交的美国专利申请序号15/285,349，其是2015年5月8日提交的美国专利号9,457,302的延续、并且要求美国专利申请序号61/990,168的优先权；以及2013年9月13日提交的美国专利申请序号14/026,413，其是2013年3月15日提交的美国专利申请号13/844,754的延续并且要求2013年1月21日提交的美国专利申请序号61/754,792、2012年10月2日提交的美国专利申请序号61/708,641、2012年3月15日提交的美国专利申请序号61/611,240、和2012年3月15日提交的美国专利申请序号61/611,159的优先权；以及2016年10月3日提交的美国专利申请序号15/284,529，其要求2016年4月14日提交的美国专利申请序号62/322,262、2016年3月12日提交的美国专利申请序号62/307,489、和2015年10月1日提交的美国专利申请序号62/235,614的优先权；以及2014年11月5日提交的美国专利号9,512,395，其要求2014年7月2日提交的美国专利申请序号62/020,088、和2013年11月6日提交的美国专利申请序号61/900,635的优先权。这些申请的全部内容以引用的方式并入本文。

背景技术

声泳是利用例如声驻波的声学器件从初级流体或主流体中分离颗粒和次流体。当密度和/或压缩性存在差异时，也称为声学对比度因数，声驻波可以对流体中的颗粒施加力。驻波中的压力曲线包含在驻波波节处的局部最小压力幅值的区域和在驻波波腹处的局部最大值的区域。根据颗粒的密度和/或压缩性，可以在驻波的波节处或波腹处俘获颗粒。通常，驻波的频率越高，能俘获到的颗粒越小。

在微观尺度上，例如具有微米量级的结构尺寸，传统的声泳系统倾向于使用半波长或四分之一波长的声学室，其厚度在几兆赫兹的频率下通常小于一毫米，并且以非常缓慢的流率(例如μL/min)操作。这种系统不具有可扩展性，因为它们受益于极低的雷诺数、层流操作和最小的流体动力学优化。

在宏观尺度上，平面声驻波已用于分离过程。然而，单个平面波倾向于俘获颗粒或次流体，使得通过关闭或移除平面驻波来实现与初级流体的分离。平面驻波的移除可能妨碍连续操作。而且，用于产生声平面驻波的功率量倾向于通过废能加热初级流体，这对于被处理的材料可能是不利的。

因此，传统的声泳装置由于若干因素而具有有限的功效，这些因素包括发热、使用平面驻波、限制流体流动、以及不能捕获不同类型的材料。

对提供给超声换能器的功率的控制实施起来是具有挑战性的，特别是对高效性能的实施具有挑战性。促进谐振腔系统中的多模行为可取决于向系统中的超声换能器提供足够的电力。

发明内容