CN108465263A - 结晶颗粒计数的基于声能的控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及结晶颗粒计数的基于声能的控制。本发明提供了一种制备结晶颗粒组合物的方法和系统，所述方法和系统使用聚焦声学处理来控制所产生的结晶颗粒的数量或计数。可以通过调节被用于引起溶质的初次成核动力学的聚焦声能的峰值入射功率来调节结晶颗粒的数量或计数。

Description

结晶颗粒计数的基于声能的控制

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2017年2月23日提交的题为“ACOUSTICENERGY-BASED CONTROL OF PARTICLE COUNT IN CRYSTALLIZATION(结晶颗粒计数的基于声能的控制)”的美国临时申请序列No.62/462386的优先权，其全部内容通过参引并入本文。

技术领域

本文中所描述的各方面涉及使用聚焦声能来控制结晶颗粒的成核动力学。

背景技术

声能已经被用于在溶液中产生成核位置，以便在成核位置处形成结晶颗粒，例如在美国专利申请公开2013/0026669中所教导的。美国专利申请公开2013/0026669还教导的是声能可以被用来影响结晶颗粒在溶液中生长的速率，以及用于控制所形成的结晶颗粒的大小。

发明内容

本发明的各方面涉及使用聚焦声能来控制在溶液中产生的结晶颗粒的计数或数量。本发明人惊讶地发现，可以通过调节施加到溶液上的聚焦声能的峰值入射功率(PIP)来控制每单位体积和/或每单位时间由初次成核和/或二次成核在溶液中所产生的结晶颗粒的数量。在一些实施方式中，在保持处于低于初次成核和二次成核水平的溶质的温度和浓度的溶液中，以受控颗粒数产生速率引起了结晶颗粒的初次成核。也就是说，在没有使用聚焦声能的情况下可以将该溶液维持在下述温度和浓度水平处：该温度和浓度水平低于发生初次成核和/或二次成核所需的温度和浓度水平。因此，由于暴露于聚焦声能而发生初次成核，并且基于施加到溶液的峰值入射功率来控制颗粒计数，即由初次成核产生的结晶颗粒的数量。

在本发明的一个方面中，制备结晶颗粒的方法包括，以浓度和温度低于溶质的初次成核和/或二次成核发生所需的浓度和温度在溶液中提供溶质。溶质可以溶解在溶液中，但溶液的浓度和温度可以使得结晶不会自发发生。在一些实施方式中，可以将溶液维持处于高于溶解度阈值和接近(或低于)溶液的二次成核阈值的浓度和温度。在其他实施方式中，可以将溶液维持处于高于溶液的二次成核阈值但低于溶液的初次成核阈值的浓度和温度。当处于这样的温度和浓度水平时，溶液可以暴露于聚焦声能，该聚焦声能布置成通过初次成核和/或二级成核使溶质在溶液中形成结晶颗粒。也就是说，可以通过暴露于聚焦声能来形成以其他方式将可能不会形成的结晶颗粒。聚焦声能可能对颗粒计数或形成的结晶颗粒的数量——比如每单位体积或每单位时间的颗粒的数量——有影响。可以通过调节聚焦声能的峰值入射功率(PIP)来调节每单位体积(或每单位时间)的由初次成核和/或二次成核所形成的结晶颗粒的总数或计数。例如，如果200瓦的PIP导致每毫升溶液每秒产生1000个颗粒，将PIP增加到300瓦则可以将颗粒计数增加到每毫升每秒1200个颗粒。PIP中的这种调节可以重复且可靠地调节颗粒数值，使得可以监测颗粒计数并将其用作聚焦声学系统的反馈，从而调节PIP并因此调节结晶过程的颗粒计数。

在一些实施方式中，在暴露于聚焦声能和调节PIP的步骤期间溶液所保持的温度和/或浓度可以是恒定的。如上所述，暴露于聚焦声能期间溶液的浓度和温度可低于初次成核所需的浓度和温度，例如在初级阈值水平与二次阈值水平之间。通常，增加PIP将会增加每单位体积(和/或时间)形成的结晶颗粒的总数，并且减小PIP将减少每单位体积(和/或时间)形成的结晶颗粒的总数。

在一些实施方式中，溶液可以流入声能处理室的入口以通过声能进行处理，并且随后可以从声能处理室的出口流出。这样的流通式系统可以容纳相对大体积的溶液，尽管例如处理室的体积可能相对较小。例如，可以使用体积为10ml至100ml的处理室来处理10升或100升溶液。当然，可以采用其他处理室体积。

因此，在一些实施方式中，声能处理室的入口可以与供应储液器直接流体连通，并且声能处理室的出口可以与出口储液器直接流体连通。例如，在一个实施方式中，溶液可以从进料反应器容器流动至声能处理室的入口，并且在声能暴露之后，从声能处理室的出口流动至混合悬浮混合排料(MSMPR)容器。这样的布置可以允许产生可以在MSMPR容器处被移除的结晶颗粒。在一些情况下，(例如，当离开处理室进入MSMPR容器时或在MSMPR容器中时)可以测量在MSMPR容器中的溶液的至少一部分中的结晶颗粒的大小和/或数量，并且可以使用所测量的结晶颗粒的大小和/或数量来调节聚焦声能的PIP。

尽管所形成的晶粒的大小可以变化，但是在一些实施方式中，结晶颗粒可以各自具有小于1000微米的大小。例如，一种方法可以靶向形成大小小于5微米或大小在5微米与100微米之间的颗粒，尽管可以采用其他尺寸范围。在一些实施方式中，通过暴露于聚焦声能而形成的结晶颗粒可以被用于在溶液中诱发二次成核。因此，可以控制溶液的浓度和温度来实现期望的结晶动力学。

根据本发明的各方面，可通过聚焦声学处理样本体积的高半连续流以通过晶体生长形成结晶颗粒，比如大于50mL、大于100mL、大于1L或甚至更大的样本。在一些实施方式中，可以使用流通系统来声学地处理具有连续流量的样本以累积高体积。例如，样本可以流过处理室，使得样本暴露于聚焦声场的聚焦区。样本的各个部分可以被一次或多次进行声学处理。例如，样本可以在处理室与储液器之间循环流动。或者，样本可以流动通过具有多个处理室的系统，并且在处理室的每个处理室中进行声学处理。在一些实施方式中，处理室可以是长形导管，并且聚焦声场的聚焦区也可以被拉长以随着样本流动通过处理室而对样本进行声学处理。通过容器(例如，通过处理室)的至少一部分样本的流量可以为至少0.1mL/min，或者在约0.5mL/min与约500mL/min之间。使用流通式布置，对可以经过声学处理的样本材料的体积没有限制。然而，在一些实施方式中，结晶颗粒的制备不需要流通式系统。例如，可以使用聚焦声学来处理溶液以在封闭的处理室——比如试管、移液管或多孔板(multi-well plate)——中形成结晶颗粒。

以下参照附图对本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施方式的结构进行详细描述。

附图说明

参照附图通过示例的方式来描述非限制性实施方式，在附图中，所图示的每个相同或几乎相同的部件通常由附图标记表示。为了清楚起见，并非每个部件在每个附图中都被标记，并且在不必进行说明就可以使本领域技术人员理解本发明的情况下，也不必示出本发明的每个实施方式的每个部件。在附图中：

图1示出了根据说明性实施方式的结晶颗粒产生系统的示意图；

图2示出了说明性实施方式中的不同峰值入射功率水平的颗粒计数率；以及

图3示出了可以在图1的实施方式中采用的声学处理系统的示意图。

具体实施方式

本公开涉及使用聚焦声学来制备大体积结晶组合物的系统和方法。本文中所述的方法可以是可重复的、可控的、快速产出结果、避免样本材料的交叉污染以及/或者可以处于等温稳定状态(即，避免声学处理时样本的过热)。例如，可以用聚焦声学来处理大体积的样本、比如体积大于约30mL的样本(例如，大于通常在试管或多孔板中找到的样本的体积)，以便导致在样本中产生结晶颗粒。在一些实施方式中，在聚焦声学处理期间，样本的至少一部分可以流动穿过处理室。也可以使用聚焦声学来适当地处理较小体积的样本、比如体积小于约30mL样本或可以保持在试管或多孔板中的体积的样本，以产生结晶组合物。

“声音能”在本文中使用时意在包括诸如声能、声波、声脉冲、超声能、超声波、超声、冲击波、音能、音波、声音脉冲、脉冲、波之类的术语或这些术语的任何其他语法形式以及具有与声音能类似的特性的任何其他类型的能量。“聚焦区”或“焦点”在本文中使用时指的是声能汇聚和/或声能冲击目标的区域，尽管该汇聚区域不一定是单个焦点，但是汇聚区域可以包括尺寸和形状变化的容积。如本文中所使用的，术语“处理室”或“处理区”在本文中使用时指的是声音能汇聚并且存在有用于处理的样本材料的容器或区域。

可以根据任何合适的方案将聚焦声能施加至样本以诱发结晶动力学。在一些情况下，聚焦声能以脉冲方式提供，这可能产生涉及压缩力和膨胀力的循环效应。因此，在某些情况下，脉冲聚焦声学会产生下述环境，在该环境下，通过在溶液中产生溶质梯度使晶体位置成核，并且随后晶体被赋予空间和能量成以可预测的方式增长。在一些实施方式中，将样本连续地或以间歇的时间段暴露于聚焦声能。例如，可以通过聚焦声场将样本处理第一时间段(例如，小于1分钟)，然后可以将样本在不受聚焦声场影响的情况下保持一段时间(例如，小于1分钟)。随后可以以重复方式再次处理样本，以产生具有期望的颗粒大小分布和形态的稳定结晶组合物。因此，根据聚焦声学处理方案，可以适当地控制结晶颗粒的颗粒大小分布。在聚焦声学处理之前，样本可以具有任何合适的配制。在一些实施方式中，在暴露于聚焦声场之前，样本可以呈在溶液内不包含任何颗粒的溶液的形式。

图1图示了包括可以如下面更详细描述的那样设置的聚焦声学处理部件的结晶颗粒产生系统100。系统100在此实施方式中包括第一储液器1，第一储液器1可以是进料反应器，该进料反应器设置成将包含待结晶的溶质的溶液提供给将溶液输送至声能处理室3的泵2。在处理室3中，溶液被暴露至聚焦声能，这引起溶质结晶从而形成流向第二储液器4的颗粒，第二储液器4可以是混合悬浮混合排料(MSMPR)容器。来自第二储液器4的材料可以回流至第一储液器1，例如，没有结晶颗粒的溶液可以例如在泵5的动力下回流至第一储液器1。或者，此材料可以转移至下游处理而没有再流通回到进料储液器。通过再流通回到进料储液器，储液器1、4中的材料可以以任何合适的流量、压力、时间或其他参数流通穿过室3，使得材料通过室3中的声能被适当地处理。材料的流动可以由重力、声流(例如，在室3中)、泵2、5(比如注射器泵、蠕动泵、齿轮泵等)或其他动力引起。在一些实施方式中，可以通过应用加压气体、泵或其他部件以在期望位置产生期望压力而在室3(和/或储液器1、4)中保持压力。然而，应该理解的是，本发明的各方面不限于与图1中类似的系统一起使用。而是，可以使用任何合适的装置，比如包括单个储液器和处理室3、多个处理室3、封闭的并且不支持溶液流动穿过的处理室3等的装置。

系统100的操作可以由控制电路20控制，控制电路20可以包括用以执行用于系统100的期望控制、通信和/或其他功能的任何合适的部件。例如，控制器20可以包括：用于执行数据处理功能的一个或更多个通用计算机、计算机网络、一个或更多个微处理器等；用于存储数据和/或操作指令的一个或更多个存储器(例如，包括诸如光盘和磁盘驱动器、半导体存储器、磁带或磁盘存储器等之类的易失性和/或非易失性存储器)；用于有线或无线通信的通信总线或其他通信设备(例如，包括各种线材、交换机、连接器、以太网通信设备、WLAN通信设备等)；软件或其他计算机可执行的指令(例如，包括用于执行与对声能处理室3进行控制有关的功能的指令等)；电源供应器或其他电源(比如电池、变压器以及用于与电插座配合的插头)；继电器和/或其他开关装置；机械联动装置；一个或更多个传感器或数据输入装置(比如，用以检测第二储液器4中的结晶颗粒的数目和/或尺寸的传感器41、用以检测第一储液器1中的溶液的温度的温度传感器11、用以检测第二储液器4中的溶液和/或系统100的其他部分的的温度的温度传感器42、用以捕获并分析关于室3或其他部件的图像信息的摄像机或其他成像设备等)；用户数据输入装置(比如，按钮、拨号盘、旋钮、键盘、触摸屏或其他)、信息显示装置(比如，LCD显示器、指示器灯、打印机等)、以及/或者用于提供期望的输入/输出和控制功能的其他部件。

在此说明性实施方式中，第一储液器1包括溶液，所述溶液包括作为溶质的对乙酰氨基酚和作为溶剂的乙醇，但是其他溶质/溶剂组合也可以用于本发明的各方面。因此，下面关于使用对乙酰氨基酚的示例应该被理解为仅提供一个非限制性示例。第一储液器1用作设置成对溶液进行加热(例如，使用由控制器20控制的加热器12将溶液加热到65摄氏度的温度)并且搅拌或者以其他方式将溶液混合(例如，使用可以由控制器20控制的搅拌器13将溶液混合)的进料反应器。溶液被保持处于低于对乙酰氨基酚的初级成核自发形成结晶颗粒时所处的水平的温度和浓度，例如，处于200g对乙酰氨基酚/千克乙醇(g/kg)的浓度和65摄氏度的温度。泵2将溶液输送至处理室3(例如，以50ml/min或0.83ml/sec的速率将溶液输送至处理室3)，其中，在35摄氏度的温度和200g/kg的浓度下用声能对溶液进行处理。在此温度和浓度下，对乙酰氨基酚处于没有用聚焦声能处理的溶液中。然而，暴露于处理室3中的聚焦声能使得形成结晶颗粒，并且结晶颗粒离开处理室3并流动至第二储液器4。在此实施方式中，第二储液器4用作MSMPR容器，并且包含结晶颗粒的溶液在第二储液器4中被保持处于35摄氏度。可以使用合适的传感器41——比如，由Mettler Toledo(哥伦布，俄亥俄州)制造的颗粒视觉测量(PVM)传感器和/或聚焦光束反射测量(FBRM)传感器对结晶颗粒进行成像(例如，评估物理性质)或者监测颗粒计数和颗粒大小。这种测量可以发生在处理室3处、处理室3的下游、储液器4等处。结晶颗粒可以被从第二储液器4移除(例如，用于后续处理)，并且没有颗粒的溶液可以被回收返回到第一储液器1进行加热、浓度调节和后续的声学处理。来自传感器41的信息可以被控制器20用来对聚焦声学处理的参数——比如声能的峰值入射功率——进行调节。

例如，可能期望将结晶颗粒产生过程控制成使得每单位体积和/或每单位时间产生特定数目的对乙酰氨基酚(或其他材料)的结晶颗粒，比如以特定流量——比如以50ml/min(相当于每毫升约415个颗粒)——离开处理室3的每秒500个颗粒。根据本发明的方面，发明人已经发现，通过对用于在处理室3中处理溶液的聚焦声能的峰值入射功率(PIP)进行调节可以准确且反复地调节颗粒计数率。图2示出了上面说明性实施方式中的在声处理室3中产生的尺寸小于5微米(曲线201)和尺寸在5微米与100微米之间(曲线202)的结晶颗粒的颗粒计数结果。在此试验中，聚焦声能的除PIP以外的参数保持恒定，即，频率被设定处于500kHz、每个突发的周期设定保持处于1000、并且占空比保持处于50％。在时间段A期间，对乙酰氨基酚溶液在200瓦的PIP下暴露于处理室3中的聚焦声能。曲线201图示了尺寸小于5微米的结晶颗粒以每秒约1200个颗粒的速率产生(并且给定50ml/min的流量，这些颗粒以每毫升约1000个颗粒的速率产生)，并且曲线202图示了尺寸在5微米至100微米的结晶颗粒以每秒约1700个颗粒(每毫升约1416个颗粒)的速率产生。在时间段B期间，PIP被调节成300W，并且曲线201的颗粒计数速率增大至每秒约1700个颗粒(每毫升1416个颗粒)，并且曲线202的颗粒计数速率增大至每秒2500个颗粒(每毫升2083个颗粒)。在时间段C期间，PIP被调节成400W，并且曲线201的颗粒计数率增大到每秒约2300个颗粒(每毫升1916个颗粒)并且曲线202的颗粒计数率增大到每秒3500个颗粒(每毫升2916个颗粒)。在时间段D期间，PIP被调节成300W，曲线201的颗粒计数率恢复到每秒约1700个颗粒(每毫升1416个颗粒)，并且曲线202的颗粒计数率恢复到每秒2500个颗粒(每毫升2083个颗粒)。在时间段E期间，在PIP保持处于300W的同时对处理室中的溶液进行温度调节，并且在时间段F中，PIP被调节成200W，并且曲线201的计数率下降至每秒约1200个颗粒(每毫升1000个颗粒)并且曲线202的计数率下降至每秒1500个颗粒(每毫升1250个颗粒)。因此，基于用于对溶液进行处理的聚焦声能的PIP，可以将颗粒计数率精确且可重复地调节成非常精确的颗粒计数。这种控制颗粒技术的方法相比于使用反应器中的温度来控制颗粒计数的系统提供了显著的优势。换言之，聚焦声能的PIP调节可以被快速调节(例如，小于1秒)，并且PIP调节的影响相对直接，而温度控制技术会花费较长的时间(例如，几分钟)来实现并影响结晶颗粒产生速率。另外，这种配置通过控制颗粒计数而允许直接且简单的反馈界面来控制下游颗粒特性。最后，聚焦声能的可控的等温性质允许非常精确地控制成核颗粒的数目。

图3示出了可以在图1的实施方式或其他结晶颗粒产生系统中采用的声学处理系统30的示意性框图。在此说明性实施方式中，声学处理系统30包括处理室3，其中，由声能源31产生的聚焦声能经过室3的声窗口32进入室3的溶液或其他样本材料所在的内部容积33中。如上所指出的，控制器20可以对声能源31和/或其他系统部件的操作进行控制。溶液经由入口34被提供到内部容积33中并且经由出口35从容积33中被去除(连同产生的结晶颗粒)。入口和出口可以以多种方式设置，并且在此实施方式中，入口34和出口35各自包括联接至室3的导管。在一些实施方式中，入口和/或出口可以包括止回阀、单向阀、电子控制阀或有助于确保流以期望的方式——例如以使得材料流总是从入口到出口，甚至在流可能是间断的情况下也是从入口到出口的方式——出现的其他装置。内部容积33的尺寸和形状可以根据待处理的材料来定，例如，一些声学处理应用可以在相对较小体积的材料在相对较小的容积中处理的情况下更有效地起作用，而其他应用可以通过使用较大容积的内部容积33而产生更好的结果。内部容积33可以具有不同的形状或其他构型特征，例如，内部容积33可以由竖向壁限定，可以呈锥形形状，可以呈弯曲形状等。另外，室3可以由多个部件制成，其中，所述多个部件比如为一起限定容纳待被处理的材料的内部容积的上部件、下透声部件和本体。或者，室3可以被制造为单个整体件或者以其他方式制造。

室3的一个或更多个壁可以用作热传递机构或热交换器或者以其他方式与热传递机构或热交换器相关联以消散在内部容积33中产生的任何热以及/或者接收来自室3外部的被传递到内部容积33中的热，以例如在声学处理期间将溶液保持处于期望的温度。例如，室3可以包括以呈多个散热片或其他结构形式的热交换器，比如珀尔帖(Peltier)装置、电阻加热器、导热的棒、管、冷却通道等、相变材料等。在图3中所示的一个实施方式中，室3可以完全或部分地浸入在用于关于热交换器传热的液体36中。在声学处理期间，水或其他外部热耦合介质与内部容积33之间的紧密的热耦合可以帮助控制内部容积33中的材料的温度。例如，离开第一储液器1的溶液可以处于65摄氏度的温度，但是在处理室3中被冷却至35摄氏度以产生结晶颗粒。在此说明性实施方式中，液体36还可以用作将声能从源31传递至室3的声学耦合介质，并且对耦合介质36的温度的控制可以帮助控制内部容积33中的温度。例如，耦合介质36可以流通经过冷却器、加热器或其他装置以对耦合介质36的温度进行调节。因此，通过仔细考虑室3的设计，室3内的溶液可以热联接至耦合介质36的温度。由于聚焦声能而发生的样本混合还通过在内部样本与壁之间产生高的对流系数来辅助热管理。

在某些实施方式中，声能源31可以包括超声波换能器，该超声波换能器朝向室3的窗口32投射聚焦的超声波束或波前。可以密封地封闭室3中的开口的窗口32可以是适当地为可穿透的或以其他方式传输声能，使得超声波束穿透过窗口32以在内部容积33内形成作用于室3中的材料上的聚焦区。在某些实施方式中，窗口32是薄的金属，比如不锈钢、哈氏合金(Hasteloy)或玻璃、蓝宝石、石英或比如为薄膜聚合物的聚合物。窗口32可以具有任何合适的形状或其他构型，例如可以是平坦的(或者对于冲击声能呈现出相对平坦的表面)或者可以是弯曲的，从而具有半球形或其他凸形形状。在某些实施方式中，窗口32被形成为以优选的方式相对于内部容积33导引声能，比如通过由窗口32的物理形状产生的“透镜”效应(如由凹形形状或凸形形状产生的效果)来使声能聚焦或散焦。在一些实施方式中，窗户32具有类似于水的声阻抗和相对低的声吸收。一种优选的材料是不锈钢，但是也可以使用比如低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚(乙烯-四氟乙烯)(“PET”)、聚酰亚胺以及其他刚性和柔性聚合物之类的材料。

室3的上部可以包括检查窗口37，该检查窗口37可以是平坦的或圆顶形的或以其他方式布置成封围内部容积33，同时允许内部容积33的可见光或其他检查。这种检查可以由人类或者通过适当布置的比如摄像机、光电探测器、激光光谱仪、IR检测器等的传感器38来检测。由传感器38检测的内部容积33中的材料的特性比如颗粒计数和/或大小可以被控制器20使用，以控制声能源31或系统的其他部件。

如从图3中可以看到的是，容器39可以包含声能源31、室3以及耦合介质36。容器39可以采取任何合适的大小、形状或其他构型，并且可以由任何合适的材料或材料的组合(比如金属、塑料、复合材料等)制成。在该说明性实施方式中，容器39具有罐形或罐状构型，其具有布置成允许进入容器39的内部体积的开口。声能源31和耦合介质36(比如水或其他液体、或可选地固体材料)可以定位在容器39中，例如其中声能源31靠近容器39的底部。(如果耦合材料36是固体，则容器39和耦合介质36可以是基本上彼此集成在一起，使得耦合介质36基本上用作声耦合件以及声源31和室3的物理附接件)。室3可以下降到容器39中，例如，使得室3部分地或完全地浸没在耦合介质36中。耦合介质36可以用作声耦合介质，例如以将声能从声能源31传输到窗口32，以及用作热耦合介质，例如以接收来自室3的热能。在其他实施方式中，热耦合介质和声耦合介质可以是分开的，例如，在室3设有冷却套的情况下。

在控制电路20的控制下，声换能器31可以产生在大约100千赫与大约100兆赫之间的频率范围内的声能，使得内部容积33处的聚焦区具有大约2厘米或更小的宽度。声能的聚焦区可以是任何合适的形状例如比如球形、椭圆形、棒形或柱形，并且位于内部容积33中的材料处。聚焦区可以大于样本体积或可能小于样本体积。美国专利6,948,843和6,719,449通过引用并入本文以用于关于声换能器的构造和操作以及声换能器的控制的细节。聚焦区可以相对于样本为静止的，或者聚焦区也可以相对于样本移动。

在一些实施方式中，换能器可以由比如压电陶瓷之类的压电材料形成。陶瓷可以制造成“穹顶”，其有助于聚焦能量。这种材料的一种应用是声音再现；然而，如本文所使用的，频率通常非常高，并且压电材料通常会被过度驱动，其由超过对电压变化的机械响应的线性区域的电压驱动以锐化脉冲。通常，这些穹顶的焦距比在碎石系统中存在的焦距更长，例如约20cm对约10cm焦距。陶瓷穹顶可以被阻尼以防止振铃(ringing)或不被阻尼以增加功率输出。如果没有过度驱动，响应可能是线性的。其中，这些穹顶中的一个穹顶的高能聚焦区通常为雪茄形。在1MHz时，对于10cm的穹顶而言的聚焦区约为6mm长且约为2mm宽，或在0.5MHz时，对于10cm的穹顶而言的聚焦区约为15mm长且约3mm宽。根据驱动电压，在焦点区从这些系统获得的峰值正压为约1MPa(兆帕斯卡)至约10MPa压力，或约150PSI(磅/平方英寸)至约1500PSI。被限定为具有在约6dB的峰值声强内的声强的聚焦区绕几何聚焦点形成。

为了控制声换能器31，系统控制电路20可以将控制信号提供给负载电流控制电路，该负载电流控制电路控制变压器的绕组中的负载电流。基于负载电流，变压器可以将驱动信号输出到匹配网络，该匹配网络耦合到声学换能器31并且给换能器31提供合适的信号以产生期望的声能。

应当理解的是，本发明的应用不限于在下面的描述中阐述的或者在附图中示出的部件的构造和布置的细节。执行本发明的其他实施方式和方式也是可能的。本文中所使用的措辞和术语是为了描述的目的且不当被认为是限制性的。“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意味着包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目。已经如此描述了各种说明性实施方式及其各方面，对于本领域技术人员而言，改型和变型可能是显而易见的。这样的改型和变型旨在被包括在本公开中，这仅仅是为了说明的目的而不旨在限制。本发明的范围应当由所附权利要求的适当构造及其等同物来确定。

Claims (12)

1.一种制备结晶颗粒的方法，所述方法包括：

以浓度和温度低于溶质的初次成核发生以形成结晶颗粒所需的浓度和温度的方式在溶液中提供所述溶质；

将所述溶液暴露于聚焦声能，所述聚焦声能布置成使所述溶质通过初次成核或二次成核在所述溶液中形成结晶颗粒；以及

通过调节所述聚焦声能的峰值入射功率(PIP)来调节由初次成核每单位体积所形成的结晶颗粒的总数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在暴露步骤和调节步骤期间所述溶液所保持的温度是恒定的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浓度和所述温度低于二次成核所需的浓度和温度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，调节步骤包括增加所述PIP以增加每单位体积所形成的所述结晶颗粒的总数，或者降低所述PIP以减少每单位体积所形成的所述结晶颗粒的总数。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶液流入声能处理室的入口并且从所述声能处理室的出口流出。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述溶液从进料反应器容器流动至所述声能处理室的所述入口，并且从所述声能处理室的所述出口流动至混合悬浮混合排料(MSMPR)容器。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括测量所述MSMPR容器中的所述溶液的至少一部分中的结晶颗粒的尺寸或数量，并且使用所测量的结晶颗粒的尺寸或数量来调节所述聚焦声能的所述PIP。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述溶液在置于所述声能处理室中的同时暴露于所述聚焦声能的聚焦区。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述声能处理室的所述入口与供应储液器直接流体连通，并且所述声能处理室的所述出口与出口储液器直接流体连通。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结晶颗粒各自具有低于1000微米的尺寸。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括使用所述结晶颗粒在所述溶液中诱发二次成核。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚焦声能的频率介于约100千赫与约100兆赫之间，并且所述聚焦声能的聚焦区的尺寸大小小于约2毫升。