KR20150005624A

KR20150005624A - 적혈구로부터의 지지 파티클의 음향영동 분리

Info

Publication number: KR20150005624A
Application number: KR1020147032154A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 두트라; 바르트 립켄스
Original assignee: 프로디자인 소닉스, 인크.
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2015-01-14
Also published as: EP2838582A1; US10201652B2; RU2618890C2; RU2017113508A3; US20130277316A1; JP2015514516A; SG11201406567QA; RU2014146627A; RU2017113508A; WO2013159014A1; EP2838582B1; BR112014025978A2; AU2013249071B2; CA2870016A1; CN104334206A; CN106964010A; IL235197A0; AU2013249071A1; CN104334206B

Abstract

심폐 회로 수술(cardiopulmonary bypass surgery) 동안에 혈액으로부터 지질을 제거하기 위한 시스템이 개시되어 있다. 시스템은 향상된 트랩핑 힘을 갖는 음향영동 분리기를 사용한다. 음향영동(acoustophoretic separator) 분리기의 트랜듀서는 세라믹 크리스탈을 포함한다. 혈액은 분리기를 통해 유동하고, 그리고 지질이 트랩되고 제거된다.

Description

적혈구로부터의 지지 파티클의 음향영동 분리{ACOUSTOPHORETIC SEPARATION OF LIPID PARTICLES FROM RED BLOOD CELLS}

본 출원은 2012년 04월 20일에 출원된 미국 특허 가출원번호 제61/636,515호를 우선권 주장하고 있다. 이 특허문헌의 모든 내용은 참조를 위해 본 명세서에 모두 통합되어 있다.

심장 수술 동안에, 가슴 및 폐의 작동은 박동하는 심장에서의 작동의 곤란성 때문에 외부 펌프에 의해 대체된다. 이러한 기술, 소위 CPB(cardiopulmonary bypass)는 환자의 신체에서의 혈액과 산소의 순환을 유지한다. 자가혈수혈(Retransfusion)은 매력적인데 그 이유는 동종이계 수혈(allogeneic transfusion)의 필요성을 감소시키고, 비용을 최소화하며, 수혈-관련 사망률을 감소시키기 때문이다. 이종조직의 수혈(Heterologous transfusion)은 또한 심장 수술 이후에 증가된 오랜 기간의 사망률과 관련된다.

그러나, 지방 층이 외과 수술 동안에 절단될 때, 이들 지방 층은 석션 동안에 펌프에 의해 수집될 수 있는 지질을 배출한다. 이후 이들 지질은 혈액이 몸체로 재-수혈될 때, 혈류로 의도하지 않게 안내된다. 지질은 지질 미세색전(microemboli)을 야기시킬 수 있고, 그리고 상기 지질 미세색전에서 (부유하는) 유화된(emulsified) 지방 세포가 환자의 기관(예를 들면 신장, 폐, 심장)으로 이동하고 그리고 혈관의 폐색(색전에 의한 폐색)을 야기시킬 수 있다. 이는 지질 미세-색전이 다양한 신경-인지 혼란(neuro-cognitive disorder)을 야기시킬 수 있으므로 뇌에서 발생할 때 특히 위험하다. 50% 이상의 환자가 CPB 이후의 첫 번째 주에서 신경학상의 후유증을 경험하고, 10-30%의 환자가 오랜 기간 또는 영구적인 영향을 받게 되고, 그리고 1-5%의 환자가 영구적인 장애를 경험하거나 또는 사망하게 된다.

필터링 및 원심분리와 같은, 혈액으로부터 지질을 제거하기 위한 현 방법은 대량 쏟아지는(flood) 혈액에 있는 유익한 적혈구에 해가 되거나 효과가 없다. 지질 파티클은, 대부분의 파티클이 10 ㎛인 상태에서, 직경의 대략적으로 5-70 마이크로미터(㎛)의 크기 분포를 나타낸다. 이는 적혈구와 크기가 대략적으로 동일하다. 전형적인 필터는 25-40 ㎛의 다공 크기, 및 30-40%의 지질 제거 효율을 갖는다. 또한, 필터는 막히고 처리량이 제한되며, 교체가 필요하고, 그리고 보다 큰 액적을 보다 작은 액적으로 분산할 수 있다. 원심분리는 시간을 허비하고 비싸며, 개인의 숙련을 필요로 한다. 또한, 원심분리에 요구되는 고속도가 혈액 세포를 손상시킬 수 있고, 그리고 혈소판 및 응혈 인자와 같은 유익한 혈액 성분을 제거한다. 수개의 MEMS 장치가 사용되고 있지만, 상기 장치는 분리를 위해 적혈구와 지질 파티클을 반드시 "정렬시키는(line up)" 매우 작은 통로에 따라 결정된다. 이는 매우 낮은 처리량을 초래하고, 대량으로 많은 양을 조정할 수 없다.

효율적으로 그리고 적당하게 혈액으로부터 지질을 제거할 수 있는 분리 기술이 필요하다.

본 발명은 혈액으로부터 지질을 트랩하고 분리하도록 음향영동(acoustophoresis)을 사용하는 시스템 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 본 명세서에 기재된 초음파 트랜듀서를 사용한다.

혈액으로부터 지질을 분리하는 방법이 본 명세서에 개시되어 있다. 혈액은 유동 챔버를 통해 유동된다. 유동 챔버는 음향 에너지의 원(source)과, 상기 유동 챔버의 반대쪽에서, 음향 에너지의 반사기를 구비한다. 혈액은 지질을 포함한다. 음향 에너지의 원은 혈액에 복수의 입사파를 만들도록 기동된다. 반사기는 복수의 입사파를 반사시키고, 상기 입사파와 공명하는 복수의 반사된 파를 만들며, 이에 따라 복수의 정상파를 형성한다. 정상파에서 트랩된 지질은 이후 혈액으로부터 제거될 수 있다.

여러 실시예에 있어서, 기기가 개시되어 있다. 기기는 지질을 포함한 혈액이 통과해 유동하는 유출구와 유입구를 갖는 유동 챔버와, 상기 유동 챔버의 벽부 상의 초음파 트랜듀서와, 상기 트랜듀서로부터 상기 유동 챔버의 반대쪽의 벽부 상에 위치된 반사기를 포함하고, 상기 트랜듀서는 상기 트랜듀서의 한 면을 형성하는 세라믹 크리스탈을 포함하고, 상기 트랜듀서는 상기 유동 챔버에 정상파를 만들도록 상기 트랜듀서를 구동시키는 초음파 주파수의 변동하는(oscillating), 주기적인, 또는 펄스식(pulsed) 전압 시그널에 의해 구동된다.

다른 한 실시예에 있어서, 본 발명의 기기는 환자로부터 혈액을 모으는 석션, 혈액이 통과해 유동되는 유출구 및 유입구를 갖는 유동 챔버, 상기 유동 챔버의 벽부 상에 위치된 복수의 초음파 트랜듀서, 및 상기 트랜듀서로부터 상기 유동 챔버의 반대쪽의 벽부 상에 위치된 반사기를 포함하고, 상기 트랜듀서 각각은 정상파를 상기 유동 채널에 만들도록 일정하지 않은 모드의 변위로 진동하도록 상기 트랜듀서를 구동시키는 초음파 주파수의 변동하는, 주기적인, 또는 펄스식 전압 시그널에 의해 구동되는 세라믹 크리스탈을 포함한다.

이들 여러 예시적인 특징은 아래에서 특히 상세하게 기재되어 있다.

아래의 도면의 간단한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예를 나타내고 있으며, 단지 설명을 위한 것이고, 본 발명이 도면에 도시된 사항만으로 한정되지 않는다.

도 1은 하나의 트랜듀서를 구비한 음향영동 분리기를 도시한 도면이다.
도 2는 음향영동 분리기의 작동을 나타낸 도면이다.
도 3은 복수의 트랜듀서를 구비한 음향영동 분리기를 도시한 도면이다.
도 4a는 도 3의 분리기에서의 유입구처럼 사용된 디퓨저의 상세한 도면이다.
도 4b는 도 3의 분리기로서 사용될 수 있는 대안적인 유입구 디퓨저의 상세한 도면이다.
도 5는 하나의 트랜듀서를 구비한 대안적인 실시예의 음향영동 분리기의 도면이다.
도 6은 도 5의 음향영동 분리기의 분해도이다.
도 7은 본 발명의 초음파 트랜듀서의 단면도이며, 상기 트랜듀서 내에 공기 갭이 존재하지만 지지제 층은 존재하지 않는다.
도 8은 혈액 세포 및 지질의 콘트라스트 인자를 나타낸 차트이다.
도 9는 정상파에 트랩된 지질 및 혈액 세포를 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 11a - 도 11d를 만들도록 시뮬레이트된 음향영동 분리기의 컴퓨터 모델이다.
도 11a - 도 11d는 음향영동 분리기에서의 파티클 상의 힘의 시뮬레이션을 나타낸 도면이다.
도 12는 정사각형 트랜듀서가 상이한 주파수에서 구동됨에 따른 주파수 대 임피던스 크기의 그래프이다.
도 13은 도 12의 7개의 피크 크기에 대한 마디 구성을 나타낸 도면이다.
도 14 및 도 15는 트랜듀서 어레이 구성을 나타낸 도면이다.
도 16은 적혈구를 제거하도록 설정된 랩(lab)에서의 도 5의 음향영동 분리기의 사진이다.
도 17은 도 5 및 도 16의 음향영동 분리기의 뷰잉 윈도우(viewing window)의 두 개의 사진이다.

본 발명은 본 명세서에 포함된 실시예와 바람직한 실시예의 상세한 설명을 참조하면 보다 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 아래 기재된 명세서와 청구범위에 있어서, 본 명세서의 여러 용어가 아래 기재된 바와 같은 의미를 포함하도록 정의될 수 있음을 참조하기 바란다.

본 명세서의 용어는 단수 형태로 기재되어 있지만 별도로 언급하지 않았다면 복수의 의미도 포함할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

본 명세서 및 청구범위에서 사용된 바와 같이, "포함하는"이라는 용어는 "이루어진" 및 "필수적으로 이루어진" 경우를 포함할 수 있다.

수치 값은 동일한 수의 중요 수로 감소될 때 동일한 수치 값과 본 출원에 기재된 타입의 종래의 측정 기술의 실험 오차보다 더 작은 언급된 값과 상이한 수치 값을 포함하여 값으로 결정된다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 명세서에 기재된 모든 범위는 자세히 기술된 끝점을 포함하고 그리고 독립적으로 결합가능하다(예를 들면, "2 그램 내지 10 그램"의 범위는 끝점, 2 그램 및 10 그램, 그리고 모든 중간 값을 포함한다).

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 근사값을 나타내는 표현(approximating language)은 본 발명과 관련된 기본적인 작동의 변화를 초래하지 않으면서 변할 수 있는 임의의 정량적인 표현을 변경하도록 적용될 수 있다. 따라서, "대략" 및 "실질적으로"와 같은 용어에 의해 수정된 값은 여러 경우에 있어서 특정된 정확한 값으로 한정되지 않을 수 있다. 적어도 여러 경우에 있어서, 근사값을 나타내는 표현은 값을 측정하기 위한 기구의 정밀도와 대응할 수 있다. 수식구 "대략(약)"이 또한 2개의 끝점의 절대 값으로 정의된 범위를 개시함으로서 고려될 수 있다. 예를 들면, "약 2 내지 약 4"라는 표현은 또한 "2 내지 4" 범위를 나타낸다.

본 명세서에서 사용된 여러 용어는 상대적인 용어이다. "유입구" 및 "유출구"라는 용어는 주어진 구조체에 대해 상기 유입구 및 유출구를 통해 유동하는 유체에 관한 것이며, 예를 들면, 유체가 상기 유입구를 통해 상기 구조체로 유동하고 상기 유출구를 통해 상기 구조체 외부로 유동한다. "상류" 및 "하류"라는 용어는 유체, 즉 하류 구성요소를 통해 유동하기 전에 상류 구성요소를 통하는 유동 유체가 다양한 구성요소를 통해 유동하는 방향과 관련된다. "상부" 및 "하부"라는 용어는 중앙 점과 연관된다. 상부 구성요소는 중앙 점으로부터 한 방향에 위치되고 그리고 하부 구성요소는 상기 중앙 점으로부터 반대 방향으로 위치될 것이다.

"수평의" 및 "수직의"라는 용어는 절대적 기준, 즉 지면에 대한 방향을 지시하도록 사용된다. 그러나, 이들 용어는 서로 절대적으로 수직하거나 또는 절대적으로 평행하게 될 구조체를 요구하도록 이해될 수 없다. 예를 들면, 제 1 수직 구조체 및 제 2 수직 구조체는 서로 평행할 필요가 없다. "상측" 및 "하측" 또는 "베이스"라는 용어는 상측이 절대적인 기준, 즉 지구의 표면에 대한 하부/베이스보다 항상 더 높은 곳의 표면을 의미하도록 사용된다. "상향" 및 "하향"이라는 용어는 또한 절대적인 기준과 관련된 것으로; 상향은 지구의 중력에 항상 대항한다.

본 발명은 파티클 및 액적을 언급하고 있다. "파티클"은 물보다 큰 밀도의 물질을 의미한다고 여겨질 수 있는 한편으로, "액적"은 물보다 작은 밀도의 물질을 의미한다. 그러나, 이들 두 개의 용어는 또한 유체에서 부유(suspend)되거나 분산되는 공통의 특성을 공유하고, 그리고 상기 유체로부터 바람직하게 분리된다. 문맥에 따라, 여러 용어 중 임의의 한 용어에 대한 기준은 이러한 공통의 특성에 따른 어느 한 용어를 의미하도록 고려될 수 있고, 이에 따라서 비중에 기초한 하나의 사용된 용어로만 어느 정도 제한하도록 고려되지 않는다.

상기 언급된 바와 같이, 혈액으로부터의 지질과 같은 다중-성분의 액체 스트림에 대한 효율적인 분리 기술이 요구된다. 이와 관련하여, "혈액"이라는 용어는 플라즈마에서 부유된 혈액 세포의 화합물(combination)을 의미한다. "플라즈마"라는 용어는 용해된 단백질, 포도당, 응혈 인자, 미네랄 이온, 호르몬 및 이산화탄소를 포함한 혈액의 액체 성분을 의미한다. "혈액 세포"라는 용어는 적혈구 및 백혈구 모두를 의미한다. 혈액으로부터 바람직하게 제거되는 지질은 종래의 방법을 사용하여 분리되기 어려운 혈액 세포와 대략 동일한 크기를 갖는다.

음향영동

음향영동은 고 강도 음파를 사용하는 파티클의 분리이다. 소리의 고 강도 정상파가 파티클에 힘을 가할 수 있다고 오랫동안 알려져 있다. 정상파는 시간 내내 "현상 유지"(stand still)를 나타내는 압력 프로파일을 갖는다. 정상파에서의 압력 프로파일은 고 압력(마디(node))의 영역으로부터 저 압력(비-마디)의 영역까지 변한다. 정상파가 음향 공명기에서 만들어진다. 음향 공명기의 공통의 실시예에는 오르간 파이프, 플룻, 클라리넷, 및 호른과 같은 많은 음악용 관악기를 포함된다.

음향영동은 저 파워, 압력-강하 없고, 폐색 없는, 유체 분산으로부터의 파티클 제거를 위한 고체-상태 접근법이며: 즉, 상기 음향영동은 다공성 필터로써 보다 더 전형적으로 실행되지만, 상기 필터의 단점을 갖지 않는 분리를 달성하도록 사용된다.

초음파 정상파를 사용하는 음향영동 위상(phase) 분리기 기술은 소모되지 않고, 폐물이 발생되지 않으며, 에너지 소비가 낮다는 장점을 제공한다. 상기 기술은 본 출원인의 미국 특허출원번호 제13/844,754호에서 설명된 바와 같은 미크론 및 서브-미크론 크기의 파티클의 분리를 포함한, 크게 변하는 크기의 파티클의 제거시에 효율적이며, 상기 특허문헌의 내용은 참조를 위해 모두 본 명세서에 통합되어 있다. 음향영동을 사용하는 음향 필터/수집기의 실시예는 본 출원인의 미국 특허출원번호 제12/947,757호; 제13/085,299호; 제13/216,049호; 및 제13/216,035호로부터 알 수 있고, 이들 특허문헌의 내용은 참조를 위해 모두 본 명세서에 통합되어 있다.

음향영동은 비슷한 크기의 혈액 세포 및 지질을 서로 분리시키도록 사용될 수 있어, 지질만이 제거된다. 음향영동은 연속의 유동 공정에 사용될 수 있고, 이러한 유동 공정에서 혈액이 유동 챔버를 통해 유동하여, 임의의 유동 중단(interruption) 없이 연속의 루프 공정이 가능하게 된다. 유동 챔버에 있어서, 지질은 혈액 세포 및 플라즈마로부터 분리되고, 이에 따라 제거될 수 있다. 이는 지질이 외과 수술 환자의 혈류로 유도될 때, 예를 들면 외과 수술 동안에 유용할 수 있다. 지질은 혈액의 외부 순환 루프 동안에 혈류로부터 제거될 수 있으며, 외과 수술에 의한 지질 미세-색전과 같은 것을 감소시킨다. 이는 외과 수술 후 합병증(post-surgery complication)을 감소시킬 수 있다. 대형(macro-scale) 장치는 시간당 수 리터(L/hr)에 이르는 유동율을 가능하게 한다. 특별하게 훈련된 사람이 필요하지 않다.

음향 공명기는 유체 드래그력 및 부력의 합쳐진 효과보다 더 큰 음향 방사력을 초래하는 고 강도 3차원 초음파 정상파를 만들도록 설계되었으며, 이에 따라서 고정되며, 부유된 위상 파티클을 트랩, 즉 유지할 수 있다. 현 시스템은 1 cm/s를 초과하는 선속도를 갖는 유동장에서 파티클을 트랩할 수 있는 초음파 정상파 장(field)을 만드는 능력을 갖는다. 우수한 파티클 분리 효과가 혈액 및 지질 세포보다 상당히 더 작은-- 1 미크론 만큼 작은 파티클 크기에 대해 증명되고 있다.

음향영동 분리 기술은 호스트 유체 스트림에서의 고정 2차 위상 파티클을 트랩, 즉 유지하도록 초음파 정상파를 사용한다. 이는 파티클 궤적이 음향 방사력의 효과에 의해 단지 변경되는 이전 접근법과 상당한 차이이다. 파티클을 분산시키는 음향 장은 3차원 음향 방사력을 초래하고, 이는 3-차원 트랩핑 장처럼 작용한다. 음향 방사력은 파티클 볼륨에 비례한다(예를 들면, 반경의 세제곱(cube)). 주파수 및 음향 콘트라스트 인자에 비례한다. 또한 음향 에너지(예를 들면, 음향 압력 크기의 제곱)와 비교된다(scale). 힘의 사인파형 공간 변화는 파티클을 정상파의 안정적인 위치로 나아가게 하는 것이다(drive). 파티클에 가해진 음향 방사력이 유체 드래그 힘(drag force) 및 부력/중력의 합쳐진 효과보다 더 강할 경우, 상기 파티클은 음향 정상파 장에서 트랩된다. 트랩된 파티클에서의 음향 력의 작용은 파티클 및 액적의 농도, 응집 및/또는 유착을 초래한다. 물보다 무거운 (즉, 적혈구처럼 물보다 고 밀도) 파티클이 향상된 중력 침강을 통해 분리되고, 그리고 물보다 가벼운 파티클(예를 들면, 지질)이 향상된 부력을 통해 분리된다.

음향영동 파티클 분리기(1)의 일 실시예의 개략적인 사항이 도 1에 도시되어 있다. 다중-성분(multi-component)의 액체 스트림(예를 들면, 물 또는 다른 유체)이 유입구(4)로 진입하고 별도의 유체가 유출구(6)를 통해 반대쪽 단부에서 빠져나온다. 이러한 액체 스트림이 분리기를 통해 유동할 때 통상적으로 압력의 영향을 받는다는 것을 알 수 있을 것이다. 파티클 분리기(1)는 다중-성분 액체 스트림을 이송하고 공명기(10)를 통과하는 길이방향 유동 채널(8)을 갖는다. 공명기(10)는 트랜듀서(12)나 또는, 여러 실시예에 있어서, 트랜듀서의 어레이를 포함하며, 음향 파의 여기 원(excitation source)으로 작용한다. 음향 공명기(10)는 트랜듀서(12)에 마주한 벽부에 위치된 반사기(14)를 구비한다. 수집 포켓(16)은 불순물을 수집하고, 또한 트랜듀서에 마주하여 위치된다. 본 명세서에서 정의된 바와 같이, 불순물은 호스트 유체와 다른 유체나 또는 파티클을 포함한다. 다른 한 수집 포켓(보여지지 않음)이 트랜듀서 근처의 장치의 상측에 위치된다. 음향 공명기(10)는 고 강도 3차원 음향 정상파를 유지하도록 설계된다. 시스템은 함수 발생기(function generator) 및 증폭기(도시 생략)에 의해 구동된다. 시스템 성능이 모니터되고 컴퓨터에 의해 제어된다.

혈액으로부터 지질을 제거하기 위한 일 실시예의 개략적인 사항이 도 2에 도시되어 있다. 수백 kHz 내지 수 MHz 범위의 여기 주파수가 트랜듀서(20)에 의해 적용된다. 혈액 세포(22) 및 지질(23)이 정상파(24)의 마디에서 트랩되고 응집하여, 부력이 있는 지질이 상측에 대해 부유할 수 있게 하고 보다 무거운 혈액 세포가 가라앉을 수 있게 한다. 음향영동 분리 기술은 상당히 감소된 비용에서도 임의의 파울링(fouling) 없이도 다중-성분 파티클 분리를 달성할 수 있다.

도 3은 다른 일 실시예의 음향영동 파티클 분리기(30)를 도시한 도면이다. 음향영동 분리기(1)와 같이, 음향영동 분리기(30)는 유입구(32) 및 유출구(34)를 구비한 하우징(42)을 구비한다. 유입구(32)는 플러그 유동(plug flow)의 전개를 용이하게 하기 위해 허니콤을 구비한 노즐 또는 디퓨터(36)와 끼워맞춰진다. 음향영동 분리기(30)는 트랜듀서(40)의 어레이(38)를 구비하며, 본 경우에 6개의 트랜듀서 모두가 동일한 벽부 상에 배치된다. 트랜듀서는 유로의 모든 단면을 커버하도록 배치된다. 도 3의 음향영동 분리 시스템은 특정 실시예에 있어서, 분당 3 갤런(GPM), 또는 8 mm/sec의 선속도에 이르는 유동율에서 작동하는 정사각형 단면의 6 인치 x 6 인치를 갖는다. 트랜듀서(40)는 1 인치 직경 및 공칭 2 MHz 공명 주파수를 갖는 6개의 PZT-8 (Lead Zirconate Titanate) 트랜듀서이다. 각각의 트랜듀서는 3 GPM의 유동율에서 액적 트랩핑을 위해 대략 28W의 파워를 소비한다. 이는 0.25 kW hr/㎥의 에너지를 소비한다는 것이다. 이는 상기와 같은 기술의 에너지 소비가 매우 적다는 것을 나타낸다. 바람직하게, 각각의 트랜듀서는 파워공급되고 그 자신의 증폭기에 의해 제어된다.

도 4a 및 도 4b는 음향영동 분리기의 유입구에서 사용될 수 있는 두 개의 상이한 디퓨저를 나타낸 도면이다. 디퓨저(44A 및 44B)는 입구(46)(도면에서 원형 형상) 및 출구(48)(도면에서 정사각형 형상)를 구비한다. 도 4a의 디퓨저가 도 3에 도시되어 있다. 도 4a는 그리드 또는 허니콤(50)를 포함하는 반면에, 도 4b는 포함하고 있지 않다. 그리드는 일정한 유동을 보장하는데 도움이 된다.

도 5는 하나의 트랜듀서를 구비한 다른 일 실시예의 음향영동 분리기를 도시한 도면이다. 트랜듀서(54)는 PZT-8 압전 크리스탈(52)을 구비한다. 트랜듀서(54)는 분리기(56)의 상측에 장착된다.

도 6은 별도의 구성요소를 나타낸, 도 5의 분리기의 분해도이다. 분리기의 중심에서, 몸체(66)가 챔버(60)를 둘러싸는 6개의 면을 구비한 것으로 도시되어 있다. 달리 말하자면, 몸체는 중공이다. 챔버(60)는 정상파가 만들어지고 혈액 및 지질의 분리가 발생하는 곳이다. 여기서, 각각의 면은 챔버로 접근하기 위한 구멍을 포함한다. 유입구(61) 및 유출구(62)는 이 경우 몸체의 반대쪽 면 상에 위치된다. 사용 시, 혈액은 유입구(61)를 통해 분리기에 들어가고 유출구(62)를 통해 빠져나온다. 여기서 원형 구멍이 상측 면 상에 나타나 있으며, 상기 원형 구멍을 통해 초음파 트랜듀서가 혈액에 노출된다. 원형 크리스탈(52)이 도면에 도시되어 있다. 또한 트랜듀서 지지 부품(67) 및 상측 부품(65)이 상측 면에 위치된다. 초음파 트랜듀서가 지지 부품(67)으로 배치되고 이후 상측 부품(65)에 의해 커버되는 것으로 고려된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 별도의 지질이 나아가게 될 수 있는 상측에서 수집 포켓이 고려될 수 있다. 상측 부품에서의 구멍에 의하여, BNC 연결기(63)가 트랜듀서와 연결될 수 있다. 하측에서 면(즉, 트랜듀서 반대쪽)은 반사기 플레이트(58)이고, 이러한 반사기 플레이트는 스틸로 만들어진다. 뷰잉 윈도우(64)가 두 개의 주변 면(remaining face)에 배치된다. 이들 뷰잉 윈도우는 선택적이다. 개스킷은 수밀을 강화시키기 위하여, 몸체의 각각의 구멍 주위에 위치한다.

도 7은 본 발명의 초음파 트랜듀서(81)의 단면도이며, 상기 초음파 트랜듀서는 도 1, 도 3, 또는 도 5의 음향영동 분리기로써 사용될 수 있다. 트랜듀서(81)는 도 6의 트랜듀서 지지 부품(67)에 위치될 것이다.

트랜듀서(81)는 알루미늄 하우징(82)을 구비한다. PZT 크리스탈(86)은 트랜듀서의 하측 단부를 형성하고, 그리고 하우징의 외부로부터 노출된다. 크리스탈은 하우징에 의해 그 주변부에서 지지된다.

나사(도시 생략)는 하우징의 알루미늄 상측 플레이트(82a)를 나사부(88)를 통해 하우징의 몸체(82b)에 부착한다. 상측 플레이트는 (도 6의 BNC 연결기(63)와 상호작용하는(interface)) PZT 크리스탈(86)에 파워를 지나가게 하는 연결기(84)를 포함한다. 전기력은 전기 인입선(90)에 의해 PZT 크리스탈(86)에 제공된다. 크리스탈(86)이 지지제 층(backing layer)을 구비하지 않음을 알 수 있을 것이다. 달리 말하자면, 알루미늄 상측 플레이트(82a)와 크리스탈(86) 사이의 트랜듀서에 공기 갭(87)이 있다. 최소 지지제가 여러 실시예에 제공될 수 있다.

트랜듀서 설계는 시스템의 성능에 영향을 미친다. 전형적인 트랜듀서는 지지제 층 및 마찰 플레이트와 접합(bond)된 세라믹 크리스탈을 갖는 적층된 구조체이다. 트랜듀서가 정상파로써 나타난 큰 기계적 임피던스로 로드(load)되기 때문에, 마찰 플레이트에 대한 전통적인 설계 가이드라인, 예를 들면, 1/2 또는 1/4 파장 두께, 및 제조 방법이 적당하지 않을 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 트랜듀서는 마찰 플레이트 또는 지지제를 구비하지 않으므로, 크리스탈이 고 Q-팩터(factor)로 진동할 수 있다. 이와 관련하여, Q-팩터는 방정식 Q=f_o/밴드폭에 따른 트랜듀서로부터 나오는 소리를 나타내며, 여기서 f_o는 중심 주파수이고 그리고 밴드폭은 주파수 분포의 폭이다. "고-Q(high-Q)" 트랜듀서는 비교적 작은 밴드폭과 긴 공간 펄스 길이를 갖는다. "저-Q(low-Q)" 트랜듀서는 비교적 큰 밴드폭과 짧은 공간 펄스 길이를 갖는다.

진동하는 세라믹 크리스탈/디스크는 유동 챔버를 통해 유동하는 유체에 직접적으로 노출된다. 실시예에 있어서, 진동하는 크리스탈의 어느 한 쪽에 은 전극이 있다. 전형적으로, 트랜듀서를 여기시키도록 PZT 크리스탈의 양 쪽에 얇은 금속 층이 있다.

(예를 들면, 크리스탈 에어 지지되게 하는) 지지제를 제거하는 것은 또한 세라믹 크리스탈이 보다 고 차수의 모드의 진동(예를 들면, 보다 고 차수의 모드의 변위)을 얻을 수 있게 한다. 지지제를 구비한 크리스탈을 포함한 트랜듀서에 있어서, 상기 크리스탈은 피스톤처럼 일정한 변위로 진동한다. 지지제를 제거하면 크리스탈이 일정하지 않은 변위 모드로 진동할 수 있다. 크리스탈의 모드 형상의 차수가 크면 클수록, 크리스탈은 더욱더 많은 마디 선(nodal line)을 갖는다. 마디에 대한 트랩핑 선의 보정이 반드시 일대일이지 않을지라도, 크리스탈의 보다 고 차수의 모드의 변위가 보다 많은 트랩핑 선을 만들고, 그리고 보다 고 주파수에서 크리스탈을 구동시키는 것은 보다 많은 트랩핑 선을 반드시 만들지 않을 것이다.

여러 실시예에 있어서, 크리스탈은 (예를 들면, 5% 보다 작은) 크리스탈의 Q-팩터에 최소로 영향을 미치는 지지제를 구비할 수 있다. 지지제는 발사 나무(balsa wood) 또는 코르크와 같은 실질적으로 음향 투과성 물질로 만들어질 수 있으며, 상기 음향 투과성 물질은 크리스탈이 보다 고 차수의 모드 형상으로 진동할 수 있게 하고 고 Q-팩터를 유지하면서 상기 크리스탈에 대해 여러 기계적 지지부를 계속 제공한다. 다른 일 실시예에 있어서, 지지제는 특별한 보다 고 차수의 진동 모드에서 진동하는 크리스탈의 마디를 따르는(follow) 격자 세공일 수 있으며, 마디 위치에 지지부를 제공하면서 크리스탈의 받침대(rest)가 자유롭게 진동할 수 있게 한다. 격자 세공 또는 음향 투과성 물질의 목표는 크리스탈의 Q-팩터를 저하시키지 않으면서 지지부를 제공하는 것이다.

크리스탈과 유체 사이에 가능한 얇은 마찰 플레이트를 제공하는 것은 또는 유체(즉 혈액)와 직접 적촉하는 크리스탈을 배치시키는 것은 또한 마찰 플레이트의 에너지 흡수 효과 및 감소(dampening)를 피함으로써 고 Q-팩터를 이룬다. 혈액으로부터 지질을 분리하기 위한 시스템에 있어서, 마찰 플레이트는 리드(lead)를 포함한 PZT가 혈액과의 접촉을 방지하는데 유리하다. 가능한 마찰 층이 크롬, 전해질의 니켈, 또는 무전해 니켈이다. 화학 증착이 또한 폴리(p-크실크세인(p-xylxyene))(예를 들면, 패럴린(Parylene) 또는 다른 폴리머)의 층을 적용하도록 사용될 수 있다. 실리콘 또는 폴리우레탄과 같은 유기 코팅 및 생체에 적합한(biocompatible) 코팅이 또한 마찰 표면으로서 고려된다.

본 발명의 시스템은 파티클이 초음파 정상파에서 트랩되도록, 즉, 고정 위치에 유지되도록 전압에서 작동된다. 파티클(즉, 지질 및 혈액 세포)은 파장 절반 만큼 분리된, 웰-형성된(well-defined) 트랩핑 선에 수집된다. 각각의 마디 평면 내에, 파티클이 음향 방사 전위의 최소치로 트랩된다. 음향 방사력의 축선방향 성분이 압력 마디 평면에 대해 양의 콘트라스트 인자를 갖는 파티클을 구동시키는 반면에, 음의 콘트라스트 인자를 갖는 파티클이 압력 비-마디 평면에 대해 구동된다. 음향 방사력의 반경방향 또는 측방향 성분은 파티클을 트랩하는 힘이다. 전형적인 트랜듀서를 사용하는 시스템에 있어서, 음향 방사력의 반경방향 또는 측방향 성분이 음향 방사력의 축선방향 성분보다 더 작은 전형적으로 수 차수의 크기이다. 그러나, 분리기(1, 30, 및 56)에서의 측방향 힘은 축선방향 힘 성분과 대략 동일한 크기에서 중요할 수 있고, 1 cm/s에 이르는 선형 속도에서 유체 드래그 힘을 극복하는데 충분하다. 상기 기재된 바와 같이, 측방향 힘이 일정한 변위를 갖는 피스톤처럼 효과적으로 이동하는 곳에서 진동의 형태에 반하여, 보다 고 차수의 모드 형상으로 트랜듀서를 나아가게 함으로써 증가될 수 있다. 이들 보다 고 차수의 모드의 진동은 모드 (1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2), (2, 3), 또는 (m, n)와 같은 드럼(drum) 모드에서의 멤브레인의 진동과 유사하며, 여기서 m 및 n은 1이거나 또는 1보다 크다. 음향 압력은 트랜듀서의 구동 전압에 비례한다. 전기력은 전압의 제곱에 비례한다.

콘트라스트 인자

지질 세포 및 혈액 세포의 분리는 그의 상이한 음향 콘트라스트 인자 때문에 가능하다. 유체(f)에서의 파티클(p)의 음향 콘트라스트 인자(X)는 아래 기재된 식에 따라 계산될 수 있다:

상기 식에서 ρ_ρ는 파티클 밀도이고, β_ρ는 파티클의 압축률이고, ρ_f는 유체 밀도이며, 그리고 β_f는 유체의 압축률이다.

플라즈마는 물과 비슷한 특성을 갖는다고 여겨질 수 있으며, 아래 기재된 데이터가 표 1에 나타나 있다. "E"의 기호는 뒤에 병기된 수의 10의 지수를 의미한다(예를 들면 E+2 = 10^2, 또는 100).

물질	직경 (㎛)	밀도 (kg/㎥)	압축률 (Pa^-1)	음향 콘트라스트 인자(X)	ρ_ρ/ρ_H2O	β_ρ/β_H2O
물		1000	4.55 E-10	N/A	N/A	N/A
적혈구	6-10	1092	3.48 E-10	3.22 E-01	1.092	0.76
지질	10-60	921	5.17 E-10	-2.19 E-01	0.921	1.14

도 8은 콘트라스트 인자가 0이고 유체가 물인 경우를 나타내는 곡선 X=0이 도시된, 적혈구 및 지질에 대한 ACF(음향 콘트라스트 인자(acoustic contrast factor))의 차트의 도면이다. 0의 콘트라스트 인자를 갖는 파티클이 (예를 들면, 물과 같은) 용액과 유사한 특성을 갖는 힘의 영향을 받지 않을 것이다. 적혈구 콘트라스트 인자(93) 및 지질 콘트라스트 인자(92)가 X=0 곡선의 양 쪽에 있기 때문에, 즉 하나의 인자는 양의 ACF를 갖고 다른 하나는 음의 ACF를 가져서, 이들 인자는 효율적으로 분리될 수 있다.

도 9는 양의 그리고 음의 음향 콘트라스트 인자를 갖는 파티클에 의해 영향을 받는 음향 방사력(ARF)을 나타낸 도면이다. 0보다 더 큰 콘트라스트 인자를 갖는 적혈구에 대해, 힘(94 및 95)은 혈액 세포를, 지질이 수집되는 마디(98)로부터 반 파장의 정상파의 마디(99)까지 가압한다. 지질은 힘(96 및 97)에 의하여 비-마디(98)로 가압된다. 혈액 세포 및 지질은, 양의 음향 콘트라스트 인자를 갖는 파티클이 압력 마디(99)로 이동하고 그리고 음의 음향 콘트라스트 인자를 갖는 파티클이 압력 비-마디(99)로 이동하기 때문에, 상이한 힘의 영향을 받는다. 즉, 지질은 파장의 절반만큼 칼럼에서 적혈구로부터 분리된다. 정상파는 일반적으로 유동 방향에 수직할 것이고, 그리고 칼럼은 일반적으로 유동 방향에 평행할 것이다. 지질이 유착함에 따라, 이들은 종국에는 부력을 갖게 되고 그리고 상측으로 부유할 것이다. 적혈구는 바닥에 가라앉을 것이고, 별도로 수집될 수 있거나 또는 환자에게 혈액의 나머지를 이동시킬 수 있다.

도 10은 도 11a - 도 11d를 만들도록 시뮬레이트 된 음향영동 분리기(102)의 컴퓨터 모델이다. 피에조 세라믹 크리스탈(104)은 물 채널(106)에서 유체와 직접적인 접촉 상태에 있다. 혈액으로부터 지질의 분리를 위한 실시예에 있어서, 얇은 마찰 플레이트가 사용된다는 것을 알 수 있을 것이다. 실리콘(103)의 층은 크리스탈(104)과 알루미늄 상측 플레이트(100) 사이에 위치한다. 반사기(112)는 정상파를 만들기 위하여 파를 반사시킨다. 반사기는 스틸 또는 텅스텐과 같은 고 음향 임피던스 물질로 만들어져서, 우수한 반사를 제공한다. 참고적으로, Y-축선(110)은 축선방향 방향을 의미할 것이다. X-축선(108)은 반경방향 또는 측방향을 의미할 것이다. 음향 압력 모델 및 속도 모델이 PZT 트랜듀서의 피에조-전기 모델, 주변 구조체(예를 들면, 반사기 플레이트 및 벽부)의 선형 탄성 모델, 및 물 칼럼에서의 파의 선형 음향 모델을 포함한 COMSOL에서 계산되었다. 음향 압력 및 속도는 MAT랩에 데이터로 추출되었다. 부유된 파티클에 작용하는 방사력은 Gor'kov의 공식을 사용하여 MAT랩에서 계산되었다. 밀도, 소리의 속도, 및 파티클 크기와 같은 파티클 특성 및 유체 물질 특성이 프로그램에 들어가고, 그리고 단극 및 이중극 분산 기여를 결정하도록 사용된다. 음향 방사력은 장 포텐셜(U)에서의 구배 작동을 실행함으로써 결정되며, 이는 음향 장의 시간 평균 내어진 포텐셜 및 카이네틱 에너지와 파티클의 볼륨의 함수이다.

도 11a - 도 11d는 단일의 음향 파와 다중모드 음향 파 사이의 트랩핑 차이의 시뮬레이션을 나타낸 도면이다. 도 11a는 단일의 정상 음향 파와 관련된 축선방향 힘을 나타낸 도면이다. 도 11b는 단일의 정상 음향 파에 의한 측방향 힘을 나타낸 도면이다. 도 11c 및 도 11d는 다수의 정상파가 형성되는 다중-모드(다수의 마디를 갖는 보다 고 차수의 진동 모드) 압전 크리스탈 여기에서 각각의 축선방향 힘 및 측방향 힘을 나타내고 있다. 전기 인풋은 도 11a 및 도 11b의 단일 모드와 동일하지만, 그러나 트랩핑 힘(측방향 힘)은 70 배 더 크다(도 11d에 비해 도 11에서 적당한 크기임을 알기 바란다). 도면은 스틸 반사기에서 종결된 개방 물 채널에서의 알루미늄 상측 플레이트에 수용된(potted) 10 V AC에 의해 구동된 1MHz 피에조-전기 트랜듀서의 컴퓨터 모델링 시뮬레이션으로써 만들어졌다(도 10 참조). 도 11a 및 도 11b에서의 장은 960 kHz, 400 kPa의 피크 압력이다. 도 11c 및 도 11d에서의 장은 961 kHz, 1400 kPa의 피크 압력이다. 보다 더 큰 힘에 더하여, 961 kHz 장(도 11c 및 도 11d)은 보다 많은 구배 및 촛점을 갖는다.

트랜듀서의 형상에 더하여, 트랜듀서의 모드의 형상(트랜듀서가 진동하는 어떤 형태로)은 오일 분리 효율에 영향을 미친다. 보다 많은 마디를 만드는 것은 트랩될 오일에 대해 보다 많은 장소를 제공한다. 도 12는 2.2 MHz 트랜듀서 공명 부근의 주파수의 함수처럼 트랜듀서의 측정된 전기 임피던스 크기를 나타낸 도면이다. 트랜듀서 임피던스에서의 최소치는 물 칼럼의 음향 공명에 대응하고 그리고 작동을 위한 포텐셜 주파수를 나타낸다. 수치 모델링은, 트랜듀서 변위 프로파일이 이들 음향 공명 주파수에서 상당하게 변하고, 이에 따라 음향 정상파에 직접적으로 영향을 미치고 트랩핑 힘을 초래한다는 것을 나타낸다. 트랜듀서 변위 모드 형상은 단일의 절반 파장 모드로부터 3개의 절반 파장 모드 형상까지 변한다. 보다 고 차수의 트랜듀서 모드의 변위 패턴은 캡쳐된 오일 액적에 대한 다수의 안정적인 트래핑 위치와 보다 큰 트랩핑 힘을 초래한다. 단일의 절반 파장 모드는 하나의 라인의 트랩된 액적을 초래하는 반면에, 3개의 절반 파장 모드는 유체 채널을 가로질러 트랩된 액적의 3개의 평행한 선을 초래한다.

음향 트랩핑 힘 및 오일 분리 효율에 대한 트랜듀서 모드 형상의 효과를 조사하기 위하여, 여기 주파수를 제외하고는 모든 조건이 동일한 상태에서 실험이 10회 반복되었다. 도 12에서 원 숫자 1-9와 문자 A로 지시된 10개의 연속적인 음향 공명 주파수가 여기 주파수로서 사용되었다. 상기 조건은 30분의 실험 기간, 1000 ppm 오일 농도, 500 ml/min의 유동율, 및 20W의 적용된 파워이었다.

에멀션이 트랜듀서에 의해 통과됨에 따라, 트랩핑 마디 선이 관찰되었고 특정되었다. 특정은 도 13에 도시된 바와 같이, 도 12에서 확인된 10개의 공명 주파수 중에서 7개의 공명 주파수에 대해, 유체 채널을 가로지른 마디 트랩핑 선의 수의 패턴과 관찰을 포함하였다.

여기 주파수의 효과는 음향 공명(5 및 9)의 여기 주파수에서의 단일의 트랩핑 선으로부터, 음향 공명 주파수(4)에 대한 9개의 트랩핑 마디 선까지 변하는 마디 트랩핑 선의 수를 결정한다. 여러 여기 주파수에서, 4개나 또는 5개의 마디 트랩핑 선이 관찰된다. 트랜듀서의 상이한 모드의 진동이 정상파의 상이한 (더 많은) 마디를 만들 수 있고, 보다 많은 마디는 일반적으로 보다 큰 트랩핑 힘을 만든다.

상이한 트랜듀서 배치(arrangement)가 실행가능하다. 도 14는 3개의 정사각형 1" x 1" 크리스탈(120a, 120b, 120c)을 포함한 트랜듀서 어레이(120)를 나타낸 도면이다. 두 개의 정사각형은 서로 평행하고, 그리고 제 3 정사각형은 삼각형 패턴을 형성하도록 오프셋된다. 도 15는 서로에 대해 평행한 긴 축선을 구비하여 배치된 두 개의 직사각형 1" x 2.5" 크리스탈(122a, 122b)을 포함한 트랜듀서 어레이(122)를 나타낸 도면이다. 트랜듀서 당 파워 소산은 충분한 음향 트랩핑 힘을 얻기 위하여, 1" x 1" 트랜듀서 단면적 당 그리고 음향 정상파 폭(span)의 인치 당 10W이었다. 중간 정도 크기의 시스템의 4" 폭에 대해, 각각의 1" x 1" 정사각형 트랜듀서가 40 W를 소비한다. 보다 큰 1" x 2.5" 직사각형 트랜듀서가 중간 크기 시스템에서 100W를 사용한다. 3개의 1" x 1" 정사각형 트랜듀서의 어레이가 총 120 W를 소비할 것이고 그리고 두 개의 1" x 2.5" 트랜듀서의 어레이가 대략 200 W를 소비할 것이다.

도 16은 혈액의 스트림으로부터 적혈구를 제거하기 위해 분리기(56)를 사용하는 랩 셋업(lap setup)을 나타낸 도면이다. 혈액의 유동은 방향(130)을 갖는다. 파의 음향은 (도 16의 지면으로부터 밖으로 나오는) X-방향으로 전파한다. 즉, 사진은 스틸 플레이트(57)를 나타내고 그리고 트랜듀서는 분리기(56)의 마주한 쪽에 있다.

일련의 테스트가 100x, 50x, 25x, 및 10x 희석된 소(bovine)의 혈액으로써, 도 16의 셋업을 사용하여 실행되었다. 4개의 모든 테스트에 있어서, 혈액 세포는 분리기 윈도우(64)를 통해 보여질 수 있다. 다른 테스트가 0.75% 새플로워(safflower) 에멀션을 갖는 10x 희석된 소의 혈액을 사용하여 실행되었다. 오일은 상측으로 상승하는 것으로 시각적으로 관찰되었다. 헤마토크리트(Hematocrit) 판독, 적혈구 농도의 측정은 분리기(56)의 챔버로부터 취해졌다. 시간 및 판독이: 0 분에서 3%(기준), 10 분에서 55%, 및 20 분에서 23%이었다. 10 분에서의 드로잉(drawing) 이후에 20 분에서의 강하는 감소된 적혈구 때문이라고 여겨진다.

도 17은 음향 정상파 외로 상승하고 응집하는 오일을 나타내는, 윈도우(64)의 두 개의 사진이다. 이는 음향영동 분리가 미세색전을 방지하기 위하여 적혈구 및 지질 분리를 응축하기 위한 효과적인 방법이라는 것을 증명한다.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 기재되어 있다. 명확하게도, 당업자가 상기 바람직한 실시예를 읽고 이해하였다면 이 실시예에 대한 여러 변경 및 수정을 행할 수 있을 것이다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에서 행해진 모든 변경 및 수정을 포함한다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims

혈액으로부터 지질을 분리하는 방법으로서,
상기 혈액을, 유동 챔버를 통해 유동시키는 단계,
복수의 입사파를 상기 혈액에 만들기 위하여, 음향 에너지의 원(source)을 기동시키는 단계;
복수의 정상파를 형성하기 위하여, 입사파와 공명하는 복수의 반사된 파를 생성하도록 반사기로부터 복수의 입사파를 반사시키는 단계; 및
상기 혈액으로부터 상기 정상파에 트랩된 지질을 제거하는 단계;를 포함하고,
상기 유동 챔버는 상기 음향 에너지의 원과, 상기 유동 챔버의 반대쪽에서, 음향 에너지의 반사기를 구비하고, 그리고 상기 혈액은 지질을 포함하는, 혈액으로부터 지질을 분리하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혈액은 상기 유동 챔버를 통해 연속으로 유동하는, 혈액으로부터 지질을 분리하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 정상파는 상기 음향 에너지의 원에 대해 축선방향 힘과 측방향 힘을 갖고, 상기 측방향 힘은 상기 축선방향 힘과 적어도 동일한 차수(order)의 크기인, 혈액으로부터 지질을 분리하는 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 정상파는 마디 선을 만들고 그리고 상기 측방향 힘은 상기 마디 선에서 상기 지질을 트랩하는, 혈액으로부터 지질을 분리하는 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 마디 선에서 트랩된 상기 지질은, 상기 지질이 향상된 부력을 통해 분리되도록, 유착 또는 집적되는, 혈액으로부터 지질을 분리하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 지질은 상기 유동 챔버의 상측에서 수집 포켓에 수집되는, 혈액으로부터 지질을 분리하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혈액은 석션을 통해 수집된 종격동의(mediastinal) 혈액인, 혈액으로부터 지질을 분리하는 방법.
지질을 포함한 혈액이 통과해 유동되는 유출구와 유입구를 갖는 유동 챔버;
상기 유동 챔버의 벽부 상의 초음파 트랜듀서, 및
상기 트랜듀서로부터 상기 유동 챔버의 마주한 쪽의 벽부에 위치된 반사기를 포함하고,
상기 트랜듀서는 상기 트랜듀서의 한 측을 형성하는 세라믹 크리스탈을 포함하고, 상기 트랜듀서는 정상파를 상기 유동 챔버에 만들도록 상기 트랜듀서를 구동시키는 초음파 주파수의 변동하는, 주기적인, 또는 펄스식 전압 시그널에 의해 구동되는 기기.
청구항 8에 있어서,
상기 유동 챔버의 상측에서 수집 포켓을 더 포함하는 기기.
청구항 8에 있어서,
환자로부터 혈액을 모으기 위한 석션과, 상기 챔버를 통해 상기 환자로 혈액을 유동시키는 펌프를 더 포함하는 기기.
청구항 8에 있어서,
상기 세라믹 크리스탈은 PZT-8로 만들어지는 기기.
청구항 8에 있어서,
상기 트랜듀서는 상기 세라믹 크리스탈을 수용한 하우징을 구비하는 기기.
청구항 12에 있어서,
상기 하우징은 상측 및 공기 갭을 포함하고, 상기 공기 갭은 상기 상측과 상기 세라믹 크리스탈 사이에 배치되는 기기.
청구항 13에 있어서,
상기 세라믹 크리스탈은 지지제 층을 구비하지 않는 기기.
청구항 8에 있어서,
상기 트랜듀서의 진동은 정상파를 상기 유동 챔버에 형성하는 기기.
청구항 8에 있어서,
상기 반사기는 스틸이나 텅스텐인 기기.
청구항 8에 있어서,
상기 유동 채널에서의 상기 정상파는 적어도 하나의 제 2 유체나 미립자에 축선방향 힘 및 반경방향 힘을 가하는 기기.