JP6509330B2 - Fine structure separation filter - Google Patents

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Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2014年9月5日に出願された米国仮出願番号第62/070,778号、2014年11月25日に出願された米国仮出願番号第62/123,717号、2015年2月9日に出願された米国仮出願番号第62/176,125号及び2015年5月11日に出願された米国仮出願番号第62/179,582号の優先権の利益を主張する。それらの全ては、それらが引用する全ての引用文献を含むそれらの全体について、参照によって本明細書に取り込まれる。本出願はまた、2015年5月1日に出願された米国特許出願第14/701,528号に関連し、それは、それが引用する全ての引用文献を含むその全体について、参照によって本明細書に取り込まれる。
[Cross-reference to related applications]
This application claims the benefit of US Provisional Application Ser. No. 62 / 070,778, filed Sep. 5, 2014, US Provisional Application Ser. No. 62 / 123,717, filed Nov. 25, 2014, 2015. Claim the benefit of priority of US Provisional Application No. 62 / 176,125 filed Feb. 9, and US Provisional Application No. 62 / 179,582 filed May 11, 2015. All of them are incorporated herein by reference in their entirety, including all references cited by them. This application is also related to US Patent Application No. 14 / 701,528 filed May 1, 2015, which is hereby incorporated by reference in its entirety including all references cited by it. Incorporated into

本技術は概して分離フィルタ及びクロマトグラフィーに関し、より具体的には、但し限定的にではなく、微細構造パネル、複合流オリフィスを有する微細構造基板、並びにこれらの基板から構成される様々な種類のろ過システム、例えばクロマトグラフィー装置に関する。   The present technology relates generally to separation filters and chromatography, and more specifically, but not exclusively, microstructured panels, microstructured substrates with compound flow orifices, and various types of filtration composed of these substrates A system, for example a chromatography device.

いくつかの実施形態によれば、本技術は:(a)入口チャネル及び出口チャネルを作り出すように離間された複数の構造材料(structural material)の層を有する微細構造フィルタ(microstructure filter)であり、入口チャネル及び出口チャネルの隣接するものは、入口チャネルから出口チャネルに向かって流体をろ過する交差チャネル(cross channels)によって互いから離間されており、交差チャネルは、複数の構造材料の層の一部分を除去することにより形成されているフィルタ機構(filter features)を有する、微細構造フィルタ;及び(b)微細構造フィルタを受容するように構成されたハウジングであり、ハウジングは流体を試験するための装置に接続するように構成されている、ハウジング、を有する、クロマトグラフィー又は他の種類の分離装置に向けられ得る。   According to some embodiments, the present technology is: (a) a microstructure filter having a plurality of layers of structural material spaced to create an inlet channel and an outlet channel; Adjacent ones of the inlet and outlet channels are separated from one another by cross channels that filter fluid from the inlet channel towards the outlet channel, the cross channels comprising a portion of the plurality of layers of structural material A microstructured filter having filter features formed by removing; and (b) a housing configured to receive the microstructured filter, the housing being an apparatus for testing a fluid With a housing, configured to connect, chromatography or other type of separation It can be directed to the device.

本技術は:(a)入口チャネル及び出口チャネルを作り出すようにエッチングされた(etched)、複数の犠牲材料(sacrificial material)の層及び構造材料の外層を有する微細構造フィルタであり、入口チャネル及び出口チャネルの隣接するものは、入口チャネルから出口チャネルに向かって流体をろ過する交差チャネルによって互いから離間されており、交差チャネルは、犠牲層の一部分をエッチングして除くこと(etching away)により形成されているフィルタ機構を有し、複数の犠牲材料の層は:(i)ベース材料;(ii)等距離に互いから離間されている犠牲材料のセクションの第一層であり、第一層はベース材料上に配置されている、第一層;(iii)第一層上に堆積させられている(deposited)第二層であり、第二層は、第一層のセクションの間の空間を覆うように、第一層のセクションからずらして配置されている犠牲のセクションの二つ組み(pairs)を有する、第二層;(iv)第二層上に堆積させられている第三層であり、第二層は、第二層のセクションからずらして配置されている犠牲のセクションの三つ組み(triplets)を有する、第三層;及び(v)第三層上に堆積させられている第四層であり、セクションは、連続的であり且つ微細構造フィルタの長さの半分にわたって延びる、第四層;を有し、(vi)構造材料の外層は、第四層上に配置されている;微細構造フィルタ、並びに(b)微細構造フィルタを受容するように構成されたハウジングであり、ハウジングは流体を試験するためのクロマトグラフ装置に接続するように構成されている、ハウジング、を有する、フィルタ装置に向けられ得る。   The technology is: (a) a microstructured filter having a plurality of sacrificial material layers and an outer layer of structural material etched to create an inlet channel and an outlet channel, the inlet channel and the outlet Adjacent ones of the channels are separated from one another by crossed channels that filter fluid from the inlet channel towards the outlet channel, the crossed channels being formed by etching away a portion of the sacrificial layer The plurality of layers of sacrificial material are: (i) a base material; (ii) a first layer of sections of sacrificial material equidistantly spaced from one another, the first layer being a base A first layer disposed on the material; (iii) a second layer deposited on the first layer, the second layer being a section of the first layer A second layer having sacrificial pairs of sections offset from the sections of the first layer to cover the space between the second layer; (iv) deposited on the second layer A third layer, the second layer having a sacrificial section triplets offset from the section of the second layer, and (v) on the third layer A fourth layer deposited on the fourth layer, the section being continuous and extending over half the length of the microstructure filter; and (vi) the outer layer of the structural material is a fourth layer A housing arranged on the layer; a microstructure filter, as well as (b) a housing adapted to receive the microstructure filter, the housing being configured to connect to a chromatograph apparatus for testing a fluid Have a housing Can be directed to a filter device.

更に他の実施形態によれば、本技術は:(a)入口チャネルから出口チャネルに向かって流体をろ過する交差チャネルを有する微細構造フィルタであり、交差チャネルは、犠牲層の一部分をエッチングして除くことにより形成されている微細構造フィルタ機構を有し、微細構造フィルタ機構はナノ構造を有し、ナノ構造は、入口チャネルから出口チャネルに向かって流体がフィルタ機構を通過する際に流体内に存在する粒子を引きつけるフィルタ機構の表面積を増大させる、微細構造フィルタ;及び(b)微細構造フィルタを受容するように構成されたハウジングであり、ハウジングは流体を試験するためのクロマトグラフ装置に接続するように構成されている、ハウジング、を有する、フィルタ装置に向けられ得る。   According to yet another embodiment, the present technology is: (a) a microstructured filter having crossed channels that filter fluid from an inlet channel to an outlet channel, the crossed channels etching a portion of the sacrificial layer Having a microstructured filter mechanism formed by removing, wherein the microstructured filter mechanism comprises nanostructures, wherein the nanostructures are introduced into the fluid as the fluid passes from the inlet channel towards the outlet channel A microstructured filter, which increases the surface area of the filter mechanism which attracts the particles present; and (b) a housing adapted to receive the microstructured filter, the housing being connected to a chromatographic device for testing the fluid It may be directed to a filter device, having a housing, configured as described above.

本技術の特定の実施形態が、添付の図面によって例示される。図面は必ずしも一定の縮尺ではないこと、及び技術の理解のために必要でない詳細又は他の詳細を認識することを困難にする詳細は省略され得ることが、理解されるであろう。本技術は本明細書において例示される具体的な実施形態に必ずしも限定されないことが、理解されるであろう。   Specific embodiments of the present technology are illustrated by the accompanying drawings. It will be appreciated that the drawings are not necessarily to scale and that details which make it difficult to recognize details or other details not necessary for an understanding of the technology may be omitted. It will be understood that the technology is not necessarily limited to the specific embodiments illustrated herein.

本技術に従って構築された、分離フィルタの等角図である。FIG. 1 is an isometric view of a separation filter constructed in accordance with the present technology.

図1のフィルタパネルの等角図である。FIG. 2 is an isometric view of the filter panel of FIG. 1;

図2に示されるフィルタパネルの正面図である。FIG. 3 is a front view of the filter panel shown in FIG. 2;

図3に示される微細構造領域の拡大正面図である。FIG. 4 is an enlarged front view of the microstructure region shown in FIG. 3;

図4に示される微細構造領域の等角図である。FIG. 5 is an isometric view of the microstructure region shown in FIG. 4;

流体流線を含む、図4に示されるものに類似する拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view similar to that shown in FIG. 4, including fluid streamlines.

一つの代替的な実施形態を示す、図4に示されるものに類似する拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view similar to that shown in FIG. 4 showing one alternative embodiment.

一つの代替的な実施形態を示す、図4に示されるものに類似する拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view similar to that shown in FIG. 4 showing one alternative embodiment.

一つの代替的な実施形態を示す、図4に示されるものに類似する拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view similar to that shown in FIG. 4 showing one alternative embodiment.

図9に示される一つの代替的な実施形態の等角図である。FIG. 10 is an isometric view of one of the alternative embodiments shown in FIG. 9;

図10に示される等角図の異なる視点である。11 is a different perspective of the isometric view shown in FIG.

図10の拡大図である。It is an enlarged view of FIG.

図12に示される拡大図の側面図である。FIG. 13 is a side view of the enlarged view shown in FIG. 12;

層状微細構造の製作プロセスを示す。7 shows a fabrication process of layered microstructures.

感知領域を含む、フィルタパネルの一つの代替的な実施形態の正面図である。FIG. 7 is a front view of one alternative embodiment of a filter panel, including a sensing area.

二つの微細構造領域及び二つの感知領域を含む、フィルタパネルの一つの代替的な実施形態の正面図である。FIG. 7 is a front view of one alternative embodiment of a filter panel that includes two microstructured areas and two sensing areas.

多数のフィルタパネルを備えた分離フィルタの一つの代替的な実施形態の等角図である。FIG. 6 is an isometric view of one alternative embodiment of a separation filter with multiple filter panels.

図17に示されるスルーホールフィルタパネルセクションの等角図である。FIG. 18 is an isometric view of the through-hole filter panel section shown in FIG. 17;

ずらして配置された注入口及び流出口を備えた、図18に示されるような一つの代替的なフィルタパネルの等角図である。FIG. 19 is an isometric view of one alternative filter panel as shown in FIG. 18 with staggered inlets and outlets.

流体流線を含む、図4に示されるフィルタパネルの微細構造領域の一つの代替的な実施形態の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of one alternative embodiment of the microstructured area of the filter panel shown in FIG.

例示的な寸法を含む、図20の拡大図である。FIG. 21 is an enlarged view of FIG. 20, including exemplary dimensions.

図4に示される微細構造領域の一つの代替的な実施形態の拡大図正面である。FIG. 5 is an enlarged front view of one alternative embodiment of the microstructure region shown in FIG. 4;

一つの例示的な微細構造フィルタパネルの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of one exemplary microstructured filter panel.

図23の微細構造フィルタパネルの拡大斜視図である。FIG. 24 is an enlarged perspective view of the microstructured filter panel of FIG. 23;

図23‐24の微細構造フィルタパネルの側方斜視図である。FIG. 23 is a side perspective view of the microstructured filter panel of FIGS. 23-24.

積み重ねられた構成の複数の微細構造フィルタパネルの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a plurality of microstructured filter panels in a stacked configuration.

クロマトグラフ装置において使用するための、一つの例示的な微細構造フィルタ装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of one exemplary microstructured filter device for use in a chromatographic device.

図27の例示的な微細構造フィルタ装置の断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view of the exemplary microstructured filter device of FIG.

図28の微細構造フィルタ装置の端面図である。FIG. 29 is an end view of the microstructured filter device of FIG. 28.

微細構造フィルタの斜視図である。It is a perspective view of a fine structure filter.

微細構造フィルタの他の斜視図である。It is another perspective view of a fine structure filter.

スペーサー及び微細構造フィルタの層の開口を集合的に示す。The openings of the layers of the spacer and the microstructure filter are collectively shown. スペーサー及び微細構造フィルタの層の開口を集合的に示す。The openings of the layers of the spacer and the microstructure filter are collectively shown.

微細構造フィルタ装置のフィルタ機構に塗布される(applied)ナノスケール被覆を示す。Figure 7 shows a nanoscale coating applied to the filter mechanism of a microstructure filter device.

他の例示的な微細構造フィルタ装置である。6 is another exemplary microstructured filter device.

図34の微細構造フィルタ装置の第一端の拡大図である。FIG. 35 is an enlarged view of the first end of the fine structure filter device of FIG. 34;

図34の微細構造フィルタ装置の微細構造フィルタを更に拡大した図である。It is the figure which further expanded the microstructure filter of the microstructure filter apparatus of FIG.

図36の更に拡大した図である。FIG. 37 is a further enlarged view of FIG. 36.

管状構成の一つの例示的な微細構造フィルタ装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of one exemplary microstructured filter device in a tubular configuration.

図38の微細構造フィルタ装置を切断図で示す。FIG. 39 is a cutaway view of the microstructured filter device of FIG. 38.

一つの例示的なクロマトグラフ装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of one exemplary chromatography device.

微細構造フィルタを示すクロマトグラフ装置の分解図である。FIG. 1 is an exploded view of a chromatograph showing a microstructured filter.

図40の装置の微細構造フィルタの一部分の図である。FIG. 41 is a diagram of a portion of a microstructured filter of the device of FIG. 40.

図42の微細構造フィルタの更に拡大した図である。FIG. 43 is a further enlarged view of the fine structure filter of FIG. 42.

微細構造フィルタの追加的な斜視図を示す。FIG. 7 shows an additional perspective view of a microstructured filter. 微細構造フィルタの追加的な斜視図を示す。FIG. 7 shows an additional perspective view of a microstructured filter.

チャネル及びバーを示す、微細構造フィルタの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a microstructured filter showing channels and bars.

スペーサー(構造)材料を示す、微細構造フィルタの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a microstructured filter showing spacer (structure) material.

ナノスケール被覆を備えたフィルタ機構を表示する切断断面を示す。Fig. 6 shows a cut cross section displaying a filter arrangement with a nanoscale coating.

微細構造フィルタの層の上から見下ろす図を示し、層のずれ(offsetting)を表示する。A top down view of the layers of the microstructure filter is shown showing offsetting of the layers.

微細構造フィルタを作り出すためのフォトレジスト、堆積及びエッチングのプロセスを示す。Figure 1 shows a photoresist, deposition and etching process to create a microstructured filter.

クロマトグラフコネクタと組み合わせてフリットを示す。Shown is a frit in combination with a chromatographic connector.

フリットの斜視図を集合的に示し、複数の通路を表示する。The perspective view of a frit is shown collectively and a plurality of passages are displayed. フリットの斜視図を集合的に示し、複数の通路を表示する。The perspective view of a frit is shown collectively and a plurality of passages are displayed.

一つの例示的な円盤形状微細構造フィルタ装置の正面図を示す。FIG. 1 shows a front view of one exemplary disc-shaped microstructured filter device. 一つの例示的な円盤形状微細構造フィルタ装置の正面図を示す。FIG. 1 shows a front view of one exemplary disc-shaped microstructured filter device.

図53‐図54の微細構造フィルタ装置の微細構造フィルタの拡大図を示す。FIG. 55 shows an enlargement of the microstructure filter of the microstructure filter device of FIGS. 53-54. 図53‐図54の微細構造フィルタ装置の微細構造フィルタの拡大図を示す。FIG. 55 shows an enlargement of the microstructure filter of the microstructure filter device of FIGS. 53-54. 図53‐図54の微細構造フィルタ装置の微細構造フィルタの拡大図を示す。FIG. 55 shows an enlargement of the microstructure filter of the microstructure filter device of FIGS. 53-54. 図53‐図54の微細構造フィルタ装置の微細構造フィルタの拡大図を示す。FIG. 55 shows an enlargement of the microstructure filter of the microstructure filter device of FIGS. 53-54. 図53‐図54の微細構造フィルタ装置の微細構造フィルタの拡大図を示す。FIG. 55 shows an enlargement of the microstructure filter of the microstructure filter device of FIGS. 53-54.

微細構造フィルタ装置の微細構造フィルタの他の細部セクション(detail section)を示す。Fig. 7 shows another detail section of the microstructure filter of the microstructure filter device.

層状構成を備えた一つの例示的な円盤形状微細構造フィルタ装置の正面図を示す。FIG. 1 shows a front view of one exemplary disc-shaped microstructured filter device with a layered configuration.

微細構造フィルタ装置の微細構造フィルタのフィルタ機構の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the filter mechanism of the fine structure filter of a fine structure filter apparatus.

微細構造フィルタのフィルタ機構を形成する細いバーを作り出すためのプロセスを集合的に示す。The figures collectively show the process for creating the thin bars forming the filter mechanism of the microstructure filter. 微細構造フィルタのフィルタ機構を形成する細いバーを作り出すためのプロセスを集合的に示す。The figures collectively show the process for creating the thin bars forming the filter mechanism of the microstructure filter. 微細構造フィルタのフィルタ機構を形成する細いバーを作り出すためのプロセスを集合的に示す。The figures collectively show the process for creating the thin bars forming the filter mechanism of the microstructure filter.

本技術は多くの異なる形態の実施形態が可能であるが、いくつかの特定の実施形態が図面に示され、本明細書において詳細に記述されることになるが、本開示は、本技術の原理の例示として考慮されるべきであり、本技術を例示された実施形態に限定するように意図されていないことを理解されたい。   While the present technology is capable of many different forms of embodiments, several specific embodiments are shown in the drawings and will be described in detail herein, but the present disclosure is not It should be understood that the principles are to be considered as illustrative and that the present technology is not intended to be limited to the illustrated embodiments.

本明細書において使用される用語は、具体的な実施形態のみを記述するためのものであり、本技術を限定するように意図されていない。本明細書において使用される場合、単数形の「一つ」、「ある」及び「前記」及び数値を示さない場合は、文脈が明確に異なる示唆をしない限り、複数形も含むように意図されている。本明細書で使用される場合、用語「有する」及び/又は「含む」は、述べられた特徴、整数(integers)、ステップ、操作、要素及び/又は構成要素の存在を特定するが、一つ又はそれ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素及び/又は構成要素、並びに/又はそれらの群の存在又は追加を排除しないことが、更に理解されるであろう。   The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the present technology. As used herein, the singular forms “one,” “is,” and “above” and when not indicating a numerical value are intended to include the plural as well, unless the context clearly indicates otherwise. ing. As used herein, the terms "having" and / or "including" specify the presence of the recited feature, integers, steps, operations, elements and / or components, but one It will be further understood that it does not exclude the presence or addition of or more other features, integers, steps, operations, elements and / or components, and / or groups thereof.

本明細書において参照される、同様の又は類似の要素及び/又は構成要素は、図面を通じて、同様の参照文字を用いて特定され得ることが理解されるであろう。図面のいくつかは本技術の単なる模式的な表現であることが、更に理解されるであろう。そのため、構成要素のいくつかは図示上の明りょうさのためにそれらの実際の縮尺から歪められているかも知れない。   It will be understood that like or similar elements and / or components referred to herein may be identified using like reference characters throughout the drawings. It will be further understood that some of the drawings are merely schematic representations of the present technology. As such, some of the components may be distorted from their actual scale for clarity of illustration.

図1‐図22は、微細構造化されたパネルを備えた分離フィルタを集合的に示す。微細構造化されたパネルは、半導体処理技術を用いて作られたツーリング(tooling)からフィルム上に正確に複製される。分離パネルは、取り囲まれたパネルを形成するために、前カバーで覆われてもよく又は互いの上に層状に重ねられてもよい。微細構造化されたパネルを通る液体の流れは、材料を用いてパネルの表面を被覆すること又は流体内の粒子又は分子を引きつけるか又は反発する材料で構築されることによって、影響を与えられてもよい。代替的に、分離パネルは、半導体マスタから複製されるのではなく、半導体材料から作られてもよい。   Figures 1-22 collectively show separation filters with microstructured panels. Microstructured panels are accurately replicated on film from tooling made using semiconductor processing techniques. The separation panels may be covered with a front cover or layered on top of each other to form an enclosed panel. The flow of liquid through the microstructured panel is influenced by coating the surface of the panel with the material or by constructing the material to attract or repel particles or molecules in the fluid. It is also good. Alternatively, the separation panel may be made of semiconductor material rather than being replicated from the semiconductor master.

図1を参照すると、分離フィルタが示されている。流体は、入口管で分離フィルタの中に入る。入口管の開口は、前板を貫通して延びる。分離フィルタを出る流体は、出口管を経由して分離フィルタを出る。出口管の開口もまた、前板を貫通して延びる。フィルタパネルは、前板の背面に密閉されている。前パネルの背面は概して平らな面であり、図示されていない。   Referring to FIG. 1, a separation filter is shown. Fluid enters the separation filter at the inlet pipe. The opening of the inlet tube extends through the front plate. Fluid exiting the separation filter exits the separation filter via the outlet tube. The opening of the outlet tube also extends through the front plate. The filter panel is sealed to the back of the front plate. The back of the front panel is generally flat and not shown.

図2を参照すると、入口管、出口管及び前板なしでフィルタパネルが示されている。入口領域は、入口管の開口と一致している。同様に出口領域は、出口管の開口と一致している。入口領域は、フィルタパネル内の窪んだポケットである。流体は、入口領域から入口拡大領域に向かって流れる。入口拡大領域もまた、分離パネル内の窪んだポケットである。   Referring to FIG. 2, the filter panel is shown without the inlet and outlet pipes and the front plate. The inlet area is coincident with the opening of the inlet pipe. Likewise, the outlet area is coincident with the opening of the outlet tube. The inlet area is a recessed pocket in the filter panel. Fluid flows from the inlet region towards the inlet enlargement region. The inlet enlarged area is also a recessed pocket in the separation panel.

入口拡大領域の断面は、流路に沿って増大するように示されている。拡大又は縮小の量は、分離フィルタの特定の用途のために設計されることになるパラメータになる。拡大の深さは、一定であるように図示されている。これは、必ずしもそうである必要はない。   The cross section of the inlet enlarged area is shown as increasing along the flow path. The amount of scaling up or down is a parameter that will be designed for the particular application of the separation filter. The depth of expansion is illustrated as being constant. This does not have to be the case.

入口拡大領域は、微細構造領域に接続されている。図2,図3,図4及び図5は、様々な角度及び詳細さの水準で微細構造領域を示す。微細構造領域は、入口領域及び入口拡大領域と同じ深さを共有する。微細構造領域は、概してポケットの深さと同じ高さである。   The entrance enlarged area is connected to the microstructured area. Figures 2, 3, 4 and 5 show microstructured regions at various angles and levels of detail. The microstructure region shares the same depth as the inlet region and the inlet dilation region. The microstructured area is generally as high as the depth of the pocket.

上述したように、微細構造パネルの表面被覆又は微細構造パネルの材料組成は、流体内の化合物と相互作用する種類のものであろう。飲用水からの化学物質又は粒子の除去は、開示される分離フィルタの一つの用途であり得る。この種類のフィルタを用いて、流体からの化学物質又は粒子を留めておくことが望ましい。   As mentioned above, the surface coverage of the microstructured panel or the material composition of the microstructured panel will be of the type that interacts with the compounds in the fluid. Removal of chemicals or particles from potable water can be one application of the disclosed separation filter. It is desirable to keep chemicals or particles from the fluid using this type of filter.

分離パネルの他の用途は、クロマトグラフィーである。クロマトグラフィーに使用される場合、流体が分離フィルタを通って流れる際に、通常、異なる化合物が、異なる比率で互いから分離される。   Another use of separation panels is chromatography. When used in chromatography, different compounds are usually separated from one another in different proportions as the fluid flows through the separation filter.

フィルタの特定の分離課題のために使用されるフィルタと共に展開される被覆又は材料は本発明の部分ではないことが、留意されるべきである。特定の用途のために使用される分離フィルタ及び材料の分野の当業者は、特定の流体のための材料を設計し得る。   It should be noted that the coatings or materials deployed with the filter used for the particular separation task of the filter are not part of the present invention. One skilled in the art of separation filters and materials used for particular applications may design materials for particular fluids.

図5を参照すると、微細構造を拡大等角図で見ることができる。微細構造は、概してダイヤモンド形状の断面であり、分離パネルのポケット面から分離パネルの前面に向かって延びる。この具体的な実施形態は、ベースから前面まで一定の断面を有する。ダイヤモンド形の微細構造の幾何学的形状は、概して、微細構造領域を通る流体経路の一定の断面を結果としてもたらす。   Referring to FIG. 5, the microstructure can be seen in an enlarged isometric view. The microstructures are generally diamond-shaped in cross section and extend from the pocket surface of the separation panel towards the front of the separation panel. This particular embodiment has a constant cross section from the base to the front. The geometry of the diamond-shaped microstructure generally results in a constant cross-section of the fluid path through the microstructure region.

図6を参照すると、微細構造の周りを流れる流体の流線が示されている。これらの流線は、コンピュータによる流体動力学解析を用いて生成された。開示される種類のフィルタの大半の用途に関して、流れは層流の種類であろうことが、留意されるべきである。   Referring to FIG. 6, the streamlines of the fluid flowing around the microstructure are shown. These streamlines were generated using computational fluid dynamics analysis. It should be noted that, for most applications of the disclosed type of filter, the flow will be a laminar flow type.

流体が微細構造の表面に沿って流れる際に、境界層が発達し、厚さが成長する。フィルタ微細構造の表面と接触する流体は、隣接する微細構造との間の中間を流れる流体との関係において、本質的に静的(stationary)である。流体が微細の表面から遠いほど、粒子は微細構造の表面に引きつけられにくくなる。   As the fluid flows along the surface of the microstructure, the boundary layer develops and the thickness grows. The fluid in contact with the surface of the filter microstructure is essentially stationary in relation to the fluid flowing intermediate between adjacent microstructures. The further the fluid is from the finer surface, the less the particles are attracted to the surface of the microstructure.

中間点は、流体速度が最も大きな場所である。このより高い速度の流体は、微細構造の次のカラムの先端に当たる。微細構造の次のカラムの先端において形成し始める境界層は、以前は微細構造の最初のカラムの表面から最も離れていた。   The midpoint is where the fluid velocity is greatest. This higher velocity fluid strikes the top of the next column of microstructures. The boundary layer which begins to form at the top of the next column of microstructures was previously the farthest from the surface of the first column of microstructures.

図7を参照すると、微細構造の一つの代替的な実施形態が示されている。これらの微細構造もまた、ダイヤモンド形のデザインと同じように、流路を分けるように配列されている。   Referring to FIG. 7, one alternative embodiment of the microstructure is shown. These microstructures are also arranged to separate the channels, similar to the diamond shaped design.

図8を参照すると、微細構造の他の代替的な実施形態が示されている。微細構造は、流路に沿って細長く(テーパ状に)なっており、境界層の成長を相殺する。   Referring to FIG. 8, another alternative embodiment of the microstructure is shown. The microstructures are elongated (tapered) along the flow path to offset the growth of the boundary layer.

図9,図10,図11,図12及び図13を参照すると、微細構造の他の代替的な実施形態が示されている。これらの微細構造は、それらは一定の断面を有しないという点において、先に開示された微細構造と異なっている。これらの微細構造は、比較的大きな構造材料の薄い平面の間に置かれた、(断面が)小さなスペーサーを有する。この実施形態は、分離フィルタパネルのセクションにつき、より大きな表面積を生み出す。この種類のパネルは、より複雑な製造プロセスを要求する。   Referring to FIGS. 9, 10, 11, 12 and 13, another alternative embodiment of the microstructure is shown. These microstructures differ from the previously disclosed microstructures in that they do not have a constant cross section. These microstructures have small spacers (in cross section) placed between the thin planes of relatively large structural materials. This embodiment produces more surface area per section of the separation filter panel. This type of panel requires more complex manufacturing processes.

図14を参照すると、これらの微細構造を製作するためのプロセスが記述されている。   Referring to FIG. 14, a process for fabricating these microstructures is described.

図15を参照すると、追加的な“配管”が分離パネルに加えられている。感知領域へ及び感知領域からのチャネルが示されている。これらの追加的な機構は、本開示において開示される如何なる実施形態にも追加されることができる。感知領域は、流体が分離フィルタを出る際の流体の光透過又は反射を測定するために使用されることができる。これは、分離フィルタがクロマトグラフィーのために使用された場合に有用であろう。   Referring to FIG. 15, additional "piping" has been added to the separation panel. Channels to and from the sensing area are shown. These additional features can be added to any of the embodiments disclosed in the present disclosure. The sensing area can be used to measure light transmission or reflection of the fluid as it exits the separation filter. This may be useful when separation filters are used for chromatography.

図16を参照すると、二つの異なる微細構造化された領域及び二つの感知領域が、流路に沿って直列に組み合わせられている。第一の微細構造領域は、第二の領域とは異なる材料で被覆されてもよい。   Referring to FIG. 16, two different microstructured areas and two sensing areas are combined in series along the flow path. The first microstructure region may be coated with a different material than the second region.

図17を参照すると、分離フィルタの他の代替的な実施形態が示されている。分離フィルタは、前パネルと後パネルとの間に挟み込まれた多数のスルーホールフィルタパネルを備えて構成されている。   Referring to FIG. 17, another alternative embodiment of the separation filter is shown. The separation filter is configured with a large number of through-hole filter panels sandwiched between the front and rear panels.

図18を参照すると、スルーホールフィルタパネルが示されている。スルーホールフィルタパネルの入口領域は、パネル全体を貫通する。これは、入口及び出口流体が、サンドイッチ構造内のパネルの全てに流れることを可能にする。後パネルは、如何なる穴も有しない。   Referring to FIG. 18, a through hole filter panel is shown. The inlet area of the through-hole filter panel passes through the entire panel. This allows inlet and outlet fluid to flow to all of the panels in the sandwich structure. The back panel does not have any holes.

図19を参照すると、垂直方向にずらして配置された(offset)入口領域及び出口領域を備えた、フィルタパネルの一つの代替的な実施形態が示されている。この幾何学的形状は、先の図面において開示されたものよりも、更に長さが共通する流路を生み出す。   Referring to FIG. 19, one alternative embodiment of a filter panel is shown with vertically offset inlet and outlet regions. This geometry creates a flow path that is more common in length than that disclosed in the previous figures.

図20を参照すると、微細構造領域内に、微細構造の垂直高さにおいて、わずかな垂直方向のオフセット(offsets)を伴う、フィルタパネルの一つの代替的な実施形態が示されている。微細構造の高さをわずかにずらして配置することによって、微細構造の先端は流路内のわずかに異なる点を切り裂く。オフセットが無ければ、流れが微細構造を通って進む際に、流れの同じ断面が微細構造の表面に繰り返し接触するであろう。   Referring to FIG. 20, one alternative embodiment of the filter panel is shown with slight vertical offsets at the vertical height of the microstructure within the microstructure region. By placing the microstructures at slightly different heights, the tips of the microstructures break apart slightly different points in the flow path. Without offsets, the same cross section of the flow would repeatedly contact the surface of the microstructure as the flow travels through the microstructure.

流線は、流体流れのうちの一つの高さに関して示されるのみである。この種類の分離フィルタを通る流れは、低いレイノルズ数を有するものである可能性が高いであろう。低いレイノルズ数の流れは、層状の種類の境界層を結果として生じさせる。   The streamlines are only shown for the height of one of the fluid flows. The flow through this type of separation filter will likely be one with a low Reynolds number. Low Reynolds number flow results in a stratified boundary layer.

第一のカラムは、特定の高さでフローストリームを切断する。微細構造が半導体型のプロセスから直接的に製作された場合に、又はそれらが半導体プロセスで作られたツールから複製されるならば、これらの高さは正確に位置付けられることができる。微細構造の第二のカラムは、第一のカラムにおける微細構造の間の流れの中心で直接的に流れ場(flow field)を切断する。   The first column breaks the flow stream at a particular height. These heights can be accurately located if the microstructures are fabricated directly from the semiconductor type process, or if they are replicated from tools made in the semiconductor process. The second column of microstructures cuts the flow field directly at the center of the flow between the microstructures in the first column.

第三のカラムは、第一のカラムからわずかに垂直方向にずらして配置されている。微細構造の第三のカラムによって切断される流体は、微細構造の第一のカラムによって切断される経路よりわずかに上方で切断される。流速並びに流体内の粒子又は化合物と微細構造の表面との間の引力を考慮するうちに、この垂直方向のオフセットをデザインすることが望まれるであろう。   The third column is slightly offset vertically from the first column. The fluid cut by the third column of microstructures is cut slightly above the path cut by the first column of microstructures. It may be desirable to design this vertical offset while considering the flow rate and the attraction between particles or compounds in the fluid and the surface of the microstructure.

連続する微細構造のカラムは、同じ量だけずらして配置されるであろう。比較的少ない数の微細構造がずらして配置されるだけでも、流路の全ての領域が微細構造の表面にごく接近して通過することを確かにすることができる。   Continuous microstructure columns will be staggered by the same amount. With only a relatively small number of microstructures offset, it can be ensured that all regions of the flow path pass very close to the surface of the microstructure.

図20に示される実施形態の例示的な寸法が、図21に示されている。そのデザインは、微細構造の全ての間に20μmの空間を伴って示されている。微細構造の第三のカラムは、2μmだけ微細構造の第一のカラムから垂直方向上向きにずらして配置されている。複数の微細構造の第一のカラムの中心の2μm上方を流れる流体は、いずれ第三のカラムの微細構造の先端によって半分に切断されるであろう。複数の微細構造の第一のカラムの中心の4μm上を流れる流体は、第五のカラムの微細構造の先端によって半分に切断されるであろう。2μm間隔ごとに流体流れを切断するためには、合計で20カラムの微細構造が要求されるであろう。1μm間隔ごとに流体流れを切断するためには、2倍多くの微細構造のカラムが要求されるであろう。カラムの二つ組みのオフセットを変動させることによって、システムは、流体からの粒子又は化合物の効率的な分離に適するようにデザインされることができる。2μmのカラムのオフセットについては、粒子は表面から1μmより遠く離れていないことが留意されるべきである。それは、微細構造の表面から1μm未満だけ上方であるか又は1μm超だけ下方であるかとなる。流体の層流が要求されることが、更に留意されるべきである。もし流れが乱流になるならば、切断の列(アライメント)が乱されるであろう。   Exemplary dimensions of the embodiment shown in FIG. 20 are shown in FIG. The design is shown with a space of 20 μm between all of the microstructures. The third column of microstructures is offset vertically upward from the first column of microstructures by 2 μm. Fluid flowing 2 μm above the center of the plurality of microstructured first columns will in any case be cut in half by the tip of the microstructures of the third column. The fluid flowing 4 μm above the center of the first column of microstructures will be cut in half by the top of the microstructure of the fifth column. A total of 20 columns of microstructure would be required to break the fluid flow every 2 μm interval. In order to break the fluid flow every 1 μm interval, twice as many microstructure columns would be required. By varying the column offsets, the system can be designed to be suitable for efficient separation of particles or compounds from the fluid. It should be noted that for a 2 μm column offset, the particles are not further than 1 μm from the surface. It is either less than 1 μm above or less than 1 μm above the surface of the microstructure. It should be further noted that laminar flow of fluid is required. If the flow becomes turbulent, the cutting sequence (alignment) will be disturbed.

これらの値は、3D微細構造フィルタ技術の幾何学的利点を記述するために与えられていることが、留意されるべきである。流体化学において知識が豊富な者は、特定の流体、粒子、微細構造表面材料及び流速のための構造を設計することを望むであろう。   It should be noted that these values are given to describe the geometrical advantages of 3D microstructure filter technology. Those knowledgeable in fluid chemistry would like to design structures for specific fluids, particles, microstructured surface materials and flow rates.

図示される微細構造は、半導体プロセスで作られたもの又はそれらから複製されたものと一貫するものである。これらの製造技術は、幅の10倍の深さの機構(features)を一貫して生産する。このガイドラインに従って、微細構造は、300μmの深さになり得る。流れ場の全断面は、そのとき15平方mm(sq.mm)となる。流れの微細構造の長さは、2μmの切断間隔のために2mmの長さであるだけでよい。1μmの切断間隔のためには、長さは、4mmの長さとなるであろう。4mmの長さのためには、微細構造体積の全体積は、わずか0.6立方mm又は0.6μlとなる。この小さな体積のために、小さなサンプルサイズのみが要求される。さらに、短い経路長のために、微細構造を通して流体を動かすための圧力は、比較的小さくなる。更なる利点は、全ての流路の長さ及び断面が等しいことである。この共通の経路長は、流路に沿った粒子の一貫した引きつけに同等である。もしより多量の流体を有することが望ましいならば、フィルタパネルは、図17に示されるように一緒に重ね合わされてもよい。   The illustrated microstructures are consistent with those made in or replicated from semiconductor processes. These fabrication techniques consistently produce features that are 10 times deep and deep. According to this guideline, the microstructure can be 300 μm deep. The total cross section of the flow field is then 15 square mm (sq. Mm). The length of the flow microstructures need only be 2 mm in length for a 2 μm cutting interval. For a 1 μm cutting interval, the length will be 4 mm in length. For a length of 4 mm, the total volume of the microstructure volume is only 0.6 cubic mm or 0.6 μl. Only a small sample size is required because of this small volume. Furthermore, because of the short path length, the pressure to move the fluid through the microstructure is relatively small. A further advantage is that all flow paths are equal in length and cross section. This common path length is equivalent to the consistent attraction of particles along the flow path. If it is desired to have more fluid, the filter panels may be stacked together as shown in FIG.

図22を参照すると、フィルタパネルの一つの代替的な実施形態が、末端側において先端を切り取った形状の微細構造と共に示されている。先端を切り取ることは、流れを妨害及び概して混合し、その流れを垂直方向に混合する。混合された流れは、流路の全ての領域が少なくとも一つの微細構造の表面にごく接近することができる可能性を高める。この実施形態は、先に記述された実施形態ほど望ましくはないが、尚も合理的な性能をもたらすであろう。   Referring to FIG. 22, one alternative embodiment of the filter panel is shown with the microstructures in a truncated shape on the distal side. Cutting off the tips disrupts and generally mixes the flow and mixes the flow vertically. The mixed flow increases the likelihood that all areas of the flow path can be in close proximity to the surface of at least one microstructure. This embodiment is less desirable than the previously described embodiment, but will still provide reasonable performance.

本技術は分離に向けられており、より具体的には、しかし限定としてではなく、分離において一般に使用される材料から作られたか又は被覆された多数の微細構造を有する分離メカニズムに向けられている。これらの材料のいくつかは、先行技術のセクションにおいて言及されている。これらの分離微細構造パネルは、流体内部の化合物の分離を最大化するように構成されている。分離フィルタは、クロマトグラフィー又は逆型のクロマトグラフィーに使用されてもよい。   The technology is directed to separation, and more specifically, but not by way of limitation, to a separation mechanism having multiple microstructures made or coated from materials commonly used in separations. . Some of these materials are mentioned in the prior art section. These separate microstructured panels are configured to maximize the separation of compounds within the fluid. Separation filters may be used for chromatography or reverse chromatography.

図23は、一つの例示的な多層微細構造フィルタパネル2300を示す。パネル2300は、図24及び図25においてより詳細に示されている。パネル2300の一つのセクションの拡大図が図24に示され、一方でフィルタパネル2300の第二の断面図が図25に示されている。パネル2300は、ウエハーとも呼ばれるベース材料2302から成る。複数の交互に並ぶ(alternating)構造層及び犠牲層(例えば構造層234及び犠牲層2306)は、ベース材料2302上に配置されている。層状構造を作り出すための一つの例示的なプロセスは、より詳細に上記されている。また、微細構造フィルタ作成の追加的な態様は、出願人の係属中の米国特許出願(出願番号X、出願日X)に見出される。当該米国特許出願は、その中で引用されている全ての参考文献を含め、その全体について、ここでの参照により本明細書に組み込まれる。   FIG. 23 shows one exemplary multilayer microstructured filter panel 2300. Panel 2300 is shown in more detail in FIGS. 24 and 25. An enlarged view of one section of panel 2300 is shown in FIG. 24, while a second cross-sectional view of filter panel 2300 is shown in FIG. The panel 2300 consists of a base material 2302, also called a wafer. A plurality of alternating structural layers and sacrificial layers (eg, structural layer 234 and sacrificial layer 2306) are disposed on the base material 2302. One exemplary process for creating a layered structure is described above in more detail. Also, additional aspects of fine structure filter creation are found in applicant's pending US patent application (application number X, filing date X). The U.S. patent application, including all references cited therein, is incorporated herein by reference in its entirety.

交互に並ぶ構造層及び犠牲層は、入口チャネル及び出口チャネル、例えば入口チャネル2308及び出口チャネル2310を作り出すようにエッチングされる。犠牲層の一部分が除去されるときに、入口チャネル2308と出口チャネル2310との間の開口(例えば、穴、スリット、切り込み、スロット等)が作り出され、それは、それらの間の流体の交差流れ(クロスフロー)(cross flow)を可能にする。開口の大きさは、流体から粒子を除去するように機能する。いくつかの実施形態において、開口を有するよりはむしろ、犠牲材料が、流体をろ過する多孔質材料から成っていてもよい。   The alternating structural layers and sacrificial layers are etched to create inlet and outlet channels, such as inlet and outlet channels 2308 and 2310. When a portion of the sacrificial layer is removed, an opening (eg, a hole, a slit, a notch, a slot, etc.) between the inlet channel 2308 and the outlet channel 2310 is created, which causes the cross flow of fluid between them ( Allow cross flow). The size of the opening functions to remove particles from the fluid. In some embodiments, rather than having an opening, the sacrificial material may be comprised of a porous material that filters the fluid.

いくつかの実施形態において、パネル2300は外層2312を有し、外層2312はフォトレジスト層を有してもよい。一つの実施形態において、構造層のそれぞれは、およそ75ナノメートルの高さであり、一方で犠牲層のそれぞれは、およそ15ナノメートルの高さである。外層2312は、およそ1.5ミクロンの高さを有してもよい。前述したように、犠牲層は、孔又は開口を作り出すために部分的にエッチングされてもよい。   In some embodiments, panel 2300 may have an outer layer 2312, which may have a photoresist layer. In one embodiment, each of the structural layers is approximately 75 nanometers in height, while each of the sacrificial layers is approximately 15 nanometers in height. Outer layer 2312 may have a height of approximately 1.5 microns. As mentioned above, the sacrificial layer may be partially etched to create holes or openings.

図26を参照すると、一緒に積み重ねられた複数の多層微細構造フィルタパネルが示されている。図示されているように、流体2602は、入口チャネル2604及び2606のような入口チャネルに入り、交差チャネル2608及び2610の領域を通過し、最終的に出口チャネル2612及び2614のような出口チャネルから出る。   Referring to FIG. 26, there is shown a plurality of multilayer microstructured filter panels stacked together. As shown, fluid 2602 enters the inlet channels such as inlet channels 2604 and 2606, passes through the area of cross channels 2608 and 2610, and finally exits the outlet channels such as outlet channels 2612 and 2614. .

確かに(To be sure)、以下でより詳細に記述されるように、多層微細構造フィルタパネル及び多層微細構造フィルタパネルの積み重ねは、様々なろ過装置、並びにクロマトグラフ装置を製造するために利用されることができる。   To be sure, as described in more detail below, stacks of multilayer microstructured filter panels and multilayer microstructured filter panels are utilized to manufacture various filtration devices, as well as chromatographic devices. Can be

図27は、複数の多層微細構造フィルタパネルから構築された他の例示的なフィルタ装置2800を示す。パネルは、複数の多層微細構造フィルタパネルを保持するベースハウジング2802を有する。ベースハウジング2802は、ガラス若しくはシリコン材料から、又はそれらの前に本開示を伴う当業者に知られるであろう他の材料から製造されてもよい。装置2800は、装置2800の一端に入り、装置2800の終点の反対側の端を出る流体2801をろ過するように構成されている。   FIG. 27 shows another exemplary filter device 2800 constructed from a plurality of multilayer microstructured filter panels. The panel has a base housing 2802 which holds a plurality of multilayer microstructured filter panels. Base housing 2802 may be manufactured from glass or silicon materials, or from other materials that would be known to one skilled in the art with the present disclosure prior to them. Device 2800 is configured to filter fluid 2801 entering one end of device 2800 and exiting the opposite end of the end of device 2800.

複数の多層微細構造フィルタパネルの詳細は、図27‐図32Bにより詳細に示されている。図28は、図27の微細構造フィルタ装置2800の断面図である。微細構造フィルタパネル2804は、入口2803及び出口2805を有する。入口及び出口は、エッチング又は他の類似のプロセスを使って作り出されてもよい。   Details of the plurality of multilayer microstructured filter panels are shown in more detail in FIGS. 27-32B. FIG. 28 is a cross-sectional view of the microstructured filter device 2800 of FIG. The microstructured filter panel 2804 has an inlet 2803 and an outlet 2805. Inlets and outlets may be created using etching or other similar processes.

図29は、装置2800の端面図であり、ベースハウジング2802の内部に収められた(nested)微細構造フィルタパネル2804を示している。図30は、様々なスペーサー層(構造層)、例えば構造層2806を示している。一連の構造層及び犠牲層は、微細構造フィルタパネル2804を構成する。一つの実施形態において、微細構造フィルタパネル2804がエッチングされて複数の層状セクション(layered sections)、例えば層状セクション2808を露出させる。   FIG. 29 is an end view of the device 2800 showing a microstructured filter panel 2804 nested within the base housing 2802. FIG. 30 shows various spacer layers (structural layers), such as structural layer 2806. The series of structural layers and the sacrificial layer constitute a microstructured filter panel 2804. In one embodiment, the microstructured filter panel 2804 is etched to expose a plurality of layered sections, such as layered section 2808.

図31は、微細構造フィルタパネル2804の構造層セクションの拡大斜視図である。構造層セクションは、構造層の様々な層、例えば構造層2810及び犠牲層2812を示す。一連のスペーサー、例えばスペーサー2810は、犠牲材料から成っていてもよい。   FIG. 31 is an enlarged perspective view of the structural layer section of the microstructured filter panel 2804. FIG. The structural layer section shows the various layers of the structural layer, such as structural layer 2810 and sacrificial layer 2812. The series of spacers, eg, spacers 2810, may be comprised of a sacrificial material.

図32A及び図32Bは、微細構造フィルタパネル2804の追加的な斜視図を集合的に示し、微細構造フィルタパネル2804の内部に作り出された層構造及び開口(the layering and openings)を示す。微細構造フィルタパネル2804は、犠牲層2812のスペーサー、構造層2806、及び流体がそれを通って流れることができる開口2814を作り出すために部分的に(又は全体的に)除去された犠牲層セクションと共に示されている。   32A and 32B collectively show an additional perspective view of the microstructured filter panel 2804 and show the layering and the openings created inside the microstructured filter panel 2804. The microstructured filter panel 2804 is with the spacer of the sacrificial layer 2812, the structural layer 2806, and the sacrificial layer section partially (or totally) removed to create an opening 2814 through which fluid can flow. It is shown.

いくつかの実施形態において、交差チャネルのような、微細構造フィルタパネルの有効表面積又は流体の表面積は、表面上のナノスケール構造又は他のテクスチャリング(texturing)を作り出すことによって、増大させられることができる。例えば、図33は、ナノスケール被覆3404を施された交差チャネルセクション3402の拡大図である。ナノスケール被覆3404は、堆積(depositing)プロセスを使って若しくは犠牲材料をエッチングして除くことによって、作り出されてもよい。   In some embodiments, the effective surface area or surface area of the microstructured filter panel, such as the cross channels, may be increased by creating nanoscale structures or other texturing on the surface it can. For example, FIG. 33 is an enlarged view of the cross channel section 3402 with the nanoscale coating 3404 applied. Nanoscale coatings 3404 may be created using a deposition process or by etching away the sacrificial material.

それらの前に本開示を伴う当業者は、微細構造フィルタパネルの表面上の三次元の機構(features)を被覆するために他の従来の被覆プロセスを使用することができることが、理解されるであろう。   Those of ordinary skill in the art with the present disclosure prior to them will understand that other conventional coating processes can be used to coat three-dimensional features on the surface of the microstructured filter panel. I will.

微細構造フィルタパネルの三次元の特質は、ナノスケールクラッディングを含んでいても又は含んでいなくても、より低い次元のフィルタ装置と比較して、粒子引力の5倍の増大を提供する。   The three-dimensional nature of the microstructured filter panel, with or without nanoscale cladding, provides a five-fold increase in particle attraction as compared to lower dimensional filter devices.

図34は、他の例示的なフィルタ装置3500を示す。装置3500もベースハウジング3502を有し、ベースハウジング3502は、ガラス若しくはシリコン材料から、又はそれらの前に本開示を伴う当業者に知られるであろう他の材料から製造されてもよい。ベースハウジング3502は、入口ノッチ3504(図35に拡大図が示されている)及び出口ノッチ3506を備えて構成されている。いくつかの実施形態において、入口ノッチ3504の一部分は、基準線Xに対して角度をつけられている。いくつかの実施形態において、出口ノッチ3506の一部分もまた、基準線Xに対して角度をつけられている。一つの実施形態において、入口ノッチ3504は、ベースハウジング3502の第一端から延びるとともに、上向きに角度を成し、出口ノッチ3506は、狭い部分から、第一端の反対側であるベースハウジング3502の第二端に向かって角度を成している。   FIG. 34 shows another exemplary filter device 3500. The device 3500 also has a base housing 3502, which may be made of glass or silicon material, or other materials that would be known to those skilled in the art with the present disclosure prior to them. The base housing 3502 is configured with an inlet notch 3504 (an enlarged view is shown in FIG. 35) and an outlet notch 3506. In some embodiments, a portion of the inlet notch 3504 is angled with respect to the reference line X. In some embodiments, a portion of the outlet notch 3506 is also angled with respect to the reference line X. In one embodiment, the inlet notch 3504 extends from the first end of the base housing 3502 and is upwardly angled, and the outlet notch 3506 is from a narrow portion, the base housing 3502 opposite the first end. Make an angle towards the second end.

複数の多層微細構造フィルタパネルは、基準線Xに対して角度θを成して配置された微細構造フィルタ3508を作り出すように組み合わされている。フィルタパネル3508は、入口ノッチ3504と出口ノッチ3506との間に延びる。   The plurality of multilayer microstructured filter panels are combined to create a microstructured filter 3508 positioned at an angle θ with respect to the reference line X. A filter panel 3508 extends between the inlet notch 3504 and the outlet notch 3506.

流体は、入口ノッチ3504に入り、微細構造フィルタ3508の中に分散させられることができる。流体は、微細構造フィルタパネル3508を通過して出口ノッチ3506の中に入る。確かに、流体は、入口ノッチ3504の長さに沿って微細構造フィルタ3508に入り出口ノッチ3506の長さに沿って微細構造フィルタ3508を出ることができる。   Fluid can enter inlet notch 3504 and be dispersed into microstructure filter 3508. The fluid passes through the microstructured filter panel 3508 and into the outlet notch 3506. Indeed, fluid can enter the microstructure filter 3508 along the length of the inlet notch 3504 and exit the microstructure filter 3508 along the length of the outlet notch 3506.

図36は、微細構造フィルタ3508の一部分の拡大図を示す。複数の層状セクション、例えば層状セクション3510、及び複数の構造/支持セクション3512が示されている。再び、層状セクションは、構造材料及び犠牲材料の層から成ってもよい。   FIG. 36 shows an enlarged view of a portion of the microstructure filter 3508. A plurality of layered sections, such as layered section 3510, and a plurality of structural / supporting sections 3512 are shown. Again, the layered section may consist of layers of structural material and sacrificial material.

図37は、図36に表示された微細構造フィルタ3508の一部分の更なる拡大図を示す。層状セクション3510は、流体が微細構造フィルタ3508を通過する際に流体をろ過する一連のチャネル及び側壁3514から成る。層のそれぞれは、異なる幅のチャネル及び側壁を有してもよい。例えば、入口ノッチ3504の付近に配置されるチャネル及び側壁は、出口ノッチ3506(図34)に近接するチャネル及び側壁によって引きつける粒子よりも大きな粒子を引きつけるような大きさであってもよい。   FIG. 37 shows a further enlarged view of a portion of the microstructure filter 3508 displayed in FIG. Layered section 3510 consists of a series of channels and sidewalls 3514 that filter fluid as it passes through microstructure filter 3508. Each of the layers may have channels and sidewalls of different widths. For example, the channels and sidewalls disposed near the inlet notch 3504 may be sized to attract larger particles than particles attracted by the channels and sidewalls proximate the outlet notch 3506 (FIG. 34).

図38は、本技術に従って構築された一つの例示的なフィルタ装置3900である。フィルタ装置3900は管状ハウジング3902を含み、管状ハウジング3902は入口ポート3904及び出口ポート(図示なし)を有する。出口ポートは、入口ポート3904と同一であるが、フィルタ装置3900の反対側の端に配置されている。   FIG. 38 is one exemplary filter device 3900 constructed in accordance with the present technology. The filter device 3900 comprises a tubular housing 3902 which has an inlet port 3904 and an outlet port (not shown). The outlet port is identical to the inlet port 3904 but is located at the opposite end of the filter device 3900.

図39は、図34‐図37の例示的なフィルタ装置3500がフィルタ装置3900内で利用されることを示す。すなわち、ハウジング3902は、例示的なフィルタ装置3500を受容するように構成されている。フィルタ装置3500は、任意の数の用途のために任意の流体をろ過するために使用されてもよい。   FIG. 39 shows that the exemplary filter device 3500 of FIGS. 34-37 is utilized within the filter device 3900. That is, housing 3902 is configured to receive an exemplary filter device 3500. Filter device 3500 may be used to filter any fluid for any number of applications.

図40は、試験カラムの形の一つの例示的なフィルタ装置4100を示す。装置4100は、接続具4104及び4106を備えたハウジング4102を有する。いくつかの実施形態において、ハウジング4102は、図41に示されるように第一セクション4108及び第二セクション4110に分離可能である。装置4100は、微細構造フィルタ4112を有する。第二セクション4110は、微細構造フィルタ4112の最上部の(又は最も外側の)層に境界をつける覆い(カバー)として働き、流体が微細構造フィルタ4112を通って通過することを確かにする。入口管4101は、接続具4104から微細構造フィルタ4112に流体を送る。   FIG. 40 shows one exemplary filter device 4100 in the form of a test column. Device 4100 has a housing 4102 with connectors 4104 and 4106. In some embodiments, the housing 4102 is separable into a first section 4108 and a second section 4110 as shown in FIG. The device 4100 comprises a microstructured filter 4112. The second section 4110 acts as a cover that bounds the top (or outermost) layer of the microstructure filter 4112, ensuring that the fluid passes through the microstructure filter 4112. Inlet tube 4101 delivers fluid from connector 4104 to microstructured filter 4112.

図42は、微細構造フィルタ4112をより詳細に示す。微細構造フィルタ4112は、入口4114及び出口4116を有する。いくつかの実施形態において、入口及び出口は、それぞれおよそ1ミリメートル幅である。微細構造フィルタ4112は、層状セクション4120及び支持セクション4122を有する。微細構造フィルタ4112は、図43において、互いからわずかにずらして配置されている複数の層状セクション4120A、4120B及び4120Cを有するものとして示されている。例えば、層状セクション4120Bの構造機構(structural features)4124は、層状セクション4120Cの構造機構4126よりもわずかに高く位置付けられている。交差チャネル4128のような交差チャネルは、およそ50マイクロメートルの高さを有し、層状セクションの幅はおよそ32マイクロメートルである。いくつかの実施形態において、個別の交差チャネル機構の間のピッチは、10マイクロメートルである。   FIG. 42 shows the microstructure filter 4112 in more detail. The microstructure filter 4112 has an inlet 4114 and an outlet 4116. In some embodiments, the inlet and the outlet are each approximately 1 millimeter wide. The microstructure filter 4112 has a layered section 4120 and a support section 4122. The microstructured filter 4112 is shown in FIG. 43 as having a plurality of layered sections 4120A, 4120B and 4120C which are arranged slightly offset from one another. For example, structural features 4124 of layered section 4120B are positioned slightly higher than structural features 4126 of layered section 4120C. Crossed channels, such as cross channel 4128, have a height of approximately 50 micrometers, and the width of the layered section is approximately 32 micrometers. In some embodiments, the pitch between the individual cross channel features is 10 micrometers.

図44A及び図44Bは、微細構造フィルタ4112の拡大図である。   44A and 44B are enlarged views of the microstructure filter 4112. FIG.

図45は、微細構造フィルタ4112の層状セクションの拡大図であり、チャネル、例えば(“バー(bars)”とも呼ばれる)層状セクションの中に形成されたチャネル4130を示す。   FIG. 45 is an enlarged view of the layered section of the microstructure filter 4112 showing the channels, eg, channels 4130 formed in the layered section (also referred to as "bars").

いくつかの実施形態において、スペーサー材料4132は、図46に示されるように層状セクションの間隔を保持するために利用される。   In some embodiments, spacer material 4132 is utilized to maintain the spacing of the layered sections as shown in FIG.

図47は、層状セクション(例えば、4120A‐C)の個別の構造層が三次元被覆4134を用いて被覆されるか又は三次元被覆4134を用いて製造され得ることを示す。再び、これは層状セクションの表面積を増大させ、微細構造フィルタ4112のろ過能力を向上させる。再び、当業者は、構造層上に三次元の態様の作成を結果としてもたらすアーティファクトを作り出すために、個別の構造層を被覆するための様々な被覆プロセスを使用し得る。   FIG. 47 shows that the individual structural layers of the layered section (eg, 4120 AC) can be coated with three-dimensional coating 4134 or manufactured with three-dimensional coating 4134. Again, this increases the surface area of the layered section and improves the filtration capacity of the microstructured filter 4112. Again, one skilled in the art may use various coating processes to coat individual structural layers to create an artifact that results in the creation of a three dimensional aspect on the structural layer.

図48は、断面図A‐Aにわたって取得された、微細構造フィルタ4112の上から見下ろす図である。層状セクションは、個別の交差チャネルフィルタ、例えばフィルタ機構4136を有するものとして示されている。再び、隣接する層状セクションのフィルタ機構4136は互いにずらして配置されてもよく、それは、流体が構造層の表面の近くを流れることを可能にし、流体が少なくとも一つの表面に接触することを確かにする。   FIG. 48 is a top down view of the microstructure filter 4112 taken across the cross-sectional view AA. Layered sections are shown as having individual cross channel filters, eg, filter arrangement 4136. Again, the filter mechanisms 4136 of adjacent layered sections may be arranged offset from one another, which allows the fluid to flow near the surface of the structural layer and certainly that the fluid contacts at least one surface. Do.

いくつかの実施形態において、構造層の機構は、およそ1ナノメートルだけ又はデザイン要求ごとに任意の他の距離だけ、互い違いに(若しくはジグザグに)配列されるか(staggered)又は互いからずらして配置されてもよい。構造層をずらして配置することは、流体4138をフィルタ機構4136から隣接するフィルタ機構4140に向かって下方向に逸らせる。また、層をずらして配置すること及び結果として生じる機構は、直線状のチャネル又は経路を使って一般的に起こるような流体の加速の効果を低減する且つ/或いは無くす。図21の装置において、同じ効果がもたらされる。   In some embodiments, the features of the structural layer are staggered (or zig-zag) by approximately one nanometer or any other distance per design requirement, or staggered from one another It may be done. Staggering the structural layers causes the fluid 4138 to deflect downward from the filter mechanism 4136 towards the adjacent filter mechanism 4140. Also, staggering and resulting mechanisms reduce and / or eliminate the effects of fluid acceleration as commonly occurs using linear channels or paths. The same effect is achieved in the device of FIG.

図49は、犠牲層のフォトリソグラフィー及び堆積のステップ5002で始まる微細構造フィルタの作成を示す。犠牲材料のセクションは、互いから離間している。ステップ5004は、ステップ5002の犠牲層からずらして配置された他の犠牲層のフォトリソグラフィー及び堆積を含む。第二の犠牲層のセクションの二つ組み(Pairs of sections)は、第一層のセクションの半分が見えるように、犠牲層の第一のセクション上に置かれている。   FIG. 49 shows the creation of a microstructured filter beginning with step 5002 of photolithography and deposition of a sacrificial layer. The sections of sacrificial material are spaced apart from one another. Step 5004 includes photolithography and deposition of other sacrificial layers offset from the sacrificial layer of step 5002. The Pairs of sections of the second sacrificial layer are placed on the first section of the sacrificial layer so that half of the sections of the first layer are visible.

ステップ5006において、第三の犠牲層のフォトリソグラフィー及び堆積が、ステップ5004における第二の犠牲層からずらして配置されているように示されている。犠牲層の三つ組みのセクションは、第二の犠牲層及び第一の犠牲層のセクションに重なる。   At step 5006, photolithography and deposition of the third sacrificial layer are shown as being offset from the second sacrificial layer at step 5004. The triple section of the sacrificial layer overlaps the sections of the second sacrificial layer and the first sacrificial layer.

ステップ5008において、第四の犠牲層のフォトリソグラフィー及び堆積が示されている。第四層は、連続的なセクションで第三層の上に堆積させられており、微細構造フィルタのおよそ半分を覆う。次に、ステップ5010において、構造層が、覆いを作り出すように犠牲層の上に堆積させられる。その後、装置は、ステップ5112においてエッチングされて、開口、例えば開口5114を作り出す。   At step 5008, photolithography and deposition of the fourth sacrificial layer is shown. The fourth layer is deposited on the third layer in a continuous section and covers approximately half of the microstructure filter. Next, in step 5010, a structural layer is deposited over the sacrificial layer to create a covering. The device is then etched at step 5112 to create an opening, eg, opening 5114.

要するに、一連のフォトリソグラフィープロセス、堆積プロセス及びエッチングプロセスによって、互い違いに配列されたバーが作り出されることができる。4つの“デジタル”層で16のステップが作り出されることができ、層は、1ナノメートル又はそれ以下の距離で徐々に増加して互い違いに配列されることができる。   In short, staggered bars can be created by a series of photolithographic processes, deposition processes and etching processes. Sixteen steps can be created with four "digital" layers, and the layers can be staggered with a gradually increasing distance of one nanometer or less.

図50は、フリット(frit)5102を有する一つの例示的なフィルタ装置コネクタ5100を示す。フリット5102は、流体連通部5104の経路内でコネクタの本体の中に置かれる。フリット5102は、粒子を留めることができると共に、フィルタ装置を通るこれらの粒子の長手方向の分散も低減されることを確かにすることができる。確かに、フィルタ装置コネクタ5100は、図40の接続具4104として利用されてもよい。   FIG. 50 shows one exemplary filter device connector 5100 having a frit 5102. The frit 5102 is placed in the body of the connector in the path of the fluid communication 5104. The frit 5102 can hold the particles and ensure that the longitudinal dispersion of these particles through the filter device is also reduced. Indeed, filter device connector 5100 may be utilized as connector 4104 of FIG.

フリット5102は、図示されるように直径D及び幅(若しくは厚さ)を有する。   The frit 5102 has a diameter D and a width (or thickness) as shown.

図51及び図52は、複数の通路のセクションを囲む外周側壁5106を有する、一つの例示的なフリット5102を集合的に示す。例えば、フリット5102は、環状の構成にそれぞれ配置された、セクション5108A‐Eを含んでもよい。いくつかの実施形態において、複数のセクションは通路の六角形状に配列されているが、他の形状も同様に使用を企図される。   51 and 52 collectively show one exemplary frit 5102 having an outer circumferential sidewall 5106 that encloses a plurality of sections of passages. For example, the frits 5102 may include sections 5108A-E, each arranged in an annular configuration. In some embodiments, the plurality of sections are arranged in a hexagonal shape of the passageway, although other shapes are contemplated for use as well.

いくつかの実施形態において、漸進的に外向きに動く各セクションは、異なる大きさの粒子を捕捉するような大きさであってもよい。例えば、セクション5108Aは、直径が最も小さい通路を有し、一方でセクション5108Eは、直径が最も大きい通路を有する。セクション5108Aとセクション5108Eとの間のセクションは、漸進的に、それらが包囲するセクションより大きな通路を有する。いくつかの実施形態において、各セクションは通路の特有の大きさを有してもよく、これらのセクションは通過サイズに関して線形に配列される必要はない。   In some embodiments, each progressively moving outward section may be sized to capture particles of different sizes. For example, section 5108A has the passage with the smallest diameter, while section 5108E has the passage with the largest diameter. The sections between section 5108A and section 5108E progressively have larger passages than the sections they surround. In some embodiments, each section may have a specific size of the passageway, and the sections need not be arranged linearly with respect to the pass size.

いくつかの実施形態において、通路の直径だけでなく、通路の間隔もまた変動してもよい。通路の密度は、装置の動作のためのデザイン要求に対して調整されてもよい。   In some embodiments, not only the diameter of the passages, but also the spacing of the passages may vary. The density of the passages may be adjusted to the design requirements for the operation of the device.

図53‐図65は、本開示の装置において利用され得る微細構造フィルタの更なる実施例を集合的に示す。概して、これらの微細構造フィルタは、流体から粒子又は溶質のいずれかをろ過する微細構造(例えば、フィルタ機構)を備えた円盤(disk)を有してもよい。典型的に、円盤の上面は、微細構造化された円盤上の流れチャネルを取り囲むように、平らな面に組み合わされることになる。いくつかの実施形態において、円盤の層は、互いの上に積み重ねられてもよい。円盤は、並列構成又は直列構成に構成されてもよい。   Figures 53-65 collectively show further embodiments of microstructured filters that may be utilized in the devices of the present disclosure. In general, these microstructured filters may have a disk with microstructures (e.g., filter mechanisms) that filter either particles or solutes from the fluid. Typically, the upper surface of the disc will be combined into a flat surface to surround the flow channel on the microstructured disc. In some embodiments, layers of discs may be stacked on top of one another. The disks may be configured in a parallel configuration or a series configuration.

他の微細構造フィルタと同様に、これらの円板は、流体内の異なる溶質をろ過するために異なる材料で被覆されてもよい。これらの被覆は、ナノスケール構造を含んでもよい。異なる被覆を備えた円盤は、同様に並列構成又は直列構成のいずれに構成されてもよい。いくつかの実施形態において、構造は、銅、亜鉛、炭素、樹脂で被覆されてもよく、SiOはいくつかの材料であるが、多数の他の被覆が使用され得る。 As with other microstructured filters, these discs may be coated with different materials to filter different solutes in the fluid. These coatings may comprise nanoscale structures. The disks with different coatings may likewise be configured in either a parallel configuration or a series configuration. In some embodiments, the structure may be coated with copper, zinc, carbon, resin, and SiO 2 is a number of materials, although many other coatings may be used.

図53は、円盤形状の微細構造フィルタ5400を示す。フィルタ5400は、複数の入口チャネル、例えば入口チャネル5402を有する。入口チャネルは、複数の水平チャネル、例えば水平チャネル5404に流体を供給する、フィルタ5400はまた、水平チャネルから流体を集める出口チャネル5406を有する。確かに、入口チャネル及び出口チャネルは、出口チャネルが入口チャネルになりその逆も同様であるように、それらの構成に対して切換えられてもよい。   FIG. 53 shows a disc-shaped fine structure filter 5400. Filter 5400 has a plurality of inlet channels, eg, inlet channel 5402. The inlet channel supplies fluid to a plurality of horizontal channels, such as horizontal channel 5404. The filter 5400 also has an outlet channel 5406 which collects fluid from the horizontal channel. Indeed, the inlet and outlet channels may be switched to their configuration such that the outlet channel becomes an inlet channel and vice versa.

図54は、より詳細に本明細書において記述される二つの細部セクション5408及び5410を示す。図55‐図59において、細部セクション5408のフィルタ機構を示す。例えば、図55において、大きな流れチャネル及び小さな流れチャネルの両方が示されている。入口チャネル5412が示されており、入口チャネル5412は入口水平チャネル5416及び出口水平チャネル5418に流体を送り込む。出口チャネル5420は、入口水平チャネル5416及び出口水平チャネル5418からろ過された流体を集める。   FIG. 54 shows two detail sections 5408 and 5410 described herein in more detail. 55-59, the filter mechanism of detail section 5408 is shown. For example, in FIG. 55, both large and small flow channels are shown. An inlet channel 5412 is shown, which feeds fluid into the inlet horizontal channel 5416 and the outlet horizontal channel 5418. Outlet channel 5420 collects fluid filtered from inlet horizontal channel 5416 and outlet horizontal channel 5418.

図56は、ポストフィルタ機構(post filter features)5422を備えた水平チャネルを示す。様々な大きさ及び形状のスリット、ノッチ及び溝のような他のフィルタ機構も、同様に利用され得る。   FIG. 56 shows a horizontal channel with post filter features 5422. Other filter mechanisms such as slits, notches and grooves of various sizes and shapes may be utilized as well.

図57は、入口水平チャネル5416及び出口水平チャネル5418の上から見下ろす図を示す。   FIG. 57 shows a top down view of the inlet horizontal channel 5416 and the outlet horizontal channel 5418. FIG.

図58は、ポストフィルタ機構を備えた入口水平チャネル5416及び出口水平チャネル5418の上から見下ろす図を示す。また図59は、図58の図の一つのセクションの拡大図である。   FIG. 58 shows a top down view of the inlet horizontal channel 5416 and the outlet horizontal channel 5418 with a post filter mechanism. FIG. 59 is an enlarged view of a section of the view of FIG.

図60は、細部セクション5410をより詳細に示す。細部セクションは、垂直出口チャネル5424、水平入口チャネル5416及び出口ポート5418を含む。いくつかの実施形態において、垂直出口チャネル5424、水平入口チャネル5416及び支持層は、互いに同一平面状にある。   FIG. 60 shows detail section 5410 in more detail. The detail section includes a vertical outlet channel 5424, a horizontal inlet channel 5416 and an outlet port 5418. In some embodiments, the vertical outlet channel 5424, the horizontal inlet channel 5416 and the support layer are coplanar with one another.

図61は、層状のデザインを備えた円盤形状の他の微細構造フィルタ6200を示す。フィルタ6200のフィルタ機構6202のより詳細な図が、図62に示されている。フィルタ機構は、ポストの代わりに側壁を有する。図64において、側壁のより詳細な図が提供されている。いくつかの実施形態において、壁は、0.1(“.1”)ナノメートルの高さ及び0.05(“.05”)ナノメートルの幅であってもよい。   FIG. 61 shows another disc-shaped fine structure filter 6200 with a layered design. A more detailed view of the filter mechanism 6202 of the filter 6200 is shown in FIG. The filter mechanism has sidewalls in place of the posts. A more detailed view of the side wall is provided in FIG. In some embodiments, the wall may be 0.1 (“.1”) nanometers high and 0.05 (“.05”) nanometers wide.

図63‐図65は、側壁を作り出すための層堆積プロセスを示す。図63において、細いバー(thin bars)6402は、支持面6404の上に印刷されるか又は被覆される。この堆積プロセスに使用される材料は、犠牲材料であってもよい。第二層6406は、バー6402の上に堆積させられ、犠牲材料から作り出されてもよい。   Figures 63-65 illustrate the layer deposition process to create the sidewalls. In FIG. 63, thin bars 6402 are printed or coated on a support surface 6404. The material used for this deposition process may be a sacrificial material. A second layer 6406 may be deposited on the bar 6402 and created from a sacrificial material.

図64に示されるように、構造材料及び/又は犠牲材料の追加的なバーは、バー6402に塗布されてもよい。   As shown in FIG. 64, additional bars of structural material and / or sacrificial material may be applied to the bar 6402.

完成したフィルタ円盤のセクションの図が、図65に示されている。確かに、犠牲層が除去されたときに、フィルタオリフィス6602(フィルタ機構)が作り出される。再び、これらのバーの一つの表面及び複数の表面は、必要に応じて被覆されてもよい。   An illustration of a section of the completed filter disk is shown in FIG. Indeed, when the sacrificial layer is removed, a filter orifice 6602 (filter mechanism) is created. Again, one surface and multiple surfaces of these bars may be coated if desired.

以上、様々な実施形態が記述されたが、それらは例示としてのみ提示され、限定ではないことが理解されるべきである。記述は、本技術の範囲を、本明細書において説明された具体的な形態に限定するように意図されていない。したがって、好ましい実施形態の幅及び範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきでない。上の記述は、例示的なものであり、限定的なものではないことが理解されるべきである。対照的に、本記述は、そのような代替、変更及び均等を、添付の特許請求の範囲によって定義されるように及び他に当業者によって理解されるように、本技術の精神及び範囲に含まれ得るものとして包含するように意図されている。したがって、本技術の範囲は、上の記述を参照して決定されるべきではなく、代わりに、それらの均等の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。


While various embodiments have been described above, it should be understood that they are presented by way of illustration only and not limitation. The description is not intended to limit the scope of the technology to the specific forms set forth herein. Thus, the breadth and scope of the preferred embodiments should not be limited by any of the above-described exemplary embodiments. It is to be understood that the above description is illustrative and not restrictive. On the contrary, the present description includes such alternatives, modifications and equivalents as defined by the appended claims, and as otherwise understood by those skilled in the art, in the spirit and scope of the present technology. Are intended to be included as possible. Accordingly, the scope of the technology should not be determined with reference to the above description, but instead should be determined with reference to the appended claims, along with their full scope of equivalents.


Claims (14)

入口チャネル及び出口チャネルを作り出すように離間された複数の構造材料の層を有する微細構造フィルタであり、前記入口チャネル及び前記出口チャネルの隣接するものは、前記入口チャネルから前記出口チャネルに向かって流体をろ過する交差チャネルによって互いから離間されており、前記交差チャネルは、前記複数の構造材料の層の一部分を除去することにより形成されているフィルタ機構を有する、微細構造フィルタ、及び
前記微細構造フィルタを受容するように構成されたハウジングであり、前記ハウジングは前記流体を試験するためのクロマトグラフ装置に接続するように構成されている、ハウジング、
を有し、
前記ハウジングは第一端の入口ノッチ及び第二端の出口ノッチを有し、前記微細構造フィルタは、前記入口ノッチと前記出口ノッチとの間に配置されており、前記入口ノッチは、上部の流体経路と関連付けられており、前記上部の流体経路は、前記入口ノッチに近接する最も幅広の点を有し、前記ハウジングの前記第二端に近接する、前記微細構造フィルタの上の終端に向かって先細りになっており、前記出口ノッチは、下部の流体経路と関連付けられており、前記下部の流体経路は、前記出口ノッチに近接する最も幅広の点を有し、前記ハウジングの前記第一端に近接する、前記微細構造フィルタの下の終端に向かって先細りになっており、前記微細構造フィルタの前記複数の構造材料の層は前記上部の流体経路と前記下部の流体経路との間の空間を満たし、前記上部の流体経路に流入する流体の全てが、前記微細構造フィルタに入り、前記下部の流体経路に出て前記出口ノッチから流出する、
フィルタ装置。
A microstructured filter having a plurality of layers of structural material spaced to create an inlet channel and an outlet channel, wherein adjacent ones of the inlet channel and the outlet channel flow from the inlet channel towards the outlet channel A microstructured filter, comprising: a filter mechanism spaced from each other by intersecting channels that filter out, the intersecting channels being formed by removing a portion of the plurality of layers of structural material, and the microstructured filter A housing configured to receive the fluid, the housing being configured to connect to a chromatograph apparatus for testing the fluid,
Have
The housing has an inlet notch at a first end and an outlet notch at a second end, the microstructured filter is disposed between the inlet notch and the outlet notch, the inlet notch being an upper fluid Associated with the path, the upper fluid path having the widest point close to the inlet notch and towards the upper end of the microstructure filter close to the second end of the housing Tapered, the outlet notch being associated with the lower fluid path, the lower fluid path having the widest point close to the outlet notch and at the first end of the housing Adjacent, tapering towards the lower end of the microstructure filter, the plurality of layers of structural material of the microstructure filter being between the upper fluid path and the lower fluid path Meet the space, all fluid flowing into the fluid path of the upper enters the microstructure filter, and flows out from the outlet notch out the fluid path of the lower,
Filter device.
前記フィルタ機構は、前記流体内に存在する粒子を捕捉する大きさの開口を有する、請求項1に記載のフィルタ装置。   The filter device according to claim 1, wherein the filter mechanism has an opening sized to capture particles present in the fluid. 前記微細構造フィルタは、前記複数の構造層の隣接するものの間に構造的支持を提供する複数のスペーサー領域を有し、前記フィルタ機構は、前記複数のスペーサー領域の隣接するものの間に配置されている、請求項1に記載のフィルタ装置。   The microstructured filter comprises a plurality of spacer regions providing structural support between adjacent ones of the plurality of structural layers, and the filter arrangement is disposed between adjacent ones of the plurality of spacer regions The filter device according to claim 1. 前記複数のスペーサー領域の隣接するものは、前記複数の層の隣接する層の前記フィルタ機構を互い違いに配列するように、互いからずらして配置されている、請求項1に記載のフィルタ装置。   The filter device of claim 1, wherein adjacent ones of the plurality of spacer regions are offset from one another such that the filter features of adjacent layers of the plurality of layers are staggered. 微細構造フィルタは、流体が、前記微細構造フィルタの第一端に入り、前記微細構造フィルタの第二端を出るように、前記ハウジングの中に収められている、請求項1に記載のフィルタ装置。   The filter device of claim 1, wherein a microstructured filter is contained in the housing such that fluid enters the first end of the microstructured filter and exits the second end of the microstructured filter. . 微細構造フィルタは、エッチングされた入口セクション及びエッチングされた出口セクションを有する、請求項1に記載のフィルタ装置。   The filter device of claim 1, wherein the microstructured filter has an etched inlet section and an etched outlet section. 前記ハウジングは内側シェルを有する管状ケースであり、前記内側シェルは、微細構造フィルタを受容するためのノッチを含む、請求項1に記載のフィルタ装置。   The filter apparatus of claim 1, wherein the housing is a tubular case having an inner shell, the inner shell including a notch for receiving a microstructured filter. 前記フィルタ機構の少なくとも一部分には、前記フィルタ機構の表面積を増大させ、従って前記フィルタ機構によって前記流体内の粒子に対して働かさられる引力を増大させるためのナノスケール表面処理が施されている、請求項1に記載のフィルタ装置。   At least a portion of the filter arrangement is provided with a nanoscale surface treatment to increase the surface area of the filter arrangement and thus to increase the attraction exerted on the particles in the fluid by the filter arrangement. The filter device of claim 1. 前記ハウジングは、微細構造フィルタに流体を供給する第一コネクタを有し、前記第一コネクタは、前記微細構造フィルタに入る前に流体をろ過するように構成されている、請求項1に記載のフィルタ装置。   A housing according to claim 1, wherein the housing comprises a first connector for supplying fluid to a microstructure filter, the first connector being configured to filter fluid before entering the microstructure filter. Filter device. フリットは、複数の通路のセクションを囲む外周側壁を有する、請求項9に記載のフィルタ装置。   10. The filter device of claim 9, wherein the frit has an outer circumferential sidewall that encloses a plurality of passage sections. 前記複数の通路のセクションは、環状の構成に配置され、前記フリットの中心に近いセクションの通路が、前記外周側壁に近いセクションの通路よりも小さな直径の通路をもつように配列されている、請求項10に記載のフィルタ装置。   The sections of the plurality of passageways are arranged in an annular configuration, and the passageways of the sections near the center of the frit are arranged to have passageways of smaller diameter than the passageways of the sections near the peripheral sidewall. 11. A filter device according to item 10. 前記複数の通路のセクションは、特有の間隔又は直径を備えた複数の通路をそれぞれ有する、請求項10に記載のフィルタ装置。   11. The filter device of claim 10, wherein the sections of the plurality of passages each have a plurality of passages with a specific spacing or diameter. 入口チャネル及び出口チャネルを作り出すようにエッチングされた、複数の犠牲層及び構造材料の外層を有する微細構造フィルタであり、前記入口チャネル及び前記出口チャネルの隣接するものは、前記入口チャネルから前記出口チャネルに向かって流体をろ過する交差チャネルによって互いから離間されており、前記交差チャネルは、前記犠牲層の一部分をエッチングして除くことにより形成されているフィルタ機構を有し、前記複数の犠牲層は:
ベース材料;
等距離に互いから離間されているセクションの第一層であり、前記第一層は前記ベース材料上に配置されている、第一層;
前記第一層上に堆積させられている第二層であり、前記第二層は、前記第一層のセクションの間の空間を覆うように、前記第一層のセクションからずらして配置されているセクションの二つ組みを有する、第二層;
前記第二層上に堆積させられている第三層であり、前記第三層は、前記第二層のセクションからずらして配置されているセクションの三つ組みを有する、第三層;及び
前記第三層上に堆積させられている第四層であり、セクションは、連続的であり且つ前記微細構造フィルタの長さの半分にわたって延びる、第四層;
を有し、
前記構造材料の外層は、前記第四層上に配置されている;
微細構造フィルタ、並びに
前記微細構造フィルタを受容するように構成されたハウジングであり、前記ハウジングは前記流体を試験するためのクロマトグラフ装置に接続するように構成されている、ハウジング、
を有する、フィルタ装置。
A microstructured filter having a plurality of sacrificial layers and an outer layer of structural material etched to create an inlet channel and an outlet channel, adjacent ones of the inlet channel and the outlet channel from the inlet channel to the outlet channel. Are spaced from one another by intersecting channels that filter fluid towards, the intersecting channels having a filter mechanism formed by etching away a portion of the sacrificial layer, the plurality of sacrificial layers being :
Base material;
A first layer of sections equidistantly spaced from one another, said first layer being disposed on said base material;
A second layer deposited on the first layer, the second layer being offset from the sections of the first layer so as to cover the space between the sections of the first layer Having a double set of sections, the second layer;
A third layer deposited on the second layer, the third layer having a triple of sections offset from the sections of the second layer; and the third layer; A fourth layer deposited on three layers, the section being continuous and extending over half of the length of said microstructured filter;
Have
The outer layer of structural material is disposed on the fourth layer;
A microstructure filter, and a housing configured to receive the microstructure filter, wherein the housing is configured to connect to a chromatographic device for testing the fluid.
A filter device.
空間は、前記微細構造フィルタの中にエッチングされ、スペーサー領域の間に開口を作り出す、請求項13に記載のフィルタ装置。   14. The filter device of claim 13, wherein spaces are etched into the microstructured filter to create an opening between spacer regions.
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