JP2013537478A

JP2013537478A - ナノ粒子フィルター

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Publication number: JP2013537478A
Application number: JP2013519639A
Authority: JP
Inventors: ザサード，ヴィンチェンゾカササンタ
Original assignee: Empire Technology Development LLC
Current assignee: Empire Technology Development LLC
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2030-07-15
Also published as: WO2012008963A1; EP2593400A1; US8475665B2; CN102971248A; EP2593400A4; WO2012008963A8; CN102971248B; JP5697280B2; US20120012533A1

Abstract

ナノ粒子を流体からある位置へと移動するのに有効であるナノ粒子フィルターおよびシステムのための技術が一般に説明される。いくつかの例では、方法は、ナノ粒子を含む流体を提供することを含む。いくつかの例では、方法はさらに、第１の光を流体に照射して第１のプラズモンを生成することを含む。いくつかの例では、第１のプラズモンは、ナノ粒子を凝集してナノ粒子凝集を生成するのに有効である。いくつかの例では、方法は、第２の光を流体に照射して第２のプラズモンを生成することを含む。いくつかの例では、第２のプラズモンは、ナノ粒子凝集をある位置へと移動するのに有効である。

Description

本明細書で他に明確な記載がない限り、この節で示される材料はいずれも本願の特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、本明細書に含まれていることによって従来技術と認められることはない。

製造および化学工程では、望まない粒子を含む所望の流体を製造することがある。流体および粒子はフィルターへと供給することができる。フィルターを使用して、流体から望まない粒子の少なくともいくつかを除去することができる。

１つの例では、ナノ粒子を流体から除去する方法が説明される。いくつかの例では、方法は、第１のプラズモンを生成するために第１の光を流体に照射することを含む。いくつかの例では、第１のプラズモンはナノ粒子を凝集してナノ粒子凝集を生成するために効果的である。いくつかの例では、第２のプラズモンを生成するために第２の光を流体に照射することを含む。いくつかの例では、第２のプラズモンはナノ粒子凝集をある位置へと移動するために効果的である。

別の例では、ナノ粒子フィルターが説明される。いくつかの例では、ナノ粒子フィルターは、少なくとも１つの壁および少なくとも１つのポートを含むチャンバーを含む。いくつかの例では、チャンバーは、ナノ粒子を含む流体を保持し、１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーの透過を可能にするように構成される。いくつかの例では、ナノ粒子フィルターは、１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーをチャンバーに供給するように構成された光源を含む。いくつかの例では、プラズモンは、１つまたは複数のナノ粒子を少なくとも１つのポートへと移動するために十分な正味の力ベクトル（a net force vecotr）を１つまたは複数のナノ粒子に生成するのに有効である。

別の例では、ナノ粒子フィルターシステムが説明される。いくつかの例では、ナノ粒子フィルターシステムは、流体を保持するのに有効なリザーバを含む。いくつかの例では、ナノ粒子フィルターシステムは、少なくとも１つの壁および少なくとも１つのポートを含むチャンバーを含む。いくつかの例では、チャンバーは、１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーの透過を可能にするように構成される。いくつかの例では、チャンバーはリザーバと流体連通する。いくつかの例では、ナノ粒子フィルターシステムは、１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーを提供するように構成された光源を含む。いくつかの例では、ナノ粒子フィルターシステムは、光源と連絡するプロセッサを含む。いくつかの例では、プロセッサは、第１のプラズモンを生成するために、第１の光をチャンバーの第１の位置へと照射するように光源を制御するのに有効である。いくつかの例では、第１のプラズモンは、第１の粒子凝集を生成するのに有効である。いくつかの例では、プロセッサは、第２のプラズモンを生成するために、第２の光をチャンバーの第２の位置へと照射するように光源を制御するのに有効である。いくつかの例では、第２のプラズモンは、第２の粒子凝集を生成するのに有効である。いくつかの例では、第１および第２のプラズモンは、流体からのナノ粒子をポートに向かって移動するのにさらに有効である。

本開示の前述および他の特徴は、添付の図面と併せて以下の説明および添付の特許請求の範囲を読めば、より十分に明らかになるであろう。これらの図面は本開示によるいくつかの実施形態を示しているに過ぎず、従ってその範囲を制限するとみなされるべきではないことを理解した上で、本開示は、添付の図面を参照してさらなる専門性および詳細とともに説明される。

本明細書に説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成される、ナノ粒子フィルターシステムの例示的な実施形態の側面図である。本明細書に説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成される、ナノ粒子フィルターの例示的な実施形態の側面図である。本明細書に説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成される、ナノ粒子フィルターの例示的な実施形態の側面図である。本明細書に説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成される、ナノ粒子フィルターの例示的な実施形態の側面図である。本明細書に説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成される、ナノ粒子フィルターの例示的な実施形態の側面図である。本明細書に説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成される、ナノ粒子フィルターを実施するための例示的なプロセスの流れ図である。本明細書に説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成される、ナノ粒子フィルターを実施するための例示的なコンピュータプログラム製品を示す図である。本明細書に説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成される、ナノ粒子フィルターを実施するように適合されたいくつかの例示的なコンピューティングデバイスを示すブロック図である。

以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図面では、別段の記載がない限り、同様の記号は一般に同様の構成部品を示す。詳細な説明、図面および特許請求の範囲で説明される例示的な実施形態は、制限的な意味を有するものではない。本明細書に示された主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用することもでき、他の変更を行うこともできる。本明細書で一般に説明され、図において例示される本開示の態様は、多種多様な異なる構成に配置し、置換し、組み合わせ、分離し、および／または設計することができ、それらは全て明示的に企図され、本開示の一部を形成することができることが容易に理解されよう。

本開示は一般に、ナノ粒子フィルターに関する装置、システム、デバイスおよび方法について特に説明する。

簡略に述べると、ナノ粒子を流体からある位置へと移動するのに有効なナノ粒子フィルターおよびシステムのための技術が一般に説明される。いくつかの例では、方法は、ナノ粒子を含む流体を提供することを含む。いくつかの例では、方法はさらに、第１の光を流体に照射して第１のプラズモンを生成することを含む。いくつかの例では、第１のプラズモンは、ナノ粒子を凝集してナノ粒子凝集を生成するのに有効である。いくつかの例では、方法は、第２の光を流体に照射して第２のプラズモンを生成することを含む。いくつかの例では、第２のプラズモンは、ナノ粒子凝集をある位置へと移動するのに有効である。

図１は、ナノ粒子フィルターシステムの例示的な実施形態の側面図である。いくつかの例では、ナノ粒子フィルターシステム１００は、リザーバ１０６、ナノ粒子フィルター１０２、および出口容器１１６を含むことができる。リザーバ１０６は、ナノ粒子１０４を含む流体１０８を保持することができる。いくつかの例では、ナノ粒子フィルター１０２は、チャンバー１４０、入口ポート１１２、出口ポート１１４、ポート１４２、およびナノ粒子容器１１０を含むことができる。入口ポート１１２は、リザーバ１０６と流体連通することができる。出口ポート１１４は、出口容器１１６と流体連通することができる。以下でより詳細に説明するように、いくつかの例では、リザーバ１０６からの流体１０８を、入口ポート１１２を通してナノ粒子フィルター１０２へと供給することができる。いくつかの例では、ナノ粒子フィルター１０２は、少なくともいくつかのナノ粒子１０４を流体１０８からポート１４２を通して容器１１０へと移動するように適合することができる。いくつかの例では、容器１１０は、濾過される流体１０８と同様の性質の流体媒体で満たすことができる。いくつかの例では、チャンバー１４０と容器１１０には重大な圧力差はない。いくつかの例では、チャンバー１４０は、チャンバー１４０に光を照射した後に、流体１０８で満たすことができる（後述）。他の例では、チャンバー１４０は、ポート１４２を通してチャンバー１４０に光を照射する前に、流体１０８で満たすことができる。いくつかの例では、次いで、流体１０８より２０〜８０％少ないナノ粒子１０４を有する流体１０８ａを、出口ポート１１４を通して出口容器１１６へと供給することができる。

いくつかの例では、ナノ粒子１０４は、限定はされないが、回転楕円体、長方形、多角形および球体構造を含む任意の形状、および／または限定はされないが、金属、無機物、セラミック、有機物、有機金属、ポリマー、生化学的物質および生物学的物質などの材料または材料の組み合わせの粒子とすることができ、３つの物理的寸法が全て約１ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内である。いくつかの例では、流体１０８は、限定はされないが、酸性または塩基性媒体または有機溶媒または媒体を含む水溶液とすることができる。いくつかの例では、ナノ粒子１０４は流体１０８中に懸濁することができる。ナノ粒子１０４以外の粒子を流体１０８中に懸濁することもできる。

いくつかの技術分野では、ナノ粒子フィルター１０２を適用するための用例を提供するナノ粒子懸濁液を製造する。例えば、いくつかの免疫測定技術では、タンパク質およびペプチドに金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）ナノ粒子タグを使用する。免疫測定後にタグ付けされた試料タンパク質を分離または収集する必要がある場合、膜型フィルターを使用せずに、ナノ粒子フィルターによってこの分離を完了することができる。

図２は、ナノ粒子フィルターの例示的な実施形態の側面図である。図２のフィルターは、図１のシステム１００のフィルター１０２と実質的に同様であり、詳細が追加されている。図１の構成部品と同様の符号が付された図２の構成部品は、明確性のために説明を省略する。

図２は、ナノ粒子フィルター１０２内部のナノ粒子１０４を含む流体１１８を示す。いくつかの例では、チャンバー１４０は、少なくとも１つの壁１２０によって画成することができる。いくつかの例では、壁１２０は、チャンバー１４０（後述）に保持された流体に表面プラズモンを結合することができる屈折率を有するガラスまたはプラスチックなどの透明な材料によって構成することができる。いくつかの例では、１．９より大きい屈折率を使用することができる。いくつかの例では、チャンバー１４０は、幅および長さが約１ｃｍ〜約２０ｃｍの平行六面体の形状とすることができる。いくつかの例では、壁１２０は、約０．５ｍｍ〜約５ｍｍの厚さを有することができる。ナノ粒子１０４が、限定はされないが、酸化物、ポリマー、有機化合物、生化学的物質および生物学的物質などの絶縁体を含む例では、壁１２０は金属膜１１８で内面被覆することができる。金属膜１１８は、壁１２０を均一または非均一に被覆することができ、全ての壁１２０を被覆することができ、および／または一部の壁１２０のみを被覆することができる。金属膜１１８は壁１２０の一部とすることができる。いくつかの例では、金属膜１１８は、限定はされないが、金、銀、パラジウム、銅、ロジウムおよび／またはそれらの混合物などを含むことができ、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの厚さを有することができる。ナノ粒子１０４が導電性または半導電性金属または化合物を含む例では、金属膜１１８は排除することができる。いくつかの例では、壁１２０は、以下でより詳細に説明するように、壁１２０に照射した光の波長を透過することができ、限定はされないが、約１．９〜約２．５の屈折率を有するガラスまたはプラスチックなどの材料で形成することができる。ある例では、ナノ粒子フィルター１０２は、２つのガラススライドおよびスペーサーから作製することができる。他の例では、チャンバー１４０は、成形または機械加工によってネット形状に製造または形成することができる。

図３、４および５は、本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態によるナノ粒子フィルターの例示的な実施形態の側面図である。図３、４、５のフィルターは、図１および２のフィルター１０２と実質的に同様であり、詳細が追加されている。図１および２の構成部品と同様の符号が付された図３、４および５の構成部品は、明確性のために説明を省略する。

図３、４および５は、少なくともいくつかのナノ粒子１０４を流体１０８から除去するためにナノ粒子フィルター１０２を使用する方法の例を示す。いくつかの例では、ナノ粒子フィルター１０２は、限定はされないが、レーザー、発光ダイオード、フィルター白色光、フィルター発光管またはフィルター蛍光灯などの光源１２４を含むことができる。いくつかの例では、光源１２４は、表面プラズモンポラリトンが金属膜１１８または金属ナノ粒子１０４に結合するように、壁１２０に対して傾斜させることができる。いくつかの例では、光源１２４およびメモリ１２８はどちらもプロセッサ１２６と通信することができる。いくつかの例では、プロセッサ１２６はさらに、データワイヤまたはワイヤレスネットワークなどの通信リンク１１３を通して、入口ポート１１２および出口ポート１１４と通信することができる。プロセッサ１２８は、入口ポート１１２および出口ポート１１４を制御して、流体１０８をチャンバー１４０内およびチャンバー１４０外へと供給するように構成することができる。いくつかの例では、１つの光源１２４をそれぞれの壁１２０に使用することができる。いくつかの例では、複数の光源を１つまたは複数の壁１２０のそれぞれに使用することができる。光源１２４は、壁１２０を通って金属膜１１８および／または流体１０８に入射することができるビーム１２２を生成するように構成することができる。メモリ１２８は、光源１２４を制御するようにプロセッサ１２６によって使用される命令１３０のセットを含むように構成することができる。

図３を見ると、ナノ粒子１０４を含む流体１０８がフィルター１０２のチャンバー１４０の内部に示されている。チャンバー１４０は、流体１０８を保持するように構成することができる。いくつかの例では、プロセッサ１２６は、流体１０８を入口ポート１１２を通してフィルター１０２へと供給するように構成することができる。いくつかの例では、プロセッサ１２６は、流体１１８をチャンバー１４０内に入れることができるように、入口ポート１１２および出口ポート１１４を閉じるように構成することができる。いくつかの例では、流体１１８を、入口ポート１１２および出口ポート１１４を通して、毎分０．１立法センチメートル（ｃｃｍ）未満の流速で連続的に供給することができる。

いくつかの例では、流体１０８をチャンバー１４０内部に保持しながら、プロセッサ１２６を、光ビーム１２２ａを壁１２０の第１の位置１３６ａに、プラズモンを金属膜１１８またはナノ粒子１０４に結合させることができる入射角で照射するために、光源１２４を制御するように構成することができる。特定の角度は、波長、屈折率、金属膜１１８の化合物および厚さ、ならびにナノ粒子１０４の化合物およびサイズ範囲の関数とすることができる。いくつかの例では、ビーム１２２ａは、約３００ｎｍ〜約７００ｎｍなどの波長の光とすることができる。ビーム１２２は、単偏光波長、波長帯域または複数の波長を含むことができ、パルス、連続または他のデューティサイクルとすることができる。用途によって、様々な構成の波長および入射角を使用することができる。１０〜６０ｎｍのサイズの無機酸化物ナノ粒子を分離するための例では、３０〜６０度の角度で入射する６００ｎｍの赤色光を使用して、Ａｕから構成される６ｎｍの金属膜１１８が水性懸濁液内でプラズモンを結合させることができる。いくつかの例では、ビーム１２２ａが壁１２０にあたると、壁１２０による屈折によって、壁１２０がビーム１２２ａを屈曲させて金属膜１１８および／または流体１０８に入射させる。上述したように、壁１２０は透明とすることができ、ビーム１２２ａを金属膜１１８および／または流体１０８の面に向かって屈曲または屈折させる所望の屈折率とすることができる。

いくつかの例では、ビーム１２２が金属膜１１８および／または流体１０８にあたるとき、表面プラズモンポラリトンまたはプラズモン１３２を金属膜１１８の面１３２_ａ２で生成することができる。プラズモン振動１３２は、金属膜１１８と流体１０８の境界面付近に１３２_ａ１として示すエバネセント波として、流体１０８に結合することができる。いくつかの例では、ビーム１２２は、プラズモン１３２を生成するために十分な光エネルギーを提供するように構成することができる。いくつかの例では、プラズモン１３２は、金属膜１１８内の伝導電子の集団振動であり界面光励起として流体１０８へと延びることができる。いくつかの例では、ビーム１２２は金属膜１１８の面に平行に偏光し、金属膜１１８で使用される所定の導体のプラズモン励起エネルギー１３２_ａ２と一致する振動モードを生成することができる。ナノ粒子１０４が導電性または半導電性金属または化合物から形成される例では、１３２_ａ１で示すように、ナノ粒子１０４自体の内部にプラズモン１３２を生成することができる。ナノ粒子２０４が電気絶縁材料から形成される例では、プラズモン１３２ａ（１３２_ａ１および１３２_ａ２を含む）を金属膜１１８内に生成し、１３２_ａ２で示すように流体１０８に結合することができる。プラズモン１３２ａ（１３２_ａ１および１３２_ａ２を含む）は、少なくとも一部には、共鳴結合されたナノ粒子に支持されたプラズモンと光トラップとの間の光誘起された引力によって、ナノ粒子１０４を凝集してナノ粒子凝集１３４ａを生成することができる。ナノ粒子凝集１３４ａの生成によって、正味の力ベクトル１４４を生成し、図２と図３との間のナノ粒子濃度のわずかな減少によって示すように、少なくともいくつかのナノ粒子１０４を流体１１８から移動する。

図３は、壁１２０の第１の位置１３６ａに照射されるビーム１２２ａを示す。図４は、壁１２０の第２の位置１３６ｂに照射されるビーム１２２ｂを示す。いくつかの例では、ビーム１２２ｂは、光源１２４の電磁気的または電気機械的に起動される鏡を使用して位置１３６ｂへと移動することができる。ビーム１２２ｂを壁１２０の第２の位置１３６ｂに照射することによって、第２の位置１３６ｂ付近にプラズモン１３２ｂが生成される。プラズモン１３２ｂは、ナノ粒子１０４を凝集してナノ粒子凝集１３４ｂを生成することができる。ナノ粒子凝集１３４ｂ内のナノ粒子は、流体１０８内のナノ粒子１０４およびナノ粒子凝集１３４ａからのナノ粒子を含むことができる。ナノ粒子凝集１３４ｂは、ナノ粒子凝集１３４ａより大きくすることができる。さらに、ナノ粒子凝集１３４ｂは、少なくとも一部には、プラズモン１３２ｂの位置１３６ｂが位置１３６ａよりポート１４２に近いため、よりポート１４２に近くすることができる。ナノ粒子凝集１３４ｂの生成によって、正味の力ベクトル１４４を生成し続け、図３と図４との間のナノ粒子濃度のわずかな減少によって示すように、少なくともいくつかのナノ粒子１０４を流体１１８から移動する。

図４は、壁１２０の第２の位置１３６ｂに照射されるビーム１２２ｂを示す。図５は、壁１２０の第３の位置１３６ｃに照射されるビーム１２２ｃを示す。ビーム１２２ｃを壁１２０の第３の位置１３６ｃに照射することによって、第３の位置１３６ｃ付近にプラズモン１３２ｃが生成される。プラズモン１３２ｃは、ナノ粒子１０４を凝集してナノ粒子凝集１３４ｃを生成することができる。ナノ粒子凝集１３４ｃ内のナノ粒子は、流体１０８内のナノ粒子１０４およびナノ粒子凝集１３４ａ、１３４ｂからのナノ粒子を含むことができる。ナノ粒子凝集１３４ｃは、ナノ粒子凝集１３４ａおよび１３４ｂより大きくすることができる。さらに、ナノ粒子凝集１３４ｃは、少なくとも一部には、プラズモン１３２ｃの位置１３６ｃが位置１３６ｂよりポート１４２に近いため、よりポート１４２に近くすることができる。ナノ粒子凝集１３４ｃの生成によって、正味の力ベクトル１４４を生成し続け、図４と図５との間のナノ粒子濃度のわずかな減少によって示すように、少なくともいくつかのナノ粒子１０４を流体１１８から移動する。

ビーム１２２をチャンバー１４０に照射するように複数の位置１３６を選択することによって、少なくともいくつかのナノ粒子１０４を流体１０８からポート１４２およびナノ粒子容器１１０などの別の位置へと除去することができる。いくつかの例では、定義された繰り返しおよび／またはデューティサイクルで位置１３６のサイクルを使用することができる。いくつかの例では、位置１３６に約１／１００Ｈｚ〜約１／１０Ｈｚのデューティサイクルを使用することができる。繰り返し速度は光源１２２の電磁気的または電気機械的起動によって支配することができる。壁１２０を通してスポット的に照射する連続的サイクルによって、溶液１０８から容器１１０へのナノ粒子１０４の段階的除去を可能にすることができる。いくつかの例では、ビーム１２２は、約１ワット／ｍｍ^２〜約１００ワット／ｍｍ^２の光力密度出力を有することができる。

潜在的利点のなかでも特に、ナノ粒子フィルター１０２は、マイクロ流体デバイスおよび／またはチップオンラボ用途で使用することができる。異なるサイズのナノ粒子を移動するように、複数のフィルター１０２を一列または平行に配置することができる。例えば、いくつかのフィルター１０２は、特定のナノ粒子サイズまたは範囲に合わせた強度、波長、スペクトル、入射角、パワー、偏光などのビーム１２２を有することができる。

図６は、本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態によるナノ粒子フィルターを実施するための例示的なプロセスの流れ図である。図６のプロセスは、例えば、上記のフィルター１０２を使用して実施することができる。プロセスの例は、ブロックＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８および／またはＳ１０の１つまたは複数によって示されるように、１つまたは複数の動作、行動または機能を含むことができる。個別のブロックとして示されているが、様々なブロックを所望の実装形態に応じてさらなるブロックへと分割し、より少ないブロックへと結合し、または削除することができる。ブロックＳ２から処理を開始することができる。

ブロックＳ２では、ナノ粒子を有する流体を、ナノ粒子フィルターのチャンバーへと供給することによって、提供することができる。例えば、プロセッサをフィルターの入口ポートを通る流体の供給を制御するように構成することができる。ブロックＳ２からブロックＳ４へと処理を続けることができる。

ブロックＳ４では、所望の量のナノ粒子が流体から除去されるまでブロックＳ６、Ｓ８およびＳ１０を繰り返すように、ループを作成することができる。例えば、光散乱および光分光技術など、多くのｉｎ−ｓｉｔｕ光学技術を使用して、溶液中のナノ粒子の濃度を所定時間に測定することによって、ナノ粒子の除去を監視することができる。ブロックＳ４からブロックＳ６へと処理を続けることができる。

ブロックＳ６では、第１の光のビームをチャンバーの第１の位置に照射するために、プロセッサによって光源を制御するように構成することができる。第１の光のビームは、流体中に第１のプラズモンを生成することができる。第１のプラズモンは、第１のナノ粒子凝集を生成することができる。ブロックＳ６からブロックＳ８へと処理を続けることができる。

ブロックＳ８では、第２の光のビームをチャンバーの第２の位置に照射するために、プロセッサによって光源を制御するように構成することができる。第２の光のビームは、流体中に第２のプラズモンを生成することができる。第２のプラズモンは、第２のナノ粒子凝集を生成することができる。ブロックＳ８からブロックＳ１０へと処理を続けることができる。

ブロックＳ１０では、第１および第２のプラズモンによって生成された正味の力ベクトルによって、ナノ粒子を流体から位置へと移動することができる。

図７は、本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態によるナノ粒子フィルターを実施するための例示的なコンピュータプログラム製品３００を示す。プログラム製品３００は、信号伝達媒体３０２を含むことができる。信号伝達媒体３０２は、例えばプロセッサによって実行されるとき、図１〜６に関して上記で述べた機能の少なくともいくつかを提供することができる１つまたは複数の命令３０４を含むことができる。従って、例えば、フィルター１０２を参照すると、プロセッサ１２６は、媒体３０２によってシステム１００に伝達される命令３０４に応じて、図７に示すブロックの１つまたは複数に対応することができる。

いくつかの実装形態では、信号伝達媒体３０２は、限定はされないが、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、メモリなどのコンピュータ読取り可能媒体３０６を含むことができる。いくつかの実装形態では、信号伝達媒体３０２は、限定はされないが、メモリ、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）ＣＤ、Ｒ／ＷＤＶＤなどの読取り可能媒体３０８を含むことができる。いくつかの実装形態では、信号伝達媒体３０２は、デジタルおよび／またはアナログ通信媒体など（例えば、光ファイバーケーブル、導波管、ワイヤード通信リンク、ワイヤレス通信リンクなど）の通信媒体３１０を含むことができる。従って、例えばプログラム製品３００は、ＲＦ信号伝達媒体３０２によってフィルター１０２の１つまたは複数のモジュールに伝達することができ、信号伝達媒体３０２はワイヤレス通信媒体３１０（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従ったワイヤレス通信媒体）によって伝達される。

図８は、本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態によるナノ粒子フィルターを実施するように配置された例示的なコンピューティングデバイス４００を示すブロック図である。全くの基本構成４０２では、コンピューティングデバイス４００は代表的には、１つまたは複数のプロセッサ４０４およびシステムメモリ４０６を含む。プロセッサ４０４とシステムメモリ４０６との通信にはメモリバス４０８を使用することができる。

所望の構成に応じて、プロセッサ４０４は、限定はされないが、マイクロプロセッサ（μΡ）、マイクロコントローラ（μＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはそれらの組み合わせを含む任意のタイプとすることができる。プロセッサ４０４は、レベル１キャッシュ４１０およびレベル２キャッシュ４１２など複数のレベルのキャッシング、プロセッサコア４１４およびレジスタ４１６などを含むことができる。プロセッサコア４１４の例は、算術論理装置（ＡＬＵ）、浮動小数点装置（ＦＰＵ）、デジタル信号処理コア（ＤＳＰＣｏｒｅ）またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。メモリコントローラ４１８の例はプロセッサ４０４とともに使用することもでき、またはいくつかの実装形態では、メモリコントローラ４１８をプロセッサ４０４の内部部品とすることもできる。

所望の構成に応じて、システムメモリ４０６は、限定はされないが、揮発性メモリ（ＲＡＭなど）、不揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）またはそれらの組み合わせを含む任意のタイプとすることができる。システムメモリ４０６は、オペレーティングシステム４２０、１つまたは複数のアプリケーション４２２およびプログラムデータ４２４を含むことができる。

アプリケーション４２２は、図１〜７に関して上記で述べたものを含む本明細書で説明される機能を実施するように配置されるナノ粒子フィルターアルゴリズム４２６を含むことができる。プログラムデータ４２４は、本明細書で説明されるようにナノ粒子フィルターにとって有用となり得るナノ粒子フィルターデータ４２８を含むことができる。いくつかの実施形態では、アプリケーション４２２をオペレーティングシステム４２０のプログラムデータ４２４で動作するように配置して、ナノ粒子フィルターを提供することができるようにすることができる。上記の基本構成４０２は、内側の破線内の構成部品によって、図８に示されている。

コンピューティングデバイス４００は、基本構成４０２と任意の必要なデバイスおよびインターフェースとの通信をしやすくするように、他の特徴または機能、および他のインターフェースを有することができる。例えば、ストレージインターフェースバス４３４を介して基本構成４０２と１つまたは複数のデータストレージデバイス４３２との通信をしやすくするように、バス／インターフェースコントローラ４３０を使用することができる。データストレージデバイス４３２は取外し式ストレージデバイス４３６、非取外し式ストレージデバイス４３８またはそれらの組み合わせとすることができる。取外し式ストレージおよび非取外し式ストレージデバイスの例は、いくつか例を挙げると、フレキシブルディスクドライブおよびハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスクデバイス、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブなどの光ディスクドライブまたはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）およびテープドライブなどを含む。コンピュータストレージ媒体の例は、コンピュータ読取り可能命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータなど、情報を保存するための任意の方法または技術で実施される、揮発性および不揮発性、取外し式および非取外し式媒体を含むことができる。

システムメモリ４０６、取外し式ストレージデバイス４３６および非取外し式ストレージデバイス４３８は、コンピュータストレージ媒体の例である。コンピュータストレージ媒体は、限定はされないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイスまたは所望の情報を保存するために使用することができ、コンピューティングデバイス４００によってアクセスすることができる他の媒体を含む。そのようなコンピュータストレージ媒体は、コンピューティングデバイス４００の一部とすることができる。

コンピューティングデバイス４００はまた、バス／インターフェースコントローラ４３０を介して様々なインターフェースデバイス（例えば、出力装置４４２、周辺インターフェース４４４、および通信装置４４６）から基本構成４０２への通信をしやすくするために、インターフェースバス４４０を含むこともできる。出力装置４４２の例は、１つまたは複数のＡ／Ｖポート４５２を介してディスプレイまたはスピーカなどの様々な外部デバイスと通信するように構成することができる、グラフィック処理ユニット４４８およびオーディオ処理ユニット４５０を含む。周辺インターフェース４４４の例は、１つまたは複数のＩ／Ｏポート４５８を介して入力装置（例えば、キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイスなど）または他の周辺装置（例えば、プリンタ、スキャナなど）などの外部装置と通信するように構成することができる、シリアルインターフェースコントローラ４５４またはパラレルインターフェースコントローラ４５６を含む。通信デバイス４４６の例は、１つまたは複数の通信ポート４６４を介してネットワーク通信リンクで１つまたは複数の他のコンピューティングデバイス４６２と通信しやすいように配置することができる、ネットワークコントローラ４６０を含む。

ネットワーク通信リンクは通信媒体の一例とすることができる。通信媒体は、一般にはコンピュータ読取り可能命令、データ構造、プログラムモジュールまたは搬送波または他の搬送メカニズムなどの変調されたデータ信号の他のデータによって実施することができ、任意の情報伝達媒体を含むことができる。「変調されたデータ信号」は、特性セットの１つまたは複数を有し、または信号の情報をエンコードするように変更した信号とすることができる。限定はされないが、例えば、通信媒体は、ワイヤードネットワークまたは直接ワイヤード接続などのワイヤード媒体、およびアコースティック、無線周波数（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）および他のワイヤレス媒体などのワイヤレス媒体を含むことができる。本明細書で使用されるコンピュータ読取り可能媒体という用語は、ストレージ媒体および通信媒体のいずれも含むことができる。

コンピューティングデバイス４００は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルメディアプレーヤーデバイス、ワイヤレスウェブウォッチデバイス、パーソナルヘッドセットデバイス、特定用途向けデバイス、または上記機能のいずれかを含むハイブリッドデバイスなどの小型フォームファクタの携帯（またはモバイル）電子装置の一部分として実施することができる。コンピューティングデバイス４００は、ラップトップコンピュータおよび非ラップトップコンピュータの両方の構成を含むパーソナルコンピュータとして実施することもできる。

本開示は、本出願で説明した、様々な態様の例とみなされる特定の実施形態に限定されない。当業者には明らかなように、趣旨および範囲から逸脱することなく、多くの修正および変形を行うことができる。本明細書で列挙したものの他に、本開示の範囲内の機能的に等価な方法および装置が、上記の説明から当業者には明らかであろう。そのような修正および変形は、添付の特許請求の範囲内に含まれる。本開示は、添付の特許請求の範囲によって権利付与される全ての均等物とともに、添付の特許請求の範囲の用語によってのみ限定されるものである。本開示は特定の方法、試薬、化合物成分または生物学的システムに限定されるものではなく、もちろん変更することができる。本明細書で使用される用語は特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、限定するものではないことも理解されたい。

本明細書における実質的に全ての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。様々な単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（例えば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｂｕｔｎｏｔｌｉｍｉｔｅｄｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇａｔｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓｂｕｔｉｓｎｏｔｌｉｍｉｔｅｄｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔｌｅａｓｔｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅｏｒｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（例えば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅｏｆｔｈｅｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒｏｆｔｈｅｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

さらに、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループを用いて記載される場合、当業者は、本発明がこの記載によってマーカッシュグループの任意の個々の部材または部材の下位グループも記載することを理解するであろう。

当業者には明らかなように、ありとあらゆる目的のために、例えば明細書の提出に関して、本明細書で開示される全ての範囲は、全ての可能な下位範囲およびその下位範囲の組み合わせも包含する。挙げられている範囲は、その範囲が少なくとも二等分、三等分、四等分、五等分、十等分などに分割することができることを十分に記載し、可能にするものとして容易に理解することができるであろう。非限定的な例として、本明細書で説明される各範囲は、下側三分の一、中間三分の一および上側三分の一などに容易に分割することができる。また、当業者には明らかなように、「まで」、「少なくとも」、「より大きい」、「より小さい」などの全ての用語は、記載された数を含み、次いで上記のように下位範囲へと分割することができる範囲のことをいう。最後に、当業者には明らかなように、範囲はそれぞれの個々の部材を含む。従って、例えば１〜３のセルを有するグループは、１、２または３つのセルを有するグループのことをいう。同様に、１〜５のセルを有するグループは、１、２、３、４または５つのセルなどを有するグループのことをいう。

本明細書では様々な態様および実施形態を開示したが、当業者には他の態様および実施形態が明らかであろう。本明細書に開示された様々な態様および実施形態は例示のためのものであり、限定するためのものではなく、真の範囲および趣旨は添付の特許請求の範囲に記載されている。

Claims

ナノ粒子を流体から除去する方法であって、
前記ナノ粒子を凝集してナノ粒子凝集を生成するのに有効である第１のプラズモンを生成するために、第１の光を前記流体に照射することと、
前記ナノ粒子凝集をある位置へと移動するのに有効である第２のプラズモンを生成するために、第２の光を前記流体に照射することとを含む方法。
前記第１および第２の光が約３００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長を有する、請求項１に記載の方法。
前記流体がチャンバー内へと供給され、
前記チャンバーが金属膜を含み、
前記第１のプラズモンが前記金属膜内で生成され、
前記第１のプラズモンが前記流体に結合される、請求項１に記載の方法。
前記第１の光を照射する前に、
前記流体を前記チャンバーの入口ポートを通してチャンバー内へと供給することと、
前記入口ポートを閉じることとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記第１の光を照射しながら、および第２の光を照射しながら、
前記流体を入口ポートを通してチャンバー内へと供給することと、
前記流体を出口ポートを通して前記チャンバーから外へ供給することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
第１の光を照射することおよび第２の光を照射することを特定の繰り返し速度で複数回繰り返すことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記第１のプラズモンが前記流体内に生成される、請求項１に記載の方法。
前記第１のプラズモンを生成するために、前記第１の光を前記チャンバーの第１の位置へと照射することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
前記第２のプラズモンを生成するために、前記第２の光を前記チャンバーの第２の位置へと照射することをさらに含み、前記第１および第２のプラズモンが前記ナノ粒子凝集を前記位置へと移動するのに有効である、請求項８に記載の方法。
前記流体がチャンバー内へと供給され、
前記チャンバーが複数の壁を含み、前記方法がさらに、第１および第２の光をそれぞれ、各壁の第１および第２の位置にそれぞれ照射することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
ナノ粒子を含む流体を保持し、１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーの透過を可能にするように構成されている、少なくとも１つの壁および少なくとも１つのポートを含むチャンバーと、
前記１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーを前記チャンバーに供給するように構成された光源とを含み、
前記プラズモンが、前記１つまたは複数のナノ粒子を前記少なくとも１つのポートに向かって移動するために十分な正味の力ベクトルを１つまたは複数のナノ粒子に生成するのに有効である、ナノ粒子フィルター。
光源と通信するプロセッサをさらに含み、
前記プロセッサが、
第１の粒子凝集を生成するのに有効である第１のプラズモンを生成するために、第１の光を前記チャンバーの第１の位置へと照射するように前記光源を制御することと、
第２の粒子凝集を生成するのに有効である第２のプラズモンを生成するために、第２の光を前記チャンバーの第２の位置へと照射するように前記光源を制御することとに有効であり、
前記第１および第２のプラズモンがさらに、前記ナノ粒子を前記ポートに向かって移動するのに有効である、請求項１１に記載のナノ粒子フィルター。
前記チャンバーの前記壁が金属膜を含み、
前記第１のプラズモンが前記金属膜内に生成され、前記第１のプラズモンが前記流体に結合される、請求項１２に記載のナノ粒子フィルター。
前記チャンバーがさらに、
入口ポートと、
出口ポートとを含む、請求項１２に記載のナノ粒子フィルター。
前記プロセッサがさらに、前記入口ポートおよび前記出口ポートと通信し、前記プロセッサがさらに、前記流体を前記チャンバー内へ供給するために前記入口ポートを制御し、前記入口ポートを閉じるために前記入口ポートを制御するのに有効である、請求項１４に記載のナノ粒子フィルター。
前記プロセッサがさらに、前記入口ポートおよび前記出口ポートと通信し、前記プロセッサがさらに、前記第１の光を照射するために光源を制御し、前記第２の光を照射するために光源を制御するのに有効であるとともに、
前記流体を前記チャンバー内へ供給するために前記入口ポートを制御し、
前記流体を前記チャンバーから外へ供給するために前記出口ポートを制御するのに有効である、請求項１４に記載のナノ粒子フィルター。
流体を保持するのに有効なリザーバと、
１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーの透過を可能にするように構成されており、前記リザーバと流体連通する、少なくとも１つの壁および少なくとも１つのポートを含むチャンバーと、
前記１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーを前記チャンバーに供給するように構成された光源と
前記光源と通信するプロセッサとを含み、
前記プロセッサが、
第１の粒子凝集を生成するのに有効である第１のプラズモンを生成するために、第１の光を前記チャンバーの第１の位置へと照射するように前記光源を制御することと、
第２の粒子凝集を生成するのに有効である第２のプラズモンを生成するために、第２の光を前記チャンバーの第２の位置へと照射するように前記光源を制御することとに有効であり、
前記第１および第２のプラズモンがさらに、前記ナノ粒子を前記流体から前記ポートに向かって移動するのに有効である、ナノ粒子フィルターシステム。
前記チャンバーと流体連通する容器と、
前記リザーバと前記チャンバーとの間の第１のポートと、
前記チャンバーと前記容器との間の第２のポートとを含む、請求項１７に記載のナノ粒子フィルターシステム。
前記チャンバーが第１のチャンバーであり、
前記光源が第１の光源であり、
前記プロセッサが第１のプロセッサであり、
前記システムがさらに、
第２のチャンバー内に１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーの透過を可能にするように構成されており、前記第１のチャンバーと連通する、少なくとも１つの壁および少なくとも１つのポートを含む第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバー内に１つまたは複数のプラズモンを生成するために十分な光エネルギーを前記第２のチャンバーに供給するように構成された第２の光源と、
前記第２の光源と通信する第２のプロセッサとを含み、
前記第２のプロセッサが、
第３の粒子凝集を生成するのに有効である第３のプラズモンを生成するために、第３の光を前記第２のチャンバーの第３の位置へと照射するように前記第２の光源を制御することと、
第４の粒子凝集を生成するのに有効である第４のプラズモンを生成するために、第４の光を前記第２のチャンバーの第４の位置へと照射するように前記第２の光源を制御することとに有効であり、
前記第３および第４のプラズモンがさらに、別のナノ粒子を前記第２のチャンバーの前記ポートに向かって移動するのに有効である、請求項１７に記載のナノ粒子フィルターシステム。
前記チャンバーと流体連通する容器をさらに含み、
前記第１および第２のプラズモンが、前記ナノ粒子を前記流体から前記容器へと移動するのに有効である、請求項１７に記載のナノ粒子フィルターシステム。