JP2017512128A - 選択的分析用の1ミクロン未満の材料を取得するための採取器、及び関連する使用方法 - Google Patents
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Abstract
ナノサイズの成分を含む1ミクロン未満の成分を溶液から取得するための採取器は、内側の穴を有するシリンダーと、シリンダーの一端部から延在するニードルと、内側の穴にニードルと反対側のシリンダーの端部において受容されているプランジャと、を有している。フィルタカートリッジがニードルとシリンダーとの間に配置されている。フィルタカートリッジは、2つの特定サイズ範囲の細孔を有する少なくとも1つの膜を保持している。溶液をシリンダー内へと引き込むプランジャの操作により、2つの特定サイズ範囲の間のサイズを有する1ミクロン未満又はナノサイズの成分を保持することが可能とされる。
Description
本出願は、2014年2月28日出願の米国特許出願番号14/193,007号の一部継続出願であり、当該出願は参照によりその全体が本明細書に取り込まれる。
本発明は、概して採取器に関する。具体的には、本発明は、ナノサイズの材料を含む1ミクロン未満の材料を溶液から捕捉する採取器に関する。より具体的には、本発明は、特定サイズ範囲の分子を選択的に収集するための細孔サイズを有する膜を備えた採取器に関する。
最新の医療検査技術は高度に専門的であり、検査を実施するために多くの個別の装置や方策が必要である。医療検査において、ウィルス、細菌又は毒素等の特定物質の試験や定量評価分析を行うことが望ましい。現行のテスト方法は、効果的ではあるけれどもいくつかのデメリットも有する電気化学的技術及び医薬技術に依存している。
十分理解されているように、評価分析とは、ターゲット(標的)実在物の存在や量又は機能的活動を定性的に査定し又は定量的に測定する医学的検査、薬理学、環境生物学及び分子生物学における調査/分析行為である。ターゲット実在物は、検体、又は分析の測定量又はターゲットと称されることもある。換言すれば、ターゲット実在物は、溶液又は他の媒体に含まれており、ターゲット実在物を更に分析可能とするために、ターゲット実在物は選択的に蓄積されなくてはならない。評価分析プロセスとしての1つの重要なプロセスは、更なる分析のためにサンプルを収集することである。現行のシステムでは、選択されたサイズ範囲の分子を迅速且つ明確な態様で収集することはできない。例えば、直径15乃至25ナノメートルのサイズ範囲の分子を分析することが望ましい場合がある。過去の方法では、25ナノメートルまでの分子を収集することしかできず、したがって直径15ナノメートル未満のサイズの分子が更に収集されるであろうが、このような不適切な小さいサイズの分子はサンプルの検査を混乱させてしまうことがある。例えば、特定物質の存在のための一般的な試験として、病原体を血漿から分離することが望ましいことがある。実際に、巨大分子(例えば重金属毒素)、タンパク質(例えば狂牛病の原因となるプリオン)、及びインフルエンザやHIVを含む特定のウィルスは、10オングストローム乃至1000オングストロームのサイズ分布における特定の帯域を占めている。
したがって、当技術分野において、特定サイズ範囲の材料を選択的に取得することができる採取器に対する必要性が存在している。更に、当技術分野において、ナノメートル範囲のサイズの分子を選択的に取得する必要性が存在している。
上記に鑑みて、本発明の態様は、選択的な評価分析のためのナノサイズの材料を取得するための採取器、及び関連する使用方法を提供することである。
本発明の他の態様は、ナノサイズの成分を溶液から取得するための採取器を提供することである。この採取器は、シリンダー内部を有するシリンダーと、シリンダーの一端部から延在するニードルと、ニードルと反対側のシリンダーの端部においてシリンダー内部に受容されたプランジャと、ニードルとシリンダーとの間に保持されたフィルタカートリッジと、を備えている。フィルタカートリッジは、2つの特定サイズ範囲の細孔を有する少なくとも1つの膜を保持している。溶液をシリンダー内部に引き込むプランジャの操作により、前記2つの特定サイズ範囲の間のサイズを有するナノサイズの成分を得ることが可能となる。
本発明の更に他の態様は、所定のサイズ範囲を有する1ミクロン未満又はナノサイズの成分を溶液から取得するための方法を提供する。この方法は、フィルタカートリッジを有する採取器を準備する工程であって、フィルタカートリッジは採取器のニードルとシリンダーとの間に保持されている工程と、フィルタカートリッジに保持された少なくとも1つの膜をニードルとシリンダーとの間に位置決めする工程であって、少なくとも1つの膜は2つの特定サイズの細孔を有している工程と、溶液を、第1の特定細孔サイズ範囲を有する少なくとも1つの膜と、第2の特定細孔サイズ範囲を有する少なくとも1つの前記膜に通過させて、2つの特定サイズ範囲の間のサイズを有する1ミクロン未満又はナノサイズの成分を保持する工程と、を備えている。更なる実施形態において、プランジャの移動により生成される求心力に代えて、遠心力がフィルタリングの実施に利用される。
本発明の更なる態様は、入口部と、出口部と、第1の特定サイズ範囲の細孔を有する第1膜部と、第2の特定サイズ範囲の細孔を有する第2膜部と、を備えたフィルタカートリッジにおいて、前記第1膜部と前記第2膜部は、前記第1膜部と前記第2膜部のうちの一方のみが前記入口部及び前記出口部と常に流体連通するように、前記入口部と前記出口部との間に選択的に位置決めされ得る、フィルタカートリッジを提供する。前記第1膜部と前記第2膜部は、単一の膜アセンブリに設けられ得る。或いは、第1及び第2膜部は、第1及び第2の膜アセンブリにそれぞれ設けられ得る。一実施形態において、入口部と出口部との間に膜部を通過する流体の流れ用の流路があるとき、膜部は入口部及び出口部と流体連通している。
一実施形態において、フィルタカートリッジは、前記単一の膜アセンブリを受容する選択的に位置決め可能な膜アセンブリホルダを有している。他の実施形態において、フィルタカートリッジは、第1膜及び第2膜アセンブリをそれぞれ受容する第1の膜アセンブリホルダ及び第2の膜アセンブリホルダを有している。より具体的な実施形態において、膜アセンブリホルダは回動可能である。
一実施形態において、フィルタカートリッジは、第1の側と、反対側の第2の側とを有するチャンバを更に備えている。一実施形態において、前記第1の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダは、前記チャンバの一側に配置され、前記第2の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダは、前記チャンバの反対側に配置されている。一実施形態において、第1の対向ギアが、前記第1の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダを備え、第2の対向ギアが、前記第2の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダを備え、前記各ギアは、前記膜部のそれぞれを位置決めして前記チャンバを閉鎖するように回動可能である。
具体的な実施形態において、前記第1膜部と前記第2膜部は、それぞれ二次元材料からなるシートから構成されている。具体的な実施形態において、第1膜部と第2膜部のそれぞれは、グラフェンをベースとした材料から構成されている。具体的な実施形態において、第1膜部と第2膜部のそれぞれは、グラフェンから構成されている。
具体的な実施形態において、第1膜部と第2膜部における細孔のサイズは、それぞれ5乃至1000オングストロームである。具体的な実施形態において、第1膜部における細孔のサイズは、第2膜部における細孔よりも大きい。具体的な実施形態において、第1膜部と第2膜部は単一の膜に配置されており、この単一の膜の配向により、本明細書で記載されるような第1膜部及び第2膜部の位置決めが可能とされる。一実施形態において、第1膜部と第2膜部は、別々の膜に配置されている。一実施形態において、第1膜部と第2膜部は、間にチャンバを有する別々の離間した膜に配置されている。一実施形態において、第1膜部及び第2膜部は別々の離間した膜に配置されており、第1又は第2膜のそれぞれは、入口部又は出口部を通過する流れを遮断することにより入口部又は出口部と流体連通していない。
他の態様において、本発明は、上述のフィルタカートリッジを備えた、1ミクロン未満又はナノサイズの成分を溶液から取得するための採取器を提供する。
関連する態様において、本発明は、内側の穴を有するシリンダーであって、前記穴の直径が当該シリンダーのネック部の端部において縮径しているシリンダーと、前記ネック部の端部の反対側の前記シリンダーの端部において前記内側の穴に受容されているプランジャと、ニードルと、前記ニードルと前記シリンダーとの間に保持されたフィルタカートリッジであって、第1の特定サイズ範囲の細孔を有する第1膜部と、第2の特定サイズ範囲の細孔を有する第2膜部とを含むフィルタカートリッジと、を備えた、1ミクロン未満の成分を溶液から取得するための採取器において、前記第1膜部と前記第2膜部は、前記第1膜部と前記第2膜部のうちの一方のみが前記ニードル及び前記シリンダーと常に流体連通するように、前記前記ニードルと前記シリンダーとの間に選択的に位置決めされ得る採取器を提供する。
他の態様において、本発明は、上述の採取器を準備する工程と、第1の特定細孔サイズ範囲を有する第1膜部及び第2の特定細孔サイズ範囲を有する第2膜部に溶液を通過させて、前記2つの特定サイズ範囲の間のサイズを有する1ミクロン未満の成分を保持する工程と、を備えた、所定のサイズ範囲を有する1ミクロン未満の成分を溶液から取得する方法を提供する。
本発明の他の態様は、図面及び明細書に記載の詳細な説明を参照することにより、当業者に明らかであろう。
本発明の上述及び他の特徴及び利点は、以下の説明、別記の請求項、及び添付図面を参照してよりよく理解されるであろう。
一態様において、本発明は、皮下又は他のタイプの採取器であって、採取器のニードルとシリンダー(barrel)との間に交換可能なフィルタカートリッジを設けられた採取器に関する。カートリッジは交換可能又は取り外し可能であり得るとともに、異なる穿孔サイズを有する1ミクロン未満又はナノフィルタを含む1つ又は複数の膜を有し得る。簡潔に言えば、本装置の操作は以下の工程において実施される。穿孔サイズAを有する膜を採取器内に配置する。血漿等の試料をこの膜を介して採取器内に導入する。膜は、穿孔サイズAより概して大きい粒子や溶解分子を拒絶しつつ、穿孔サイズAと概して等しい又はこれより小さい材料の通過を許容する。穿孔サイズAより小さい穿孔サイズBを有する別のフィルタを、採取器内に配置する。次いで、採取器が操作され、これにより採取器に残る内容物は、穿孔サイズBと穿孔サイズAとの間の寸法を有する分子材料のみを含むこととなる。したがって、選択された1ミクロン以下又はナノサイズの材料は、特定サイズ範囲を有することができ、そしてこの材料を更に評価したり処理したりすることができる。本明細書において、「溶液」という用語は、概して、採取器に採取可能であるような実質的に液体の材料を指すために使用されるが、材料という用語又は他の類似の用語でも称され得る。「溶液」は、イオン(カチオン又はアニオン)、分子(小分子、又はペプチド、タンパク質核酸(RNA、DNA)、多糖、デンプン、毒素、ウィルス、及び他の生物高分子等の生体分子)、又はフィルタカートリッジに補足することが望まれる他の同等のサイズを有する材料等の成分を含有している。「溶液」とは、その中に溶解している分子又はイオンを含む水やアルコール、又はこれらの混合体等の溶媒、又は成分がその中に懸濁している及び/又は溶解している懸濁液であり得る。例えば、血液サンプルは、ナノサイズの成分とナノサイズより大きい成分とを含有し得る。そして、このような「溶液」は、溶解成分や懸濁成分を含有し得る。
一実施形態において、本発明は、一般的に、液体(水、アルコール等の溶媒、又はこれらの混合体)に含まれる、約100nm(1000オングストローム)までのサイズ範囲を有する成分(イオン、分子、粒子、ウイルス等)であるナノサイズの成分の補足に関する。
本発明は、1ミクロン未満又はナノサイズの成分の分離を達成するために、膜部及び複数の細孔を有する二次元材料からなる膜を利用する。本発明において有用な二次元材料の変形例は本技術分野において公知である。多くの実施形態において、二次元材料は、グラフェン、硫化モリブデン、又は窒化ホウ素からなる。一実施形態において、二次元材料は、グラフェンをベースとした材料である。より具体的な実施形態において、二次元材料はグラフェンである。本発明の開示の実施形態によるグラフェンは、単層グラフェン、複層グラフェン、又はこれらの組合せを含み得る。また、拡大された二次元分子構造を有する他のナノ材料も、本発明の開示の種々の実施形態における二次元材料を構成し得る。例えば、硫化モリブデンは、二次元分子構造を有する代表的なカルコゲニドであるが、他の様々なカルコゲニドが本発明の開示の実施形態における二次元材料を構成し得る。特定の応用に好適な二次元材料の選択は、グラフェン又は他の二次元材料が最終的に分散される化学的及び物理的環境を含む多くのファクターによって決定され得る。
一実施形態において、膜において有用な二次元材料は、グラフェンをベースとした材料(グラフェンベース材料)からなるシートである。グラフェンベース材料は、単層グラフェン、複層グラフェン、又は相互接続された単層又は複層グラフェンのドメイン、及びこれらの組合せを含むがこれらに限定されない。一実施形態において、グラフェンベース材料は、また、単層又は複層グラフェンシートを積層することにより形成された材料を含む。いくつかの実施形態において、複層グラフェンは、2乃至20個の層、2乃至10個の層、又は2乃至5個の層を含む。いくつかの実施形態において、グラフェンは、グラフェンベース材料における主要材料である。例えば、グラフェンベース材料は、少なくとも30%のグラフェン、又は少なくとも40%のグラフェン、又は少なくとも50%のグラフェン、又は少なくとも60%のグラフェン、又は少なくとも70%のグラフェン、又は少なくとも80%のグラフェン、又は少なくとも90%のグラフェン、又は少なくとも95%のグラフェンから構成される。いくつかの実施形態において、グラフェンベース材料は、30%乃至95%、40%乃至80%、50%乃至70%、60%乃至95%、又は75%乃至100%から選択された範囲のグラフェンから構成される。
本明細書において、「ドメイン」とは、原子が均一に配置されて結晶格子を構成している材料の領域を指す。あるドメインはその境界内で均一であるが、隣接する領域から異なっている。例えば、単一の結晶材料は、単一の配置原子ドメインを有している。一実施例において、グラフェンドメインの少なくともいくつかは1乃至100nm又は10−100nmのドメインサイズを有するナノ結晶である。一実施例において、グラフェンドメインの少なくともいくつかは、100nm乃至1ミクロン、又は200nm乃至800nm、又は300nm乃至500nmより大きいドメインサイズを有している。結晶学的欠損により各ドメインの縁部に形成された「粒界」が、隣接する結晶格子同士を区別する。いくつかの実施形態において、第1結晶格子は、シート面に対して直交する軸を中心とした回転により、第2結晶格子に対して回転され得る。これにより、これら2つの格子は、「結晶格子配向」において異なることとなる。
一実施形態において、グラフェンベース材料からなるシートは、単層又は複層グラフェン又はこれらの組合せからなるシートを備えている。一実施形態において、グラフェンベース材料からなるシートは、単層又は複層グラフェン又はこれらの組合せからなるシートである。別の実施形態において、グラフェンベース材料からなるシートは、複数の相互接続された単層又は複層グラフェンドメインを備えたシートである。一実施形態において、相互接続されたドメインは、互いに共有結合されてシートを形成している。シートにおけるドメインが結晶格子配向において異なる場合、シートは多結晶質である。
いくつかの実施形態において、グラフェンベース材料からなるシートの厚さは、0.34乃至10nm、0.34乃至5nm、又は0.34乃至3nmである。一実施形態において、グラフェンベース材料からなるシートは、固有欠損を有している。固有欠損とは、グラフェンベース材料からなるシート又はグラフェンからなるシートに選択的に導入される穿孔に対して、グラフェンベース材料の調製に起因するものである。このような固有欠損には、格子異常、孔、裂傷、亀裂又は皺傷が含まれるがこれらに限定されない。格子異常には、6個以外の員環(例えば、5、7又は9個の員環)を有する炭素環、空孔、(非炭素原子包含格子を含む)格子間欠損、及び粒界が含まれ得るがこれらに限定されない。
一実施形態において、グラフェンベース材料からなるシートの膜又は膜部は、更に、グラフェンベース材料のシートの表面に配置された非グラフェン炭素をベースとする材料(非グラフェン炭素ベース材料)から構成されている。一実施形態において、非グラフェン炭素ベース材料は長い領域オーダーを有さず、非晶質として分類され得る。いくつかの実施形態において、非グラフェン炭素ベース材料は、炭素及び/又は炭化水素以外の元素を更に備えている。非グラフェン炭素に含有され得る非炭素元素には、水素、酸素、ケイ素、銅及び鉄が含まれるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態において、非グラフェン炭素ベース材料は炭化水素から構成される。いくつかの実施形態において、炭素は非グラフェン炭素ベース材料における主要材料である。例えば、非グラフェンベース材料は、少なくとも30%の炭素、又は少なくとも40%の炭素、又は少なくとも50%の炭素、又は少なくとも60%の炭素、又は少なくとも70%の炭素、又は少なくとも80%の炭素、又は少なくとも90%の炭素、又は少なくとも95%の炭素から構成される。いくつかの実施形態において、非グラフェン炭素ベース材料は、30%乃至95%、又は40%乃至80%、又は50%乃至70%の選択された範囲の炭素から構成される。
本明細書において、孔が意図的に形成されている二次元材料を、例えば、「穿孔グラフェンベース材料」、「穿孔二次元材料」、又は「穿孔グラフェン」のように、「穿孔(された)」と称する。本発明の開示は、また、穿孔グラフェン、穿孔グラフェンベース材料、及び、約5乃至約100オングストロームのサイズ範囲を有する複数の細孔(又はホール)を含む他の穿孔二次元材料に関する。更なる実施形態において、孔のサイズは、100mn乃至1000nm、又は100nm乃至500nmの範囲に亘っている。本発明の開示は、更に、穿孔グラフェン、穿孔グラフェンベース材料、及び約5乃至1000オングストロームのサイズ範囲を有する複数の孔を含む他の穿孔二次元材料であって、1−10%のサイズ偏差又は1−20%のサイズ偏差を含むがこれに限定されない狭いサイズ分布を有する他の穿孔二次元材料に関する。一実施形態において、孔の特有の寸法は5乃至1000オングストロームである。円形の孔に関して、特有の寸法とは孔の直径である。非円形孔に関する実施形態において、特有の寸法とは、孔における最大距離、孔における最小距離、孔における最小距離及び最小距離の平均、又は細孔の面内領域に基づく同等の直径として捉えられる。本明細書で使用されるように、穿孔グラフェンベース材料には、非炭素原子が細孔の縁部において含まれている材料が含まれる。
図1を参照すると、本発明の概念に基づく採取器が、全体として符号20により示されている。採取器20は、管状構成を有するシリンダー22を有している。シリンダー22は、ニードル端部26と反対側のプランジャ端部24を有している。シリンダー22は、開放内部28を有している。フランジ30は、プランジャ端部24から径方向に延在している。
プランジャ34が、摺動可能にシリンダー22に受容されている。プランジャ34は、一端部にプランジャ先端部36を有している。プランジャ先端部36は、内部28において摺動移動が可能とされるようなサイズの外径を有している。プランジャ先端部36のサイズは、内部28から材料が移動しないようとするのに十分なシールを形成するとともに、プランジャが引かれるとニードル端部26において吸引力を生じさせるようなものとされていることが当業者に理解されるであろう。押圧端部38が、プランジャ先端部36の反対側にある。押圧端部38はユーザにより又は自動機構その他により、プランジャ先端部36を所望の方向において移動させるように操作され得ることが当業者に理解されるであろう。シリンダー内部のプランジャ以外の吸引機構を、本明細書に開示されるような細孔を有する膜を介して材料を押し出す又は引き込むために利用してもよい。
フィルタカートリッジ40が、シリンダー22のネック部の端部26に保持されている。以下に詳述するように、フィルタカートリッジ40は、分子等の所望のサイズの成分又は分子等のサイズ範囲の成分を、内部28又は適当なチャンバに保持することができるように、移動可能及び/又は交換可能であり得る。この保持方法の詳細、及びフィルタカートリッジの関連する構造的な特徴は、追って以下の説明に記載される。
ハブ44が、シリンダーのニードル端部26の反対側においてフィルタカートリッジ40の端部に接続されている。ニードル開口部52を有するニードル50が、ハブ44から延在している。
採取器20は、概して標準的な採取器と同様に動作する。最初に、プランジャ先端部36を、フィルタカートリッジ40に可能な限り近接した位置まで移動させる。ニードル50を、分子材料を有する溶液を含む溶液に差し込み、次いでプランジャ又は押圧端部38を移動させて、これにより、溶液がニードル開口部を介して、次いでフィルタカートリッジ40を介して、そしてシリンダー内部28へと引き込まれる吸引力が生成される。
図2を参照すると、膜が全体として符号60で示されている。膜60は、フィルタカートリッジ40に支持されて独特の構造的及び操作的特徴を提供する。
研究開発努力により、グラフェン等の二次元材料の形成、及び、特に、膜として利用され得るグラフェン材料からなる一貫性を有する均一のシート及び/又は長さを比較的大量に生産可能な製造方法がもたらされた。
膜60は、二次元材料からなるシートから構成されている。種々の実施形態において、二次元材料は、グラフェン、硫化モリブデン、又は窒化ホウ素からなる。より具体的な実施形態において、二次元材料はグラフェンである。種々の実施形態において、二次元材料は、グラフェンベース材料からなるシートから構成されている。一実施形態において、グラフェンベース材料からなるシートは、単層又は複層グラフェンからなるシート、又は複数の相互接続された単層又は複層グラフェンドメインからなるシートから構成されている。いくつかの実施形態において、複層グラフェンドメインは、2乃至5個の層、又は2乃至10個の層を有している。一実施形態において、グラフェンベース材料からなるシートを備えた層は、更に、グラフェンベース材料からなるシートの表面に配置された非グラフェン炭素ベース材料から構成されている。一実施形態において、非グラフェン炭素ベース材料の量は、グラフェンの量より少ない。いくつかの実施形態において、グラフェンベース材料におけるグラフェンの量は、60%乃至95%、又は75%乃至100%である。
一実施形態において、膜は、相互接続された六角形のリングで表される格子又は層の形状にあり得るグラフェンからなるシートから構成されている。開示された実施形態において、グラフェンシートは、炭素原子の単層、又は「数層グラフェン」と称されることもある炭素原子の複層から構成され得る。より大きい厚さ及びこれに対応するより大きい強度を有する単層又は複層グラフェンシートが形成され得ることが当業者に理解されるであろう。複数のグラフェンシートを、シートが成長又は形成される複数の層において提供可能である。或いは、複数のグラフェンシートを、単層グラフェン又は数層グラフェンであり得るシートを上下に積層又は配置することにより達成可能である。本明細書で開示される全ての実施形態に関して、単一のグラフェンシート又は複数のグラフェンシートを使用することができ、積層されたシートを何個でも使用することができる。複層グラフェンは、自己接着性によりその完全性を維持して機能することが、実験によりわかっている。これによりシートの強度が向上する。図2に示すように、膜60の炭素原子が、6個の炭素原子から構成される、炭素原子のハニカム格子を形成する六角リング構造の反復パターンを画成し得る。格子間細孔62が、シートにおいて6個の炭素原子からなる各リング構造により形成され得る。この格子間細孔は、直径において1ナノメートル未満である。実際に、格子間細孔は、その最長寸法において約0.23ナノメートル(2.3オングストローム)であると信じられていることが当業者に理解されるであろう。図2にはグラフェンシートの理想的な構成が示されているが、炭素原子の他の炭素原子への不完全な結合が1つ又は複数のシートにおける対応する不完全性の原因となり得るとともに、これにより格子間細孔のサイズが変わり得ることが当業者に理解されるであろう。
開示された実施形態に関して、膜60は、2つの異なる細孔サイズを有し得る。具体的には、膜60は、格子間細孔より比較的大きい細孔64(1つのみが図示されている)を有し得る。このような細孔64は、5オングストローム乃至1000オングストローム(0.5nm乃至10nm)の範囲に亘り得る。また、膜60は、細孔64より比較的大きい細孔66(1つのみが図示されている)を有している。説明される実施形態のいずれにおいても、細孔66のサイズは、5オングストローム乃至1000オングストローム(0.5nm乃至100nm)またはこれ以上の範囲に亘り得る。理解されるように、開示された採取器の実施形態における細孔サイズは、重複しないが互いに関連し合っている。更に、細孔サイズは、所与の範囲内であり得る。非制限的な例として、細孔64は10乃至15オングストロームのサイズであり得るのに対し、細孔66は45乃至50オングストロームのサイズであり得る。したがって、40オングストロームまでの異なるサイズの一連の分子や他の種を取得することができる。非制限的な例として、細孔64は10乃至20オングストロームのサイズであり得るのに対し、細孔66は90乃至100オングストロームのサイズであり得る。したがって、80オングストロームまでの異なるサイズの一連の分子や他の種を取得することができる。非制限的な例として、細孔64は30乃至40オングストロームのサイズであり得るのに対し、細孔66は60乃至70オングストロームのサイズであり得る。したがって、30オングストロームまでの異なるサイズの一連の分子や他の種を取得することができる。非制限的な例として、細孔64は10乃至20オングストロームのサイズであり得るのに対し、細孔66は1000オングストローム以上のサイズであり得る。したがって、10−20オングストロームの細孔を通過するように十分小さい分子や他の種が除去可能とされるとともに、より大きいナノサイズの分子や他の種が保持可能とされる。更なる実施形態において、より小さい細孔は0.5nm乃至100nmであり、より大きいサイズの細孔は200nm乃至500nmである。したがって、100nmの細孔を通過するように十分小さい分子や他の種が除去可能とされるとともに、より大きい1ミクロン未満の分子や他の種が保持可能とされる。2つの膜の間に保持されない1ミクロン未満又はナノサイズの成分が、そのサイズにより他の成分から効果的に分離され、所望の応用例において採用され得ることが容易に理解されるであろう。当然ながら、より小さい又はより大きい範囲を得ることができる。あるいくつか実施形態において、細孔64の範囲は最小に維持されることが好ましいが、細孔64のより広い範囲が特定の応用例において許容され得る。同様に、細孔66のサイズ範囲も、所定の範囲において異なるサイズ範囲を有し得る。
細孔64及び66を画成する炭素原子に対して、特定の機能を付与する処理をしてもよいことが当業者に理解されるであろう。例えば、ある成分が膜を通過することを許容又は促進し、好ましくない成分の通過を阻む又は妨害するように、溶液に含まれる成分の通過を阻む/妨害する、又は引き付ける/促進するようにしてもよい。例えば、マイナスに帯電したカルボキシレート基(−COO−)等の構成成分により機能付与された細孔は、プラスに帯電した(陽イオンの)種を阻む又は妨害することができる。
細孔を生成する及び細孔に機能付与する種々の方法が開発されており、これらを本明細書で開示される採取器に使用される膜を得るように利用することができる。
図3及び3Aを参照すると、膜アセンブリが全体として符号70により示されている。膜アセンブリ70はフィルタカートリッジ40に支持されるとともに、膜60が2つのメッシュ材料スクリーン72A及び72Bの間に挟持されるように構成されている。各スクリーン72A/72Bは対応するスクリーン開口部74A/74Bを有しており、これらは膜60が有する細孔64/66より顕著に大きい。多くの実施形態において、スクリーン72は膜60に構造的支持を提供するように設けられた不織布材料であり得る。開口部74と膜60の細孔64/66とは特に整列しているものではないということが理解されるであろう。この特定の実施形態において、唯一の特別な制限は、細孔64が膜60の一方の側、一部分又は半部に配置されているのに対し、他方の細孔66が他方の側、他の部分又は他の半部に配置されているということである。細孔64を有する部分と細孔66を有する部分が等しくある必要はない。以下の説明から明らかになるように、異なるサイズの細孔を2つの側、2つの部分又は2つの半部に隔離するメリットが明らかになるであろう。膜アセンブリ70は、楕円形又は他の非円形形状を有し得る。
図4−6を参照すると、フィルタカートリッジ40の詳細が示されている。フィルタカートリッジ40は、シリンダー内部28のニードル端部に、又はそのごく近傍に受容され得る。具体的には、ニードル端部26は、全体として符号80により示されるネック部を備えている。ネック部80はシリンダー内部28から軸方向に延在しているとともに、内方に延在するリム82を有している。リム82は、シリンダー内部及びニードル開口部52と同軸のリム開口部84を有している。ネック部80は、このネック部から径方向外方に延在する環状突起86を有している。また、ネック部80はネック部端部88を有している。図5に最も良く示されるように、ネック部端部88はネック切欠90を有している。切欠90は、ネック部端部88に連結された対向する側面92と、側面92同士を互いに連結するノッチ端部94とを有している。ネック部80は実質的に管状であり、切欠90は約15乃至35度の開口部を提供している。開口部の他のサイズが可能であり、そのような開口は10乃至90度の範囲に亘り得ることが当業者に理解されるであろう。
符号100により全体的に示される膜アセンブリホルダが、ネック部80に受容可能とされている。膜アセンブリホルダ100は、リム開口部84内で摩擦嵌めされつつ移動可能なサイズとされたホルダ本体102を有している。ホルダ本体102は、その内部を貫通する本体キャビティ104を有している。本体キャビティ104は、リム開口部84及びシリンダー内部28と軸方向に整列している。ホルダ本体102の一端部は、楕円又は他の円形形状の差し込み部110を有している。差し込み部110は、膜アセンブリがホルダ本体102の端部と実質的に同一平面となり、且つその内部で移動したり回動したりしないような態様で、膜アセンブリ70を受容する。
また、ホルダ本体102は、一端部から軸方向内方に、対向する本体の反対側の端部へと、ホルダ本体102の外面において延在するホルダチャネル112を有している。Oリング114が、ネック部80に嵌合するサイズとされている。Oリング114は、切欠端部94と環状突起86との間に嵌合されるであろう。
カートリッジキャップが全体として符号120により示されている。カートリッジキャップ120は、ネック部80にスナップ嵌めされる。カートリッジキャップ120は、その内部を軸方向に貫通するキャップ開口部122を備えている。開口部122は、ニードル開口部52及びシリンダー内部28と実質的に整列している。キャップ120は、キャップカラー126を有している。カートリッジキャップは可撓性材料から形成されており、特にキャップカラーが環状突起86に対して撓むことができるようにキャップカラー126は可撓性材料から形成されていることが当業者に理解されるであろう。したがって、軸方向力を加えるだけでカートリッジキャップをネック部に嵌合することができ、これにより環状突起86が突起用溝に受容される。同様の可撓性によってキャップカラーを取り外すことができる。
キャップカラー126は、内面130の反対側の外面128を有している。内面130には、突起用溝132が保持されている。溝132は、環状構成を有して内面130の周囲に360度に亘って延在している。同様に、内面130はリング用溝134を有している。リング用溝134はOリング114を受容する。突起用溝132は、環状突起86に嵌合するようなサイズとされている。したがって、カートリッジキャップ120をネック部80に対して押圧すると、膜アセンブリホルダ100はそれらの間に挟持される。
キャップカラー126は、キャップカラーを径方向に通過して延在するノブスロット138を有している。ノブスロット138は、ノブシャフト140を受容するように設けられている。ノブシャフト140は、その内部を径方向に延在するノブクロスホール141を有している。キャップカラー126は、径方向内方に延在するキャップベース142を有している。キャップベース142は、キャップ120がネック部80に組み付けられた際に、膜アセンブリ70及び膜アセンブリホルダ100を所定位置に保持する内側保持面144を有している。ノブクロスホール141に整列された枢動ピンホール146がキャップベース142を通過して延在している。
枢動ピン147がピンホール146に受容可能とされており、これにより、ノブシャフト140の先端部がホルダチャネル112に受容されて維持される。枢動ピン147は、ノブクロスホール141に受容され、ノブシャフト140が枢動ピン147を中心として枢動することを許容する。枢動ピンを中心とするノブシャフトの枢動により、膜アセンブリホルダ100の制御された回動又は移動が可能とされる。特に、ノブの先端部がホルダチャネル112に受容され、ピン147の撓み又は枢動がネック部80内でのホルダ本体102のわずかな回動又は再位置決めを許容する。したがって、ノブシャフトのチャネル112の一方の側への位置決めにより、比較的大きな開口部66を有する膜60の半部が、シリンダー内部の全長に亘ってニードル開口部52に整列することになる。ノブシャフトのチャネル112の反対側への反対方向における移動により膜アセンブリが移動し、これにより比較的小さい細孔がシリンダー内部及びニードル開口部に整列することになる。
キャップカラー126は、キャップベース142から延在するとともに先細状の構成を有するキャップスリーブ148を有している。キャップスリーブは、これを貫通するスリーブ開口部150を有しており、このスリーブ開口部150は、キャップ開口部122、リム開口部84及びシリンダー内部28と同軸である。ハブ44は、その内部を貫通するハブ開口部152と、ニードル50に固定されたニードル端部156とを有している。
図7A−Fを参照して採取器20の動作を説明する。最初に、プランジャ先端部36がニードル端部26にできるだけ近接して配置されるように、プランジャをシリンダー内部にいっぱいに押し込む。この状態で、図7Bに示すように、ノブシャフト140を移動して、膜アセンブリ70と特に膜60が、例えば25乃至30オングストロームのより大きい細孔66が採取器のそれぞれの開口部と整列するような態様で配置されるようにする。換言すれば、膜60は、保持されるべき所望の成分を有する材料又は溶液がプランジャによって引き込まれ細孔66を通過するような態様で位置合わせされる。図7Aに最もよく示されるように、ニードル50を、更に評価することが望まれる特定のサイズを有する材料を含んだ溶液を収容している瓶160又は他の容器に差し込む。そして、ユーザ又は自動装置が端部38を引き寄せ、これにより、材料をニードル50内に引き込み更にフィルタカートリッジ40を通過させる吸引力を生成させる。具体的には、材料が膜60を介して引き込まれ、細孔66の特定サイズ範囲より小さいサイズの材料が更にシリンダー内部28へと引き込まれる一方、細孔よりも大きいサイズの材料は膜アセンブリの表面又はニードルの内部に堆積し、シリンダー内部に入ることはできない。膜アセンブリの表面に堆積した大きいサイズの材料(成分)は、このプロセスによって小さいサイズの材料(成分)から分離され、所望であれば何らかの応用のために集められる。
図7C及び7Dを参照すると、ノブシャフト140が、切欠90の反対側へと押され又は枢動されて膜アセンブリホルダ100を移動させ、これにより、膜60と、特に例えばほんの10乃至15オングストロームのサイズを有し得る細孔64を有する膜の部分を採取器の種々の開口部と整列させる。具体的には、細孔64をニードル開口部、シリンダー内部、スリーブ開口部、ハブ開口部152及びリム開口部84と整列させる。そして、図7E及び7Fに示すように、ニードル50を回収皿162上に配置する。これにより、プランジャを内部28に向かって戻すように移動させることで、シリンダーに収容されている材料であって細孔64より小さい材料が採取器から押し出される。したがって、シリンダーに残った材料は、例えば15乃至30オングストローム等の所望のサイズ範囲を有することとなる。細孔64よりも小さいサイズの材料をシリンダーから押し出すプランジャの移動が完了したとき、シリンダーに残っている材料は、適切なサイズ範囲を有する所望の材料である。次いで、所望のサイズの材料を、プランジャを完全に押し込んで材料を適当な容器に注ぎ出すことにより、又はキャップ126及びホルダを取り外して材料を適当な容器に注ぎ出すことにより、回収することができる。吸引装置を使用して所望のサイズ範囲の材料を引き出してもよい。採取器から取り出されたより小さいサイズの成分は、シリンダーに保持されているより大きいサイズの成分、及び最初にシリンダーに入ることができなかったより大きいサイズの成分から分離されているということが明らかであろう。取り出されたより小さいサイズの材料を、所望であれば回収し任意の目的のために利用することができる。
図8、8A、8B、9及び9Aを参照すると、別の採取器が全体として符号200で示されている。特に指定しない限り、採取器内部の前述の実施形態と同一の部品は同一の識別番号を有している。本実施形態において、採取器200は、前述の実施形態と同様にシリンダーとハブとの間に配置され得るフィルタカートリッジ202を有している。簡潔に言えば、採取器のシリンダーに保持されている所望の材料の代わりに、カートリッジはシリンダーとハブとの間に維持され、操作が完了すると、所望の材料はカートリッジから取り出される。
本実施形態において、シリンダー22は、符号204により全体的に示されるネック部へと延在している。ネック部は、径方向外方に延在する環状突起206を有しており、ネック部は端部208において終了する。リム210が端部208から内方に延在し、リム210はその内部を貫通するリム開口部210を有している。図9に最も良く示されるように、クレードル(受け台)214がネック部端部208から延在している。
図示の実施形態において、クレードル214は180度より大きい角度で延在している。換言すれば、クレードル側面の対向する縁部同士の間に約90乃至180度の開口部が存在する。クレードル214は、整列スロット216を有している。
カートリッジ202は、クレードル214に受容可能であるとともに取外し可能であるチャンバ220を有している。チャンバ220はチャンバハウジング222を有し、チャンバハウジング222はその下側に整列リブ224を有している。この整列リブ224は整列スロット216に受容可能である。整列リブ224がクレードル214に受容されているとき、整列リブ224は、チャンバハウジング222が片側から片側へ、又は横方向に回動することを防止する。チャンバハウジング222は、その各端部に対向するチャンバ壁226を有している。ギアリップ230A、230Bがチャンバ壁226から反対方向に延在している。具体的には、リップはチャンバ壁の底縁から延在し、チャンバハウジング222の外径に一致するように曲線形状を有している。チャンバハウジングの外径及び/又は半径は、クレードル214に摺動可能に受容されるようなサイズとされていることが更に理解されるであろう。図10に最も良く示されるように、チャンバ壁226のそれぞれは、その中心に配置されたチャンバ開口部232を有している。これらのチャンバ開口部232は、リム開口部212及びシリンダーの内部と整列している。また、各チャンバは軸方向開口部234を有している。ギアワッシャ238が各軸方向開口部234の周囲に設けられている。ギア250が、各軸方向開口部234に受容されている。ギア250Aはニードルに近く、ギア250Bはシリンダーに近く配置されている。図8Bに最も良く示されるように、各ギア250は、流体のスムーズな流れを許容するギア開口部252を有している。ギア250は、これを貫通する開口を有するギア差し込み部254も有している。差し込み部は、対応する膜アセンブリ256を受容する。換言すれば、膜アセンブリ256Aが差し込み部254Aに受容される一方、膜アセンブリ256Bが差し込み部254Bに受容される。ギア歯車258が、ギア250A/Bの外周の周囲に配置されている。対応する軸方向開口部234に受容可能な可撓性ギアピン260が、ギアの中心から軸方向に延在している。本実施形態において、ギアピン260は可撓性ヘッドを有しており、これによりギアはチャンバハウジングに、特にチャンバ壁226にスナップ嵌めされ得る。採取器が完全に組み立てられると、ギアピンの嵌合により、ギア250がそれぞれのギアピンを中心として回動可能となる。
図11A及び11Bに示すように、各膜アセンブリ256A及び256Bは、スクリーン262Aとスクリーン262Bとを有している。より大きい細孔266を有する膜264Aが、膜アセンブリ256Aにおいてスクリーン262Aとスクリーン262Bとの間に配置される。同様に、膜アセンブリ256Bは、比較的小さい細孔268を有する膜264Bを含んでおり、膜264Bは、対応するスクリーン262Aとスクリーン262Bとの間に挟持される。上述の実施形態と同様に、スクリーンの開口は、膜264A/Bに設けられた開口より顕著に大きい。したがって、保持されるべき溶液成分はメッシュを介して容易に流れるが、膜に設けられた細孔のサイズに応じて適切に濾過される又は阻止される。細孔266及び268は、上述の細孔66及び64と同様のサイズとされ得る。
ギア付きノブ280が、チャンバ220をニードル50と採取器シリンダー22との間に挟持するように使用される。ギア付きノブ280は、この内部を軸方向に貫通して延在するノブ開口部を有している。ギア付きノブ280は、更に、ノブカラー284を有しており、ノブカラー284は内面288と反対側の外面286を有している。ノブカラー284は可撓性であるため、クレードル214に嵌合する。突起用溝290及びリング用溝292が内面288に設けられている。Oリング294がリング用溝292に受容される一方、突起用溝290は環状突起206に嵌合する。したがって、ギア付きノブ280はシリンダーの端部に嵌合し、これによりチャンバ220はそれらの間に挟持される。
図10に最も良く示されるように、ノブカラー284は、両ギア250A/Bのギア歯車258とかみ合う複数の内側ギア歯車300を備えている。ノブカラーはノブベース302を有しており、ノブベース302はノブカラー284から径方向内方に延在している。内側保持面304が、チャンバ220及び特にリップ230を捕捉しこれによりチャンバ220を所定位置に保持する。ギア付きノブがネック部を中心として回動可能であり、これにより、開口部252と、膜アセンブリ256と、又は採取器の整列された開口部に対するギアのブロック部の選択的な位置決めを可能とするギアの回動が許容されることが当業者に理解されるであろう。したがって、ギア付きノブを選択的に位置決めすることにより、又はギア付きノブを選択的に回動させることにより、ユーザはチャンバハウジング222内の所望の材料を捕捉することができる。換言すれば、ノブカラー284の一方向における回動により、開口部252A及び膜アセンブリ254Bが、採取器の全ての同軸開口部と整列する。ノブカラーの反対方向における回動により、開口252B及び膜アセンブリ254Aが、採取器の全ての同軸開口部と整列する。
キャップスリーブ306がギア付きノブ280から延在しており、キャップスリーブ306はその内部を貫通する開口部308を有している。キャップスリーブ306は、ノブ端部310を有しており、このノブ端部はハブ44に受容される。ハブ44は、ニードル端部156に連結されたハブ開口部152を有している。
図12A−Fを参照して、採取器200の動作を説明する。図12A及び12Bに最も良く示されるように、膜アセンブリ256A及び開口部252Bが、採取器の種々の開口部と整列するようにギア付きノブを回動させる。具体的には、膜アセンブリが、シリンダー内部28、リム開口部212、チャンバ開口部232、ノブ開口部282、キャップスリーブ開口部308、ハブ開口部152及びニードル開口部52と整列する。本実施形態において、次いで、ニードル50が所望の溶液の瓶内にある状態で、ユーザがプランジャ端部38を引く。端部が引かれるにつれて吸引力が発生し、これにより瓶の中の材料がチャンバハウジングへ、そしてシリンダー内部28へと引き込まれる。したがって、膜アセンブリ256Aの有する細孔264Aよりも小さいサイズの材料がチャンバハウジング222に受容される。
図12C及び12Dを参照すると、採取器のニードルが選択された材料から引き上げられ、ギア付きノブが回動され得る状態が示されている。したがって、ギア250Aがチャンバハウジングの一側(ニードル側)を閉鎖し、膜アセンブリ256Bがシリンダー内部28と整列する。次いで、プランジャの端部が更に引かれ、これにより、細孔264Bよりも小さい選択された材料はシリンダー内部28に引き込まれるが、細孔264Bより大きい所望のサイズの分子はチャンバに保持される。別の実施形態において、溶液流をシリンダー内部に駆動するために用いられる力が遠心分離器において生成される。次いで、図12Eに示すように、ギア付きノブを回動させて両ギア250A及び250Bを閉鎖位置へと移動させる。この状態で、図12Fに示すように、ギア付きノブを採取器から取り外すことができ、チャンバハウジングをクレードルから引き出すことができる。チャンバハウジングに保持されている材料は、こうして評価のために移載され得る。
本発明の利点は容易に理解される。いずれの実施形態においても、異なるサイズ範囲の分子の補足が可能とされる。例えば、一方の膜が約50ナノメートルのサイズの細孔を有するのに対し、他方の膜が約25ナノメートルの分子を保持するようなサイズを有している場合、本明細書に開示された採取器の動作によって、25乃至50ナノメートルのサイズの分子の保持が可能となる。膜の細孔サイズを選択的に選ぶことによっていかなるサイズ範囲でも採用され得ることが当業者に理解されるであろう。したがって、開示された採取器の簡単な使用により、様々な生物医学的分析機能を実施することができる。このような構成は、現在利用されている従来の多くの検査手順に取って代わるものである。実際に、このような保持システム及び方法により、ウィルス、細菌及び毒素を含む生物学的作用物質の存在に対する試験や、血液、尿、髄液等の定量分析の実施が可能となる。
したがって、本発明の目的が、上記の構成やその使用法によって達成されることが理解されるであろう。特許法に基づいて、最適な態様及び好適な実施形態のみを呈示し詳細に説明したが、本発明はこれらに又はこれらのために制限されることはないことを理解されたい。したがって、本発明の正確な範囲及び広さの理解のために以下の請求項を参照されたい。
Claims (28)
- 入口部と、出口部と、第1の特定サイズ範囲の細孔を有する第1膜部と、第2の特定サイズ範囲の細孔を有する第2膜部と、を備えたフィルタカートリッジにおいて、
前記第1膜部と前記第2膜部は、前記第1膜部と前記第2膜部のうちの一方のみが前記入口部及び前記出口部と常に流体連通するように、前記入口部と前記出口部との間に選択的に位置決めされ得る、
フィルタカートリッジ。 - 前記第1膜部と前記第2膜部は、単一の膜アセンブリに設けられている、
請求項1に記載のフィルタカートリッジ。 - 前記フィルタカートリッジは、前記膜アセンブリを受容する、選択的に位置決め可能な膜アセンブリホルダを有している、
請求項2に記載のフィルタカートリッジ。 - 前記第1膜部は第1の膜アセンブリに設けられ、前記第2膜部は第2の膜アセンブリに設けられている、
請求項1に記載のフィルタカートリッジ。 - 前記フィルタカートリッジは、前記第1の膜アセンブリを受容する、第1の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダと、前記第2の膜アセンブリを受容する、第2の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダと、を有している、
請求項4に記載のフィルタカートリッジ。 - 前記フィルタカートリッジはチャンバを更に備え、
前記第1の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダは、前記チャンバの一側に配置され、
前記第2の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダは、前記チャンバの反対側に配置されている、
請求項5に記載のフィルタアセンブリ。 - 第1の対向ギアが、前記第1の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダを備え、
第2の対向ギアが、前記第2の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダを備え、
前記各ギアは、前記第1膜部及び前記第2膜部のそれぞれを位置決めして前記チャンバを閉鎖するように回動可能である、
請求項5に記載のフィルタアセンブリ。 - 前記第1膜部と前記第2膜部は、それぞれ二次元材料からなるシートから構成されている、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。 - 前記第1膜部と前記第2膜部の前記細孔のサイズは、それぞれ5乃至1000オングストロームであり、
前記第1膜部と前記第2膜部のうちの一方の細孔は、前記第1膜部と前記第2膜部のうちの他方の細孔より大きい、
請求項1乃至8のいずれか一項に記載のフィルタアセンブリ。 - 内側の穴を有するシリンダーであって、前記穴の直径が当該シリンダーのネック部の端部において縮径している、シリンダーと、
前記ネック部の端部の反対側の前記シリンダーの端部において前記内側の穴に受容されているプランジャと、
ニードルと、
前記ニードルと前記シリンダーとの間に保持されたフィルタカートリッジであって、第1の特定サイズ範囲の細孔を有する第1膜部と、第2の特定サイズ範囲の細孔を有する第2膜部とを有するフィルタカートリッジと、
を備えた、1ミクロン未満の成分を溶液から取得するための採取器において、
前記第1膜部と前記第2膜部は、前記第1膜部と前記第2膜部のうちの一方のみが前記ニードル及び前記シリンダーと常に流体連通するように、前記ニードルと前記シリンダーとの間に選択的に位置決めされ得る、
採取器。 - 前記第1膜部と前記第2膜部は、単一の膜アセンブリに設けられている、
請求項10に記載の採取器。 - 前記フィルタカートリッジは、前記膜アセンブリを受容する、選択的に位置決め可能な膜アセンブリホルダを有している、
請求項11に記載の採取器。 - 前記第1膜部は第1の膜アセンブリに設けられ、前記第2膜部は第2の膜アセンブリに設けられている、
請求項10に記載の採取器。 - 前記フィルタカートリッジは、前記第1の膜アセンブリを受容する、第1の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダと、前記第2の膜アセンブリを受容する、第2の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダと、を有している、
請求項13に記載の採取器。 - 前記フィルタカートリッジは、更に、
チャンバと、
前記チャンバの一側に配設された前記第1の膜アセンブリと、
前記チャンバの反対側に配設された前記第2の膜アセンブリと、を備えている、
請求項14に記載の採取器。 - 前記第1膜はノズルに最も近接して配置されており、
前記第1の特定サイズ範囲は前記第2の特定サイズ範囲より大きい、
請求項15に記載の採取器。 - 第1対向ギアが、前記第1の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダを備え、
第2対向ギアが、前記第2の選択的に回動可能な膜アセンブリホルダを備え、
前記各ギアは、前記第1膜部及び前記第2膜部のそれぞれを位置決めして前記チャンバを閉鎖するように回動可能である、
請求項15に記載の採取器。 - 前記第1膜部と前記第2膜部は、それぞれ二次元材料からなるシートを備えている、
請求項10乃至17のいずれか一項に記載の採取器。 - 前記第1膜部の前記孔及び前記第2膜部の前記細孔のサイズは、それぞれ5オングストローム乃至1000オングストロームであり、
前記第1膜部と前記第2膜部のうちの一方の細孔は、前記第1膜部と前記第2膜部のうちの他方の細孔より大きい、
請求項10乃至18のいずれか一項に記載の採取器。 - 請求項8乃至16のいずれか一項に記載の採取器を準備する工程と、
溶液を、第1の特定細孔サイズ範囲を有する第1膜部及び第2の特定細孔サイズ範囲を有する第2膜部に通過させて、前記2つの特定サイズ範囲の間のサイズを有する1ミクロン未満の成分を保持する工程と、
を備えた、所定のサイズ範囲を有する1ミクロン未満の成分を溶液から取得する方法。 - 前記溶液を少なくとも1つの前記膜に通過させる前に、プランジャをシリンダーに配置してニードルを前記溶液に差し込む工程、
を更に備えた請求項20に記載の方法。 - 前記第1の特定の細孔サイズを有する前記第1膜部を前記ニードルと前記シリンダーとの間に選択的に位置決めする工程と、
前記シリンダーに支持されたプランジャを引いて前記溶液を前記第1膜部に通過させ、これにより、前記第1の特定細孔サイズ範囲よりも小さい1ミクロン未満の成分が前記シリンダーに導入される工程と、
前記第2の特定の細孔サイズを有する前記第2膜部を前記ニードルと前記シリンダーとの間に選択的に位置決めする工程と、
前記第1の特定孔サイズ範囲及び前記第2の特定細孔サイズ範囲との間のサイズを有する成分がシリンダーに保持されるように、前記プランジャを押して、前記第2の特定細孔サイズ範囲よりも小さい、1ミクロン未満の導入された成分を前記シリンダーから出す工程と、
を更に備えた請求項21に記載の方法。 - 前記シリンダーに保持された成分を取り出す工程、
を更に備えた請求項22に記載の方法。 - 前記フィルタカートリッジはチャンバを更に備え、前記第1の膜アセンブリは前記チャンバの一側に配設され、前記第2の膜アセンブリは前記チャンバの反対側に配設されている方法において、
プランジャを前記シリンダーに配置する工程と、
前記ニードルを前記溶液に差し込む工程と、
前記プランジャを第1の距離だけ引いて、前記第1膜部を介して前記溶液を前記チャンバへと引き込む工程と、
を更に備えた請求項20乃至23のいずれか一項に記載の方法。 - 前記ニードルを前記溶液から取り出す工程と、
前記プランジャを第2の距離だけ引いて、前記溶液を前記第2膜部を介して前記シリンダーへと更に引き込み、前記2つの特定サイズ範囲の間のサイズを有する1ミクロン未満の成分が前記チャンバに保持される工程と、
を更に備えた請求項24に記載の方法。 - ナノサイズの成分が取得される、
請求項20乃至25のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第1膜又は第2膜、若しくは前記第1膜部又は第2膜部は、グラフェンをベースとする材料から構成されている、請求項1乃至19のいずれか一項に記載の装置、又は請求項20乃至26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1膜又は第2膜、若しくは前記第1膜部又は第2膜部は、グラフェンから構成されている、請求項1乃至19のいずれか一項に記載の装置、又は請求項20乃至26のいずれか一項に記載の方法。
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