(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と出口とを有するチャネルであって、前記入口が、イオン流体および無極性流体を含むエマルションを受けるように適合された、チャネルと、
前記エマルションと電気的に連通するように構成された第１の電極および第２の電極であって、前記第１の電極が第２の電極から離間され、電圧差が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加されるときに前記エマルションが前記チャネルを流れるように適合される、第１の電極および第２の電極と
を備える、界面動電ポンプ。
【請求項２】
前記エマルションが安定剤を含む、請求項１に記載の界面動電ポンプ。
【請求項３】
前記無極性流体が有機溶媒を含む、請求項１に記載の界面動電ポンプ。
【請求項４】
前記イオン流体がブチルメチルピロリジニウムビス（トリフルイミド）を含む、請求項１に記載の界面動電ポンプ。
【請求項５】
イオン流体、無極性流体、および／または第１の試薬のうちの１つまたは複数を含む第１のエマルションを受けるように適合された入口を有する第１のチャネルと、
前記第１のエマルションと電気的に連通するように構成された第１の電極および第２の電極であって、前記第１の電極が第２の電極から離間され、電圧差が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加されるときに前記第１のエマルションが前記第１のチャネルを流れるように適合される、第１の電極および第２の電極と、
入口を有する第２のチャネルであって、前記第２のチャネルの一部分が前記第１のチャネルの一部分と結合して混合チャネルを形成し、前記第２のチャネルの前記入口が、イオン流体、無極性流体、および第２の試薬を含む第２のエマルションを受けるように適合される、第２のチャネルと、
前記第２のエマルションと電気的に連通するように構成された第３の電極および第４の電極であって、前記第３の電極が前記第４の電極から離間され、電圧差が前記第３の電極と前記第４の電極の間に印加されるときに前記第２のエマルションが前記第２のチャネルおよび前記第１のチャネルの前記一部分を流れるように適合され、前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションが前記混合チャネル内にあるとき、前記第１のエマルションの前記第１の試薬が、前記第２のエマルションの前記第２の試薬と反応して反応生成物を生じるように適合された、第３の電極および第４の電極と
を備える反応器システム。
【請求項６】
前記第１の試薬および前記第２の試薬のうちの少なくとも１つが、そのそれぞれのエマルション中の前記無極性流体に溶解した物質を含む、請求項５に記載の反応器システム。
【請求項７】
前記第１の試薬および前記第２の試薬のうちの少なくとも１つが、そのそれぞれのエマルション中の前記無極性流体を含む、請求項５に記載の反応器システム。
【請求項８】
前記第４の電極と前記第２の電極が同じ電極である、請求項５に記載の反応器システム。
【請求項９】
前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションが安定剤を含む、請求項５に記載の反応器システム。
【請求項１０】
前記無極性流体が、ヘキサン、トルエン、または直鎖状エーテルのうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の反応器システム。
【請求項１１】
第１のエマルションおよび第２のエマルションを含む流体源であって、前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションがそれぞれ、イオン流体、無極性流体、およびそれぞれの試薬のうちの１つまたは複数を含む、流体源と、
前記流体源に結合された界面動電ポンプであって、結合されて混合チャネルを形成する第１のチャネルおよび第２のチャネルと、前記第１のチャネルに近接した第１の電極と、前記第２のチャネルに近接した第２の電極と、前記混合チャネルに近接した第３の電極とを備え、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルが、前記流体源と流体連通して配置され、それぞれ前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションを受けるように適合される、界面動電ポンプと、
前記界面動電ポンプに結合され、前記第１のチャネルおよび前記混合チャネルを通る前記第１のエマルションの流れを促進するために前記第１の電極と前記第３の電極の間に第１の電圧差を印加するように適合された電源であって、前記第２のチャネルおよび前記混合チャネルを通る前記第２のエマルションの流れを促進するために前記第２の電極と前記第３の電極の間に第２の電圧差を印加するようにさらに適合され、前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションが前記混合チャネル内にある間、前記第１のエマルションからの前記試薬が前記第２のチャネルからの前記試薬と反応して反応生成物を生じるように適合される、電源と、
前記電源および前記流体源に結合された制御装置であって、前記少なくとも１つの界面動電ポンプに供給される前記第１のエマルションおよび第２のエマルションの量を制御するように適合され、前記電源によって印加される前記第１の電圧差および前記第２の電圧差を制御するように適合された、制御装置と
を備えるシステム。
【請求項１２】
前記第１のエマルションからの前記試薬および前記第２のエマルションからの前記試薬が、そのそれぞれの無極性流体に溶解した物質を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションのうちの少なくとも１つの中の前記無極性流体が、有機溶媒を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記混合チャネルの出力と流体連通して配置された流体回収デバイスであって、前記混合チャネルの前記出力から前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションを受けるように適合され、また、前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションを破壊するように配置され、前記反応生成物を除去し、前記無極性流体から前記イオン流体を分離するように適合された流体回収デバイスをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記流体回収デバイスが、前記エマルションから安定剤を除去すること、前記エマルションを濾過すること、前記エマルションに水を添加すること、前記エマルションを加熱すること、前記エマルションを冷却すること、またはこれらの任意の組み合わせのうちの１つまたは複数によって、前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションを破壊するように適合される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
電気浸透ポンプによって無極性流体を輸送する方法であって、
第１のイオン流体を第１の無極性流体と混合して第１のエマルションを作製すること、および
前記電気浸透ポンプ内の第１のチャネルに前記第１のエマルションを提供することを含み、前記第１のチャネルが、第２の電極から離間された第１の電極を備え、さらに
前記第１のチャネルを通る前記第１のエマルションの流れを促進するために前記第１の電極と前記第２の電極の間に電圧差を印加すること
を含む方法。
【請求項１７】
前記第１のエマルションが第１の試薬を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の試薬が、前記無極性流体に溶解した少なくとも１つの物質を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第２のイオン流体を第２の無極性流体および第２の試薬と混合して第２のエマルションを作製すること、および
前記電気浸透ポンプ内の第２のチャネルに前記第２のエマルションを提供することを含み、前記第２のチャネルの一部分が前記第１のチャネルの一部分に広がって混合チャネルを形成し、前記第２のチャネルが、第４の電極から離間された第３の電極を備え、さらに
前記第１の試薬が前記第２の試薬と反応して反応生成物を形成するように、前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションが前記混合チャネル内にある間に、前記第２のチャネル内での前記第２のエマルションの流れを促進するために前記第３の電極と前記第４の電極の間に電圧差を印加すること
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第２の試薬が、前記第２の無極性流体に溶解した少なくとも１つの物質を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の電極が前記第４の電極と同じである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のエマルションまたは前記第２のエマルションのうちの少なくとも１つの中の前記無極性流体が有機溶媒を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションのうちの少なくとも１つが、前記それぞれのエマルションを安定化させるための複数のナノ粒子または界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１のエマルションおよび前記第２のエマルションを破壊し、前記無極性流体から前記反応生成物を分離することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本明細書に特に指示がない限り、この項で説明する内容は、本願の請求項に対する従来技術ではなく、この項に含まれることによって従来技術と認められるものではない。
【０００２】
マイクロスケール反応システムでは、一般に、試薬の量を制御して送達するために界面動電ポンプを使用する。界面動電ポンプは、電位を水力に変換する。具体的には、界面動電ポンプは、離間された複数の電極が両端に配されたチャネルを備える。このチャネルに極性溶媒を送達することができる。電圧差が、離間された複数の電極に印加されるとき、電位によって、チャネルを通る極性溶媒の流れが促進される。
【発明の概要】
【０００３】
本開示では、界面動電ポンプの例について説明する。いくつかの例示的な界面動電ポンプは、チャネルと、第１の電極および／または第２の電極とを含むことができる。このチャネルは、入口と、出口とを有することができる。この入口は、イオン流体（ionic fluid）および無極性流体（nonpolar fluid）を含むエマルションを受けるように適合されることができる。第１の電極および第２の電極は、このエマルションと電気的に連通するように構成されることができる。この第１の電極は第２の電極から離間でき、このエマルションは、電圧差が第１の電極と第２の電極の間に印加されるときにチャネルを流れるように適合されることができる。
【０００４】
本開示では、反応器システムの例について説明する。いくつかの例示的な反応器システムは、第１のチャネルと、第１の電極および第２の電極と、第２のチャネルと、第３の電極と、および／または第４の電極とを含むことができる。この第１のチャネルは、第１のエマルションを受けるように適合された入口を有することができる。このエマルションは、イオン流体、無極性流体、および／または第１の試薬のうちの１つまたは複数を含むことができる。第１の電極および第２の電極は、第１のエマルションと電気的に連通するように構成されることができる。第１の電極は、第２の電極から離間されることができる。第１のエマルションは、電圧差が第１の電極と第２の電極の間に印加されるときに第１のチャネルを流れるように適合されることができる。第２のチャネルは、入口を有することができる。第２のチャネルの一部分は、第１のチャネルの一部分と結合されて混合チャネルを形成することができる。第２のチャネルの入口は、イオン流体、無極性流体、および第２の試薬を含む第２のエマルションを受けるように適合されることができる。第３の電極および第４の電極は、第２のエマルションと電気的に連通するように構成されることができる。第３の電極は第４の電極から離間でき、第２のエマルションは、電圧差が第３の電極と第４の電極の間に印加されるときに第２のチャネルおよび第１のチャネルの一部分を流れるように適合されることができる。第１のエマルションおよび第２のエマルションが混合チャネル内にあるとき、第１のエマルションの第１の試薬は、第２のエマルションの第２の試薬と反応して反応生成物を生じるように適合されることができる。
【０００５】
本開示では、システムの例について説明する。いくつかの例示的なシステムは、流体源と、界面動電ポンプと、電源と、制御装置とを含む。この流体源は、第１のエマルションと第２のエマルションとを含むことができる。第１のエマルションおよび第２のエマルションはそれぞれ、イオン流体、無極性流体、およびそれぞれの試薬のうちの１つまたは複数を含むことができる。界面動電ポンプは、流体源に結合されることができる。界面動電ポンプは、結合されて混合チャネルを形成する、第１のチャネルと第２のチャネルを含むことができる。界面動電ポンプは、第１のチャネルに近接した第１の電極と、第２のチャネルに近接した第２の電極と、混合チャネルに近接した第３の電極とをさらに含むことができる。第１のチャネルおよび第２のチャネルは、流体源と流体連通して配置され、それぞれ第１のエマルションおよび第２のエマルションを受けるように適合されることができる。電源は、界面動電ポンプに結合され、第１のチャネルおよび混合チャネルを通る第１のエマルションの流れを促進するために第１の電極と第３の電極の間に第１の電圧差を印加するように適合されることができる。電源は、第２のチャネルおよび混合チャネルを通る第２のエマルションの流れを促進するために第２の電極と第３の電極の間に第２の電圧差を印加するようにさらに適合でき、第１のエマルションおよび第２のエマルションが混合チャネル内にある間、第１のエマルションからの試薬は、第２のチャネルからの試薬と反応して反応生成物を生じるように適合される。制御装置は、電源および流体源に結合されることができる。制御装置は、少なくとも１つの界面動電ポンプに供給される第１のエマルションおよび第２のエマルションの量を制御するように適合され、電源によって印加される第１の電圧差および第２の電圧差を制御するように適合されることができる。
【０００６】
本開示では、電気浸透ポンプによって無極性流体を輸送するための方法の例について説明する。方法のいくつかの例は、第１のイオン流体を第１の無極性流体と混合して第１のエマルションを作製することを含む。この方法は、電気浸透ポンプ内の第１のチャネルに第１のエマルションを提供することも含むことができる。この第１のチャネルは、第２の電極から離間された第１の電極を含むことができる。この方法は、第１のチャネルを通る第１のエマルションの流れを促進するために第１の電極と第２の電極の間に電圧差を印加することも含むことができる。
【０００７】
前述の概要は例示的なものにすぎず、いかなる形であれ限定することを意図するものではない。上述の例示的態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴は、図面および以下の詳細な説明を参照することにより明らかになるであろう。
【０００８】
本開示の前述のおよび他の特徴は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を添付の図面と併せ読めば、より完全に明らかになるであろう。これらの図面は、本開示に従ったいくつかの例を示すものにすぎず、したがってその範囲を限定するものと見なされるべきではないことを理解して、以下で添付の図面を用いて本開示をさらに具体的かつ詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の少なくともいくつかの例に従って配置されている、界面動電ポンプの概略図である。
【図２】本開示の少なくともいくつかの例に従って配置されている、例示的なイオン流体の分子図である。
【図３】本開示の少なくともいくつかの例に従って配置されている、界面動電ポンプの概略図である。
【図４】本開示の少なくともいくつかの例に従って配置されている、システム図である。
【図５】本開示の少なくともいくつかの例に従って配置されている、電気浸透ポンプによって無極性流体を輸送する方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、本発明の一部を成す添付の図面を参照する。図面においては、文脈上特に指示しない限り、同じ符号は典型的には同じ構成要素を識別する。詳細な説明に記載する例示的な例、図面、および特許請求の範囲は限定を意図したものではない。本明細書で示す主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の例が実施可能であり、また他の変更を加えることができる。本明細書において一般的に説明され、かつ図に示される本開示の態様は、多種多様の異なる構成での配置、置き換え、組み合わせ、分離、および設計が可能であり、これらはいずれも本明細書において暗黙的に企図されることは容易に理解されよう。
【００１１】
本開示はとりわけ、一般的には電気浸透流によりイオン流体の流れを促進し、粘性抵抗力により無極性流体を引きずるための、イオン流体と無極性流体とを含むエマルションの界面動電ポンピングに関する方法、システム、デバイス、および／または装置を対象とする。いくつかの例では、界面動電ポンプは、マイクロスケール反応器システムなどの流体反応器システム内で１つまたは複数の試薬を送達するために利用することができる。いくつかのさらなる例では、第１のエマルションの試薬を第２のエマルションの試薬と反応させて反応生成物を形成させるために、試薬を第１のエマルションの無極性流体に溶解し、界面動電ポンプにより混合チャネルにポンピングすることができる。
【００１２】
いくつかの例では、反応器システムは、１つまたは複数の界面動電ポンプを備えることができる。界面動電ポンプは、入口と出口とを有する第１のチャネルと、この入口に近接して配置された第１の電極と、この出口に近接して配置された第２の電極とを含むことができる。第１のチャネルの入口は、エマルションを受けるように適合されることができる。このエマルションは、イオン流体、無極性流体、および／または試薬を含むことができる。界面動電ポンプは、電圧差が第１の電極と第２の電極の間に印加されるときに第１のチャネルを通るエマルションの流れを促進するように構成されることができる。具体的には、電圧差は、電気浸透流によってイオン流体の流れを促進し、イオン流体が第１のチャネルを流れるとき、イオン流体は粘性力によって無極性流体を引きずる。
【００１３】
いくつかの実施形態では、第１のエマルションは、混合チャネル内で第２のエマルションと混合することができる。第１のエマルションからの試薬は、第２のエマルションからの試薬と反応して反応生成物を形成することができる。一例では、第１のエマルションまたは第２のエマルション中の試薬は、無極性流体とすることができる。別の例では、第１のエマルションの無極性流体に溶解した物質は、第１の試薬を含むことができ、かつ／または第２のエマルションの無極性流体に溶解した物質は、第２の試薬を含むことができる。いくつかの例では、エマルションを維持するために、安定剤をエマルションに加えることができる。安定剤は、界面動電ポンプを出た後でエマルションから除去されてよく、反応生成物が除去されてもよい。さらに、イオン流体は、除去して再使用されてもよい。
【００１４】
図１は、本開示の少なくともいくつかの例に従って配置された界面動電ポンプを備える反応器システム１００の概略図である。例示的な反応器システム１００は、マイクロスケール界面動電ポンプを利用して、混合領域に１つまたは複数の試薬を送達して反応生成物を形成するマイクロスケール反応器システムであってよい。例示的な反応器システム１００は、第１のリザーバ１０３に結合された第１の入口１０２と、第２のリザーバ１０５に結合された第２の入口１０４とを備えることができる。第１の電極１１４および第２の電極１１５は、反応器システム１００内でこれらの電極が流体と電気的に連通するように、反応器システム１００内に配置されてよい。たとえば、いくつかの例では、第１の電極１１４は第１の入口１０２に近接して配置されてよく、第２の電極１１５は第２の入口１０４に近接して配置されてよい。他の例では、第１の電極１１４は第１のリザーバ１０３内に配置されてよく、第２の電極１１５は第２のリザーバ１０５内に配置されてよい。第１の入口１０２は第１のチャネル１０６と流体連通することができ、第２の入口１０４は、第２のチャネル１０８と流体連通することができる。第１のチャネル１０６と第２のチャネル１０８は、第３のチャネル１１０の第１の端部で結合されることができる。第３のチャネル１１０の第２の端部は、出口１１２に結合されることができる。出口１１２は、第３のリザーバ（図示せず）または流体システムの別の構成要素（図示せず）に結合されてよい。第３の電極１１６は、出口１１２に近接して配置されてもよいし、いくつかの例では、第３のリザーバ内に配置されてもよい。第３のチャネル１１０上の点Ａと点Ｂの間に、混合領域を備える。上述のように、いくつかの例では、反応器システムはマイクロスケール反応器である。これらの例では、チャネルは、ミリメートルおよび／またはマイクロメートル単位の直径を有することができる。
【００１５】
一例では、第１のリザーバ１０３および第２のリザーバ１０５はそれぞれ、イオン流体および無極性流体を含むそれぞれのエマルションを混合するように構成されることができる。すなわち、イオン流体は、無極性流体と混合できず、これと反応しない。無極性流体は、電気浸透流を使用してポンピングできない任意の液体または気体であってよい。いくつかの例では、無極性流体は、ヘキサン、トルエン、または直鎖状エーテルなどの有機溶媒を含む。
【００１６】
一般に、２つの混合できない材料を混合してエマルションを作製するとき、このエマルションは不安定な場合があり、この２つの材料は、時間の経過に伴って分離することがある。したがって、いくつかの例では、エマルションを安定化させるために安定剤を追加することができる。すなわち、２つの流体をエマルション状態に保つために、安定剤をエマルションに追加することができる。安定剤は、界面活性剤、ヒュームドシリカナノ粒子などの複数のナノ粒子、および／またはエマルションを安定化可能な他の任意の剤のうちの１つまたは複数を含むことができる。例示的な安定剤は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｂｅｒｎａｒｄ  Ｐ．  Ｂｉｎｋｓら、Ｎｏｖｅｌ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｉｏｎｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄｓ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｓｏｌｅｌｙ  ｂｙ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ、Ｃｈｅｍ．  Ｃｏｍｍｕｎ．、２００３年、２５４０〜２５４１ページに記載されている。多数の例では、無極性流体は、第３のチャネル上の点ＡとＢの間の混合領域において別の試薬と反応可能な溶解した試薬を含むことができる。
【００１７】
いくつかの例では、第１のリザーバ１０３および第２のリザーバ１０５でエマルションを混合するのではなく、第１のリザーバ１０３および第２のリザーバ１０５は、予混合されたエマルションを受けるように適合されてよい。第１のエマルションおよび第２のエマルションは、それぞれ第１のリザーバ１０２および第２のリザーバ１０４で混合されてもよいし、そのそれぞれのリザーバに入る前に混合されてもよい。第１の入口１０２は、第１のリザーバ１０３から第１のエマルションを受けるように構成されることができる。第２の入口１０４は、第２のリザーバ１０５から第２のエマルションを受けるように構成されることができる。電源（図示せず）は、反応器システム１００に結合されてよい。この電源は、第１の電極１１４と第３の電極１１６の間に電圧差を、および第２の電極１１５と第３の電極１１６の間に電圧差を印加するように適合されることができる。たとえば、第１の電極１１４および第２の電極１１５は、第１の入口１０２と出口１１２の間、および第２の入口１０４と出口１１２の間に電圧差を生じさせるために第３の電極の電圧より高い電圧を有してよい。この電圧差は、出口１１２へのエマルションの流れを促進するのに十分な任意の電圧差であってよい。
【００１８】
第１の電位は、第１の入口１０２から出口１１２まで極性分子を駆動するように適合された電気浸透力を生じさせるために、第１の電極１１４と第３の電極１１６の間に印加されることができる。第２の電位は、第１の入口１０２から出口１１２まで極性分子を駆動するように適合された電気浸透力を生じさせるために、第２の電極１１５と第３の電極１１６の間に印加されることができる。具体的には、第１の電位は第１の入口１０２から出口１１２までイオン流体を駆動し、第２の電位は第２の入口１０４から出口１１２までイオン流体を駆動する。第１のリザーバ１０２および第２のリザーバ１０４内のイオン流体はそれぞれ、それぞれの無極性流体を用いて第１のエマルションおよび第２のエマルションを形成したので、イオン流体は、粘性力によってそれぞれのイオン流体を用いてそのそれぞれの無極性流体を引きずる。一例では、イオン流体は、第１のエマルションおよび／または第２のエマルション中の主な材料（ｄｏｍｉｎａｎｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）である。たとえば、一例では、第１のエマルションまたは第２のエマルションのいずれかのイオン流体の量は、電極間の、粘着性を有する導電路（ｃｏｈｅｓｉｖｅ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｐａｔｈ）を維持するのに十分な量である。
【００１９】
第１のエマルション中のイオン流体が第１の入口１０２から無極性流体を引きずるので、第１のエマルションは第１のチャネル１０６を通過して第３のチャネル１１０に入る。第２のエマルション中のイオン流体が第２の入口１０４から無極性流体を引きずるので、第２のエマルションは第２のチャネル１０８を通過して第３のチャネル１１０に入る。第１のエマルションと第２のエマルションが両方とも第３のチャネル１１０内にある間、第１のエマルション中の反応物は、点Ａと点Ｂの間の混合領域において第２のエマルション中の反応物と反応して反応生成物を形成することができる。上述のように、反応物は、無極性流体に溶解した１つまたは複数の試薬であってもよいし、無極性流体そのものであってもよい。いくつかの例では、試薬は、グリニャール、ＡｌＣｌ３、ＤＣＣ、または他の類似の試薬のうちの１つまたは複数であってよい。いくつかの例では、試薬は、感水性であってよい。すなわち、水は、試薬に対する競合反応物であってもよい。エマルション中の水の量を制御するために、いくつかの例では、混合領域で第１のエマルションと第２のエマルションを混合する前に、一方または両方のエマルションに乾燥剤を通過させてエマルション中の水を取り除いてよい。たとえば、乾燥剤は、第１のリザーバ１０２および第２のリザーバ１０４内またはチャネル１０６および１０８上で提供されてよい。いくつかの例では、第１の試薬および第２の試薬は、システム内の圧力変動を最小にするために、最初に微孔性シリカを通過してよい。
【００２０】
混合領域の点ＡとＢの間で反応が起こると、第１のエマルションおよび第２のエマルションは、出口１１２でシステム１００を出ることができる。出口１１２でシステムを出ると、第１のエマルションおよび第２のエマルションは、回収リザーバ（図示せず）に提供されることができる。この回収リザーバは、例示的な反応器システム１００内に含まれてもよいし、反応器システムと別であってもよい。回収リザーバでは、第１のエマルションおよび第２のエマルションを破壊して有機溶媒からイオン流体を分離することができる。いくつかの例では、第１のエマルションおよび第２のエマルションは、安定剤を除去することによって破壊することができる。他の例では、エマルションは、限外濾過などの濾過によって、水溶性イオン流体の使用時などにエマルションに水を添加することによって、システムを加熱および／もしくは冷却することによって、またはエマルションを破壊可能な他の任意の方法によって、破壊することができる。エマルションを破壊すると、反応生成物を有機溶媒から分離することができる。たとえば、いくつかの例では、有機溶媒は、回転蒸発のような真空処理を利用することなどのストリッピング法を利用して、除去されてよい。他の例では、第１のエマルションおよび第２のエマルションに、反応生成物を沈殿させる第２の溶媒を添加してよく、次に、この反応生成物を濾過によって回収してよい。この第２の溶媒は、エマルションを破壊する前に、またはエマルションを破壊した後に、第１のエマルションおよび第２のエマルションに添加してよい。さらに、イオン流体を有機溶媒から分離でき、リサイクルおよび再使用することができる。たとえば、イオン流体は、再使用のために界面動電ポンプによって反応器システム１００に戻ってもよい。
【００２１】
一例では、イオン流体は、ブチルメチルピロリジニウムビス（トリフルイミド）（ＢＭＰ−ＴＦＳＩ）を含む。図２は、本開示の少なくとも１つの例に従った例示的なイオン流体のための分子図２００である。この例示的なイオン流体は、上述のように無極性流体と混合されたときにエマルションを形成するために使用することができる。ブチルメチルピロリジニウムビス（トリフルイミド）は、低含水量低粘度を有し、単純な四級アンモニウム塩であり、無極性流体に溶解できる多数の異なる化学試薬に対する安定性が極めて高い。他の使用可能なイオン流体は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｍａｒｅｋ  Ｋｏｓｍｕｌｓｋｉら、Ｅｌｅｃｔｒｏａｃｏｕｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｏｓｍｏｓｉｓ  ｉｎ  ｌｏｗ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄｓ、Ｃｏｏｌｏｉｄｓ  ａｎｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａ：Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｓｐｅｃｔｓ、第２６７巻、１〜３号、１００５年１０月、１６〜１８ページに記載されている。
【００２２】
図３は、本開示の少なくともいくつかの例に従って配置された反応器システム３００の概略図である。例示的な反応器システム３００は、図１に示す例示的な反応器システム１００内の結合された２つの界面動電ポンプではなく、２つの別個の界面動電ポンプを含む。例示的な反応器システム３００は、第１のリザーバ３０２と、第２のリザーバ３０４とを含む。第１のリザーバ３０２は第１のチャネル３０６の入口と流体連通することができ、第２のリザーバは、第２のチャネル３０８の入口と流体連通することができる。第１のリザーバ３０２および／または第１のチャネル３０６の入口は、第１の電極３１４を備えることができ、第１の電極３１４は、第１の電極３１４がエマルションなどの流体とその中で電気的に連通できるように構成される。第２のリザーバ３０４および／または第２のチャネル３０８の入口は、第２の電極３１５を備えることができ、第２の電極３１５は、第２の電極３１５がエマルションなどの流体とその中で電気的に連通できるように構成される。第１のチャネル３０６および第２のチャネル３０８は結合されて第３のチャネル３１０を形成することができる。第３のチャネル３１０は、第１のリザーバ３０２および第２のリザーバ３０４から提供された反応物を混合するための混合領域を備えることができる。第３のチャネル３１０は、第４のチャネル３２６および第５のチャネル３２８と流体連通することができる。第４のチャネル３２６は、第３の電極３１８と、第１の出口３２２とを備えることができる。第５のチャネル３２８は、第４の電極３１９と、第２の出口３２４とを備えることができる。いくつかの例では、第１の出口３２２は第３のリザーバ（図示せず）に結合されてよく、第２の出口３２４は第４のリザーバ（図示せず）に結合さてもよい。これらの例では、第３の電極３１８は第３のリザーバ内に配置されてよく、第４の電極３１９は第４のリザーバ内に配置されてよい。
【００２３】
図１の反応器システム１００内のエマルションに関して説明したように、第１のリザーバ３０２および第２のリザーバ３０４はそれぞれ、第１のエマルションおよび第２のエマルションを含むことができる。電源（図示せず）は、反応器システム３００に結合され、第１の電極３１４と第３の電極３１８の間に第１の電圧差を印加するように適合されることができる。この電源は、第２の電極３１５と第４の電極３１９の間に第２の電圧差を印加するようにさらに適合されることができる。第１の電圧差は第１のリザーバ３０２から出口３２２までイオン流体を駆動し、第２の電圧差は第２のリザーバ３０４から出口３２４までイオン流体を駆動する。第１のリザーバ３０２および第２のリザーバ３０４のそれぞれの内部にあるイオン流体は、そのエマルションからの無極性流体を粘性力によって引きずる。
【００２４】
他の例では、より多くの界面動電ポンプが、作動して２つ以上の成分を混合するように適合され、したがって、２つ以上のリザーバと、対応するチャネルとを含んでよい。一般に、リザーバの数は、反応のために混合領域に供給されるべき反応物の数によって決めることができる。いくつかの例では、混合領域に供給されるエマルションを含むリザーバの数が少なくなるように、すべての電極が電圧を印加させなくてもよい。
【００２５】
図４は、本開示の少なくともいくつかの例に従って配置された少なくとも１つの界面動電ポンプを含み得るシステム図４００である。例示的なシステム４００は、入出力デバイス４１０と、制御装置４２０と、電源４３０と、少なくとも１つの界面動電ポンプ４４０と、流体源および回収機構４５０とを含むことができる。制御装置４２０は、入出力デバイス４１０、電源４３０、ならびに流体源および回収機構４５０に結合されることができる。制御装置４２０は、１つまたは複数の制御信号を流体源および回収機構４５０に提供することによって少なくとも１つの界面動電ポンプ４４０に送達される流体の量を選択的に制御するように適合されることができる。流体源は、この１つまたは複数の制御信号に応答して、界面動電ポンプ４４０の入口に、またはリザーバに上述のエマルションを提供してよい。界面動電ポンプ４４０は、図１および図３に記載した反応器システムなどの反応器システムを形成するために相互作用する複数の界面動電ポンプを含んでよい。あるいは、２つ以上の界面動電ポンプ４４０を互いに結合して反応器システムを形成してもよい。この反応器システムは、任意の数のチャネル、電極、混合チャネル、および／またはリザーバを含んでよい。
【００２６】
制御装置は、電源４３０に１つまたは複数の制御信号を提供することによって界面動電ポンプ４４０に電力を選択的に提供するように適合されてよい。電源４３０は、この１つまたは複数の制御信号に応答して、各界面動電ポンプ４４０のうちの１つまたは複数にある１つまたは複数の電極に１つの電圧（または複数の電圧）を印加するように構成されてよい。さらに、制御装置４２０は、電源４３０が電極に電圧（複数可）を印加する時間の時間量を制御するように適合されてよい。
【００２７】
流体源および回収機構４５０の出口は、１つまたは複数の界面動電ポンプ４４０の出口、入口、またはリザーバと流体連通することができる。流体源および回収機構４５０は、エマルションなどの流体を受けるかつ／または提供するように適合された１つまたは複数のリザーバを備えてよい。流体源および回収機構４５０は、すでに混合され安定化されたエマルションを含んでよい。あるいは、流体源および回収機構４５０は、混合のために界面動電ポンプ４４０内のリザーバに提供される、混合されていない個々の流体を含んでよい。制御装置４２０は、流体源および回収機構４５０に結合され、それぞれの界面動電ポンプ４４０に提供される流体の量を制御するように適合されることができる。
【００２８】
入出力デバイス４１０は、情報を入力および／または出力するように適合された任意のデバイスであってよい。例示的な入力デバイスとしては、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、またはスキャナのような周辺デバイスなどの他の任意の入力デバイスがあり得る。例示的な出力デバイスとしては、１つまたは複数の出力ポートを介してディスプレイまたはスピーカなどの種々の外部デバイスと通信するように構成できる、プリンタ、グラフィック処理ユニット、または音声処理ユニットがある。
【００２９】
図５は、本開示の少なくともいくつかの例に従って電気浸透ポンプによって無極性流体を輸送する方法５００を示す流れ図である。方法５００は、ブロック５１０、５２０、および／または５３０のうちの１つまたは複数によって示される１つまたは複数の機能、操作、または行為を含むことができる。例示的な方法５００は、ブロック５１０から始まることができる。
【００３０】
ブロック５１０では、この方法は、イオン流体を無極性流体と混合してエマルションを作製することを含むことができる。ブロック５１０に続いてブロック５２０を行うことができる。
【００３１】
ブロック５２０では、この方法は、電気浸透ポンプ内の第１のチャネルにエマルションを提供することを含むことができる。このチャネルは、第２の電極から離間された第１の電極を備えることができる。ブロック５２０に続いてブロック５３０を行うことができる。
【００３２】
ブロック５３０では、この方法は、チャネルを通るエマルションの流れを促進するために第１の電極と離間された第２の電極との間に電圧差を印加することを含むことができる。方法５００は、示されている以外の順序または組み合わせで実施されてよく、示されていないステップを含んでよい。したがって、いくつかの例では、種々のブロックを除く、さらなるブロックに分割する、かつ／または他のブロックと組み合わせることができることが理解されよう。たとえば、電圧を第１の電極に印加するのと同時に、イオン流体を無極性流体と混合してエマルションを作製することができる。
【００３３】
本開示は、本願で説明する特定の例に関して限定されるものではなく、これらの例は種々の態様の例示として意図されている。当業者には明らかであるように、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、多数の変更形態および例を実施することができる。前述の説明から、本明細書において列挙された方法および装置に加えて、本開示の範囲内にある機能的に等価な方法および装置が当業者には明らかであろう。かかる変更形態および例は、添付の特許請求の範囲内に含まれるものである。本開示は、添付の特許請求の範囲により与えられる等価物の全範囲と共に、かかる特許請求の範囲の項によってのみ限定されるべきである。本開示は特定の方法、試薬、化合物組成、または生物系に限定されるものではなく、これらは当然のことながら変更できることを理解されたい。本明細書で使用する用語は特定の例を説明することのみを目的としており、限定を意図するものではないことも理解されたい。
【００３４】
本明細書における実質的にすべての複数形および／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。さまざまな単数形／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。
【００３５】
通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、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（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」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（ｈａｖｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ）」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（ｉｎｃｌｕｄｅｓ  ｂｕｔ  ｉｓ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。
【００３６】
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。たとえば、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（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」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例に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「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（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ  ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」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）。
【００３７】
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（たとえば、「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（たとえば、「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（ｏｎｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ  ｔｅｒｍｓ）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。たとえば、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。
【００３８】
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により記載される場合、それによって、本開示がマーカッシュグループの任意の個々の要素または要素のサブグループによっても記載されていることが当業者には理解されよう。
【００３９】
当業者には理解されるように、明細書の提供などに関するあらゆる目的のために、本明細書で開示されるすべての範囲は、考えられるあらゆる部分範囲およびその部分範囲の組み合わせも包含する。記載されたあらゆる範囲は、その同じ範囲が少なくとも等しい２分の１、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１などに分解されることを十分に説明し、かつ可能にすると容易に認識することができる。非限定的な例として、本明細書において説明した各範囲は、下位３分の１、中位３分の１、および上位３分の１などに容易に分解することができる。同様に当業者によって理解されるように、「最大」、「少なくとも」、「より大きい」、「より小さい」などの文言は、記載された数を含み、かつ続いて上述の部分範囲に分解できる範囲を指す。最後に、当業者によって理解されるように、範囲は各個々の要素を含む。したがって、たとえば、１〜３個のセルを有するグループは、１、２、または３個のセルを有するグループを指す。同様に、１〜５個のセルを有するグループは、１、２、３、４、または５個のセルを有するグループを指し、以下同様である。
【００４０】
前述の詳細な説明では、ブロック図、フローチャート、および／または例の使用によって、装置および／またはプロセスのさまざまな例を記載してきたが、そのようなブロック図、フローチャート、および／または例が１つまたは複数の機能および／または動作を含み、そのようなブロック図、フローチャート、または例の中のそれぞれの機能および／または動作は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質上それらのすべての組み合わせにより、個別におよび／または集合的に実装可能であることが、当業者には理解されるであろう。ある例では、本明細書に記載された主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、または他の集積化方式によって実装することができる。しかし、本明細書で開示された例のいくつかの態様が、全体においてまたは一部において、１つまたは複数のコンピュータ上で動作する１つまたは複数のコンピュータプログラムとして（たとえば、１つまたは複数のコンピュータシステム上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、１つまたは複数のプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして（たとえば、１つまたは複数のマイクロプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、ファームウェアとして、あるいは実質上それらの任意の組み合わせとして、等価に集積回路に実装することができることを、当業者は認識するであろうし、電気回路の設計ならびに／またはソフトウェアおよび／もしくはファームウェアのコーディングが、本開示に照らして十分当業者の技能の範囲内であることを、当業者は認識するであろう。たとえば、ユーザが速度および正確さが最も重要であると決定した場合、ユーザは主にハードウェアおよび／またはソフトウェア手段を選ぶことができ、柔軟性が最も重要である場合、ユーザは主にソフトウェア実装を選ぶことができ、または、代替として、ユーザはハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの何らかの組み合わせを選ぶことができる。
【００４１】
さらに、本明細書に記載された主題のメカニズムをさまざまな形式のプログラム製品として配布することができることを、当業者は理解するであろうし、本明細書に記載された主題の例示的な例が、実際に配布を実行するために使用される信号伝達媒体の特定のタイプにかかわらず適用されることを、当業者は理解するであろう。信号伝達媒体の例には、フロッピーディスク、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、コンピュータメモリ、などの記録可能なタイプの媒体、ならびに、デジタル通信媒体および／またはアナログ通信媒体（たとえば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンクなど）の通信タイプの媒体が含まれるが、それらには限定されない。
【００４２】
本明細書で説明したやり方で装置および／またはプロセスを記載し、その後そのように記載された装置および／またはプロセスを、データ処理システムに統合するためにエンジニアリング方式を使用することは、当技術分野で一般的であることを当業者は認識するであろう。すなわち、本明細書に記載された装置および／またはプロセスの少なくとも一部を、妥当な数の実験によってデータ処理システムに統合することができる。通常のデータ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオディスプレイ装置、揮発性メモリおよび不揮発性メモリなどのメモリ、マイクロプロセッサおよびデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステムなどの計算実体、ドライバ、グラフィカルユーザインタフェース、およびアプリケーションプログラムのうちの１つもしくは複数、タッチパッドもしくはスクリーンなどの１つもしくは複数の相互作用装置、ならびに／またはフィードバックループおよびコントロールモータを含むコントロールシステム（たとえば、位置検知用および／もしくは速度検知用フィードバック、コンポーネントの移動用および／もしくは数量の調整用コントロールモータ）を含むことを、当業者は理解するであろう。通常のデータ処理システムは、データコンピューティング／通信システムおよび／またはネットワークコンピューティング／通信システムの中に通常見られるコンポーネントなどの、市販の適切なコンポーネントを利用して実装することができる。
【００４３】
本明細書に記載された主題は、さまざまなコンポーネントをしばしば例示しており、これらのコンポーネントは、他のさまざまなコンポーネントに包含されるか、または他のさまざまなコンポーネントに接続される。そのように図示されたアーキテクチャは、単に例にすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャが実装可能であることが理解されよう。概念的な意味で、同じ機能を実現するコンポーネントの任意の構成は、所望の機能が実現されるように効果的に「関連付け」される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わされた、本明細書における任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間のコンポーネントにかかわらず、所望の機能が実現されるように、お互いに「関連付け」されていると見ることができる。同様に、そのように関連付けされた任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続」または「動作可能に結合」されていると見なすこともでき、そのように関連付け可能な任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に結合できる」と見なすこともできる。動作可能に結合できる場合の具体例には、物理的にかみ合わせ可能な、および／もしくは物理的に相互作用するコンポーネント、ならびに／またはワイヤレスに相互作用可能な、および／もしくはワイヤレスに相互作用するコンポーネント、ならびに／または論理的に相互作用する、および／もしくは論理的に相互作用可能なコンポーネントが含まれるが、それらに限定されない。
【００４４】
本明細書においてさまざまな態様および例が開示されてきたが、他の態様および例は当業者に明らかであろう。本明細書において開示されたさまざまな態様および例は、例示を目的とするものであり、限定することを意図されておらず、その真の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲によって示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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