(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流を制御するためのデバイス（１）であって、
制御された方法で、前記デバイス（１）を通るガス流を抑制又は許可するように構成されるガス流調節インターフェース（２）と、
調節インターフェース制御手段（３、４）と、
を備え、
前記調節インターフェース（２）は、複数のナノホール（２０）を含み、各々の前記ナノホールは、サブミクロンのサイズを有し、制御された方法で、開放されるか又は閉鎖されるのに適しており、
前記制御手段（３、４）は、
作動手段（３）と、
制御された方法で、個々に又は集合的に、前記ナノホール（２０）を開放するか又は閉鎖するために、前記作動手段を起動させるように構成される、電子処理手段（４）と、
を備え、
前記作動手段（３）は、複数の機械的な小型ナノホール開閉要素を有し、
各々の前記機械的な小型ナノホール開閉要素は、それぞれ、前記ナノホール（２０）のコンダクタンスを最大又は最小にするように、対応するナノホール（２０）に少なくとも部分的に挿入可能であって、前記ナノホールを機械的に開放するか又は閉鎖するのに適している、デバイス（１）。
【請求項２】
各々の前記ナノホール（２０）は、開放されている時、大気圧以上の状態でさえ、分子又は支配的な分子領域でガスマイクロ流を許可するように、そして、閉鎖されている時、前記ガスマイクロ流を抑制するように構成され、そのため、前記調節インターフェース（２）を通過する全体のガス流は、開放された前記ナノホール（２０）を通過する、分子又は支配的な分子領域でのマイクロ流の総和である、請求項１に記載のデバイス（１）。
【請求項３】
前記デバイス（１）は、集積化デバイス（１）である、請求項１又は２に記載のデバイス（１）。
【請求項４】
前記調節インターフェース（２）と前記制御手段（３、４）は、前記集積化デバイス（１）の１つの小型チップ（１０）に含まれる、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記処理手段（４）は、前記作動手段（３）を制御するように構成され、そのため、各々のナノホール（２０）は、個々にそして他の前記ナノホール（２０）に関して独立した方法で、開放されるか又は閉鎖され得る、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項６】
各々のナノホール（２０）は、規定された形状と、確定的に測定可能なコンダクタンスを有し、
各々のナノホール（２０）は、１０ｎｍから１００ｎｍの範囲に含まれる直径を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項７】
前記調節インターフェース（２）は、１以上の流れ制御ウィンドウを含み、各々のウィンドウは前記ナノホール（２０）が得られる膜（２１）を含み、前記ナノホール（２０）は、行と列の２次元配列に従って配置され、前記ナノホール（２０）の数は１００オーダーである、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項８】
前記作動手段（３）は、前記ナノホール（２０）のコンダクタンスを最大又は最小にするために、複数の小型ナノホール開閉要素（３０）を含み、各々の前記要素（３０）は、対応するナノホール（２０）をそれぞれ開放するか又は閉鎖するのに適している、請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項９】
各々の小型ナノホール開閉要素（３０）は、前記ナノホールに関する軸方向の動きによって、対応する前記ナノホール（２０）を閉鎖するか又は開放するように、電気機械的に作動可能なプラグ（３１）を含み、
前記プラグ（３１）は、
前記閉鎖の動きにおいて、前記プラグ（３１）が位置している、前記調節インターフェース（２）の面上の、前記ナノホール（２０）の出口を完全にふさぐために、前記ナノホール（２０）よりも大きなサイズを有する、ベース（３１０）と、
前記閉鎖の動きにおいて、前記ナノホール（２０）に入り込むのに適している、前記ベース（３１０）と一体的なチップ（３１１）と、
を含むか又は、
各々の小型ナノホール開閉要素（３０）は、
対応する前記ナノホール（２０）の直径と概ね等しい直径を有するシリンダー（３２）であって、前記ナノホールに関する軸方向の動きによって、対応する前記ナノホール（２０）に差し込まれるか又は対応する前記ナノホール（２０）から引き抜かれるように、電磁気的に作動することができる前記シリンダー（３２）と、
複数のソレノイド（３２０）であって、各々のソレノイド（３２０）は、対応するナノホール（２０）と対応するシリンダー（３２）に同軸上に関連付けられている、複数のソレノイド（３２０）と、
を含み、
各々のシリンダー（３２）は、前記ソレノイド（３２０）によって発生した磁場に対して感度がよいように、そして、前記磁場の作用として動くように、強磁性又は常磁性材料で作られる部品を含むか又は、
各々の小型ナノホール開閉要素（３０）は、振動する先端に、前記ナノホール（２０）に差し込まれるか又は前記ナノホール（２０）から引き抜かれるのに適した、概ね円錐のマイクロチップ（３３０）を有する、マイクロカンチレバー（３３）を含み、前記マイクロカンチレバー（３３）は、前記マイクロチップ（３３０）が前記ナノホール（２０）に入ってそれを閉鎖する閉鎖位置と、前記マイクロチップ（３３０）が前記ナノホール（２０）を抜け出てそれを開放する開放位置との間で振動するように、電気機械的に作動することができるか又は、
前記作動手段（３）は、前記調節インターフェース（２）の全ての前記ナノホール（２０）を同時に開閉するように構成される、複合的な開閉振動をする平面要素（３５）を含み、
１つの前記小型ナノホール開閉要素（３０）は前記平面要素（３５）の片方の面で、前記ナノホール（２０）の配列に対応する配列で配置され、そのため、各々の小型ナノホール開閉要素（３０）は、前記平面要素（３５）の対応する動きにおいて、同時に、対応する前記ナノホール（２０）に差し込まれるか又は対応する前記ナノホール（２０）から引き抜かれる、
請求項８に記載のデバイス（１）。
【請求項１０】
前記作動手段（３）は、前記調節インターフェース（２）の片方の面に配置され、前記調節インターフェース（２）の片方の面に対応する各々のナノホール（２０）の開口部を開閉するように構成されるか、又は、前記調節インターフェース（２０）の両方の面に配置され、前記調節インターフェース（２）の両方の面に対応する各々のナノホール（２０）の両方の開口部を開閉するように構成され、
前記小型ナノホール開閉要素（３０）は、さらに、閉鎖とそれに続く開放の、各々の動作事象において、又は、特定の非閉鎖の開閉事象において、起こりうる閉鎖に関する各々のナノホール（２０）を掃除してきれいにするように構成される、請求項８又は９に記載のデバイス（１）。
【請求項１１】
前記電子処理手段（４）は、
電子信号を送ることによって前記作動手段（３）を制御するために、前記作動手段（３）に電子的に動作的に接続される、プロセッサー（４０）と、
複数のナノホールに関する開閉制御信号を受信するために、前記プロセッサー（４０）に動作的に接続される、バッファと、
前記開閉制御信号を連続して受信するために、前記バッファに動作的に接続され、そして、複数のナノホールに関する、対応する開閉駆動信号を連続的に発生させるように構成される駆動要素（４１）と、
前記開閉駆動信号を連続して受信するために、前記駆動要素（４１）に動作的に接続され、そして、各々の開閉駆動信号を、前記複数のナノホールの、対応するナノホール（２０）に向けるように構成される、マルチプレクサー（４２）と、
を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項１２】
前記制御手段（３、４）は、開閉されるナノホール（２０）のパターンを決定することによって、開閉されるナノホールの数と位置によって、又は、前記ナノホール（２）の開放時間と閉鎖時間の間の関係又は動作サイクルを決定することによって、前記ナノホール（２０）を通過する、マイクロ流に対応する精密さと細かさで、前記調節インターフェース（２）を通過するガス流を制御するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項１３】
封止補助を含み、前記調節インターフェース（２）を組み入れ、異なる圧力を有する環境に直面するのに適した、前記補助の２つの反対側の面との間で可能な唯一の流れが、前記調節インターフェースを通した制御された流れであるように構成され、さらに、前記封止補助に関して反対の面で、対応する圧力値を測定し、測定された前記圧力値を前記処理手段（４）に提供するように構成される、２つの対応する小型圧力センサー（５０）を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項１４】
第１圧力（Ｐ１）下の第１環境（Ａ１）と、前記第１圧力（Ｐ１）よりも低い第２圧力（Ｐ２）下の第２環境（Ａ２）との間のガスサンプリングのためのシステム（１００）であって、
ガス流を制御するための少なくとも１つの、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス（１）と、
対応する少なくとも１つの前記デバイス（１）を収納するのに適しており、そのため、前記第１環境（Ａ１）と前記第２環境（Ａ２）の間の流体のやりとりが、ガス流（Ｆ）を通してのみ、つまり、ガス流を制御するための少なくとも１つの前記デバイス（１）の前記調節インターフェース（２）を通してのみ起こりうる、前記第１環境（Ａ１）と第２環境（Ａ２）の間の、少なくとも１つの分離構造（１０１）と、
前記第２環境で望まれる一定の圧力（Ｐ２）を保つために、前記第２環境（Ａ２）からガスを排出するように構成される、ポンプ手段（１０２）と、
より低い圧力下（Ｐ２）であるが、前記第１環境（Ａ１）に存在する、前記ガスの濃度と同一濃度を、前記第２環境（Ａ２）で再生するために、ガス流を制御するための少なくとも１つの前記デバイス（１）の前記制御手段（３、４）と、前記ポンプ手段（１０２）に、動作的に接続され、ガス流を制御するための少なくとも１つの前記デバイス（１）と前記ポンプ手段（１０２）を制御するように構成される、システム制御手段（１０３）と、
を備える、ガスサンプリングのためのシステム（１００）。
【請求項１５】
前記第１環境の圧力値（Ｐ１）から前記第２環境の圧力値（Ｐ２）に至るまで、次第に低下する圧力下の、前記第１環境（Ａ１）と前記第２環境（Ａ２）の間の複数の中間環境（Ａｎ、Ａｍ）を規定するために、複数のデバイス（１）と対応する複数の分離構造（１０１）を備え、２つの連続した中間環境間のガス流（Ｆｎｍ）は、分子又は支配的な分子領域であり、そのため、各々の前記中間環境に存在する、前記ガスの濃度は、前記第１環境（Ａ１）に存在する、前記ガスの濃度と同一濃度である、請求項１４に記載のシステム（１００）。
【請求項１６】
第１環境（Ａ１）と第２環境（Ａ２）の間に存在する、圧力勾配を制御するための、システム（２００）であって、
ガス流を制御するための少なくとも１つの、請求項１３に記載のデバイス（１）と、
ガス流を制御するための少なくとも１つのデバイス（１）を収納するのに適しており、そのため、前記第１環境（Ａ１）と前記第２環境（Ａ２）間の流体のやりとりが、ガス流（Ｆ）によってのみ、つまり、ガス流を制御するための少なくとも１つの前記デバイス（１）の前記調節インターフェース（２）を通してのみ起こりうる、前記第１環境（Ａ１）と第２環境（Ａ２）の間の分離構造（１０１）と、
を備え、
ガス流を制御するための少なくとも１つの前記デバイス（１）の前記制御手段（３、４）は、前記第１環境（Ａ１）と前記第２環境（Ａ２）間で望まれる圧力勾配を得るように、前記第１環境（Ａ１）と前記第２環境（Ａ２）のそれぞれに関する、前記調節インターフェース（２）の２つの面で存在する圧力センサー（５０）によって測定される圧力値に基づいて、前記調節インターフェース（２）を通るガス流を制御するように構成される、
前記圧力勾配を制御するためのシステム（２００）。
【請求項１７】
マイクロ流に対応する分解能で、ガス流を制御するための方法において、
対応するマイクロ流の通過を抑制又は許可するために、サブミクロンのサイズを有する複数のナノホール（２０）を備え、各々の前記ナノホールが、前記ナノホールのコンダクタンスを最大又は最小にするように、対応する前記ナノホールに少なくとも部分的に挿入可能である機械的な小型ナノホール開閉要素によって機械的に開放されるか又は閉鎖されるのに適している、ガス流調節インターフェース（２）を通過するための、制御された方法での、ガス流を抑制又は許可するステップを含み、
前記抑制又は許可のステップは、各々の前記ナノホール（２０）の前記開放又は閉鎖の、個々の又は集合的な、制御を含み、そのため、前記調節インターフェースを通過する全体のガス流が、開放された前記ナノホールを通過するマイクロ流の総和である、
ガス流を制御するための方法。
【請求項１８】
マイクロ流に対応する分解能で、ガス流を測定するための方法であって、
制御された方法での、ガス流調節インターフェース（２）を通した前記ガス流の通過の抑制又は許可において、対応するマイクロ流の通過を抑制又は許可し、開放されたナノホールを通過するマイクロ流の総和に対応する出力ガス流を発生させるために、開放され閉鎖され得る、サブミクロンのサイズを有する複数のナノホール（２０）を備え、各々のナノホールは、前記ナノホールのコンダクタンスを最大又は最小にするように、対応する前記ナノホールに少なくとも部分的に挿入可能である機械的な小型ナノホール開閉要素によって機械的に開放されるか又は閉鎖されるのに適している、前記ガス流の通過を抑制又は許可するステップと、
前記出力ガス流を測定するステップと、
を含む、ガス流を測定するための方法。
【請求項１９】
第１環境の圧力よりも低い圧力下の、前記第１環境（Ａ１）と第２環境（Ａ２）との間のガスをサンプリングするための方法であって、
ガス流を制御するための少なくとも１つの、請求項１から１３のいずれか一項に記載のデバイス（１）が収納される分離構造（１０１）による、前記第１環境（Ａ１）と第２環境（Ａ２）を分離するステップと、
ガス流を通してのみ、つまり、ガス流を制御するための、少なくとも１つの前記デバイス（１）の前記調節インターフェース（２）を通してのみの、前記第１環境（Ａ１）と前記第２環境（Ａ２）との間の流体のやりとりを許可するステップと、
前記第２環境（Ａ２）で、望まれる一定の圧力（Ｐ２）を保つための、前記第２環境（Ａ２）からのガスを排出するステップと、
前記第２環境（Ａ２）で、より低い圧力（Ｐ２）であるが、前記第１環境（Ａ１）に存在する、前記ガスの濃度と同一濃度を再生するための、前記調節インターフェース（２）を通した、前記ガス流の制御と、前記第２環境（Ａ２）からのガス排出を制御するステップと、
を含む、ガスをサンプリングするための方法。
【請求項２０】
第１環境（Ａ１)と第２環境（Ａ２）の間に存在する、圧力勾配を制御するための方法であって、
ガス流を制御するための少なくとも１つの、請求項１３に記載のデバイス（１）が収納される、分離構造（１０１）による前記第１環境（Ａ１）と第２環境（Ａ２）を分離するステップと、
前記第１環境（Ａ１）と前記第２環境（Ａ２）の間で望まれる圧力勾配を得るための、前記第１と前記第２環境それぞれに関する、前記調節インターフェース（２）の２つの面で存在する圧力センサ（５０）によって測定される圧力値に基づき、前記調節インターフェース（２）を通した前記ガス流を制御するステップと、
を含む、前記圧力勾配を制御するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（適用分野）
本発明は、ガス流を制御するためのデバイスと方法、特に、ガスマイクロ流を制御することができるデバイスと方法の分野に関する。
【０００２】
また、本発明は、高精度高分解能での流れの制御と測定、圧力勾配の管理及び／又は、ガスサンプリングのような、複数の適用におけるガス流を制御するためのシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（従来技術の記載）
数多くのガス流制御装置が知られている。広い意味で、全てのバルブシステムがこのカテゴリーに関連しているかもしれない。
【０００４】
また、この背景において、例えば、ミリメートルオーダーのサイズを有する非常に小さな開口部さえも有するマイクロバルブのような小型バルブシステムも知られている。
【０００５】
しかしながら、真空圧力以外の圧力条件下で使用される場合、周知のバルブシステムは
小型のものでさえ、小さいが、まだ粘性領域内である流れの制御を許可する。このことは、これらの周知のシステムにおいて、流れの制御及び／又は測定における分解能と精度が、粘性流であって、管理できる最小の流れの精度に限定されることもまた含んでいる。
【０００６】
一般に使われる学術用語によると、”粘性領域内の流れ”という専門用語は、ここで、粒子の平均自由行程（λ）が、位置する流路又は容器のサイズＤよりも十分小さいガス流であり、そのため、連続的な衝突と、粒子間における運動量とエネルギーの連続的な移動があるガス流を表す。
【０００７】
それに比べて、一般に使われる学術用語によると、”分子領域内の流れ”という専門用語は、ここで、粒子の平均自由行程λが、位置する流路又は容器のサイズ以上であるガス流であり、そのため、各々の粒子の行程は他の粒子の行程に関して、ほぼ自由で独立しているガス流を意味する。
【０００８】
理論上の定義で、時には中間領域（又は遷移流）を表すこともある。
【０００９】
流れの分類に関して、全ての一般に受け入れられている定義は、パラメータＤ／λが１００よりも大きい流れを”粘性領域流れ”と定義しているが、一方、”分子領域流れ”は、パラメータＤ／λが１以下の流れである。”支配的な分子領域流れ”は、パラメータＤ／λが、１０までの、１の位の大きさのオーダー内の流れである。実際、そのような条件において、厳密に言うと、粒子間の衝突は０の状態に至っていないが、ほとんどの粒子は、ほとんどの時間、分子領域の状態にある。
【００１０】
例えば、Ａ．Ｒｏｔｈ，ＮＨＰＣ，１９７６”Ｖａｃｕｕｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”の本の２章と３章は、本テーマにおける、権威のある理論的な参考書としてみなされ得る。
【００１１】
また、明らかに、平均自由行程λは圧力と温度の条件に依存する。特に、ケルビンで測定された温度に正比例し、圧力に反比例する（前述の参考文献” Ｖａｃｕｕｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”に記載）。バルブシステムの重要な使用条件は、周囲の温度条件（例えば２７３°Ｋと３１３°Ｋの間の範囲内）か又は別の温度内で概ね一定である限りなら、圧力は必要不可欠なパラメータであるという結果になる。
【００１２】
真空圧力条件（例えば１ｍｂａｒ以下）や、さらに高真空条件（例えば１０−３ｍｂａｒ以下）において、ミリメートルオーダーのサイズの流路を通してさえ、支配的な分子領域内の流れを得ることが可能である。
【００１３】
しかしながら、真空ではなく、特に、大気圧以上の他の圧力条件において、これは不可能である。
【００１４】
この事実は問題を引き起こす。実際、重要な応用の数が増大している中、”分子”又は”支配的な分子”領域において、非真空圧力下でさえ、マイクロ流を制御することができる必要性が生じる。同様に、大気圧以上の圧力下、又は非真空圧力下で作動する、工業的な応用の大部分もまた、”分子”又は”支配的な分子”領域内で、マイクロ流の精度及び／又は分解能で、流れの制御及び／又は測定ができることが望まれる。
【００１５】
このことは、例えば、その環境にさらされた流れ計量器（又は”マイクロ流計量器”）の精度を向上させる場合、又は大気圧以上の圧力下の環境と真空圧力下での環境間の流れのやりとりを管理する場合、さらにまた、十分な精確さでサンプリング自体を行うための真空条件を作り出す高価なポンプシステムを備え付ける必要なく、ガスをサンプリングするのを許可するために、有利であり得る。
【００１６】
周知のマイクロバルブシステムで、分子又は支配的な分子領域で、大気圧以上の圧力下でもまた、マイクロ流を確保するような、バルブの開口部を管理し、制御することができるものはない。
【００１７】
実際、この状況に関して、未解決のままである第１の問題は、大気圧以上の圧力下でさえ、分子領域を確保するような十分小さなサイズのマイクロバルブの開口部を認識することである。
【００１８】
第２の、さらに難しい未解決の問題は、かかるマイクロバルブの開口部を認識することができたとしても、それらを適切に制御することである。
【００１９】
第３の未解決の問題は、工業上の環境のような、習慣的な使用の環境でさえ、かかるマイクロバルブの開口部の使用可能性、したがって非閉鎖を保証する能力に関する。
【００２０】
それゆえ、この観点において、分子又は支配的な分子領域で、非真空圧力の条件でさえ、マイクロ流の分解能で、効果的にガス流を制御することができるデバイスにとって、満足いくように対応されていない必要性がある。
【００２１】
その結果、他の必要性、つまり、ガスサンプリングのための、ガス流の測定及び／又は制御のための、そして、有利なことに分子又は支配的な分子領域で、非真空圧力下でさえ、マイクロ流に作用することができる、圧力勾配を制御するための、システムと方法を有する必要性は、満足いくように対応されていないままである。
【００２２】
前述のことを考慮して、本発明の目的は、前述の必要性を満たすために改善され、少なくとも部分的に、周知の技術に関して前述した欠点を克服することができるようなデバイスを利用する、関連のあるシステムと方法だけでなく、ガス流を制御するためのデバイスを発明し、利用可能にすることである。
【発明の概要】
【００２３】
本目的は請求項１によるデバイスによって達成される。
【００２４】
デバイスの別の実施形態は、従属請求項２から１８で定義される。
【００２５】
本発明に記載のデバイスを利用する、ガスサンプリングのためのシステムは、請求項１９で定義される。かかるシステムのさらなる実施形態は請求項２０で定義される。
【００２６】
本発明に記載のデバイスを利用する、圧力勾配を制御するためのシステムは請求項２１で定義される。
【００２７】
本発明におけるデバイスの使用の実施をされた、ガス流を制御するための方法は請求項２２で定義される。
【００２８】
本発明におけるデバイスの使用の実施をされた、ガス流を測定するための方法は請求項２３で定義される。
【００２９】
本発明におけるデバイスの使用の実施をされた、ガスをサンプリングするための方法は請求項２４で定義される。
【００３０】
本発明のデバイスを使用する圧力勾配を管理するための方法は請求項２５で定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ナノホールが開放している状態の、上から見た、本発明に記載のデバイスの簡略化された構成図である。
【図２】ナノホールが閉鎖している状態の、図１の構成図を示す。
【図３】ナノホールの列に対する中央線に沿って通過する断面図に関する、図１のデバイスの側面の断面図である。
【図４】ナノホールが全て開放している状態における、デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図５Ａ】ナノホールが全て閉鎖している状態における、デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図５Ｂ】ナノホールが開放しているものもあれば閉鎖しているものもある状態における、デバイスの実施形態の斜視図である。
【図６Ａ】図４のデバイスの細部を示す。
【図６Ｂ】図５のデバイスの細部を示す。
【図７】デバイスの別の実施形態の斜視図である。
【図８Ａ】図７のデバイスの細部を示す。
【図８Ｂ】図７のデバイスの細部を示す。
【図９】デバイスの別の実施形態の斜視図である。
【図１０Ａ】図９のデバイスの細部を示す。
【図１０Ｂ】図９のデバイスの細部を示す。
【図１１】デバイスの別の実施形態の斜視図である。
【図１２】図１１のデバイスの細部を示す。
【図１３】デバイスのさらに別の実施形態の分解図である。
【図１４】可能性のある１つの応用状況における、本発明に記載の、ガスサンプリングのためのシステムを示す。
【図１５】図１４のシステムの別の実施形態を示す。
【図１６】可能性のある応用状況における、本発明に記載の、圧力勾配を制御するためのシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明に記載の、ガス流を制御するためのデバイスの、そして、かかるデバイスを利用するシステムと方法の、別の特徴と利点は、添付図面に関して、制限されない例として提供される、好ましい実施形態の下記の記載に起因する。
（詳細の説明）
【００３３】
図１から図１３に関して、ガス流を制御するためのデバイス１が記載されている。
【００３４】
デバイス１は、制御された方法でデバイス１を通るガス流を抑制又は許可するように構成される、ガス流調節インターフェース２を含み、そして、調節インターフェースの制御手段３、４もまた含む。
【００３５】
調節インターフェース２は、複数のナノホール２０を含む。各々のナノホールはサブミクロンのサイズを有し、制御された方法で、開放されるか又は閉鎖されるのに適している。
【００３６】
制御手段３，４は、順に、ナノホールを開放するか又は閉鎖するのに適している作動手段３と、制御された方法で、ナノホール２０を、個々に又は集合的に、開放するか又は閉鎖するための作動手段を起動させるように構成される、電子処理手段４とを含む。
【００３７】
図１と図２は、それぞれ、ナノホールが開放されているデバイス１の実施形態の平面図、閉鎖されているデバイス１の実施形態の平面図を示す。
【００３８】
実施例によると、各々のナノホール２０は、開放されているとき、分子又は支配的な分子領域において、大気圧以上の状態でさえ、ガスマイクロ流を許可するように、そして一方、閉鎖されているとき、かかるガスマイクロ流を抑制するように構成され、そのため、調節インターフェース２を通過する全体のガス流は、分子又は支配的な分子領域において、開放されたナノホール２０を通過するマイクロ流の総和である。
【００３９】
既に詳述したように、”分子領域”での流れ又はマイクロ流は、圧力と温度の条件を考慮に入れて、パラメータＤ／λが１以下である流れを示す方法であることを示していて、”支配的な分子領域”での流れ又はマイクロ流は、パラメータＤ／λが１より大きいが、１の位の大きさのオーダー内（慣例的には１０未満）である流れを示す方法であることを示している。
【００４０】
実施例によると、各々のナノホール２０は、１０−８ｍａｒ・ｌ・ｓｅｃ−１と１０−６ｍｂａｒ・ｌ・ｓｅｃ−１の間でマイクロ流を許可するように構成される。このようにして、デバイス１は、これらのマイクロ流の１つに等しいガス流を、精確で非常に高精度に、制御することができる。もちろん、他の流れの値は、ナノホールが作られるサイズとナノホールがさらされている圧力勾配に応じて、可能である。
【００４１】
流れ調節インターフェースは、サブミクロンのサイズのナノホールのみを通して、ガスの通過を許可するという事実に関して、デバイスの構造的な側面が、分子又は支配的な分子領域での流れを許可する機能性について可能にしている、ということは、上記から明白である。実際、妥当な使用条件全てに及ぶ非常に幅広い温度範囲内で、ほぼ全てのガスの種類で、サブミクロンの直径の流路は、大気圧以上の圧力下でさえ、望まれるＤ／λの値（いかなる場合も１０より少なく、好ましくは１以下）を得るのを許可する、ということが計算され得る。
【００４２】
有利なことに、サブミクロンの間隔内で、デバイスの特定の実施形態におけるナノホールで選択される特定の大きさは、使用条件で特定される圧力条件を考慮に入れてもよい。
【００４３】
各々のナノホールのサブミクロンの大きさは、ナノホールの直径（つまり、流れに対して概ね垂直な面での大きさ）が数百ナノメートル以下の大きさのオーダーであるということを含む。
【００４４】
実施例によると、各々のナノホール２０は１０ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍから１００ｎｍの間の範囲の直径を有する。他の値（例えば５０ｎｍから５００ｎｍ）は、デバイスの仕様に応じて可能である。
【００４５】
実施例によると、ナノホールは、数百ナノメートル（ｎｍ）以下のオーダー（例えば、典型的には、直径と同等の大きさのオーダー）、好ましくは、５０ｎｍから５００ｎｍの間の厚さを有する、膜２１で形成される。
【００４６】
他の実施例によると、膜はより厚くてもよい。
【００４７】
好ましい実施形態によると、各々のナノホール２０は規定された形状と、確定的に測定可能なコンダクタンスとを有し、コンダクタンスは、ナノホールを通過することができるマイクロ流を定量化するパラメータである。
【００４８】
好ましくは、ナノホール２０の形状は、概ね円柱状である。
【００４９】
例えば、上述の、好ましい実施形態では、各々のナノホールは、数十ｎｍ又は数百ｎｍのオーダーの直径と数百ｎｍのオーダーの高さを有する、おおよそ円柱か又は管である。
【００５０】
ナノホールの当該実施形態は、例えば、図１の平面図と図３の側面図で示される。
【００５１】
図で示されていない、他の実施例において、ナノホールの形状は、少なくとも、小さい方のベースがサブミクロンの直径（典型的には１０ｎｍから１００ｎｍ）を有する、おおよそ、先端を切った円錐形状である。
【００５２】
発明によって保護される、様々な実施例によると、調節インターフェース２の膜２１で形成される、ナノホール２０の配列、数及びサイズは、最も多様であってもよい。調節インターフェース２は、例えば、全ての等しいサイズの、又は、いかなる組み合わせで互いに異なるサイズの、ナノホール２０を含んでもよい。
【００５３】
調節インターフェース２のナノホール２０の数は、数十から数百、又は数千まで、様々であってもよい。有利なことに、このことは、マイクロ流によって形成される場合に、全てのナノホールを開放することによって、かなりの度合いの流れを得るのを許可する。
【００５４】
ナノホール２０の配置は最も多様であってもよい。
【００５５】
添付図面に示された好ましい実施例によると、ナノホール２０は行と列の２次元配列で配置される。
【００５６】
特定の例において、行又は列において２つの隣接するナノホール間の中心間の距離は、ナノホールの直径のおおよそ２倍に対応する。
【００５７】
実施形態の選択によると、調節インターフェース２は１以上の流れ制御ウィンドウを含み、各々のウィンドウは膜２１を含み、それを通してナノホール２０は得られる。
【００５８】
各々の膜２１は平面又は非平面であってもよい。
【００５９】
典型的な実施例において、膜２１は、数十μｍのオーダーのサイズの面を有する、概ね長方形又は正方形である平面であり、数百のオーダーの、ナノホールの数を含んでもよい。
【００６０】
膜２１と、望まれるサイズと形状を有するナノホールのあらかじめ決められたいかなる配置を有する調節インターフェース２は、サブミクロンのサイズの孔を有する膜を製造する、周知の技術によって得ることができると言える。
【００６１】
例えば、かかる技術は、化学生物の応用における膜の製造に関するナノテクノロジーの背景で知られている。使用できる技術の別の例は、制御された方法で、ＦＩＢ（Ｆｏｒｃｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）装置を備えるＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、孔を開けられるシリコン膜の使用に関する。このように、例えば、科学論文Ｌｏ，Ａｒｅｆ，Ｂｅｚｒｙａｄｉｎ”Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｓｕｂ−５ｎｍ  ｎａｎｏ−ｐｏｒｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍｓ”（Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １７（２００６）３２６４−３２６７）とＳｔｅｉｎ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｃｕｌｐｔｉｎｇ  Ｔｉｍｅ  Ｓｃａｌｅｓ”（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒ，ｖｏｌ．８９，ｎｏ．２７，３０．１２．２００２）の例で示されるように、（文献で時に”ｎａｎｏ−ｏｒｉｆｉｃｅｓ”又は”ｎａｎｏ−ｐｏｒｅｓ”とも呼ばれている）上述のタイプのナノホールは、シリコン膜上で形成されてもよい。
【００６２】
以下、ナノホールを作動する方法に関して、最も多様な方法は、ここで示されるデバイス１の構造によって、可能になると言える。
【００６３】
使用における最大の適応性を提供することができる好ましい例の実施形態において、処理手段４は作動手段３を制御するように構成され、そのため、各々のナノホール２０は
他のナノホール２０に関して、個々にそして独立した方法で、開放されるか又は閉鎖されてもよい。
【００６４】
本発明にも含まれる代替の例によると、かかるナノホール２０の１以上のグループ、例えば、ナノホールの配列で互いに隣接するナノホールのサブセットを備える集合を、選択的に開放するか閉鎖するために、処理手段４は、作動手段３を制御するように構成される。この場合、各々のサブセットのナノホールは、他のサブセットのナノホールの開閉と独立して、全て開放されるか又は全て閉鎖されてもよい。
【００６５】
他の例によると、集合的に、ナノホール２０は全て開放されるか又は閉鎖される。
【００６６】
上述の長所によって、本発明に記載のデバイス１は、開放又は閉鎖されたナノホールの、いかなる組み合わせ、パターン及び／又は配置が、例えば、全て開放されたナノホール（図４で示すように）、又は全て閉鎖されたナノホール（図５Ａで示すように）、又は開放したものもあれば閉鎖したものもあるナノホール（図５Ｂで示すように）に関して可能である制御を提供する。さらに、開放又は閉鎖されたナノホールの、組み合わせ、パターン及び／又は配置は、望まれる方法で、動的に経時変化してもよい。
【００６７】
実施形態によると、デバイス１は集積化デバイスである。
【００６８】
特に、例えば図４と図５Ａ／５Ｂで例として示される実施の選択によると、調節インターフェース２と制御手段３は、集積化デバイス１の１つの小型チップ１０に含まれる。
【００６９】
図４から図１２で示される例において、作動手段３は、複数の小型ナノホール開閉要素３０を含む。
【００７０】
ナノホール２０のコンダクタンスを最大又は最小にするために、各々の小型ナノホール開閉要素３０は、対応するナノホール２０をそれぞれ開放するか又は閉鎖するのに適している。
【００７１】
特定の実施例において、各々の小型ナノホール開閉要素３０は、各々のナノホール２０を密閉して封止するように構成され、そのため、コンダクタンスを０の状態にするか、又はナノホール２０を完全に開放するように構成され、そのため、それを通してガス流を許可する。”密閉”閉鎖の特性は、流れが制御されなければならないガス分子のサイズに関して、設計の段階で定義されてもよい。
【００７２】
（図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａと図６Ｂの細部で示される）デバイスの実施形態によると、各々の小型ナノホール開閉要素３０は、ナノホールに関する軸方向の動きによって、各々のナノホール２０を閉鎖するか又は開放するように、電気機械的に作動可能なプラグ３１を含む。
【００７３】
特に、プラグ３１は、閉鎖の動きにおいて、プラグ３１が位置している、調節インターフェース２の面上の、ナノホール２０の出口を完全にふさぐために、ナノホール２０よりも大きなサイズを有するベース３１０と、さらに、閉鎖の動きにおいて、ナノホール２０に入り込むのに適している、ベース３１０と一体的なチップ３１１を含んでもよい。
【００７４】
（図７と、図８Ａと図８Ｂの細部に示される）デバイスの別の実施形態によると、各々の小型開閉要素３０は、各々のナノホール２０の直径と概ね等しい直径を有するシリンダー３２であって、ナノホールに関する軸方向の動きによって、対応するナノホール２０に差し込まれるか又は対応するナノホール２０から引き抜かれるように、電磁気的に作動することができるシリンダー３２を含む。
【００７５】
本実施形態の実施例において、デバイス１は、複数のソレノイド３２０を含み、各々のソレノイド３２０は、対応するナノホール２０と対応するシリンダー３２に同軸上に関連付けられている。さらに、各々のシリンダー３２は、ソレノイド３２０によって発生した磁場に対して感度がよいように、そして、前記磁場の作用として動くように、強磁性又は常磁性材料で作られる部品を含む。
【００７６】
（図９と、図１０Ａと図１０Ｂの細部に示される）デバイスの別の実施形態によると、各々の小型開閉要素３０は、振動する先端に、ナノホール２０に差し込まれるか又はナノホール２０から引き抜かれるのに適した、概ね円錐のマイクロチップ３３０を有する、マイクロカンチレバー３３を含む。マイクロカンチレバー３３は、マイクロチップ３３０がナノホール２０に入ってそれを閉鎖する閉鎖位置と、マイクロチップ３３０がナノホール２０を抜け出てそれを開放する開放位置との間で振動するように、電磁気的に作動することができる。
【００７７】
上述の実施形態は、各々のナノホールにおける、個々の、そして、独立した作動を提供する。
【００７８】
ナノホールの集合的な作動が十分である応用における、（図１１と図１２に示される）デバイスの別の実施形態は、作動手段３が、調節インターフェース２の全てのナノホール２０を同時に開閉するように構成される、複合的な開閉振動をする平面要素３５を含むことを定める。
【００７９】
この場合、図１２で示されるように、１つの小型ナノホール開閉要素３０は平面要素３５の片方の面で、ナノホール２０の配列に対応する配列で配置されてもよく、そのため、各々の小型開閉要素３０は、平面要素３５の対応する動きにおいて、同時に、対応するナノホール２０に差し込まれるか又は対応するナノホール２０から引き抜かれる。
【００８０】
複合的な開閉振動をする平面要素３５は、例えば、平面要素３５の角に配置され、それと一体的な、小さい可動性の柱３６に作用することによって、電気機械的な、又は電磁気的な方法で作動してもよい。
【００８１】
特定の実施例において、振動する平面要素３５はまた、平面要素３５に対応する場所におけるガスのコンダクタンスを容易にするために、１つの小型ナノホール開閉要素３０が存在する場所以外の場所において孔３５０を含む。これらの孔３５０は、例えば、孔３５０に対応する位置における、調節インターフェース２のベースで提供されるカウンターチップによる各々の振動事象において、いかなる閉鎖の場所から独立していてもよい。
【００８２】
実施例によると、上述の実施形態のいずれか１つにおける、作動手段３は、調節インターフェースの片方の面で配置され、その面に対応する各々のナノホール２０の開口部を開閉するように構成される。
【００８３】
代替実施例によると、かかる作動手段３（又は少なくとも一部）は調節インターフェース２の両方の面に配置され、調節インターフェース２の両方の面、つまり、ナノホールによって形成された管上のマイクロ流路の両端に対応する、各々のナノホール２０の両方の開口部を開閉するのに適している（又は構成され得る）。この場合、各々の小型開閉要素３０は、各々の面から入り込む閉鎖状態において、ナノホール２０に入り込むように構成される。
【００８４】
有利なことに、小型開閉要素３０は、さらに、閉鎖とそれに続く開放の、各々の動作事象において、又は、特定の非閉鎖の開閉事象において、（例えば、配置されるかもしれない分子の単層により）起こりうる閉鎖に関する各々のナノホール２０を掃除してきれいにするように構成される。非閉鎖の開閉事象はまた、適切な頻度の開閉サイクルの形態で提供されてもよいと言える。
【００８５】
この特性は、汚染を伴う工業上のプロセスにおける環境を含む最も多様な環境においてデバイスの使用を許可するのに重要である。さらに、本デバイスの構造と機能性から本質的に由来するこの特性によって、根本的に、調節インターフェース２と、非作動時を除いて、（例えば、クリーンルームのような）特別きれいな環境の外部で作動することができない、ナノ細孔を有するいかなる従来の膜とを差別化する。
【００８６】
以下、図４から図１３に示される、デバイスの別の構造と機能的な側面に関して、次の側面を記載する。
【００８７】
電子処理手段４は、電子信号を送ることによって作動手段３を制御するために、作動手段３に電子的に動作的に接続される、プロセッサー４０を含む。
【００８８】
有利なことに、プロセッサー４０は、各々のナノホール開閉要素３０に、電子的に動作的に接続される。
【００８９】
実施例において、電子処理手段４はまた、同じプロセッサーに一体化され得るバッファと、駆動要素４１と、マルチプレクサー４２とを含む。バッファは、複数のナノホールに関する開閉制御信号を受信するために、動作的にプロセッサー４０に接続される。駆動要素４１は、前記開閉制御信号を連続して受信するために、バッファに動作的に接続され、そして、複数のナノホールに関する、対応する開閉駆動信号を連続的に発生させるように構成される。マルチプレクサー４２は、前記開閉駆動信号を連続して受信するために、駆動要素４１に動作的に接続され、そして、各々の開閉駆動信号を、複数のナノホールの、対応するナノホール２０に命令するように構成される。
【００９０】
開閉命令の発生速度は作動の実行速度よりも著しく速くなり得るという事実を利用して、上述の実施は、有利なことに、デバイスに、１つのナノホールにおける全ての作動要素に関する制御信号を連続的に発生させる、１つの駆動要素を提供することを許可する。
【００９１】
上述の構造と機能的な側面から、デバイス１は、最も多様な流れ制御方法を実行するのを許可することは明らかである。
【００９２】
可能性のある例において、制御手段３、４は、開閉ナノホールの数と位置に関して、開閉ナノホール２０のパターンを特定することによって、調節インターフェース２を通過するガス流を制御するように構成される。
【００９３】
他の例において、制御手段３、４は、ナノホール２０の開放時間と閉鎖時間の間の比、つまり、負荷サイクルを決定することによって、調節インターフェース２を通過するガス流を制御するように構成される。この場合、駆動要素４１は、さらに、周波数発生回路を備えてもよい。
【００９４】
また、制御手段３、４は、開閉状態と負荷サイクル両方に関して、各々のナノホール２０における個々の決定によって調節インターフェース２を通過するガス流を制御するように構成されてもよい。
【００９５】
別の実施例において、各々のナノホール２０は、完全開放か又は完全閉鎖の動作条件か又は、０ではなく、最大（完全開放）より少ない、マイクロ流が許可される、中間開放の１以上の動作条件を想定するように構成される。この場合、制御手段３、４は、各々の１つのナノホールの、１以上のかかる動作条件を決定することによっても、調節インターフェース２を通過するガス流を制御するように構成される。
【００９６】
実施形態によると、デバイス１はさらに、１以上の圧力センサー５０を備える。センサー自身の周辺に存在する各々の圧力センサー５０は、各々の圧力値を測定するように、そして、処理手段４に測定された圧力値を提供するように構成される。
【００９７】
特定の実施例において、デバイス１は、調節インターフェース２を組み入れ、異なる圧力を有する環境に直面するのに適した、封止補助の２つの反対側の面との間で可能な唯一の流れが、調節インターフェースを通る制御された流れであるように構成される、封止補助を含む。
【００９８】
この場合、デバイス１は、有利なことに、封止補助に関して反対の面で、対応する圧力値を測定し、測定された圧力値を処理手段４に提供するように構成される、２つの対応する小型圧力センサー５０を含む。
【００９９】
実施形態によると、デバイス１はまた、電子処理手段４に動作的に接続され、制御及び／又は監視及び／又は校正及び／又は診断の信号を、デバイスの外部に送信するか又は、デバイスの外部から受信するように構成される、入出力インターフェース５１を含む。
【０１００】
本発明に含まれるいくつかの実施例において、電子処理手段４は、入出力インターフェース５１を通じてデバイスの外部から来る制御信号及び／又は、小型圧力センサー５０によって測定される圧力値に基づいて、調節インターフェース２を通るガス流を制御するように構成される。
【０１０１】
デバイス１はまた、封止及び／又は開放可能な環境において覆われ、そして、デバイスにおける、校正及び／又は診断の機能のために、処理手段４に参照信号を提供するように構成される、（図７で例として示される）参照圧力センサー５６を選択的に含む。この場合、処理手段４は、さらに、ロックイン回路４９を含んでもよい。
【０１０２】
実施例によると、デバイス１はまた、動力供給インターフェース５５を含む。
【０１０３】
例の実施形態によると、デバイス１はまた、処理手段４の制御の下、望まれる温度を維持するように構成される、制御された加熱手段５２を含む。
【０１０４】
図で示されない特定の例において、制御された加熱手段は、さらに、各々のナノホールの周辺か又は各々の開閉要素に対応する場所に配置される、各々のナノホールにおける小型抵抗器を含む。
【０１０５】
別の例の実施形態によると、デバイス１は、さらに、デバイス全体を覆うように配置される、（例えば、マイクロメートルの枠体を有するフィルターを備える、）粒子を濾過する手段を含む。
【０１０６】
さらに、デバイス１は、プロセスガスの吸収を減らし、そして腐食を防ぐように構成される、薄い保護フィルム５３（例えば、処理環境に存在する水分の吸収を防ぐための疎水性フィルム）を含んでもよい。
【０１０７】
図１３で示される特定の実施形態において、デバイス１は、さらに、物理的に、処理手段４から調節インターフェース２を分離するように構成され、さらに、同時に、動作的な連結を許可する、連結要素５４を含み、そのため、調節インターフェース２は、異なる圧力の２つの環境に直面するそれぞれの面を有し、さらに、処理手段４は、等圧及び／又は制御された温度の環境によって完全に囲まれている。有利なことに、本実施形態は、デバイスのより効率的な冷却を許可してもよい。
【０１０８】
電子処理手段４は、デバイスにおける可能性のある動作の特異を特定するために、少なくとも１つの圧力センサー５０から受信したデータの処理に基づいてか又は、名目上のコンダクタンスの値か又は、デバイスが配置される環境のあらかじめ決められた条件に関して蓄えられたデータに基づいて、デバイスにおける診断の処理を実行するように構成されてもよいと言える。
【０１０９】
さらに、電子処理手段４は、診断の処理が否定的な結果を与えるなら、前記の診断の処理の結果に基づいて、特定される動作の特異の修正及び／又は補正を行うために、デバイスにおける、調節及び／又は補正及び／又は最適化の処理を実行するように構成されてもよい。
【０１１０】
好ましくない凝縮を防ぐため及び／又は意図しない化学反応を防ぐための動作だけなく、この調節処理は、例えば、前述の制御された加熱手段５２を使用することによって実行されてもよい。
【０１１１】
上述の機能的で構造的な特徴によって、ガス流１を制御するためのデバイスは、複数の異なる応用とシステムにおいて使用されてもよい。特に、デバイス１を使用して、本発明に含まれるシステムについて、以下で説明する。
【０１１２】
図１４に関して、第１圧力Ｐ１下の第１環境Ａ１と、第１圧力Ｐ１よりも低い第２圧力Ａ２下の第２環境Ａ２の間のガスサンプリングのためのシステム１００を説明する。
【０１１３】
前述の実施形態のいずれか１つによると、システム１００は、ガス流１を制御するための少なくとも１つのデバイスを含む。
【０１１４】
さらに、対応する少なくとも１つの、ガス流を制御するためのデバイス１を収納するのに適した、前記第１環境Ａ１と第２環境Ａ２の間の、少なくとも１つの分離構造１０１を含み、そのため、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２の間の流体のやりとりが、ガス流Ｆを通してのみ、つまり、ガス流を制御するための少なくとも１つのデバイス１の調節インターフェース２を通してのみ起こりうる。
【０１１５】
システム１００は、前記第２環境で望まれる一定の圧力Ｐ２を保つために、第２環境Ａ２からガスを排出するように構成される、ポンプ手段１０２（例えば、ポンプ）を含む。ポンプ手段は、第２環境Ａ２が、より低い圧力下の別の環境とやりとりをおこなう場合、単に、開放されるか閉鎖されるのに適した開口部を通して、実施されてもよいと言える。
【０１１６】
システム１００はまた、ガス流１を制御するための少なくとも１つのデバイスにおける制御手段３、４に動作的に接続される。プロセッサーを備えるシステム制御手段１０３は、より低い圧力Ｐ２下であるが、第１環境Ａ１に存在するガスの濃度と同一濃度を、第２環境Ａ２で再生するために、ガス流を制御するための少なくとも１つのデバイスと、ポンプ手段１０２を制御するように構成される。
【０１１７】
（図１５で示される）システムの実施形態によると、それは、第１環境の圧力値Ｐ１から第２環境の圧力値Ｐ２に至るまで、次第に低下する圧力下の、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２の間の複数の中間環境Ａｎ、Ａｍを規定するために、複数の流れ制御デバイス１と、対応する複数の分離構造１０１を含み、２つの連続した中間環境間のガス流Ｆｎｍは分子又は支配的な分子領域であり、そのため、各々の中間環境に存在する、ガスの濃度は、第１環境Ａ１に存在する、ガスの濃度と同一濃度である。
【０１１８】
典型的な応用例によると、第１圧力Ｐ１は大気圧以上で、第２圧力Ｐ２は真空圧力である。
【０１１９】
以下、図１６に関して、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２の間の圧力勾配を制御するためのシステム２００を説明する。
【０１２０】
前述の実施形態に記載の、システム２００は、ガス流１を制御するための少なくとも１つのデバイスを含み、２つの圧力センサー５０が調節インターフェース２の両方の面で存在している。
【０１２１】
システム２００はまた、ガス流を制御するための少なくとも１つのデバイス１を収納するのに適した、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２の間の分離構造１０１を含み、そのため、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２の間の流体のやりとりが、ガス流Ｆによってのみ、つまり、ガス流を制御するための少なくとも１つのデバイス１の調節インターフェース２を通してのみ起こりうる。
【０１２２】
ガス流１を制御するための少なくとも１つのデバイスの制御手段３、４は、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２の間で望まれる圧力勾配を得るように、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２のそれぞれに関する、圧力センサー５０によって測定される圧力値に基づいて、調節インターフェース２を通るガス流を制御するように構成される。
【０１２３】
システム２００において、デバイス１は、圧力勾配制御器か又は、一方の圧力が一定の時、２つの圧力Ｐ１か又はＰ２の一方の制御器として使用されると言える。
【０１２４】
以下、本発明に含まれる方法について説明する。
【０１２５】
本発明は、マイクロ流に対応する分解能で、ガス流を制御するための方法を含み、対応するマイクロ流の通過を抑制又は許可するために、ガス流調節インターフェース２を通過するように、制御された方法で、ガス流を抑制又は許可するステップを備え、サブミクロンのサイズを有する複数のナノホール２０を備え、各々のナノホールは開放されるか又は閉鎖されるのに適している。
【０１２６】
上述の抑制又は許可のステップは、各々のナノホール２０の開放又は閉鎖の、個々の又は集合的な、制御を含み、そのため、調節インターフェースを通過する全体のガス流が、開放されたナノホールを通過するマイクロ流の総和である。
【０１２７】
本発明はまた、マイクロ流に対応する分解能で、ガス流を測定するための方法を含み、対応するマイクロ流の通過を抑制するか又は許可し、そして、開放されたナノホールを通過するマイクロ流の総和に対応する出力ガス流を発生させるために、制御された方法で、ガス流調節インターフェース２を通るガス流の通過を抑制するか又は許可するステップを備え、開閉され得る、サブミクロンのサイズを有する複数のナノホール２０を備え、各々のナノホールは開放されるか又は閉鎖されるのに適しており、そして、前記出力ガス流を測定するステップを備える。
【０１２８】
本発明はまた、第１環境の圧力よりも低い圧力下の、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２との間のガスをサンプリングするための方法を含み、前述の実施形態のいずれか１つに記載の、ガス流１を制御するための少なくとも１つのデバイス１が収納される分離構造１０１による、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２を分離するステップと、そして、ガス流を通してのみ、つまり、ガス流１を制御するための、デバイスの調節インターフェース２を通してのみの、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２との間の流体のやりとりを許可するステップと、そして、第２環境Ａ２で、望まれる一定の圧力Ｐ２を保つための、第２環境Ａ２からのガスを排出するステップと、最後に、より低い圧力Ｐ２であるが、第１環境Ａ１に存在する、ガスの濃度と同一濃度を第２環境Ａ２で再生するために、調節インターフェース２を通るガス流と、第２環境Ａ２からのガス排出とを制御するステップとを備える。
【０１２９】
本発明はまた、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２の間に存在する圧力勾配を制御するための方法を含み、分離構造１０１による第１環境Ａ１と第２環境Ａ２を分離するステップを備え、前述の実施形態に記載の、ガス流１を制御するための少なくとも１つのデバイスが収納され、２つの圧力センサー５０が調節インターフェース２の２つの面で存在している。
そして、方法は、第１環境Ａ１と第２環境Ａ２の間で望まれる圧力勾配を得るために、第１環境と第２環境それぞれに関する、圧力センサー５０によって測定される圧力値に基づく、調節インターフェース２を通るガス流を制御するステップを含む。
【０１３０】
以上のように、本発明の目的は、前述したデバイスによって、つまり、示された特徴の利点によって、達成される。
【０１３１】
以上から、本発明のデバイスは、分子又は支配的な分子領域で、非真空圧力でさえ、特に、大気圧以上の圧力でさえ、マイクロ流と同等の精確性と精度でガス流を管理し、調節し、制御することができるということは、明らかである。
【０１３２】
実際、調節インターフェースのナノホールのサブミクロンのサイズによって、このインターフェースを通る全ての流れは、マイクロ流の総和であり、各々は、分子又は支配的な分子領域でのマイクロ流である。その上、デバイスの作動手段によって、各々のナノホールは個々に、そしてさらに、いくつかの実施形態において、全ての他のナノホールに関して独立して制御されてもよい。全体の流れを制御する場合、多くの自由な方法が利用でき、いかなる組み合わせのナノホールの開閉及び／又は各々のナノホールの開閉サイクルを含み、有利なことに、異なる制御方法を実施する広い可能性を提供する。
【０１３３】
さらに、デバイスの機能性は、ナノホールの連続的な洗浄を確実に行い、工業上の環境及び／又は汚染のプロセスにおける使用の背景でさえ、障害を防ぐ。
【０１３４】
同様の利点が、上述のデバイスが使用される、本発明に記載の、ガスサンプリングと、流れの制御と測定と、圧力勾配の制御のためのシステム及び関連の方法で特定されてもよい。
【０１３５】
可搬性と柔軟性の明らかな利点と使用の容易性により、デバイスは小型の形状で実現されてもよく、そしてさらに、１つのチップに統合されてもよいと言える。
【０１３６】
デバイスはまた、校正と自己診断によって自足して構成されてもよい。
【０１３７】
上述のガス流を制御するためのデバイスの実施形態に対して、当該分野の技術者は、不確かな要求を満たすために、次の請求項の範囲から外れることなく、機能的に同等の要素に修正、適応、差し替えを行ってもよい。実施形態における可能性のある形態に属するように説明された各々の特徴は、説明された他の実施形態から独立して実現されてもよい。また、”備える”という言葉は、他の要素又はステップを除外せず、”ある”又は”１つの”は、複数を除外しないことを意味する。さらに、図は必ずしも縮小拡大をする必要がなく、それどころか、一般的に重要なのは、本発明の本質の説明である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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