収着法、装置、およびシステム
【解決手段】 本発明は、一般に収着（吸着および吸収）プロセスを実行する方法、装置、およびシステムに関する。特に、脱着を生じる電場および電流、また特に分離、精製、反応、加熱、冷蔵、ヒートポンプ、および／または真空ポンププロセスに電子動力学的バイアス脱着材料を使用する方法、システム、および装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００３年１２月９日出願の同時係属出願番号１０／７３０，２７８の一部継続出願であり、その開示は参照することによりその全体が組み込まれる。
【０００２】
政府認可の参照
ここで開示する部分は、国立科学財団からの認可および中小企業革新研究（Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）認可番号０４１９８２１によって一部支持されている。米国政府は、本出願において特定の権利を有する。
【０００３】
本発明は、一般に収着（吸着および吸収）プロセスを実行する方法、装置、およびシステムに関する。特に、脱着を生じる電場および電流、また特に分離、精製、反応、加熱、冷蔵、ヒートポンプ、および／または真空ポンププロセスに電子動力学的バイアス脱着材料を使用する方法および装置に関する。さらに具体的には、本発明は中間周波継続吸着／吸収技術（ＭＣＡＴ）に関する。
【背景技術】
【０００４】
吸着は、気体、液体、または溶解物質が固体または液体材料の表面上に取り込まれることによるプロセスであり、単位質量あたりの吸着表面領域という意味において定義される。反対に吸収プロセスは、表面のみとは対照的に、細孔または間質腔への材料、吸収材料の取り込みを伴う。吸着材料／吸着剤または吸収材料／吸収剤は、ソーベントと呼ばれる。収着（吸着または吸収）される材料は、ソルベート（吸着質または吸収質）と呼ばれる。
【０００５】
多くの異なる要素および機構が、前記収着プロセスに影響する。例えば、極性分子は通常、吸着されやすい。同様に、動力学的直径の小さい分子は、動力学的直径の大きい分子に比べて優先的に吸着され得る。加えて、ソルベートの凝縮特性は吸着プロセスにも影響し得る。さらに、分子の四極子モーメントによって、他の分子よりも吸着が容易になる場合がある。したがって、吸着システムはこれらの要素および機構を操作して、複合混合物の構成要素を分離し、および／または選択的な真空凝縮を生じ得る。
【０００６】
簡単な従来の吸着システムは、ソーベント材料が充填された２つの個別の容器を有する。ソーベントはしばしば、強力な引力を有する複合化学構造であり、薄膜フィルターより高度な選択性および分子識別が可能である。混合物は、１つの容器のソーベント材料を通過して、送流から複合化合物の構成要素を取り除く。第１容器のソーベントが材料を吸着できなくなると、送流は第二のソーベント含有容器へと切り替えられる。第２容器が吸着している間、第１容器では吸着した材料がパージ（例えば、脱着）される。その後、第１容器が第２容器と置き換えられ、第２容器がパージされる。スイング吸着法として知られるこのプロセスは、必要に応じて繰り返される。
【０００７】
そのような吸着システムの材料処理能力は、ソーベント／吸着質の親和性とともに容器サイズ（例えば、ソーベント質量）、サイクル時間、および作動圧を含む多くの変数に依存する。例えば、容器サイズ、つまりソーベントの体積と質量が増加すると、吸着能力が高まる。同様に、前記サイクル時間の減少に伴って、単位時間あたりの使用可能な吸着部位が増加する。またシステムの作動圧が増加すると、単位体積あたりの吸着能力が高まる。
【０００８】
ソーベントから収着された材料の遊離（例えば、脱着）は、多くの異なる機構を介して生じうる。従来の吸着システムは、吸着質を除去するために減圧または温度増加のいずれかを採用する。吸着と圧力差脱着の間でスイングするシステムは、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システムとして知られる。一方、吸着と温度差脱着の間で切り替わる吸着システムは、温度スイング吸着（ＴＳＡ）システムとして知られる。（誘電性および／または導電性ソーベントに対する）電気エネルギー脱着、およびソーベント／吸着質複合体のマイクロ波照射を含む他の脱着機構も存在する。
【０００９】
採用される吸着／脱着プロセスに関係なく、これらのシステムは、システム内のエネルギーバランスが維持されることを必要とする。つまり、吸着中に（熱として）消散されるエネルギーを、脱着中にシステムに再導入する必要がある。エネルギーの観点から最も効率の良い吸着システムは、過剰質量が最少量のシステムである。これは、反復サイクル中に、大容器、大容量のソーベントおよび関連するバインダ材料を加熱および冷却することは非常に無駄の多いプロセスであるためである。結果として、そのような方法は従来、体積効率を減少させるという事実にもかかわらず、最新の傾向は低質量、高速サイクルシステムに向かっている。
【００１０】
マイクロマシン技術システム（ＭＥＭＳ）研究の分野における最近の進歩によって、マイクロチャネル吸着、および向上した熱伝導力とともに非常に短いサイクルを提供する反応装置を従来のＰＳＡおよびＴＳＡシステムに統合することが提案された。このような装置は、ソーベントが充填されたマイクロチャネルに出入りする複合化合物の流れおよび圧力を変える（それによって、システムサイズに関して最少限の影響を持つ表面領域が増加する）。例えば、ソーベント材料を波板に含浸させるか、またはそのようなソーベント材料の薄層で波板が覆われている。さらに、そのようなシステムは、およそ１０分の１秒という非常に短いサイクル時間を実現する可能性を提供する。したがって、そのような装置は、入院患者の酸素富化システムといった小型装置に使用するのに適することが想定される。しかし、これらの装置は依然として、機械の故障および不要な体積につながる機械バルブおよびコンプレッサを必要とする。
【００１１】
別の分離および／または精製方法は、膜技術を含む。膜はフィルターのように機能し、特定の物質を通過させる一方、他の物質がその細孔を通過したり、送流中に残留したりすることを防ぐ。膜の働きは極めて単純であり、特別なバルブ、スイッチ、またはパージサイクルを必要としない。膜は連続的に機能する場合がある。しかし、膜はその細孔につまった物質を除去する効果的な方法がなく、高出力要件を有し、またその選択性には限界がある。また、膜は拡散を生じるために高圧力差を必要とし、単位面積あたりの浸透が低いため、大きな表面を必要とする。
【００１２】
吸着液体分離および昇熱装置のサイズおよび機械の複雑性を削減する必要性は、経済的な問題からだけでなく、これらの装置を効率と耐久性のよいマイクロシステムに統合する必要性から生じる。例えば、
・有人宇宙プラットフォームは極めて低い質量および高い信頼性を持つ環境復旧装置を必要とする。現行の二酸化炭素除去システムは大量のソーベント材料を必要とする。
・ハイブリッド、電気、および燃料電池を動力とする陸上車は、室内の冷暖房ニーズを満たすために非機械的なソリューションを必要とし、４２ボルトの電気系統によって作動し得る。現行の熱的快適性システムは、廃熱および機械的エネルギーに依存し、将来の車の設計では使用できない。
・自動車の電力源としての燃料電池の使用、発電、およびポータブルエレクトロニクスは、小型で軽量の燃料改質装置、酸素濃縮器、および燃料精製装置の開発を必要とする。どちらも巨大でエネルギーを消費する膜および圧力スイング吸着機械からこの必要性が生じている。
・輸送、金属精錬、および化学プロセスにおける、また汚染対策、農業、および養殖業における燃焼プロセスに対する酸素富化空気の使用が開発されている。これらの提案されるシステムの採算性の問題から、酸素‐窒素分離装置が手ごろな価格で、エネルギー効率が良く、また推進アプリケーションの場合に質量‐体積基準を満たすことができるという必要性が高まる。
・人間の期待と生活基準に伴って、人間の生活空間、食料倉庫、および感知装置に対して温度調整された空間を設ける必要性が高まっている。これは、エネルギー生産能力および材料の入手可能性に多大な負担を与えている。現在の機械的昇熱装置は、材料集中的で複雑であり、「温室効果」を促進する作動流体を使用する。また機械システムは、特大の電源供給システムを必要とする高い起動電流を有する。
・供給原料を提供するために分離技術を必要とする生産工程は、大規模な圧力および温度スイング吸着、蒸留、およびコンプレッサ駆動の膜装置を利用するため、「規模の経済」を考慮した効率的なユースポイント製造が疎遠となる。
・携帯型の冷却およびＣＰＵ冷却は、マイクロヒートポンプ技術への関心を生み出した話題である。使用可能なシステムおよび提案されるシステムの大部分は、既存の設計を単に小型化したものである。マイクロタービンおよびマイクロポンプの使用は、大規模な装置に固有の欠点（可動部分、複雑性）を有する。可動部分のないシステムは生産費および維持費の両面において利点を持つ。
・航空宇宙システムに見られるような電子および機械機器のコロケーションは、熱のポンプ量だけでなく、断熱材の熱伝導を制御する能力を必要とする。
【００１３】
ＴＳＡおよびＰＳＡシステムのサイクル時間削減に向けて、いくつかの改善が行われている。一例では、ソーベントを含む複数の圧力容器が、連続的に回転するバルブアセンブリの中心に保持される。これによって、反応器内の流体滞留時間が減少し、ソーベントの単位体積あたりのスループットが増加する。別の例では、エッチングによって、または基板上に直線流路を形成することによってマイクロ燃焼室を作成する。前記基板はソーベント材料によって形成されるか、またはソーベント材料を含む。これによって、燃焼室間の熱交換および反応時間の短縮が可能になる。これらの構成はどちらも、容器サイズと作動圧に依存して能力を向上させる既存の圧力および温度スイング吸着システムに比べて大きな進歩である。
【００１４】
しかし、混合物を選択的に分離および／または精製し、反応プロセスを実行できる方法および装置、あるいは加熱、冷却、ヒートポンプ、および／または冷蔵プロセスにおいて使用される場合がある方法および装置、特にサイクル時間を削減し、さらには可動部分、バルブ、スイッチ、およびパージを最小化または排除し、継続的に機能して軽量且つ持ち運び可能な方法および装置に対する継続的且つ差し迫った必要性がある。また、生産費用が安く、維持が容易で、拡張可能な特に可動性の小型アプリケーション用の装置およびシステムに対する必要性もある。本発明は、これらの重要な目標およびその他を対象とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の方法、装置、およびシステムは、大きな新発明であって、根本的に従来の分離および温度制御技術からは逸脱する。本発明は持続可能な技術を用い、本発明の装置およびシステムは、小型でエネルギー効率がよく、他の機械類および装置類のエネルギー消費および汚染発生の低減を助ける。
【００１６】
一実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分離するための方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップとを含む。
【００１７】
別の実施態様において、本発明は少なくとも１つの反応生成物を生成する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）、および少なくとも１つの触媒を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
少なくとも１つの収着した反応生成物を形成するために前記収着した第一の構成要素の反応を触媒するステップと、
前記収着した反応生成物を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記脱着した反応生成物を界面動電的にバイアスするステップとを含む。
【００１８】
更なる実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記脱着した第一の構成要素を分析するステップとを含む。
【００１９】
更なる実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップと、
前記排出流体流を分析するステップとを含む。
【００２０】
他の実施態様において、本発明は温度を制御する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素を含む流体を提供するステップと、
容器内に少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスし、前記第一の構成要素を前記流体のベクトル以外の方向に移動させるステップと、
前記第一の構成要素を凝縮するステップと、
前記凝縮した第一の構成要素を蒸発させるステップと、
前記蒸発させた第一の構成要素を前記ソーベント上に再吸着するステップとを含む。
【００２１】
別の実施態様において、本発明は収着（吸着または吸収）装置に係り、前記装置は、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造と、
界面動電的なバイアス器と、
脱着器とを含む。
前記界面動電的なバイアス器および前記脱着器は、同じ構成要素を含むことが好ましい。
【００２２】
さらに他の実施態様では、本発明は、上述の少なくとも１つの収着（吸着または吸収）装置を含むシステムに係る。
【００２３】
他の実施態様では、本発明は収着（吸着または吸収）ユニットに係り、前記ユニットは、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント層と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートとを含み、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にある。
【００２４】
さらに他の実施態様において、本発明は収着（吸着または吸収）装置に係り、前記装置は、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント（吸着剤または吸収剤）層と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートと、
前記第一の基板層、および前記ソーベント層のうち少なくとも１つの上に配置された第３の基板層と、
作動流体とを含み、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にあり、
前記第一の基板層より上の前記第３の基板層の配置が、室を画定し、前記作動流体は、前記収着セル内で再利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、精製／分離、反応、加熱、冷却、および／または冷蔵／ヒートポンプ、および／または真空ポンププロセスにおいて使用可能な非機械的循環、非バイナリ、界面動電装置およびシステムに関する。特に、以下に記載の収着（吸着または吸収）システムを、微細または大量の化学的分離および／または液体および気体材料の反応に使用することができる。同様に、前記収着（吸着または吸収）システムを、加熱および冷却システムにおいて使用するための冷蔵／加熱ポンプユニットとして機能するよう容易に適合することができる。この再利用可能な収着（吸着または吸収）システムは、低いエネルギー需要で、好ましくは可動部分を有することなく、高性能精製および／または冷却／加熱を提供する。本発明は、単一ユニットまたは多重ユニットとして単独で機能するか、または他の類似する収着ユニットと連続して使用できる。したがって、本発明は他の従来型収着（吸着または吸収）システムとは根本的に異なる。
【００２６】
本発明は、大量のソーベントおよび／または一般にそのようなシステムに付随するバルブ要件なしに、連続的な非循環作業が可能な収着方法、装置、およびシステムを提供する。実際に、本発明は上述の一般的なスイング収着（吸着または吸収）システムに比べて絶対最小値に必要なソーベントの量を削減する。さらに、本発明は動作するために高圧力および／または温度差に依存せず、可動部分も持たない。また本発明は、最少限の外部供給脱着エネルギーを使用する。本発明は、容易に拡張することができるため、個別に機能する内蔵型の収着（吸着または吸収）セルを単純に複製し、選択的に配置することによって製造、使用できる。
【００２７】
本発明は、複合混合物から複数または個別の構成要素を分離できる。加えて、本発明は、脱湿ユニットと同様に蒸気凝縮冷蔵／加熱ポンプとして機能するよう容易に構成することができる。
【００２８】
圧力、温度、および電気的スイング収着（吸着または吸収）システムは、次の収着サイクル前に熱の収着を消散することができるよう、一般に冷却期間に依存する。ソーベント（吸着剤または吸収剤）を冷却するために、様々な方法が使用される。
【００２９】
理論に縛られることは望まないが、本発明は以下の方法で動作すると考えられている。
【００３０】
個別の収着部位を考慮する場合、収着を生じない特定の圧力における閾値条件があることが理解される。顕微鏡スケール上で、気体などの流体が収着される場合、その運動エネルギーは、エネルギーをソーベント構造に移動させることによって減少する。このエネルギー移動によって、比較的大きいソーベント構造内に振動エネルギーが生じる。脱着は、追加エネルギーを前記ソーベント構造に供給するか、または収着が生じる周囲環境の圧力を減じることによって生じる場合がある。前記ソーベント構造の振動エネルギーが（例えば、隣接する構造または構成要素への翻訳によって）完全に消散されない場合は、脱着エネルギーとして有効利用してもよい。したがって、脱着のために前記収着構造に追加する必要があるエネルギーが減少する。さらに、収着および脱着ステップ間の時間間隔が短いほど、サイクルが速く生じ、隣接する構造または構成要素に対して失われるエネルギー量も少ない。このため、本発明は短いサイクル時間を利点として熱伝導を回避または削減し、それを脱着に使用する。また本発明は、収着、脱着、およびパージ用パスが短いためにサイクルが有利に速くなるマイクロチャネルなどの小構造を利用する。
【００３１】
さらに本発明は、とりわけソーベント構造を通じた電気エネルギーの伝導、ソーベント構造に向けた電磁エネルギーの放射、ソーベント構造内にある、および／または隣接する圧電材料からソーベント構造への振動エネルギーの移動、あるいはソーベント構造においてソーベントと接触する、または隣接する電磁受容体が受け取るエネルギーを利用することによって提供される脱着エネルギーを利用する。これらのシステムは、サイクル時間が最も短く、余分なエネルギー量も最少となる。
【００３２】
高速サイクル方法、装置、およびシステムは、理想的な非循環、または連続収着システムに近いため、材料利用およびエネルギー入力どちらの観点からもより効率的である。本発明の装置およびシステムのスループットは、容器サイズ、ソーベント量、またはサイクル時間によっては制限されないが、流体混合物の流れる方向とは異なる方向のソルベートの同時界面動電誘発除去とともに、蛇行またはソーベントの単位体積を通る混合流のバランスを保つ装置の能力によって制限される。界面動電進行波などの動的電場はソーベント量を一掃するため、ソルベート‐ソーベント結合が壊れ、脱着された構成要素が界面動電的に除去され、新規の収着部位を形成する。送流量が多すぎる場合、構成要素が実際に収着する時間は不十分である。乱流量が少なすぎる場合は、界面動電力が効果的にソルベートを分離できず、再飛散の対流力が優性となる。最適流量の決定は、装置またはシステムのサイズ、および分離および／または反応する流体混合物の種類、あるいは特に冷媒として使用される流体に依存する。利用する装置またはシステムの種類およびサイズに応じて有効且つ最適な流量を決定する方法は、当該技術分野に精通する者には周知である。脱着によって刺激を受ける電子またはフォノンによって放出されるソルベートイオンの軌道は、結晶性ソーベントの位置づけ、および外部電場の適用によって決定および修正することができる。
【００３３】
例えば、２００の酸素（Ｏ２）分子および８００の窒素（Ｎ２）分子を含む混合物。当該混合物は酸素選択的ソーベントを通過する。酸素分子はガス相から同一体積中に数百倍も多くの分子が含まれる固相へ移動するため、前記ソーベントおよび間質腔を含む体積に占める酸素分子が増加する。脱着が誘発され、廃流が異なる出口に向かってバイアスされると、前記体積には８００の酸素分子が含まれ、窒素分子は恐らく１０であるため、廃流は９２．５％酸素となり、図７に示すように精製が生じた（ここで脱着における比率はソルベート混合物である）。
【００３４】
定義
以下の定義は、本明細書で使用する用語を十分に理解するために提供する。
【００３５】
ここで使用する「ＭＣＡＴ」という用語は、中間周波連続吸着技術を指す。
【００３６】
ここで使用する「分離」および「分離する」という用語は、混合物（化学的に結合されない２つ以上の物質からなる組成）を隔離または抽出する、あるいは混合物から隔離された状態になる作用またはプロセスを意味する。
【００３７】
ここで使用する「精製」および「精製する」という用語は、不純または有害、あるいは異種または異質である任意の物質から分離および除去する作用またはプロセスを意味する。
【００３８】
ここで使用する「冷蔵」という用語は、物質を冷却する作用またはプロセスを意味する。
【００３９】
ここで使用する「ヒートポンプ」という用語は、低温の領域／環境／媒体から熱伝達し（熱源）、高温の領域／環境／媒体へ熱移動する（ヒートシンク）装置を意味する。ヒートポンプを使用して加熱および／または冷却する場合がある。
【００４０】
本発明の方法または装置に関してここで使用する「連続的」という用語は、容器間を循環しないが、周期性を持つ方法または装置を含むプロセスを指す、または利用する。
【００４１】
熱に関してここで使用する「集熱」という用語は、熱の再利用、断熱、あるいはその両方を指す。
【００４２】
ここで使用する「ベクトル」という用語は、絶対値および方向の両方を有する量を意味する。
【００４３】
ここで使用する「電場」という用語は、空間の任意の地点に静止している電荷がどれだけの加速を感じるかを定義する力場を指す。電荷はその周囲に電場を生じ、次にその電場が領域内に配置される任意の他の電荷に力を加える。前記電場Ｅは空間の各地点において絶対値と方向の両方を有し、その結果、その地点において電荷ｑに加わる力の絶対値と方向は、Ｆ＝ｑＥで得られる。
【００４４】
ここで使用する「動的電場」という用語は、電場が適用される領域において、任意の時点で時間とともに変化する電場を指す。
【００４５】
ここで使用する「流体」という用語は、流れ、その容器の外形に適合する傾向のある連続的な不定形の物質を指し、液体または気体を含み、特に液体（ここで、固体は液体または気体に溶解する）および懸濁液（ここで、固体は液体または気体に懸濁される）を含む。
【００４６】
ここで使用する「界面動電バイアス」という用語は、電気エネルギーの適用によって生じる動きを指す。
【００４７】
ここで使用する「サイクル」という用語は、ある意味では、電場の方向が反転する、または電場が遠地点から近地点、そして遠地点に移動する頻度の単位または一定の間隔を指す。「サイクル」および「サイクル／秒」という用語は、本出願全体で交換可能に用いられる。図９に示すように、サイクルは吸着‐界面動電バイアス脱着期間である。例として、期間を０．１秒と仮定する。この０．１秒の期間を０．０５秒の吸着セクションと０．０５秒の脱着セクションに分割することができる。０．０５秒の脱着セクションの間、３相の交互電位をインダクタに適用できる。適用される電位の周波数は、５，０００Ｈｚまたは５，０００サイクル／秒であり、各相はその他を有する相のうち１２０度である。５，０００Ｈｚの交互電位は、一対の絶縁ゲートバイポーラトランジスタを制御することによって構成できる。このゲート制御は、一連の高周波（約１‐５ＭＨｚ）パルスで構成できる。これらのオン‐オフパルスの期間を変えることによって、長時間の様々な波形を近似することができる。これによって、渦電流のヒステリシス効果、誘電体静電気加熱効果の誘導に最適な誘導周波数、例えば約１‐５ＭＨｚの同時適用が可能になる一方で、ソルベートを界面動電的に加速するのにさらに適した５ＫＨｚの移動搬送波を同時に生成することができる。
【００４８】
また「サイクル」という用語は、別の意味において、１つ以上の室を利用する装置を指し、また発明の背景で記載されているように、収着は１つの室で生じるが、脱着は少なくとも２番目の室で生じることにも注意する。
【００４９】
ここで使用する「高アスペクト比」という用語は、項目の幅に対する長さの比が少なくとも約１０：１、好ましくは約１００：１、さらに好ましくは１０００：１であることを意味する。
【００５０】
ここで使用する「オープンシステム」という用語は、開いた、外部環境にアクセス可能なシステムを指す。
【００５１】
ここで使用する「クローズドシステム」という用語は、開いていない、外部環境にアクセス可能でないシステムを指す。
【００５２】
ここで使用する「携帯型」という用語は、運ぶことまたは移動が可能な装置を指す。好ましくは、この用語は成人または子供が簡単に運ぶことができる装置を指す。しかし、この用語は永久構造物に永久に取り付けられず、車両または輸送装置の一部として容易に輸送できるほど十分に低質量および低容量である装置も指す。
【００５３】
ここで使用する「プラズマ」という用語は、気体を含む正電気、負電気を帯びた粒子、および中性粒子を指す。これら粒子は、気体全体がおよそ中立の電荷となるようおよそ等しい濃度の正電気および負電気を有する。十分なエネルギーが加えられて気体の電気的に中性の原子を生じて正および負に帯電した原子および電極に分けられる場合、プラズマは気体から生成される。
【００５４】
ここで使用する「熱プラズマ」という用語は、電子および重粒子の温度が互いに近づき、局所熱力学平衡の状態が存在するプラズマを指す。ここで使用する「非熱プラズマ」という用語は、平衡状態から大きく逸脱し、電子の温度が中性またはイオン種温度よりはるかに高いプラズマを指す。これは、非熱平衡または熱平衡状態でないと考えられる。非熱プラズマは、室温および通常の大気圧で存在し得る。
【００５５】
ここで使用する「圧電材料」という用語は、電流が加えられると弾性ひずみを経験するペロブスカイト結晶構造を示す材料を指す。圧電材料は、圧力が加えられると電流を生成する。これらの材料は、ペロブスカイト結晶構造を示す。
【００５６】
ここで使用する「インダクタ」という用語は、適切な形状の導電性または半導電性材料を指し、その第一の目的は、その形状、地形、構成材料、または他のインダクタとの近接に基づいて、また電位、電流、波形、およびそれを通して、それによって、またはそれの上で運ばれる周波数に基づいて、静的または動的電場を形成することである。これらの場合、インダクタはその環境と非接触的に相互作用する場合がある。インダクタが作用して非熱プラズマを生成する場合、プラズマおよび中立種と接触する場合があるか、または誘電体材料が介入する場合がある。インダクタは、集中電場領域を形成することによって、低電圧でイオン化を行う高アスペクト比構成要素などの地勢を含む場合がある。インダクタは、トリエーテッドタングステンなどの材料を強化する電子放射を含む場合がある。またインダクタは、その性能を向上させるため、他の材料と併せて製造されることもある。例えば、その表面に直接配置されるインダクタに高電圧を加えることによって、強誘電体セラミックスから電子放射を誘発することができる。
【００５７】
ここで使用する「バス」という用語は、構成要素または回路間の一般的な接続を成す導電体を指す。
【００５８】
脱着ステップに関連して、ここで使用する「ほぼ非熱」という用語は、ソーベント構造をソルベートおよびソーベント分子間の結合を壊すのに十分な程度、確率的に加熱するために、脱着機構が熱エネルギーに依存しないことを意味する。このため、ソーベント構造の隔離、局所過熱が脱着反応中に生じる一方で、ソーベント構造の温度は、統計上、熱脱着が起こる閾値温度以下に留まる。特定の脱着反応が熱的であるか、またはほぼ非熱的であるかを判断する１つの方法は、脱着サイクル中にソーベント構造のバルク温度を測定することである。脱着中のソーベントのバルク温度が熱的または熱活性脱着を生じるのに必要な周知の温度より高い場合、その反応（脱着）は熱的である。しかし、脱着中のソーベントのバルク温度が熱的脱着を生じるのに必要な温度より低い場合は、反応は熱的または熱的でない場合がある。この場合、脱着されるソルベート分子の速度分布は、例えば、飛行時間分光法を使用して判断し、特徴的な分子光線の蛍光強度の時間分解分布を作成することができる。次に、フーリエ変換を使用して、分子速度分布を蛍光データから抽出することができる。非熱プロセスにおいて、脱着ソルベート分子の速度分布は基本的に非マクスウェルであり、飛行時間分光法データを分析することによって、脱着プロセスの熱的／非熱的性質を判断する場合があることが知られている。
【００５９】
ここで使用する「重金属」という用語は、密度が少なくとも約５．０ｇ／ｃｍ３である任意の金属を指す。
【００６０】
ここで使用する「ほぼ垂直」という用語は、互いに約８０度から約１１０度の間の２本の直線または直線あるいは平面を指す。
【００６１】
ここで使用する「方形波に近い波形」という用語は、総波形期間の約２０％未満の立ち上がりと立ち下がり期間を有する波形を指す。
【００６２】
ここで使用する「三角波に近い波形」という用語は、直線に近い立ち上がりと立ち下がりを有する波形を指す。
【００６３】
ここで使用する「正弦波に近い波形」という用語は、ほぼ同一周波数の周期振動を有する滑らかな波形を指す。ここで、前記波形は正弦関数の三角方程式に従って、滑らか且つ対照的に起伏する。
【００６４】
ここで使用する「マトリクス構造」という用語は、幾何学的に順序付けられた構造を指す。
ここで使用する「誘導加熱」という用語は、カーティス・フランク・ダブリュー（Ｃｕｒｔｉｓ，Ｆｒａｎｋ Ｗ．）の高周波誘導加熱（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）、リンゼイ・パブリケーションズ（Ｌｉｎｄｓａｙ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ）、イリノイ州ブラッドリー、１９８７）に記載されているように、ヒステリシス損および／または渦電流損の結果として生じる加熱を指す。誘導加熱は、約６０サイクル／秒および約１，０００，０００サイクル／秒の間で生じることが一般に認められている。
【００６５】
ここで使用する「誘電性静電気過熱」という用語は、例えば約１，０００，０００サイクル／秒以上の高周波によって、代替電流を誘電体材料に適用して素早く変化する電場を形成するプロセスを指す。前記誘電体材料の分子は、印加された電場における反転または変化に合わせようとし続ける。その結果として生じる振動エネルギーが顕熱を発達させる可能性がある。
【００６６】
ここで使用する「ヒステリシス損」という用語は、特定の材料において隣接する分子が、磁場の周波数に合わせようとして振動する場合に、分子間の摩擦に起因する損失を指す。
【００６７】
ここで使用する「渦電流損」という用語は、材料内の小環流から生じる抵抗損失を指す。
【００６８】
本発明の好適な実施態様において、以下の図および例に示される実施例を参照する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施することが可能であり、本願明細書において述べられる実施態様に制限されるものではない。さらにまた周知のように、本発明は、製品、方法、システム、またはプロセスとして実施することが可能であると、当業者には理解されよう。
【００６９】
一実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分離するための方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップとを含む。
【００７０】
別の実施態様において、本発明は少なくとも１つの反応生成物を生成する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）、および少なくとも１つの触媒を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
少なくとも１つの収着した反応生成物を形成するために前記収着した第一の構成要素の反応を触媒するステップと、
前記吸着した反応生成物を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記脱着した反応生成物を界面動電的にバイアスするステップとを含む。
【００７１】
更なる実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記脱着した第一の構成要素を分析するステップとを含む。
【００７２】
更なる実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップと、
前記排出流体流を分析するステップとを含む。
【００７３】
他の実施態様において、本発明は温度を制御する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素を含む流体を提供するステップと、
容器内に少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記吸収剤上に前記第一の構成要素を収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスし、前記第一の構成要素を前記流体のベクトル以外の方向に移動させるステップと、
前記第一の構成要素を凝縮するステップと、
前記凝縮した第一の構成要素を蒸発させるステップと、
前記蒸発させた第一の構成要素を前記ソーベント上に再吸着するステップとを含む。
【００７４】
別の実施態様において、本発明は収着装置（吸着装置、および、吸収装置）に係り、前記装置は、
界面動電的なバイアス器と、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造とを含む。
【００７５】
さらに他の実施態様では、本発明は、上述の少なくとも１つの収着（吸着または吸収）装置を含むシステムに係る。
【００７６】
他の実施態様では、本発明は収着ユニット（吸着ユニットまたは吸収ユニット）に係り、前記ユニットは、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント層（吸着剤層または吸収剤層）と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートとを含み、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にある。
【００７７】
さらに他の実施態様において、本発明は収着（吸着または吸収）装置に係り、前記装置は、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント層（吸着剤層または吸収剤層）と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートと、
前記第一の基板層、および前記ソーベント層のうち少なくとも１つの上に配置した第３の基板層と、
作動流体とを含み、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にあり、
前記第一の基板層より上の前記第３の基板層の配置は、室を画定し、前記作動流体は、前記収着セル内で再利用される。
【００７８】
さらに他の実施態様において、本発明は収着装置に係り、前記収着装置は、
第一の基板層と、
前記ソーベント層と接触しない少なくとも２つのインダクタと、
ソーベント層と接触しないインダクタの組み合わせと、
導電性または半導電性ソーベント層と接触する電極とを含む。
【００７９】
本発明の方法、装置、およびシステムは、特に小規模な装置に対して、従来のＴＳＡ型およびＰＳＡ型システムよりも実質的に効率的である。
１立方センチメートルあたりの収着部位
毎秒前記混合物から分離される前記第一の構成要素のモル数
の比率が、約６．１×１０２２より小さく、より好ましくは、約６．１×１０２０より小さいことが好ましい。
【００８０】
本発明の方法の好適な実施態様において、脱着ステップおよび界面動電的バイアスステップは、実質的に同時に生じる。第一の構成要素は、実質的に前記流体混合物のベクトルに対して垂直な方向に界面動電的にバイアスされることが好ましい。
【００８１】
脱着ステップまたは界面動電的バイアスステップは、動的電場、静的な非均質の電場、準静的な電場、電磁エネルギー、圧電材料による振動エネルギー、電気伝導、イオン照射、電子照射、またはそれらを組み合わせたもののうちの少なくとも１つをソーベント構造に印加することによって生じさせることが可能である。好適な実施態様において、脱着ステップまたは界面動電的バイアスステップは、実質的に同時に生じるか、または代わりに、同じ手段のアプリケーションによって生じる。例えば、特定の好適な実施態様において、脱着ステップおよび界面動電的バイアスステップは、動的電場によって生じる。
【００８２】
脱着および／または電子運動バイアスステップは、静的な非均質の電場の印加によって生じさせることができる。このような電場は、例えば、インダクタのサイズおよび配向性を変更することによって、介在誘電体材料の電気的な誘電率を変更することによって、またはインダクタ材料の抵抗を変更することによって発生させることが可能である。
【００８３】
準静的な（非進行波）電場は、非対称の複数のインダクタ、または個々に異なる、誘導的な、容量性の、または、電気抵抗の特性を有する複数のインダクタへの単相交流電位の印加によって生じさせることが可能である。該特性、および該介在材料の特性によって、複数のインダクタに印加される単相電流によって発生する電場に位相シフトを生じさせることができる。
【００８４】
動的電場は、連続的または断続的とすることが可能であり、移動電場、移動電波、電場束、電圧スパイク、多相起電電位、移動静電波、またはそれらの組み合わせにより生成させることが可能である。
【００８５】
特定の実施態様において、移動電場は、特にソーベント装置が物理的に電場発生器の近くにある場所での、前記電場発生器の機械的な移動によって生じる。
【００８６】
好適な実施態様において、本発明の方法は、前記脱着した第一の構成要素を収集するステップをさらに含むことが可能である。
【００８７】
特定の好適な実施態様において、本発明の方法は、第二の構成要素において濃縮され、第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップをさらに含むことが可能である。
【００８８】
他の好適な実施態様において、本発明の方法は、前記収着ステップによって発生する収着熱を収集するステップをさらに含むことが可能である。
【００８９】
好適な実施態様において、動的電場は、前記第一の構成要素の少なくとも一部をイオン化または分極して、イオン化した第一の構成要素を形成する。他の好適な実施態様において、動的電場は、非熱プラズマを生じる。さらに他の好適な実施態様において、脱着ステップは、誘導電子遷移を含む。
【００９０】
好適な実施態様では、前記方法は、プラズマを生成するステップをさらに含む。
該プラズマは、実質的に非熱プラズマであることが好ましい。
【００９１】
好適な実施態様において、脱着ステップは、実質的に非熱的である。
【００９２】
特定の実施態様において、渦電流またはヒステリシス電流は、ソーベントに近接して材料を加熱する。
【００９３】
特定の実施態様において、脱着ステップは、前記動的電場の頂部で生じる。他の好適な実施態様において、脱着ステップは、前記動的電場の印加中に連続的に生じる。
【００９４】
移動電波について、該波は、実質的に方形波、実質的に三角波、または実質的に正弦波であることが好ましい。
【００９５】
動的電場または静的な電場は、好ましくは並列または同心円状に配置した、少なくとも２つのインダクタ、好ましくは電極によって生じさせることが可能である。
【００９６】
動的電場は、多相電流によって生じさせることが可能である。
【００９７】
本発明の方法、装置、およびシステムに好適な電極は、少なくとも１つの金属、金属酸化物、導電性セラミック材料、導電性ポリマー材料、またはそれらの合金またはそれらを組み合わせたものなどの、少なくとも１つの導電材料を含む。一般的に、該電極は、その材料が動作環境に好適（例、十分な耐腐食性がある）であれば、いずれの種類の金属導電体であってよい。金属または金属酸化物は、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、バリウム酸化物、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、またはそれらの合金またはそれらを組み合わせたものでよい。導電性セラミック材料は、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＢＮ、Ｎｂ、酸化ジルコニウム、またはそれらを組み合わせたものを含む複合セラミックであってよい。導電性ポリマー材料は、鎖間電子移動、原子価、伝導帯個体群、Ｐ型ドーピング、Ｎ型ドーピング、またはそれらの組み合わせによって特徴づけられるポリマー材料であってよい。
【００９８】
好適な実施態様において、チタン酸ビスマスなどの高誘電体バリアと接触させる、またはこれによって電極を被覆することによってアーク発生を通じた火花の発生を妨げる。
【００９９】
導電材料は、高アスペクト比の導電体、または少なくとも１つの高アスペクト比の導電体を含む導電材料であることが好ましい。
高アスペクト比の導電体は、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせであってよい。
導電性ポリマー繊維は、結晶性であることが好ましい。
導電性ポリマー繊維は、導電性アクリル繊維であってよい。
高アスペクト比の導電体は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または表面水素化ジグザグナノチューブである。
好適なナノウィスカーには、ＳｎＯ２ナノウィスカーが挙げられる。
【０１００】
高アスペクト比の導電体は、化学気相蒸着、プラズマエッチング、または電場を集中させる構造を発生させる他の方法によって、構成または形成されることが好ましい。
【０１０１】
動的電場は、交流、周期性の直流、またはそれらを組み合わせたものによって生じさせることが可能である。動的電場は、吸着バイア電解の低下を避けるために、交流によって生じさせることが好ましい。
【０１０２】
動的電場は、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒であることが好ましく、約１，０００サイクル／秒乃至約１，０００，０００サイクル／秒であることがより好ましく、約２，０００サイクル／秒乃至約５０，０００サイクル／秒であることがさらに好ましく、約５，０００サイクル／秒乃至約１０，０００サイクル／秒であることがさらにまた好ましい。
【０１０３】
好適な実施態様において、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒での動的電場は、１回／秒乃至約１０，０００回／秒で断続することが好ましく、約１０回／秒乃至約１０，０００回／秒で断続することがさらに好ましく、約１００回／秒乃至約１，０００回／秒で断続することがさらにまた好ましい。
【０１０４】
好適な実施態様において、単一の装置内に、対向する吸着装置または対向する吸着構造が存在する場合、動的電場は、音響的に減衰させた空気共振を発生させるために、対向する吸着装置または対向する吸着構造に交互に印加される。この音響的に減衰させた空気共振によって、前記吸着ステップ、前記脱着ステップ、またはその両方において補助する圧力変化が生じることが好ましい。
【０１０５】
好適な実施態様において、単一の装置内に対向する吸着装置または対向する吸着構造が存在する場合、単一の装置内に対向する吸着装置または対向する吸着構造が存在する場合、動的電場は、電気的に均衡のとれた無効負荷を発生させるために、対向する吸着装置または対向する吸着構造に交互に印加される。
【０１０６】
収着熱は、熱交換要素に収集可能であることが好ましい。好適な実施態様において、収着熱は、対流によって放散される。熱交換構成要素は、金属、合金、金属複合材、合金複合材、マトリックス構造体、熱伝導性プラスチック、熱伝導ポリマー、ＥＳＡ（静電自己組織化）形成材料、またはそれらを組み合わせたものを含んでよい。
【０１０７】
ソーベント構造は、少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含む。現在使用しているものおよび開発中のほぼ全てのソーベントは、本発明のアーキテクチャへの包含に好適である。１つの制限は、ソーベントが動的電場の誘導を妨げられないことである。ソーベントは、選択性を高める、または多数の収着機構を提供するために、混合または層状にすることが可能である。ソーベントは、約０．２７６Ｗ／ｃｍ−Ｋを超える熱伝導
性を有する、または熱伝導性材料と密に接触することが好ましい。
【０１０８】
本発明の方法、装置、およびシステムに使用する好適なソーベントには、これらに限定されないが、活性炭、黒鉛、活性アルミナ、分子篩、アルミノリン酸材料、ケイ素アルミノリン酸材料、ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、金属交換ケイ素アルミノリン酸塩、単極樹脂、双極樹脂、芳香族架橋ポリスチレン系マトリクス、臭素化芳香族マトリクス、アクリル系ポリマー、アクリル系コポリマー、メタクリル酸ポリマー、メタクリル酸コポリマー、ヒドロキシアルキルアクリル酸塩、ヒドロキシメタクリル酸アルキル、吸着性の炭素質材料、吸着性の黒鉛材料、炭素繊維材料、ナノチューブ、ナノ材料、吸着性の金属塩（過塩素酸塩、およびシュウ酸エステルなど）、アルカリ土類金属の金属粒子、イオン交換樹脂、ブドウ糖の線状ポリマー、ポリアクリルアミド、またはそれらを組み合わせたものが挙げられる。ゼオライトは、イオン交換金属ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、改質ゼオライト金属−イオン交換ゼオライト、天然Ｘ型ゼオライト、改質Ｘ型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、菱沸石型ゼオライト、イオン交換樹脂、バイオセレクティブソーベント、またはそれらの組み合わせであってよい。
【０１０９】
ソーベント−ソルベートの反応複合物は、ソーベント無害性電気伝導率または誘電率あるいはリアクタンス、熱拡散速度、および物質拡散速度によって定義される三次元マトリクスから選択されなければならない。好適なソーベントには、特にポリマーマトリクスの一部としての炭素および黒鉛ベースのソーベントとともに、アルミノリン酸塩およびケイ素アルミノリン酸塩型の分子篩、および金属置換アルミノリン酸塩およびケイ素アルミノリン酸塩の分子篩がある。
【０１１０】
ソーベント構造は、少なくとも１つの支持体をさらに含むことが可能である。ソーベントの少なくとも一部は、支持体に付着、または組み込まれることが好ましい。支持体は、一連のマイクロチャネル、層状、多孔性の電極、一連の同心円状の層、またはそれらを組み合わせたものであることが好ましい。ソーベント構造は、一方向の微小孔性構造であることが好ましく、ソーベント構造は、微小孔性構造の方向とは異なる方向のマクロ多孔性構造であることがより好ましい。好適な実施態様において、脱着した第一の構成要素は微小孔性構造中を移動し、混合物はマクロ多孔性構造中を移動する。
【０１１１】
特定の実施態様において、ソーベントおよび支持体、またはソーベントのみ（集合的に、本願明細書では粒径に関して「ソーベント」と称する）を含むソーベント構造の個々の粒子は、微小孔構造の方向とマクロ多孔構造の方向との間の圧力差が、標準温度および圧力で約１ミリ秒を超える収着サイクル時間で、約１０パスカル未満であるような粒径を有する。
【０１１２】
特定の実施態様において、ソーベントおよび支持体、またはソーベントのみ（集合的に、本願明細書では粒径に関して「ソーベント」と称する）を含むソーベント構造の個々の粒子は、約３，４００ｎｍ未満、好ましくは３４０ｎｍ未満、より好ましくは３４ｎｍ未満の粒径を有する。
【０１１３】
特定の実施態様において、ソーベント構造は超結晶性の格子の形状であり、超結晶性の格子の結晶内の細孔長さは、約３，４００ｎｍ未満、好ましくは３４０ｎｍ未満、より好ましくは３４ｎｍ未満である。
【０１１４】
本発明の方法、装置、およびシステムに使用する好適な支持体には、これらに限定されないが、天然の粘土、焼成粘土、改質粘土、化学処理粘土、化学改質粘土、スメクタイト粘土、カオリン粘土、サブベントナイト粘土、カオリン−ハロイサイト粘土、カオリン−カオリナイト粘土、カオリン−ナクライト粘土、カオリン−アナウキサイト粘土、２元体マトリクス材料、第三級マトリクス材料、シリカ−トリア、シリカ−アルミナ、シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、繊維状材料、コロイド状シリカ材料、コロイド状アルミナ材料、コロイド状ジルコニア材料、コロイド混合物、表面修飾アモルファスシリコン過酸化物ナノ粒子、水和マグネシウムアルミニウムケイ酸塩、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、鉄支持体、非鉄支持体、導電性支持体、誘電性支持体、電磁レセプタ、またはそれらを組み合わせたものが挙げられる。支持体には、焼結、熱分解、スラリー化、蒸気堆積、鋳造、エレクトロスプレー、電気泳動析出、押出し、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、シルクスクリーニング、光電リソグラフィ蒸着、静電自己組織化、高アスペクト比の微細加工、ＬＩＧＡ−形成、原子層成長法、鋳造、スタンピング、またはそれらを組み合わせたものを実施することが可能である。
【０１１５】
好適な実施態様において、ソーベント構造は、少なくとも１つの高アスペクト比の導電体をさらに含む。高アスペクト比の導電体は、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせであってよい。導電性ポリマー繊維は、結晶性または導電性のアクリル繊維であることが好ましい。高アスペクト比の導電体は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または表面水素化ジグザグナノチューブであることが好ましい。好適なナノウィスカーには、ＳｎＯ２ナノウィスカーが挙げられる。
【０１１６】
特定の実施態様において、導電材料を含むソーベント構造は、前記吸着ステップ、前記脱着ステップ、またはそれらの組み合わせを促進するために表面効果を用いる。
【０１１７】
特定の実施態様において、非導電性材料を含むソーベント構造は、前記脱着ステップを促進するために結晶格子を有する音響フォノン相互作用を用いる。
【０１１８】
好適な実施態様において、ソーベント構造は、電磁放射を受けることによって脱着を誘導するために、リラクサ強誘電体材料を含む、少なくとも１つの圧電材料または強誘電体材料をさらに含む。圧電材料または強誘電体材料は、繊維、粒子、ナノ粒子、またはそれらを組み合わせたものである。好適な圧電材料または強誘電体材料には、これらに限定されないが、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛、ロッシェル塩、石英、ポリフッ化ビニリデンホモ重合体、ポリフッ化ビニリデンコポリマー、ポリパラキシレン、ポリ−ビスクロロメチルオキセタン、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、フッ化ポリビニル、合成ポリペプチド、シアノエチルセルロース、またはそれらを組み合わせたものが挙げられる。
【０１１９】
好適な実施態様において、ソーベント構造は、電磁エネルギーの受信器または反射器をさらに含む。特定の実施態様において、電磁エネルギーの受信器または反射器は、電磁エネルギーを熱または振動エネルギーに変換し、その熱または振動エネルギーをソーベントに伝導する。他の実施態様において、電磁エネルギーの受信器または反射器は、電磁エネルギーを蛍光性または発光性の放射に変換し、その蛍光性または発光性の放射をソーベントに伝導する。
【０１２０】
特定の好適な実施態様において、ソーベント構造は、少なくとも２つの異なるソーベントを含み、各ソーベントは、混合物のうちの異なる構成要素に対して選択的である。界面動電的なバイアスは、脱着した構成要素のそれぞれを前記流体混合物および前記他の構成要素のそれぞれのベクトルの方向とは異なる方向に移動させることが好ましい。吸着した構成要素は、同時にまたは逐次的に脱着することが可能である。
【０１２１】
構成成分に分離すること、または不要な構成要素を取り除くために生成することが可能な複数の混合物がある。本発明の方法、装置、およびシステムによって分離することが可能な混合物には、以下のものが挙げられる。
・空気
酸素、窒素、アルゴンおよび／または二酸化炭素を分離する、および／または
水、揮発性有機化合物（ベンゼン、クメン、キシレン、トルエン、およびスチレンなどの芳香族炭化水素複合物；ブタンなどのアルカン類；シクロアルカン類；トリクロロエチレン、メチレンクロライド、およびフレオンなどのハロゲン化炭化水素；アルコール類；エステル類；ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類；ケトン類；エーテル類；グリコールエーテル類；アミド類；フェノール類；またはそれらの混合物などを含む）；屋内空気汚染（ホルムアルデヒド、アンモニア、および二酸化炭素を含む）；大気中の生体毒素（ウイルス、バクテリア、真菌、マイコトキシン（Ｔ２）、サトラトキシン（Ｈ）、トリコテセンマイコトキシン、アフラトキシン、リシンなど、およびそれらの組み合わせ）、放射性物質（例えばラドン、トロン、アクチノン、クリプトン、重水素、トリチウム、炭素−１１、窒素−１３、フッ素−１８、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５、テクネチウム−９９ｍ、テクネチウム−９５、インジウム１１１、銅−６２、銅−６４、ガリウム−６７、ガリウム−６８、キセノン、水銀、ストロンチウム−９０セシウム−１３７など、およびそれらを組み合わせたもの）、などを取り除く。
・半導体製造プロセスの排出ガス
・燃焼排出ガス（自動車の排出ガスまたはボイラの排出ガス、一酸化炭素、窒素の酸化物、二酸化硫黄、および／またはオゾンを取り除く）
・水溶性の混合物
揮発性有機化合物（ベンゼン、クメン、キシレン、トルエン、およびスチレンなどの芳香族炭化水素複合物；ブタンなどのアルカン類；シクロアルカン類；トリクロロエチレン、メチレンクロライド、およびフレオンなどのハロゲン化炭化水素；アルコール類；エステル類；ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類；ケトン類；エーテル類；グリコールエーテル類；アミド類；フェノール類；またはそれらの混合物などを含む）；屋内空気汚染（ホルムアルデヒド、アンモニア、および二酸化炭素を含む）；水中の生体毒素（ウイルス、バクテリア、真菌、マイコトキシン（Ｔ２）、サトラトキシン（Ｈ）、トリコテセンマイコトキシン、アフラトキシン、リシンなど、およびそれらを組み合わせたもの）、放射性物質（例えばラドン、トロン、アクチノン、クリプトン、重水素、トリチウム、炭素−１１、窒素−１３、フッ素−１８、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５、テクネチウム−９９ｍ、テクネチウム−９５、インジウム１１１、銅−６２、銅−６４、ガリウム−６７、ガリウム−６８、キセノン、水銀、ストロンチウム−９０セシウム−１３７など、およびそれらを組み合わせたもの）、重金属（水銀、クロム、カドミウム、ヒ素、鉛、銅、ウラン、プルトニウム、トリウム、アルミニウム、亜鉛、銀、コバルトなど、またはそれらを組み合わせたもの）、水溶性塩（ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩、ストロンチウム塩、ヒ素塩、硝酸塩、窒化物、水酸化鉄など）を取り除く。
・例えば、鋳造所のコールドボックス（ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、および、クメンからなる群から選択される芳香族炭化水素のスルホン酸など）から気化した触媒。
・例えば、石油および天然ガス生産設備におけるグリコール脱水軸でのプロセス通気孔からのグリコール。
・水と空気、天然ガス、液体プロパン、不活性ガス、有機溶媒、不飽和の炭化水素ガスなどとの混合物。
・天然ガス、限定されないが、メタン、水、二酸化炭素、窒素、硫化水素、またはメルカプタンを含むあらゆる天然ガス液体または凝縮液を取り除く。
・線状アルカン、分鎖アルカン、または環状アルカンの混合物、各種のアルカン分離する。
・ゴミ投棄場の排出ガス、メタンおよび／または二酸化炭素を取り除く。
【０１２２】
体液は、界面動電的な力によって吸着および操作することが可能である。例えば、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）のようなタンパク質は、１μｍのポリスチレン小球体の表面上へ吸着させることが可能である。収着性は、流体のｐＨを操作することによって高めることができる。前駆体物質は、十分に吸着されなかった他の物質に部位を提供するために吸着することができる。すなわち、モノクローナル抗体（ＭｏＡｂ）の捕捉を支援するために、ヤギの抗マウスポリクローナル抗体（ＰｏＡｂ）を小球体に付与することができる。
【０１２３】
本発明の方法、システム、および装置を使用することで、その機能が体液、液体、またはガスから特定の成分を取り除くためのものである人工臓器を構築することが可能である。あるいは、疾病、アレルギー反応、または中毒によって、または治療の副産物として発生するトキシンは、外科的に埋め込んだ、または外部の装置によって「必要に応じた」または連続的な基準に基づいて取り除くことができる。さらに、本発明の方法、システム、および装置は、血液から呼吸による生成物を取り除くために使用することが可能である。
【０１２４】
生物学的な分離のための支持体樹脂は、例えば、デキストランおよびセルロースなどのブドウ糖の線状ポリマーから、およびポリアクリルアミドおよびメタクリル酸ヒドロキシアルキルなどの合成ゲルから作成することが可能である。
分離は、通常、イオン交換吸着、疎水性相互作用、親和性相互作用、固定金属イオン収着、およびサイズ排除濾過に基づく。
親和性相互作用は、適切なリガンドを支持媒体に付与することによって、生体特異性にすることができる。
（参考文献：Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ ＣＥ４ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ ｂｙ Ｊｏｈｎ Ｈｕｂｂｌｅ．ｗｗｗ．ｂａｔｈ．ａｃ．ｕｋ／〜ｃｅｓｊｈ／ａｄｓｏｒｂ．ｈｔｍ）。
【０１２５】
好適な実施態様において、本発明の方法は、放射性廃棄物のような望ましくない廃棄物を集結させるために使用することが可能であるので、処分すべき廃棄物（使い捨ての材料および廃棄物を集結させた材料の両方）の量が少なくなる。
【０１２６】
ソーベント上で反応が行われる好適な実施態様において、該ソーベントおよび前記触媒は複合体を形成する。第一の構成要素が第二の構成要素と反応して、少なくとも１つの前記吸着した反応生成物を形成することが好ましい。例えば、水素は、好適な触媒によってメタンおよび水から形成することが可能であり、アンモニアは、好適な触媒によって水素および窒素から形成することが可能であり、炭化水素（芳香族化合物、アルカン、シクロアルカン、アルケン、シクロアルカンまたはアルキンを含む大気汚染に見出されるものなど）は、酸素と反応して二酸化炭素および水を形成することが可能であり、高温の（ゼオライト）二酸化炭素ソーベントを有する触媒としてアルミナ上に支持されたプラチナを使用して水素を発生させるために、メタンおよび水（蒸気状）を反応させることが可能である。
【０１２７】
特定の実施態様において、反応方法は、吸着した第一の構成要素から第二の構成要素を取り除くことによって反応生成物を形成するために使用することが可能である。例えば、エチレンの反応生成物を形成するには、第一の構成要素をエタノールとし、第二の構成要素としての水を取り除くことが可能である。
【０１２８】
特定の実施態様において、混合物には少なくとも１つの病原体を含むことがあるが、動的電場によって生じるイオン化によって病原体が殺される。
【０１２９】
本発明の方法、装置、およびシステムのためのサイクル時間は、以下の要素に基づいており、好適に構成された特定の分離／浄化および／または冷却／ヒートポンププロセスを行うための装置およびシステムの設計に使用することが可能である。
・最小のヘッド空間（ヘッダー、マニホールド、マイクロチャネル、などの中）を有する短い拡散経路の提供。
・収着の過剰な熱を取り除くための短い熱伝導経路の提供。
・ソーベント構造が過剰の並進エネルギーを失わないように、サイクル時間を十分短くする。
・再収着（次の収着サイクル中に）を生じさせられるように、ソーベント構造が脱着後に振動状態をより低くすることが可能なように、サイクル時間を十分長くする。
・大量の脱着エネルギーの提供および供給、および不必要な加熱を生じさせず、脱着を生じさせるために最小限のエネルギーだけを提供する場所の提供および供給。
【０１３０】
本装置の特定の好適な実施態様において（混合物分離装置として使用する場合）、供給ガス／流体は、比較的平面に配置されたソーベント、インダクタ、および使用に応じて熱伝達インターフェイスに垂直に流入する。供給ガスは、一連の線、同心円状の多角形、または円形の形状を形成することができる２箇所または複数のインダクタ間の場所でソーベントに流入する。ソーベント材料に対する最も大きな親和力を有する部分がソーベントの細孔を満たし、供給ガスはその部分を減損するガス流によって流出する。供給ガスは、ソーベントの面に対してほぼ垂直な経路を流出入する。
【０１３１】
本装置の特定の好適な実施態様において、多相起電電位は、ソーベントの同一平面上に配置したインダクタに印加することが可能である。ソーベント−ソルベート複合物を介しての電流移動は、ソーベント−ソルベート結合を切断するためのエネルギーを提供する。多相進行波はまた、電子速度効果によって現在結合していないソルベートをソーベントの面に平行な方向に移動させるための原動力も提供する。したがって、ソルベート濃縮ガスは、一方向に移動するように誘導され、ソルベート減損ガスは、実質的に異なる方向に移動する。ガスまたは液体の分離システムは、別々の室間の循環に依存しないように作成される。収着の熱は、ＵＳ−Ａ−５，５３５，８１７に記載されているように、ソーベントと接触または添付されることが好ましい同一平面上の熱交換材料によって、連続的に除去することが可能である。メソ周波数進行波収着システムの性能の最適化に関する様々な構造技術がある。
【０１３２】
特定の好適な実施態様において、収着および脱着時間は、収着の熱の保持および活用を最大化するように制御される。
【０１３３】
連続的な収着装置は、脱着エネルギーの印加を交互の収着領域（室など）に、一時的にオフセットすることが可能である。これは、図８に示すように、脱着パルスを均等にするか、電気エネルギー保存技術（共振回路など）として使用するか、または空気共振（音響的に対向するソーベント室を連結する）を発生させるために使用することが可能である。
【０１３４】
米国特許公報第２００２／０１２２７２８号に記載されているように、流体が部分的にイオン化されている場合を除き、注入される流体の電気伝導率は、分離の効率に重要である。実質的な三角波または実質的な正弦波と比較して、実質的な方形波が好ましい。本発明の方法、装置、およびシステムにおいて、ソーベント−ソルベート複合物は、脱着が伝導によって生じる場合、無害化（充填）状態において最も高い電気伝導率を有するように選択しなければならない。これによって、電流フローがシステム内の既存のソーベント−ソルベート結合の数に比例するので、自動制御のシステムが生じる。
【０１３５】
本発明の好適な実施態様には、電子流体力学ポンプがある。電気流体力学（ＥＨＤ）ポンプが、本発明の方法、装置、およびシステムにある場合、電気流体力学ポンプ内の電極の間隔は、所要の印加電圧にきわめて重大である。実験では、システムのソーベント反応（構成要素の収着または構成要素の反応のいずれか）が、横向きの電気浸透流動を誘導するために結合切断エネルギーを必要としないので、多孔性のＥＨＤの注入セクションに隣接して保持される場合、必要な分離エネルギーが減じられることを示している。ＵＳ−Ａ−３，４６３，９４４では、移動電子準静的フィールドの印加による導電性または温度差を有する材料における相対的な移動の誘導を開示している。エネルギーの移動は、事実上電気流体力学であって、イオン化を必要としない。別様には、イオン化した種は、多相または常誘電性フィールドによって加速することが可能である。ＵＳ−Ｂ−６，０１３，１６４では、多孔性の媒体に隣接して配置された電極などのインダクタが、横向きの浸透流動を効果的に生じさせることができ、流れている流体混合物から離れる、脱着した第一の構成要素または反応生成物の移動に有効であることを示している。ＵＳ−Ａ−４，３１６，２３３には、空間内で変化する寸法または電気的特性を有する材料に印加する単相の時間的に変化する電圧の使用を記載している。これは、クーロン効果を介して荷電粒子に作用する移動電界の生成によって排気効果を生じさせることができる。ＵＳ−Ａ−５，６６９，５８３では、プラズマを発生させ、イオン種および中性種を加速するための、逐次的に電圧が加えられる線状導電体の使用を開示している。ＵＳ−Ｂ−６，２００，５３９には、電場勾配によってイオン種および中性種を加速するための、非対称電極の使用を記載している。
【０１３６】
本発明の好適な一実施態様において、インダクタ、入口−出口バイア、および熱交換表面によって、同一平面上のマイクロ収着室の多様性を提供する。反応室のサイズを減じることによって、インダクタで使用する電圧がより少なくなり、物質および熱拡散経路がより短くなる。物質拡散速度は、同一平面上の寸法、すなわち、収着反応室の長さおよび幅、または直径に正比例する。熱拡散速度は、収着反応室の面の厚さに正比例する。
【０１３７】
ソーベント−ソルベート反応室に隣接した熱除去表面は、動的電場への近接の結果としての渦電流またはヒステリシスによって生じる不要な加熱を受けることがある。この不要な加熱は、幾通りかの方法で改善または回避することが可能である。１つの手段によれば、熱交換材料は、誘導的な加熱の影響をより受けにくい材料で構成することが可能である。必要に応じて、この非金属材料は、非金属材料と第二の金属の熱交換表面との間に液体の熱伝達媒体を配置することによって改善される、熱除去能力を有することが可能である。第二の手段によれば、熱交換表面の距離に対するインダクタでの誘導作用が弱められるように、インダクタの間隔および反応室の厚さを構成する。第３の手段によれば、図１９に示すように、金属の熱交換表面の誘導加熱が生じない場所よりも上と、反応室の非金属構成要素の過度の誘電加熱が生じない場所よりも下との間の範囲に、周波数を保持する。
【０１３８】
収着物質の脱着が可能になるいくつかの方法がある。これらの脱着要因は、固体状態の界面電動促進性の収着分離装置に組み込まれる場合がある。適切な方法は以下を含む。
・コロナ放電電極からのイオンまたは電子の衝突、
・電気的導電基質またはソーベント複合物で誘発した渦電流損により発生した誘電加熱、
・磁気基質またはソーベント複合物のヒステリシスにより発生した誘電加熱、
・非常に誘電性のソーベント全体で高周波高電位差を適用することにより発生した静電誘電加熱、
・抵抗ソーベント媒体または複合物からの電流伝導、
・圧電性の（ひずみ誘起）脱着は、ソーベント基質の極になる圧電ファイバーを含むことにより達成することができ、高電圧高周波電磁界がソーベントの振動を発生させる。
【０１３９】
脱着構成要素（ソルベート）は、いくつかの方法で、分離されて混合物の流れる方向とは実質的に異なる方向に運ばれる。
・ソルベートは、もっと簡単にイオン化、あるいは分極される場合があるので、動的電場により生じる横方向力によりさらに大きい影響を受ける。
・ソルベートの流れは、ソーベントが微小孔構造であるために発生する場合があり、界面動電運搬のメカニズムがマクロ多孔性構造より顕著である。
・ソーベント構造内のソルベートの滞留時間は、非ソーベント構成要素よりも長いので、界面動電運搬力は、ソルベート物質が増えた領域で活性化する。
・再吸着力は、対流再同調力よりも強い。ソルベートが動的電場により脱着させられると、混合体の流れ方向に垂直に加速される。ソルベート分子は、一つの段階で流域外へ移動するか、または、流域の外に出るまで増加的に吸着および脱着される。
・分離メカニズムは、界面動電運搬力と電気的に誘導された脱着エネルギーに依存する上記のメカニズムの一つまたは組み合わせを含む場合がある。
・ソルベートは収着時間により濃度が濃くなる。
【０１４０】
収着の高い反応率または濃度は、ほぼ連続した収着−脱着システムにより実現される。収着−脱着は、反応室間のサイクルではなく、個別の微小反応室または複数の微小反応室に、進行波の電位の傾きなどの動的な電場をかけることにより達成される。進行波はソルベートを規定の方向で脱着するようにバイアスをかける。脱着は、進行波と同期または非同期に発生する場合があるが、進行波の頂点で、または頂点近くで発生することが好ましい。ソーベントは、熱交換面の近接近にあるので、収着熱は絶えず除去される。ソルベートは、ソーベントから、熱交換面とも接触している多孔性誘電体材料の領域に移動できる。多孔物質は、ソルベートが移動する方向に体積が減少する領域を形成する（冷却または凝縮の実施例）。ソルベートは、界面動電が誘発した熱交換面で圧縮と熱冷却の結果として、および／または熱電冷却機（ペルチェ素子）の援助により、凝縮する。凝縮は、界面動電が誘発した圧力の効力により、および／または凝縮物上の進行波の現在の電気振動またはＥＨＤ効果により、蒸発器に運ばれる。
【０１４１】
ヒートポンプ操作のサイクル全体は以下のとおりである。
蒸発器から熱活性された気体は、ソーベントに収着され、蒸発器内に比較的低圧が生じる。ソーベントは、一方ではマイクロインダクタのプレーンの中心であるが、もう一方では、熱導電面である。進行波の電位が、インダクタに適用されて、脱着が進行波の方向に誘発される。収着の熱は、熱交換面により消散する。そして、ソルベートは、インダクタのプレーンと熱交換面の中心となっている、多孔性誘電体材料を含む領域に移動する。進行波は、ソルベートの圧縮を生じている体積減少領域へとソルベートを界面動電力をかける。圧縮熱は熱交換面により消散する。ソルベートは、高圧と比較的一定の温度条件の結果として凝縮する。凝縮は、熱電（ペルチェ）素子との接触により促進される場合がある。液体のソルベートは、こうして、進行波の界面動電効果により、流れが誘発される。液体ソルベートは、熱交換インターフェイスで熱の消散を継続する。こうして比較上冷却された高圧液体のソルベートは、オリフィスまたは絞り弁を通って蒸発器へ流れ、比較上低圧条件の下で、「沸騰」し、蒸発室に対して同一平面に保たれている第二の熱交換面から熱を吸収する。
【０１４２】
温度制御方法で使用する適切な液体は、フロン、クロロジフルオロメタン、１００％ハロゲン化フロンガス、部分ハロゲン化フロンガス、水、炭化水素（メタンやエチレンなど）、窒素、アンモニア、これらの組み合わせなどを含むがこれらに限定されない凝縮可能な任意の気体を含む。
【０１４３】
熱冷却面は、ＥＨＤ促進熱交換効果を提供する応用進行波電位と組み合わせた、短い直線的に形成した表面溝を備えて設計することが好ましい。
【０１４４】
ヒートポンプとして使用される場合、本発明は、徐々に増加する温度差を作るために重ねることができる。つまり、極低温を得ることが望まれる場合は、装置は、共通の内部熱交換面を共有する３段階から構成されてよい。カスケード式冷蔵システムは、徐々に低くなる沸点を持つ冷媒を採用する。一例としては、天然ガス液化システムがある。このようなシステムは、アンモニア、エチレン、メタンを個々の冷媒として採用する３段階（または層）から構成される場合がある。反対に、複層システムは、処理の廃熱を使用可能な温度に改善する熱回収方法で使用することができる。
【０１４５】
本発明の収着装置（吸着装置と吸収装置を含む）は、
界面動電バイアス装置、および
少なくとも１つのソーベントから構成されるソーベント構造（ソーベントまたは吸収）を含む。
収着装置は固体状態にあることが好ましい。一部の実施例では、収着装置は携帯型で、約２５ｋｇ未満の総質量であることが好ましいが、より好ましくは約５ｋｇ未満、さらに好ましくは約２ｋｇ未満、最も好ましくは約１ｋｇ未満である。
【０１４６】
収着装置が反応も実行する実施例では、ソーベント構造は、さらに、この反応を実行するために適した触媒を少なくとも１つ持っていてもよい。
【０１４７】
触媒は、分離前段階に組み入れられる場合や、ゼオライト構造そのものに、つまりゼオライト上のパラジウムに組み入れられる場合があり、触媒反応やサイズ排除分離が同時に発生することが可能である。ゼオライトは、さまざまな化学反応の触媒として実施するように変更される場合がある。例えば、ＭｏｂｉｌｅのＺＳＭ−５触媒（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）は、Ｓｉ＋４の代わりにＡｌ＋３を用いることにより形成される。
【０１４８】
上記のように、ソーベント構造は、少なくとも１つのソーベントまたは吸着剤を含む。ソーベントは、選択性を改善するため、または、複数の収着メカニズムを提供するために混合または重ねる場合がある。ソーベントは、約０．２７６Ｗ／ｃｍ−Ｋを超える熱伝導性を持つこと、または、熱電動物質と接触していることが好ましい。上記のように、本発明の方法、装置、システムで使用される適切なソーベントは、活性炭素、グラファイト、活性アルミナ、分子ふるい、アルミノリン酸塩物質、シリカアルミノリン酸塩物質、ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチライト、モルデナイト、金属交換シリカアルミノリン酸塩物質、単極樹脂、双極樹脂、アクリルポリマー、アクリル共重合体、メタクリルポリマー、メタクリル共重合体、ソーベント炭素質物質、ソーベント黒鉛状物質、炭素繊維、ナノチューブ、ナノ物質、過塩素酸塩、シュウ酸塩、アルカリ土類金属、イオン交換樹脂、またはこれらの組み合わせなどのソーベント金属塩を含むが、これらに限定されない。ゼオライトは、イオン交換金属ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、変性ゼオライト、金属イオン交換ゼオライト、天然Ｘ型ゼオライト、変性Ｘタイプゼオライト、Ａ型ゼオライト、モルデナイトタイプゼオライト、菱沸石タイプゼオライト、イオン交換樹脂、生体選択ソーベント、これらの組み合わせであってよい。
【０１４９】
上記のように、ソーベント構造は、少なくとも１つの支持体をさらに含んでもよい。ソーベントの少なくとも一部は、支持体に接着または埋め込まれていることが好ましい。支持体は、一連のマイクロチャネル、薄板、多孔性電極、または一連の同心円層、これらの組み合わせであることが好ましい。ソーベント構造は、一方向の微小多孔構造であることが好ましい。さらに、ソーベント構造は、微小多孔構造の方向とは異なる方向にマクロ多孔構造であることがさらに好ましい。
【０１５０】
ある実施例では、ソーベントと支持体、またはソーベントだけを含んでいるソーベント構造の個別の粒子（ここでは、粒子サイズを「ソーベント」と総称する）は、標準温度と圧力で約１ミリ秒の収着サイクル時間において微小多孔方向とマクロ多孔方向の間の圧力差が１０パスカル未満である粒子サイズを持つ。
【０１５１】
本発明の方法、装置、システムの適切な支持体は、天然粘土、焼成粘土、改質粘土、化学処理粘土、化学改質粘土、スメクタイト粘土、カオリン粘土、サブベントナイト粘土、カオリン−ハロイサイト粘土、カオリン−カオリナイト粘土、カオリン−ナクライト粘土、カオリン−アナウキサイト粘土、２元体マトリクス材料、第三級マトリクス材料、シリカ−トリア、シリカ−アルミナ、シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、繊維状材料、コロイド状シリカ物質、コロイド状アルミナ物質、コロイド状ジルコニア物質、コロイド混合物、表面修飾アモルファスシリコン過酸化物ナノ粒子、水和マグネシウムアルミニウムケイ酸塩、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、鉄支持体、非鉄支持体、導電性支持体、誘電性支持体、電磁レセプタ、またはそれらを組み合わせたものを含むがこれらに限定されない。生体分離のための支持体樹脂は、例えば、デキストランやセルロースなどグルコースの線状重合体から、また、ポリアクリルアミドやヒドロキシアルキルメタクリル樹脂など合成ジェルから調製されてもよい。生体分離は、通常、イオン交換収着、疎水相互作用、アフィニティ相互作用、固定金属イオン収着、サイズ排除ろ過を基本とする。アフィニティ相互作用は、適切なリガンドを支持体媒体に添付することにより、生体特定に作ることができる。（参照： Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ ＣＥ４ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ ｂｙ Ｊｏｈｎ Ｈｕｂｂｌｅ． ｗｗｗ．ｂａｔｈ．ａｃ．ｕｋ／〜ｃｅｓｊｈ／ａｄｓｏｒｂ．ｈｔｍ）
【０１５２】
支持体は、焼結、熱分解、スラリー、蒸着、鋳造、電子スプレー、電気泳道析出、成形、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、スクリーン印刷、フォトリソグラフィー蒸着、静電自動組立、高アスペクト比の微細加工、ＬＩＧＡ−形成、原子層蒸着、鋳造、プレス、これらの組み合わせにより作成される。
【０１５３】
ある実施例では、電磁気受容体またはソーベント粒子のナノ粒子がそれぞれソーベント粒子、または電磁気受容体粒子の表面の少なくとも一部を被覆されるまたは覆っている実施例など、ソーベント構造は、さらに、ソーベントと接触、あるいは、近接する電磁気受容粒子を少なくとも１つ備える場合がある。電磁気受容体の粒子は、受容体とソーベントのインターフェイスで、エネルギーの少なくとも一部をソーベントに伝える場合がある。好ましい実施例では、電磁気受容体の粒子は、体積と面積の比率が（原子数により定義される）約１００：１未満、より好ましくは約１０：１未満になるように選択される。ある好ましい実施例では、蒸着あるいはその他の技法で制御される原子層は、受容体のナノ粒子でソーベント粒子をコーティングする方法として使用される。あるその他の好ましい実施例では、蒸着あるいはその他の技法で制御される原子層は、ソーベントナノ粒子で受容体粒子をコーティングする方法として使用される。
【０１５４】
上記のように、ソーベント構造は、さらに、高アスペクト比の導電体を少なくとも１つ備える場合がある。高アスペクト比の導電体は、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはこれらの組み合わせであってよい。導電性ポリマー繊維は、結晶性または導電性アクリル繊維であることが好ましい。高アスペクト比の導電体は、単層カーボンナノチューブ、多層ナノチューブ、または、表面水素化ジグザグナノチューブであることが好ましい。好適なナノウィスカーには、ＳｎＯ２ナノウィスカーが挙げられる。
【０１５５】
上記のように、ソーベント構造は、さらに、少なくとも１つの圧電材料または強誘電体材料を備える。圧電材料または強誘電体材料は、ナノ粒子である。好適な圧電材料または強誘電体材料には、これらに限定されないが、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛、ロッシェル塩、石英、ポリフッ化ビニリデンホモ重合体、ポリフッ化ビニリデンコポリマー、ポリパラキシレン、ポリ−ビスクロロメチルオキセタン、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、フッ化ポリビニル、合成ポリペプチド、シアノエチルセルロース、またはそれらを組み合わせたものが挙げられる。
【０１５６】
ある好ましい実施例では、ソーベント構造は少なくとも２つの異なるソーベントから構成されており、それぞれのソーベントは、混合物の異なる構成要素に対してセンタクテキである。
【０１５７】
収着装置は以下を備えていてもよい。
・少なくとも第一の構成要素を備える流体混合物の源、
・少なくとも第一の構成要素と第二の構成要素を備える流体混合物の源、
・前記第一の構成要素の回収装置、
・前記第二の構成要素で濃縮されて、前記第一の構成要素で消耗した廃液流の回収装置
・前記反応生成構成要素の回収装置、
・前記第一の構成要素で消耗した廃液流の回収装置。
【０１５８】
また、収着装置は、蒸気のように熱冷却または熱消散のいずれかである熱交換媒体を備える場合がある。熱交換媒体は、プラナーの場合があり、直線にならぶ表面のフィン、溝、またはこれらの組み合わせの少なくとも１つ備える場合がある。好ましい実施例では、収着装置は、液体と液体の接触を増やすために熱交換媒体に電気流体力学の力を適用する源も備える場合がある。
【０１５９】
好ましい実施例では、収着構造は、液体の供給流が徐々に減少するのに応じて、また、液体の供給流の方向と異なる方向に脱着流を流すために、長さが徐々に減少する断面部分がある。
【０１６０】
上記のように、収着装置は、少なくとも１つの電気流体力学（ＥＨＤ）ポンプも備える場合がある。ＥＨＤポンプは、ソーベントに隣接または近接近して配置されることが好ましい。電気流体力学ポンプは、多孔性の誘電性材料を備える場合がある。適切な多孔性の誘電性材料は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素チタン酸バリウム、または同様な物質、これらの混合物の場合がある。
【０１６１】
収着装置は、外気に対して開放または密閉されていてもよい。
【０１６２】
収着装置は、さらに、機械式確認弁、テスラ弁、気圧ダイオード弁などの弁を備えていてもよい。また、収着装置は、テスラ弁などの気圧ダイオード性を与える配列を持っていてもよい。
【０１６３】
収着装置は、前記流体混合物が流れる１つ以上のチャネルを備ていてもよい。収着装置は、前記流体混合物が流れるマイクロチャネルを複数備えることが好ましい。チャネルは、ソーベント構造を備えるか、ソーベントがマイクロチャネルに接着されている場合がある。マイクロチャネルの表面、または接着した粒子は、電磁気受容または導電性物質と接着物質の層または混合物から構成されている場合がある。好ましい実施例では、前記流体混合物の源は前記チャネルの平面に実質上垂直である。
【０１６４】
好ましい実施例では、界面動電バイス装置は動的な電場を作る。動的電場は、移動電場、移動電波、電場束、電圧スパイク、多相起電電位、移動静電波、またはこれらの組み合わせにより生じさせることが可能である。動的な電場は、連続的または断続的であってよい。一部の実施例では、界面動電バイアス装置は、静電気であれば、統一されていない（非同次の）電場を作る。
【０１６５】
界面電動バイアス装置は、特にインダクタが電極である場合など、電極など少なくとも２つのインダクタを備える場合がある。動的電場は、少なくとも２つのインダクタにより作られるが、電極であることが好ましく、平行または同心位置に配置されることが好ましい。一連の導電性インダクタは、個別の反応室に対して同一平面であることが好ましく、反応室の中心点に集中していることが好ましい。電極は、少なくとも１つの金属、酸化金属、導電性のセラミック材料、導電性のポリマー、合金、これらの組み合わせなど、少なくとも１つの導電材料を備える。金属または酸化金属は、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、合金、これらの組み合わせの場合がある。導電性のセラミック物質は、共有結合セラミック、または金属結合セラミックの場合があり、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＢＮ、Ｎｂ、ジルコニア、これらの組み合わせから構成されるセラミック複合物を含む場合がある。導電性のポリマー物質は、鎖間結合電子移動、バランス、伝導帯集団、Ｐ型ドーピング、Ｎ型ドーピング、これらの組み合わせにより特徴づけられるポリマー物質の場合があり、カーボンナノチューブ含有のポリマー、余分な電子またはホール、これらの組み合わせを作るために化学的にドープ結合したポリマーを含む場合がある。
【０１６６】
導電材料は、高アスペクト比の導電体、または高アスペクト比の導電体を少なくとも１つ供える導電性物質であることが好ましい。ある好ましい実施例では、ソーベント構造は、高アスペクト比の導電体から構成される。前記高アスペクト比の導電体の少なくとも一部は、前記ソーベント構造から突き出ていてもよい。ある実施例では、高アスペクト比の導電体は、アレイを形成する。高アスペクト比の導電体は、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせであってよい。導電性ポリマー繊維は、導電性アクリル繊維であってよい。高アスペクト比の導電体は導電性アクリル繊維であってよい。高アスペクト比の導電体は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または、表面水素化ジグザグナノチューブの場合がある。高アスペクト比の構造は、図１８に示されているように、電場の濃縮が可能である。インダクタおよび／または反対のソーベント構造は、前述の特性を持つ場合がある。導電材料は、少なくとも一部が誘電層により覆われている場合がある。
【０１６７】
動的電場は、電解、または、電解生成物の生成による故障を防止するため、交流により作られることが好ましい。
【０１６８】
動的電場は、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒の周波でサイクルすることが好ましいが、より好ましくは約１，０００サイクル／秒乃至１，０００，０００サイクル／秒の周波数、さらに好ましくは約２，０００サイクル／秒乃至約５０，０００サイクル／秒の周波数、最も好ましくは約５，０００サイクル／秒乃至約１０，０００サイクル／秒の周波数である。
【０１６９】
収着装置は、さらに少なくとも１つの圧電弁またはポンプを備えていてもよい。
また、収着装置は、少なくとも１つの熱電モジュールを備えていてもよい。
【０１７０】
収着装置は、２次元または３次元の形、または、円、正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形、交互に配置された直線、らせん形、多面体、測地配置からなる群から選択される配置を持っていてもよい。
【０１７１】
本発明の方法、装置、システムは、マイクロプロセッサで制御されてもよい。本発明の収着装置は、少なくとも１つの電力調整装置を備えていてもよい。適切な電力調整装置は電圧変更装置（圧電変圧器または高周波変圧器）、多位相周波発生装置、多位相周波増幅器（パワートランジスタ、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）、絶縁ゲート双極トランジスタ（ＩＧＢＴ））、またはこれらの組み合わせを含む。
【０１７２】
ある実施例では、図２２に示されるように、本発明のマイクロチャネルやマイクロ層を含むための吸収粒子を製造することが望ましい場合がある。粒子は、効果的な界面動電システムに好ましいすべての機能、つまり、中間多孔性、吸収材料、結合樹脂、電磁気エネルギー需要体、熱電動物質、触媒、アスペクト比が高い分子を含む。完全に機能する粒子を作成することは、製造過程を簡単にするとともに、高い質量移動と拡散率を維持する。粒子は、エマルジョン集積、微小懸濁重合、化学的フライス、および、当業者には周知のその他の技術により形成される場合がある。
【０１７３】
本発明の装置は、真空ポンプとして動作してもよい。収着は少なくとも以下の２つの機能を実行する。
１．一定の体積内の気相分子数を低くする、
２．変換エネルギーを追加する前に、指定位置に分子を固定するための歯止めメカニズムとして機能する。
【０１７４】
適用される界面動電エネルギーは、少なくとも以下の３つの機能を実行する。
１．それぞれの収着部位から結合分子を解除するためのエネルギーを提供する、
２．脱着した分子を次の収着部位に向けてバイアスするための変換エネルギーを提供する、
３．順次の収着部位間の増加する距離により定義される静的圧力に対して、分離した分子を加速するために必要な力を提供する。
【０１７５】
ソーベント構造は、少なくとも以下の３つの機能を実行する。
１．収着サイトを提供する
２．圧力によって決定される方向に質量を拡散することを阻止するために、十分な蛇行経路を提供する、
３．電磁気エネルギーを受け取って脱着エネルギーに変換するために必要な機能を提供する。
【０１７６】
例えば、ある実施例では、図１０Ａに示されているように、一つの収着装置あるいは複数の収着装置は、室内または環境の気相分子を吸収してから脱着して、前記室内または環境の外向きに前記分子をバイアスすることにより、素子により圧力を減少または増加する目的における真空ポンプとして機能してもよい。ある実施例では、図１０Ｂに示されているように、部位のホッピング現象により、個別または一連の収着装置で圧力の変化が徐々に発生する場合がある。ある好ましい実施例では、複数の異なるソーベントが、複数の気体や濃縮可能な気相を吸収して排出するために使用される。ある実施例では、収着装置、またはこのような複数の装置は、電子顕微鏡、質量分析計、スパッタリング装置、化学気相堆積装置、化学酸素ヨウ素レーザー、乾燥機、蒸留装置、気体回収装置、化学反応装置、真空オーブン、集中荷電粒子ビーム分析システム、真空ろ過、ゲル乾燥、冷凍乾燥、遠心濃縮、物質処理、研究器具、粒子加速器と組み合わせて使用されてもよい。さらなる実施例では、収着装置またはこのような複数の装置は、例えば、航空宇宙機の呼吸気のため、また、航空宇宙または陸上の乗り物の燃料電池処理の燃焼の能率を増加するためなど外部環境に相対して定義された環境の圧力を増加するために使用される場合がある。ある実施例では、装置は、装置の選択メカニズムと組み合わせて、装置のポンプメカニズム両方を使用する。
【０１７７】
好ましい実施例では、収着装置は、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント層と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートと、
を備え、前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にある。
【０１７８】
好ましい実施例では、本発明は、複数層のアーキテクチャを形成する物質の３つのコプラナーシートを対象とする。個々のソーベントユニットは、外側の端が共有されて、繰り返されるとつながるように、幾何学的に繰り返し可能であるような形になる（例えば、三角形、正方形、長方形、六角形など）。ユニットは、個々に作成できる、または、大きい基板の領域内に大きい数で定義することができる。一つの実施例では、いくつかの収着ユニット（一番上の層に圧迫される）は、添付された単独の共有されるソーベント層の上に配置できる。その後、熱消散層（孤立層として、または圧迫されたシートとして）をソーベント層の下に追加できる。このような構成では、１つの大きいソーベントだけが利用されるにもかかわらず、一番上の層が多数の個別の収着ユニット（またはセル）を定義する。本発明の準備方法は、レーザー切断、ＬＩＧＡ処理、フォトリソグラフィーパターン、機械または化学エッチング、ＥＤＭ、蒸気スプレー、レーザー蒸着、鋳造、射出成形、ハイドロフォーミング、プレス、押出加工、スクリーン印刷、電着、電気メッキ、無電極メッキ、静電自動組立、原子層成長法、その他関連する製造技術を含むことができる。
【０１７９】
設定や使用目的に応じて、複層構造の最も外側の層の一つまたは両方が熱冷却または回収面として機能する（つまり熱交換）。例えば、冷却装置／ヒートポンプ処理では、両面が熱交換面として機能する。下にある面は、物質の分離装置として配置されており、排気管のように、および／または電気回路の公正要素のように、収着熱を消散するために機能することができるが、一方で上にある面は呼気／排気管として機能する。これらの面は、金属、合金、複合物、熱伝導物質の母型構造などを含むがこれらに限定されない多数の物質から作成できる。熱交換面は、表面物質の熱交換特性を改善するように配置されたトポロジーを持つことが好ましい（例えば、フィン、細かい溝など）。
【０１８０】
構造の中央の薄膜は、特に、電極（つまりインダクタ）、電極接続、出入り口のバイア、ソーベント含有室を含む。操作の中心となる層は、熱と電気どちらも非誘導性である鋳造または射出成形プラスチック、エポキシ、その他の合成物から作成できる。中心の薄膜の活性領域（および収着セル）は、ソーベント、触媒および／または、収着物質の収着、反応、触媒、凝縮、運搬に敏感なその他の物理媒体を含有する。
【０１８１】
電極は、金属製または金属酸化（例えば、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、合金、これらの組み合わせ）、または、電動強化充填材を含有する導電性プラスチック／エポキシ樹脂の場合がある。電極は、ソーベントからソルベートを削除する（または「一掃する」）移動電波および／あるいは電界束／電圧スパイクを生成する。電極は、毎秒約６０から５，０００，０００サイクルの間、できれば、毎秒約５，０００から１０００，０００サイクルの間で生成される周波数により進行波を誘導するように設計設定される。熱交換材の表面トポロジーは、電気流体力学（ＥＨＤ）熱交換増進効果と呼ばれるものを引き起こすために、この波と、あるいは別の電位と相互作用する場合がある。
【０１８２】
図１Ａは、本発明の実施例に基づく、単独または連続して（例えば、このようなセルを単一表面に多く配置するか、または積み重ねて）使用可能な、一般的な中間周波進行波界面動電収着セル１００の側面図を示す。図１Ａは、ソーベント材料１２０のマクロ多孔層を挟む非導電性（例えば、誘電性）の基板表面１０２と第二の基板表面１０４を示す。この挟まれたマクロ多孔ソーベント層１２０は、任意の数の個別のソーベント材料およびその組み合わせを含む。現在使用されている、また開発されているソーベントのほぼすべてが、本発明の構造に組み込むのに適している。選択性を強化する、または収着機構および特性の多様性をもたらすため、ソーベントを混合または層状にしてよく、また触媒および／または金属粒子を含んでよい。 ソーベント層１２０に組み込むのに適したソーベント材料は、限定を目的とせず、ゼオライト（様々な結晶形状を有する）、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、修正および／または金属‐イオン交換ゼオライト、天然または修正Ｘ型ゼオライト（バイナリ二価カチオン交換金属を用いたドーピングを含む）、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト（および金属‐イオン交換修正に適した類似の天然発生吸着剤）、アルミノリン酸塩、シリコアルミノリン酸塩、金属交換シリコアルミノリン酸塩、イオン交換樹脂、単極樹脂、二極樹脂、芳香架橋ポリスチレンマトリクス、臭素化芳香マトリクス、メタクリル酸エステルコポリマー、吸着炭素質材料、吸着黒鉛材料、炭素繊維材料、ナノチューブおよび／または関連するナノ材料、吸着金属塩（限定を目的とせず、過塩素酸塩、シュウ酸塩、およびアルカリ土類金属を含む）を含む。
【０１８３】
ソーベント層１２０内のソーベント材料は、さらに様々な結合材料を含んで、ソーベント構造のマクロ多孔特性およびマイクロ多孔特性を（同質または異質定量のいずれかを通じて）制御することができる。また、電磁エネルギーの受容体、圧電材料、またはその組み合わせである電気伝導を変える材料も含まれる場合がある。
【０１８４】
複数の電極（例えば、インダクタ）、１０５、１０６、および１０７は、基板層１０２上に配置され（代わりに、ソーベント層１２０の表面上、表面内、または表面付近に配置することができる）、同様の電極と平行に接続される。電極１０５、１０６、および１０７は、収着セル１００の中心から離れて配置される。図１Ａは、３つの電極１０５、１０６、および１０７を示すが、本発明に基づくシステムは、任意の数の電極を含むように構成するか、または変わりに必要に応じて、あるいは空間および／または経費検討の結果可能であれば、そのような電極を２つだけ使用して作動するように構成することができる。
【０１８５】
また図１Ａは、誘電体層１０２の最も外側の電極１０５と隣接する電極１０６の間に配置される複数のインレットポートまたはバイア１０８を示す。対応するアウトレットバイア１１０は、基板層１０４上に配置される。コレクションバイア１１２は、ソーベント層１２０の中心にある。前記コレクションバイア１１２は、収着された材料を除去するための凝縮および／または収集点として機能し、基板層１０４に接続する。このようにして、コレクションバイア１１２は、望ましいシステムの特定の設計制限に応じて第二の基板層１０４を通過する場合としない場合がある。
【０１８６】
ソーベント層１２０は、図１Ａに示すように、ソーベント材料１２２全体で公正され、コレクションバイア１１２のすぐ近くに小球体または同様の微細構造１２４で構成することができる。ソーベント層１２０は、ソーベント材料から成る単一の連続する板であるか、または同様の他のソーベントユニットに近接して配置されるソーベント材料の個別のユニットとして定義できる。ソーベント層１２０は、エレクトロマイグレーション、熱拡散、および／または脱着特性を強化するように設計され、多孔性および／または材料勾配を有する反復パターンを含むように作成できる。図１Ａに示すように、インレットバイア１０８は、ソーベント層１２０を通過することができる。別の実施例において、層１２０のソーベント材料は、それを通過するインレットバイア１０８を持たずに配置できる。そのような実施例において、ソーベント層１２０は、送流材料の方向にマクロ多孔性、また進行電場の方向（例えば、コレクションバイア１１２の方向）にマイクロ多孔性となるよう配置される。これによって、送流の自由通路が基板層１０４上のアウトレットバイア１１０に通じる。この特定の設計において、ソーベント層１２０が同一機能を提供する送流の方向にマクロ多孔性として定義されるバイアを有する必要はない。
【０１８７】
第二の基板層１０４は、第１層と同一の非導体材料で構成することができる。代わりに、基板層１０４を導体（または非導体）熱インターフェイス／熱交換材料で構成することもできる。
【０１８８】
作動中、収着セル１００は、混合化学または分子精製のため、単独、平行、および／または連続して操作することができる。液体または気体送流は、基板層１０２中のインレットバイア１０８を通じて収着セル１００に入る。液体または気体送流は、前記収着セル１００に入る前に、任意でフィルターおよび／または触媒材料に曝すことができる。バイア１０８によって、混合または多重構成要素の気体または液体送流は基板層１０２を通過することができ、ソーベント層１２０に接触するようになる。これによって、構成要素が送流から除去（または収着）される。送流の非収着構成要素は、ソーベント層１２０を通過し、基板層１０４上に配置されたアウトレットバイア１１０を通じて収着セル１００から出る。
【０１８９】
ソーベント層１２０で生じる収着と断続的に、電極１０５、１０６、および１０７に多相電位およびフィールド流速（または電圧スパイク）を充電して、収着セル１００の中心（例えば、コレクションバイア１１２の方向）に向けた進行電場を生じる。電極１０５、１０６、および１０７は、類似する他の電極と平行に接続され、それぞれ適用される多相電位の１つの相に対応する。この進行電場は、最も外側の電極１０５から構造の中心に向けて移動するため、比較的短い期間の電場流速を用いて多重構造にする（または作用する）ことができる。このような方法で操作すると、２つの同時機構が作動してソーベント層１２０から吸着質を除去する。まず連続的な進行波が常にソーベント層１２０を一掃して非結合吸着質を除去する。同時に、電場流速がエネルギーを提供して、結合材料のソルベート‐ソーベント結合を破壊する。一旦ソーベントから分離されると、吸着質は進行波によってシステムから除去される。進行電場および場の流速が、片方または両方が重相または多相電気信号を生成できる結合された電源および／または結合された信号生成器を通じて収着セルに提供される。
【０１９０】
進行電波は、ソーベント層１２０を横断し、コレクションバイア１１２の方向に任意の吸着材料を一掃する。収着された材料の移動は、収着された化合物が進行電場によって活性化され、ソルベート‐ソーベント結合が一時的に破壊されるために起こる。非結合ソルベート（例えば、脱着された材料）は、進行波の場の勾配の結果として、ソーベント層１２０の中心に向かってバイアスされる（適用される電圧スパイクによる影響も含む）。脱着材料は、（コレクションバイア１１２に近いが）ソーベント層１２０に再吸着されるか、またはコレクションバイア１１２を通じて、あるいは連続的な送流に再度混入することによって、ソーベント層から出る。しかし、非常に強い再吸着力および界面動電力のため、送流に再度混入することは好ましくない。
【０１９１】
例として、空気を含む水（Ｈ２Ｏ）は、インレットバイア１０８を通じて収着セル１００および基板層１０４に導入される。空気を含む水は、ソーベント層１２０に入り、ここで水は吸着された後、コレクションバイア１１２に向けられる。残りの非収着材料（この場合は、脱水気）は、アウトレットバイア１１０を通じてセル１００から出る。この例において、ソーベントはアルミノケイ酸塩などの水を吸着できる任意の材料であってよい。
【０１９２】
微細構造１２４を含めると、コレクションバイア１１２付近のソルベート‐ソーベント結合を破壊するためのエネルギーを提供する必要が少なくなることによって、ソーベント層１２０からソルベート材料の引き込みが容易になるが、パックされた毛細管強化界面動電物質移動効果は保持される。層１２０のソーベント材料は、気体および液体材料の流れる方向にマクロ多孔性となり、進行電場の方向（例えば、コレクションバイア１１２の方向）にマイクロ多孔性となるように配置される。このように配置することで、圧力がスループット（物質対流）率を左右する一方、電気流体力学的、電気浸透的、電気移動的、および／または誘電泳動的力がソルベート拡散率を左右する。またこの配置によって、ソルベート分子が分極化またはイオン化するため、進行電場の効果を強化することもできる。基板層１０２および／または１０４を構成するための熱交換材料の使用は、収着熱および／または圧縮あるいは凝縮熱を取り除くおよび減勢する手段を提供することによって、プロセスをさらに強化する。
【０１９３】
図１Ｂは、本発明の別の実施例に従う、一般的な中間周波進行波界面動電収着セルを示す。図１Ｂのセル１００は、図１Ｂが吸着材料を除去する、送流を提供する、収着ユニットへ材料を配向する（一部の例において）、または逆に収着ユニットから材料を離すことを含む、多くの機能を提供する多様な機構１６０も表すことを除いて、図１Ａのセル１００と同一である。
【０１９４】
図１Ｃは、時間に伴う物質移動ゾーン（ＭＴＺ）の負荷率の変化を示すグラフである。 このグラフは、セル１００が実行するプロセスがどのように連続的および非バイナリとなるかを示す。本発明に従って、セル１００は、異なる容器または吸着材料間のサイクルを必要としない。
【０１９５】
図２は、図１Ａに示すおよび上述の収着ユニット１００のトップダウン図を示す。よって、図２は非導電性基板表面１０２、ソーベント材料１０４、電極１０５、１０６、および１７、バイア１０８および１１０、コレクションバイア１１２、ソーベント材料１２０、ソーベント材料１２２、および微細構造１２４を含む。
【０１９６】
図３は、複数の収着ユニットが単一のソーベント層上に配置されるシートを構成する図２の縮尺版を示す。図３において、一連の誘電層１０２が平行に配置され、単一の誘電層３００を形成する。前記表面層３００は、（上述のようなソーベント材料から成る個別に定義されたセルではなく）ソーベント材料１２０から成るさらに大きい単一層上に配置される。一連の平行な基板層１０４（図１Ａ参照）はソーベント層１２０の下に配置され、単一の基板層３０２を形成する。個別の収着ユニットは、それぞれこのような方法で配置され、上述のように収着システムの一部として機能する。
【０１９７】
図４は、本発明の実施例に基づく、一般的なクローズドサイクル（冷蔵／ヒートポンプ）中間周波進行波界面動電収着セルの側面図を示す。図１Ａの収着セルは、第二の熱交換層４５０を基板層４０２の上に配置し、蒸発室４４０を形成することによって、クローズドサイクルまたは冷蔵／ヒートポンプシステム４００の一部として機能するように構成することができる。この構成において、クローズドループシステムは、第二の基板層４０４上に配置されるアウトレットバイア４１０を有する場合と有さない場合がある。
【０１９８】
この設計において、脱着セルはクローズドループシステムとして機能する（例えば、作動流体４３０（図示せず）は、システム全体で連続的にリサイクルされる）。前記作動流体４３０を選択して、事前に選択された温度パラメータ内で作動するように、ソーベント材料と特異的に互換可能にする。ここで、前記ソーベントは低いエネルギー結合破壊要件を有する。クローズドループシステムの脱着相は、好ましくは基本的に非熱的および／または非オームとなるように設計される。
【０１９９】
作動中、前記クローズドループシステムの作動流体４３０は、作動流体と固体ソーベント材料の間の引力によって、インレットバイア４０８を通じてソーベント層４２０に引き込まれるため、低圧ガス状態となる。このプロセス中に、収着熱は熱交換表面４０４によって外部環境に伝導される。外部環境への熱移動は、熱拡散パスの長さが短い層構造を設けることによって促進される。
【０２００】
一旦吸着されると、収着材料は上述のように、コレクションバイア４１２の方向にソーベント層４２０の中心に向かって移動する。収着材料の移動は、電極４０５、４０６、および４０７によって生成される進行電波によって供給される結合破壊エネルギーおよび界面動電エネルギーに起因して生じる。前記電極４０５、４０６、および４０７は、他の類似する電極と平行に接続され、それぞれ上述の適合された多相電位の１つの相に対応する。設計に応じて、コレクションバイア４１２付近にあるソーベント層４２０の中心領域は、ソーベント材料４２２ではなく、微細構造４２４で構成される場合がある。上述のように、片方または両方が重相または多相電気信号を生成できる結合電源および／または結合信号発生器を通じて、進行電場およびフィールド磁束が収着セルに提供される。
【０２０１】
収着材料がソーベント層４２０の中心に移動するため、加熱された気体‐流体混合物で構成される。システム設計に基づいて、液体‐気体混合物は減少する体積の領域に追い込まれる。結果として、混合物はさらに凝縮されて液状になり、追加の熱遮断および冷却を生じる（これによって、追加熱が熱交換表面４０４を介して消失する）。
【０２０２】
収着液体は冷却された後、コレクションバイア４１２を通じて蒸発室４０２に入る。前記蒸発室４０２は低圧で維持され、蒸発室に入って沸騰する液体ソルベートを生じる。このように、相変化ソルベートは、熱交換表面４００を通じて外部環境から熱を除去する。
【０２０３】
本発明の実施例では、熱電（ペルチェ）素子は、図１１に示されているように、作動流体の濃縮を支援するために熱交換面に隣接状態にする。
【０２０４】
本発明の実施例では、熱センサーまたは熱電温度計（非表示）は、１つ以上の熱交換面上に埋め込まれる場合がある。これにより、収着セルが温度のフィードバックを提供することができるので、温度調節が可能になる。
【０２０５】
本発明の実施例では、収着ユニットが高温超導電体を囲む。超導電体の交互電磁場は、脱着を誘導して吸収冷却装置によりソルベートが循環するための原動力を提供する。このように、高温の超導電体は、外部の冷却源を要することなく、全体の長さとともに操作に必要な温度を維持することが可能である。これは、長距離および海面下で利用する場合には特に有用である。
【０２０６】
本発明の実施例では、収着ユニットは、縦列タイプの極低温冷却システムを作るためのその他の同様な冷却／ヒートポンプと積み重ねることができる。このような処理では、一連の収着セルが追加的に増加する温度差を作るために一緒に重ねられる。このような処理のそれぞれの下向きのユニットは、だんだんと低くなる沸点を持つ冷却装置を採用する。例えば、３層の極低温天然ガス液化システムでは、冷却装置は、冷却剤としてアンモニアやエチレン、メタンを含むことが可能である。反対に、同様な多段式の処理は、中でも廃熱回収システムで使用するための示差熱回収のために使用することが可能である。
【０２０７】
図５は、汎用の中間周波数の進行波界面動電収着セル５００の別の実施例を示す。Ｔ図５セル５００は、非導電性基質５１０上に表面触媒層も含んでいる以外は、図１Ａのセル１００と同じである。これにより、液体または気体の送流が残りのセル５００に入る前に触媒反応が発生する。
【０２０８】
上記の開示に関して、「層」という用語は、ある面積または体積を意味するものであり、必ずしも別個のまたは分離した薄膜を定義するものではなく、実際には「層」間の転移は段階的かつ不定形の場合があることが理解される。さらに、電極、バイア、バス、熱交換表面、物質移動域は、装置の非段階だが機能分野を援助する静電気自己組織化のような技術により製造される場合がある。
【０２０９】
本発明の装置は、単独、または、軍用や医療、工業、一般消費者、科学／研究施設、電話通信の業界による使用など、数々の用途や製品分野で温度制御の目的で別のシステムの一部として使用される場合がある。本発明の方法や装置、システムはミリワットから数千ワットまでの範囲の熱除去に使用される場合がある。本発明の方法の装置やシステムの例は、航空電子工学、ブラックボックス冷却、熱量計、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＯＩＬ（化学酸素ヨウ素レーザー）、ＣＩＤ（電荷誘起素子）、冷却室、冷却板、小型熱交換装置、恒温槽、除湿機、露点湿度計、電子回路冷却、電気泳道セル冷却装置、環境分析装置、熱密度測定、氷点参照、浸漬冷却装置、集積回路冷却、慣性誘導システム、赤外線較正源およびブラックボックス参照、赤外線検知器、赤外線探索ミサイル、レーザーコリメータ、半導体レーザー冷却装置、長時間使用可能な冷却装置、低雑音増幅器、マイクロプロセッサ冷却、マイクロトームステージ冷却装置、ＮＥＭＡ筐体、暗視装置、浸透圧系、パラメータ増幅器、光電子増倍管筐体、発電機（小型装置を含む）、精密機器冷却（レーザーおよびマイクロプロセッサ）、冷蔵庫（航空機、自動車、船舶、ＲＶ車、ホテル、インシュリン、携帯／ピクニック、製薬）、レストラン用ディスペンサー、自動スキャンアレイシステム、半導体ウェハー探触子、攪拌冷却装置、熱検査装置および兵器照準具、熱サイクル装置（核酸、タンパク、血液分析装置）、温度自動調節較正槽、組織標本および保管、ビジコン管冷却装置、ウェハー熱特性、水および飲料冷却装置、湿式温度制御装置、ワイン保管庫、恒温超伝導変圧器および導電体などを含むがこれらに限定されない温度制御に使用される。
【０２１０】
本発明のシステムは少なくとも１つの本発明の収着装置を備える。
【０２１１】
システムは、前記の複数の収着装置の少なくとも一部が連なってあるいは平行に接続されるシステムなど、複数の収着装置を備える場合がある。ある実施例では、前記の複数の収着装置の少なくとも一部は同一平面上に配置される。一部の実施例では、前記の複数の収着装置の少なくとも一部の端が接触している。収着装置は重ねる場合もある。ある実施例では、前記の複数の収着装置の少なくとも一部は異なるソーベント構造を備える。
【０２１２】
本発明のある実施例では、システムは、図１２と図１３に示されているように、界面動電的に支援された収着膜を形成する一連の多孔性の同一平面上にあるソーベント（吸収剤）と電極を備える場合がある。
【０２１３】
ある実施例では、システムは、さらに、少なくとも１つの分析装置を備える。その他の実施例では、システムは、複数の分析装置を備える。適切な分析装置は、火炎検出器、質量分析計、赤外分光計、ラマン分光計、紫外分光計、可視分光計、核磁気共鳴分光計、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、原子吸光分析装置、電位差計、分光光度計、これらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。分析装置は、病原体、放射性同位体、爆発物、爆発物前駆体、生体毒素、化学的毒素、これらの混合物の特定または濃度、または特定および濃度を分析する場合がある。
【０２１４】
ある実施例では、システムは少なくとも１つの超導電体材料を備える。適切な超導電体材料は、ｎｉｏｂｉｕｍｔｉｔａｎｉｕｍ、イットリウム酸、ビスマス、タリウム、バリウム、銅、タンタニド、これらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【０２１５】
ある実施例では、システムは高温の超導電体を冷却する場合や、超導電体により生成された電磁場流動により活性化される場合がある。
【０２１６】
ある実施例では、システムは、さらに、少なくとも１つの電子装置を備える場合がある。適切な電子装置は、テレビ、モニター、レーダー、マイクロプロセッサ、コンピュータ、赤外線アレイ、赤外線センサー、増幅器、無線受信機、半導体レーザー、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、サイラトロン、モーター制御などを含むがこれらに限定されない。
【０２１７】
ある実施例では、システムは、さらに、体液中の物質の存在やレベル、または存在とレベル両方を検出するためのセンサーを少なくとも１つ備える場合がある。体液は、血液、血清、尿、呼吸気、唾液、髄液、精液、膣分泌物の場合がある。物質は、グルコース、エタノール、薬物、ヒスタミン、タンパク、ポリペプチド、ポリ核酸、核酸、鉛、生体毒素、化学的毒素、これらの組み合わせの場合がある。
【０２１８】
ある実施例では、本発明は、患者の必要な身体機能を実行するための無生物組織を対象とし、前記無生物組織は、
本発明の収着装置を備え、
前記身体機能は、
血液からの毒素の除去と、
呼吸気からの毒素の除去と、
これらの組み合わせと、からなる群から選択される。
無生物組織に関して、収着装置は、患者あるいは患者の体外に移植される場合がある。
【０２１９】
ある実施例では、システムはさらに少なくとも１つの放射線分解反応装置を備える。
【０２２０】
ある実施例では、システムは、誘電体にあけられた微小の穴を備え、Ｂｕｒｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓにより作成されるような帯電端を持ち、二次電子放出の基本により操作される電子発生装置アレイを少なくとも１つ備える。
【０２２１】
ある実施例では、システムは、エキシマーレーザー、ダイオード励起レーザー、ＣＯＩＬ（化学酸素ヨウ素レーザー）のようなレーザー装置を備える場合がある。
【０２２２】
ある実施例では、システムはさらに少なくとも１つのバッテリーを備える。収着装置は、ハイブリッドカーのように充電中にバッテリーを冷却することが好ましい。
【０２２３】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える鋳造冷却ボックスを対象とする。
【０２２４】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える脱水装置を対象とする。
【０２２５】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える脱臭装置を対象とする。
【０２２６】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える酸素浄化素子を対象とするが、特に、医療器具で利用されるような携帯型を対象とする。
【０２２７】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える冷却装置、特に携帯型を対象とする。ある適用では、冷却装置は、冷却装置は太陽エネルギーの集電装置を備える場合がある。
【０２２８】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置、特に、携帯型の収着装置を備えたヒートポンプ装置を対象とする。ある実施例では、ヒートポンプ装置が、導電体もしくは半導体、超導電体、高温超導電体を冷却する。ある実施例では、ヒートポンプ装置は、導電体、半導体、超導電体、高温超導電体の放射エネルギーにより操作する。
【０２２９】
ある実施例では、本発明は本発明の収着装置を備えたコンピュータ処理装置を対象とする。
【０２３０】
ある実施例では、本発明は、エキシマーレーザー、ダイオード励起レーザー、化学酸素ヨウ素レーザーなどの本発明の収着装置を備えたレーザー装置を対象とする。
【０２３１】
ある実施例では、本発明は本発明の収着装置を備えた車両を対象とする。車両は、航空宇宙機、水中機、陸上車（ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車を含む）。ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える車両の車内の空気を浄化するための装置を対象とする。ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた車両の車内の水を浄化する装置を対象とする。ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える車両の車内を冷却するための装置を対象とする。
【０２３２】
ある実施例では、本発明は、メタノール改質装置やメタン改質装置のような、本発明の収着装置を備えた燃料改質装置を対象とする。
【０２３３】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた燃料浄化装置を対象とする。
【０２３４】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた燃焼装置を対象とする。燃焼装置は、石炭を燃料とする発電機や天然ガスを燃料とする発電機、住宅用または企業用加熱炉などの加熱炉の場合がある。
【０２３５】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた燃料電池を対象とする。
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた車両の排気を浄化するための装置を対象とする。
【０２３６】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた汚染対策の装置を対象とする。
【０２３７】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた、人間または動物の居住のため、または、食物保管のための温度調節室の装置を対象とする。
【０２３８】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた分析装置のための濃縮器を対象とする。ある実施例では、本発明は、火炎検出器、質量分析計、赤外分光計、ラマン分光計、紫外分光計、可視分光計、核磁気共鳴分光計、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、原子吸光分析装置、電位差計、分光光度計、これらの組み合わせなど、本発明の収着装置を備えた分析装置を対象とする。
【０２３９】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた石炭変換のための酸素源を対象とする。
【０２４０】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた発電装置の酸素源を対象とする。
【０２４１】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた燃料電池の酸素源を対象とする。
【０２４２】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた冷凍機冷却装置、および、前記収着装置に連結された熱電モジュールを対象とする。
【０２４３】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた冷却または過熱のための温度調節装置を対象とする。前記収着装置は、密閉型収着装置であり、前記収着装置はさらに液体を備え、前記温度調整装置は携帯型である。
【０２４４】
ある実施例では、本発明は、温度調節装置を対象とし、温度調節装置は制御可能な導電性を持つ断熱層を形成する。ある実施例では、本発明は、温度調節装置を対象とし、温度調節装置は断熱層と双方向のヒートポンプの間で交互に変換する場合がある。ある実施例では、本発明は、温度調節装置を対象とし、温度調節装置は、ミサイルシステム、航空宇宙機、電子筐体、またはこれらの組み合わせである。
【０２４５】
ある実施例では、本発明は、上記の温度調整装置である、本発明の収着装置を備える衣料物品を対象とする。衣料物品は、軍用防護服または民間用防護服の場合がある。衣料物品は、ヘルメット、手袋、顔面マスク、個人用防弾チョッキ、耐火性の衣服、温度の極端な変化や危険な化学剤、危険な生物兵器、放射性同位体物質、これらの組み合わせに対する防御服の場合がある。
【０２４６】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えるレーザーのための熱管理装置を対象とする。
【０２４７】
ある実施例では、本発明は、流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記混合流体のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記脱着した第一の構成要素を分析するステップとを含む。
【０２４８】
ある実施例では、本発明は、流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップと、
前記排出流体流を分析するステップとを含む。
【０２４９】
上記の分析方法は、さらに、前記流体混合物より低い流速を持つ搬送ガス流を提供するステップを備える。
【０２５０】
上記の分析方法は、さらに、複数の収着構造を提供するステップを備えてもよく、特に、複数の収着構造は、図２０に示されるように、定義されたアドレス可能な場所に配置される。
【０２５１】
上記の分析方法において、脱着ステップはマイクロプロセッサ制御であってもよい。
【０２５２】
上記の分析方法において、流体混合物は、少なくとも病原菌、放射性同位体、爆発物、生体毒素、化学的毒素、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される物質から構成される場合がある。
【０２５３】
当業者には、本発明の精神や範囲を逸脱することなく、本発明やここに示された特定の例にさまざまな変更や変形を行うことができることが明らかである。このように、本発明は、請求項すべておよびこれらの相当物の範囲内において、本発明の変更や変形を含むことを意図する。
【０２５４】
実施例
本発明は、さらに以下の例を定義する。ここで、特に指定のない限り、すべての部分および百分率は重量であり、度は摂氏である。これらの例は、本発明の好ましい実施例を示すが、例証のみを目的としていることを理解されたい。上述の説明およびこれらの例から、当該技術分野に精通する者は、本発明の本質的特質を確認し、またその精神および範囲から逸脱することなく、本発明に関する変更および修正を行って、それを様々な用法および条件に適合することができる。
【実施例１】
【０２５５】
例１：改良された検出器
質量分析計およびガスクロマトグラフなどの分析装置は、被分析物濃度が低いと解像度が低減する場合がある。この問題の対処法の１つは、その種を監視下で好ましい解像度が得られるレベルまで濃縮することである。機械ろ過、凝縮（分画）、および膜または吸着分離技術によって、濃縮ステップを実行できる。フォン（Ｆｅｎｇ）およびミトラ（Ｍｉｔｒａ）［ジャーナル・オブ・マイクロコラム・セパレーション（Ｊ．ｏｆ Ｍｉｃｒｏｃｏｌｕｍｎ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）、１２（４）：２６７‐２７５（２０００）］は、マイクロトラップを含むソーベントを、抵抗加熱によって定期的に脱着できることを示している。前記マイクロトラップは、適切なソーベントを含む細い穴のあいたステンレス鋼のチューブで構成されている。前記チューブの全長を通って電流が伝導され、オーム熱を生じる。この熱がソーベントに伝達されて、脱着が生じる。脱着は、収着より短い期間で生じるため、吸着‐脱着種の濃度が増加する。システムの熱質量は、サンプル間の冷却に相当の時間を要する。システムの機械的サイズは、特に微細構造分析装置に組み込むには適さない。
【０２５６】
本発明の装置およびシステムを使用して、様々な微分子および高分子を事前濃縮してよい。この方法は、様々な方法で導電性が変えられる微細構造のソーベントを使用する。好ましくは、前記ソーベントを誘電性材料と混合して、ソーベント粒子を密に染み込ませる。これによって、不要な非ソーベント材料のオーム熱なしに個別の収着部位に電気エネルギーを伝達することができる。赤外線熱電対センサーを使用する我々の試験は、著しい熱生成なしに電気脱着を生じ得るため、冷却期間を投入することなく複数のサンプル処理を行うことができることを示す。図１４を参照のこと（プリントアウトした図を参照）。この方法のマイクロアーキテクチャおよび層流性質によって、複数のサンプル濃縮器を小さい領域に組み込むことが可能になる。これらの濃縮器は、好ましくは特定のアナライト種をトラップするように設計されたソーベントを含むことができる。個別の濃縮器は、電気エネルギーを一連の導電性バス（または導体）に加えることによって連続的に対処することができる。これらのバスは、バイナリコンバータに対して１０進で配置することができる。ここで、個別の濃縮器の位置はＸ軸とＹ軸で定義および示される。マイクロプロセッサは、連続的な脱着エネルギーのタイミングを提供する。検出器からの出力を用いて、個別の濃縮器から搬送ガスにアナライトの溶出が調整される（空気圧式輸送の遅延をもたらす）。適切に構成されると、装置は、単一の検出器または複数の検出器を用いて、様々な病原体、放射性物質、爆発物、および毒性物質に対応できる。
【０２５７】
界面動電的に脱着構成要素を、分析対象の元のガス流より流れの少ない搬送ガスの流れに誘導することによって、さらに性能を改良できる。
【０２５８】
例えば、空港警備局において、５立方フィート／分の気流が一連のソーベント含有微小濃縮器を通過する。この濃縮器は、好ましくは警備担当員にとって関心のある様々な部分、例えば放射性物質、爆発前駆体などを吸着および保持するソーベントを含む。事前設定された間隔で、各濃縮器を配置し、次に電流を加えて、吸着された任意の構成要素を脱着させる。同時に、界面動電力を適用して（例えば、常誘電または進行波エネルギー）、脱着された構成要素を検出器に向けられる第二の０．０１立方フィート／分ヘリウム搬送ガス流にバイアスさせる。前記検出器は、指定時刻に作動して、個別の濃縮器から生じる搬送ガスの一部を分析する。報告プロトコルによって、各濃縮器を監視することができる。より複雑なプロトコルによって、個別の検出器が異なるサンプル局を監視することができる。前述の場合、検出器は、サンプルとなる気体の元の量の５００分の１のみを分析すればよく、また搬送ガスは検出器の性能に最も適した種類である。また、アナライトはソーベントによって濃縮されるため、搬送ガス流量が減少し、吸着された種の濃度は空気中の元の濃度より何桁も高くなる。
【実施例２】
【０２５９】
例２：改良された炉
本発明の酸素富化装置は、炉に入る空気から窒素分子を除去し、酸素含有量を増やすことによって、炉の燃焼効率を向上させることができる。実際に、図１７に示すように、消費される天然ガスは１３．８％少なく、微粒子、二酸化炭素、亜酸化窒素、および他の温室効果ガス排出が著しく減少する。
【実施例３】
【０２６０】
例３：圧電バルブおよびポンプ
配向圧電繊維または粒子を、例えばシリコンゴム、ＥＤＰＭ、ブタジエンゴムなどの柔軟性のある媒体に投入するか、または別の方法で配置してもよい。開口部は、例えば、レーザー切断などによって、柔軟性のある媒体において切断するか、または別の方法で形成する。圧電材料は、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、電場が適用されると、分極した圧電繊維または圧電微細構造の方向によって、柔軟な媒体が開口部を収縮または拡張する方法で、強力な電場において偏極または分極する。分極フィールドより小さい電場は形状が類似しており、初期分極と同一または異なる極性を有する。
【０２６１】
上述のバルブは、以下の属性を有する。
（１）個別の機械部品を持たない。
（２）機械バルブに比べ、極めて高速に起動および停止することができる。
（３）より大きなシステム（例えば、分析装置など）に統合する、または連結するためにマイクロバルブが必要な基板上でパターン化することができる。
（４）容易に大量生産できる。
（５）生体弁を模倣できる。
（６）数千の平行チャネルおよびバルブ（蒸気圧縮システム、触媒システム、収着システム、生物または化学定量法、ポンプシステムなど）を必要とするマイクロチャネルを有する装置に統合できる。
（７） 圧電材料が直線チャネルの下に配向され、電極が前記圧電材料に沿って、またはその周囲（同心円状）に配置される場合は、図１５Ｂに示すように、重相電位を電極に加えることによって、ぜん動ポンプを形成してよい。
（８） 圧電ポンプおよびバルブは、ソルベートの電気的脱着および／または界面動電移動を生じる同一の信号によって起動してよい。
【実施例４】
【０２６２】
例４：脱着された構成要素のイオン化
本発明のソーベント装置内の気体／液体脱着構成要素を操作するために、脱着後に構成要素を部分的にイオン化することが好ましい。これは、ソーベント材料中の配向高アスペクト比導電「ウィスカー」を散在することによって実現できる。これらの材料は、導電性アクリル繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、または他の類似する材料であってよい。パッシェン曲線は、１環境および７ｍｍ分離で平たい電極間の破壊電界強度を確立するための最低電圧が３４０ボルトであることを示している。高アスペクト比電極（先のとがった電極）を使用することによって、破壊電圧を削減し、電極分離を増加させることができる。電極寸法の関数としての破壊電界強度の絶対値は、計算式
【０２６３】
【数１】
【０２６４】
Ｅｂ＝破壊電界強度
ｒ＝電極半径
で得られる。
出典：Ｈａｎｄｂｕｃｈ ｄｅｒ Ｐｈｙｓｉｋ １４，ｐ．１５４．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ），ベルリン，１９２７。
【０２６５】
先のとがった電極の場合、破壊電界強度は電極付近で少しだけ上回り、この領域でイオンが形成されてコロナ放電が生じる。カーボンナノチューブの電極サイズでは、このコロナを２００ボルト未満の低い電極電位で、電極間隔１００μｍ、大気圧で確立することができる。１
この配置で、マイクロ／ナノ電極の平面的なイオン化配列から適切な距離に保持されたインダクタに重相電位を加えることによって、脱着された構成要素の脱着および界面電動操作が低電圧で生じ得る。代わりに、例えば図２１に示すように、電極自体を高アスペクト比材料で構成してもよい。結晶化「ウィスカー」およびカーボンナノチューブは、物理吸着媒体およびイオン化促進構造として作用し得る。例として、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）は、好ましくは水素、酸素、および様々な他の分子を吸着することができる。これによって、ＳＷＮＴは、製造の流れの静電気‐界面電動操作の前駆としてイオン化も使用する空気分離装置における収着媒体の優れた候補となる。
【０２６６】
一般的なＳＷＮＴおよび炭素ナノチューブに関する別の興味深く有効な側面は、それらの電気抵抗が、特定の気体分子に曝されることによって変化することである。例えば、外部水素化ジグザグナノチューブは理想的な導電体となる。また酸素に曝されると、ＳＷＮＴは半導状態から金属導電状態に遷移する。この特性によって、適用される電気脱着エネルギーの観点からＳＷＮＴは自己調整する２，３。この効果は瞬間的および可逆的である。
１Ｍｏｄｉ，Ａ．，Ｋｏｖａｔｋａｒ，Ｎ．，Ｌａｓｓ，Ｅ．；Ｗｅｌ，Ｂ．，ａｎｄ Ａｊａｙａｎ，Ｐ．Ｍ．Ｎａｔｕｒｅ４２４（１７１）２００３。
２Ｄｅａｎ，Ｋ．Ａ．，ａｎｄ Ｃｈａｌａｍａｌａ，Ｂ．Ｒ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｃｓ８５（３８３２）１９９９。
３Ｄｅａｎ，Ｋ．Ａ．，ａｎｄ Ｃｈａｌａｍａｌａ，Ｂ．Ｒ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔ ７６（３７５）２０００。
【実施例５】
【０２６７】
例５：非熱プラズマの使用
プラズマにおいて、電子ガスエネルギーの９５％を分子振動励起に遷移することができる。プラズマは共振励起状態または準安定励起状態でイオンを生成する場合がある。プラズマが分子をその最低振動状態に励起する場合、プラズマは共振励起状態にあると呼ばれ、通常１０‐２から１０‐９秒と寿命が非常に短い。例：共振励起酸素分子の放射能寿命は２ｘ１０‐５秒である。逆に、電子的に励起された（自由プラズマ電子からのエネルギー移動）準安定種は、数秒、数分、および数時間もの非常に長い寿命を持ち得る。そのため、ソルベートの流れを界面動電操作する手段としてイオン化を用いる場合、または脱着を開始する手段としてイオン化または自由電子の生成を用いる場合に、プラズマ生成を規制することが重要である。
【０２６８】
一部の例では、準安定種が化学反応、または望ましくない、あるいは有害な副作用となるフリーラジカルの生成を開始する場合がある。その一例は、医療用の酸素濃縮器である。オゾンおよび水酸ラジカルの生成は、厳しく規制する必要がある。別の例では、準安定分子が一時的に依存性であり、種の分離を進行させるユニットプロセスである吸熱化学反応に関与する場合がある。
【０２６９】
非熱プラズマは、２つの方法で連続的な収着プロセスを支援することができる。
１．自由電子を生成することによって、分子種をイオン化することができ、それによって、ソルベートを界面動電バイアスするために必要な二次極モーメントを提供する。
２．自由電子から分子振動の励起への放電エネルギーの移動によって、脱着を開始することができる。
【０２７０】
さらに、電子的、振動的、および回転的に励起する種は、分離プロセスによって相乗的に支持される化学反応を刺激することができる。
・ランジュバン分極を捕獲して、イオン‐分子複合体を形成できる。または
・イオン中性粒子の相互作用によって、中性粒子における双極子モーメントを誘導できる。
・Ｎ２イオンおよび水分子の相互作用によって、Ｈ２Ｏイオンを生成し、次に中性Ｈ２Ｏ分子と相互作用してＯＨラジカルを生成できる。ＯＨラジカルは、気流における汚染物質の破壊に関連する酸性行動を提供する。
【０２７１】
当該技術分野において周知のように、非熱プラズマを使用して、分子の構成要素を分離することができる。分子結合の破壊に必要なエネルギーは、イオン、電子、フリーラジカル、および電磁放射の量子を介して送達される。非熱プラズマを形成する１つの方法は、誘電フリットまたはペレットによって分離される複数の電子を有することによる。高電圧交流を電極に加える。これは、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）反応器として知られる。図１２に示すように、ＤＢＤ反応器は、中間周波連続吸着技術（ＭＣＡＴ）ＥＨＤに援助される収着膜構造に統合することができる。
【０２７２】
一例では、ＣＯ２をＤＢＤ反応器の内部に向けて、ＣＯおよびＯ２に分離する。前記ＤＢＤ反応器は、好ましくはＣＯを吸着するソーベント（塩化第一銅‐ドープゼオライト）に囲まれる。Ｏ２は、反応器中に持続し、捕獲され、吸着されたＣＯは定期的に脱着および界面動電バイアスされて浸透方向に進行する。ＤＢＤ反応器において生成されたイオンおよび自由電子は、浸透の界面動電移動を援助する。
【実施例６】
【０２７３】
例６：吸熱プラズマ反応器
多くの有効な吸熱反応は、反応物質を熱的または非熱的プラズマに曝すことによって援助できる。このような反応のエネルギー効率は非常に高い（通常８０‐９０％）。プラズマは、熱的、電気的、または核分裂フラグメントの停止プロセス（プラズマ放射線分解）によって生成される。プラズマ放射線分解によって、水または二酸化炭素を分離する。
【０２７４】
【化１】
【０２７５】
逆反応Ｈ＋ＯＨ＋Ｍ→Ｈ２Ｏ＋Ｍは、非常に速く進行するため、プラズマ放射線分解などのプロセスが有効となる場合は、初期反応生成物（Ｈ２およびＯＨ）の中間分離が必要である。
【０２７６】
本発明の装置およびシステムは、本発明の装置およびシステムにおいてイオン化によって反応物質を可動にするため、放射線分解反応装置用の下流分解装置として機能する場合がある。そのため、プラズマ誘発性化学反応器が本発明の方法に対する前駆体となることが想定される。触媒、放射線分解、加熱分解、および原形質分離を独立または組み合わせて使用すると、分離解離を生じ得る。次に、本発明の方法を用いて、廃熱および他のエネルギー源を利用して、燃焼プロセスから二酸化炭素を解離することができ、またその生成物（酸素および一酸化炭素）を再利用して燃焼を促進することができる。
【０２７７】
【化２】
この収率は、逆反応
【化３】
【０２７８】
によって抑制される。
即座にＣＯ、Ｏ２を分離することによって、逆反応を回避する。
【実施例７】
【０２７９】
例７：パックベッドコロナ放電
図１６に示すように、交流（ＡＣ）電圧が同心電極に加えられる場合がある。円筒の内面と外面との間には、ソーベントおよび誘電体および／または強誘電材料が含まれる。また、電気伝導促進材料が含まれる可能性もある。ＡＣ電圧は、任意の吸着部分の脱着を生じさせ、またいくつかの分子をイオン化するか、またはフリーラジカルあるいはエネルギー電子（非関連）を形成する。重相電位を近くのインダクタに加えることによって、イオン化した粒子を希望する方向に進行させる。ソルベートの脱着および移動は同時に生じる。インダクタの他の配置によって、イオン化した粒子を移動させることができる。例えば、非均一電場を電極の形状を変えること、または介在する誘電体の誘電率を調整することによって形成することができる。イオンドラッグ効果が生じることによって、加速したイオン化分子が非イオン化分子と衝突し、その運動エネルギーのいくらかを伝達するため、イオン化する必要のある脱着分子はほんの一部である。電子発生器の配列を使用して、（バール・エレクトロ・オプティクス（Ｂｕｒｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ‐Ｏｐｔｉｃｓに関して上述の）二次電子放出原理によってイオンを生成することができる。
【０２８０】
チタン酸バリウム鉛（ＰｂＢａＴｉＯ３）を強誘電材料として、また圧電材料として使用することができる。ＡＣ電圧を加えることによって、イオン化および振動がともに生じる。前記振動によって運動エネルギーがソーベント‐ソルベート複合体に与えられ、ソルベートが放出される。また、同様にＡＣ電位を加えることによって、非結合状態のソルベートが一部イオン化される。次に、非均一電場を有するイオンの相互作用によって、前記ソルベートが除去される。
【０２８１】
大気圧の使用で、気体をイオン化するための誘電体バリア放電が増加する。ＢａＴｉＯ３などの強誘電材料を、その強誘電キュリー点以下で使用してもよい。強誘電材料を層状、ペレット化、または別の方法で構成してもよい。これらの材料は、外部電場の適用に関わらず、自発分極を示すことができる。
【実施例８】
【０２８２】
例８：パックベッドコロナ放電
本発明の装置は、ぜん動電流体力学的（ＥＨＤ）に支持された収着膜として作動するように構成できる。当該技術分野において周知のとおり、炭素またはゼオライトをポリマー薄膜に加えることによって、同様の動的直径を有する気体を分離するための分子ふるい機構を提供できる。あいにく、これらの膜は浸透制限を克服するために高圧力差を必要とする。さらに、ポリマー塩基膜は選択性と流速間のトレードオフを被る。本発明の装置は、収着部位へのアクセスが容易な流体分布通路を有して構築できる。図１３に示すように、重大な圧力ドライバーなしに脱着部分を界面動電的にバイアスして、浸透方向に拡散できる。
【０２８３】
ここで、範囲が分子量などの物理特性、または化学式などの化学特性に対して使用される場合、実施例固有の範囲のすべての組み合わせおよび副組み合わせが含まれることを意図する。
【０２８４】
本明細書において引用または記述される各特許、特許出願、および公開の開示は、その全体をここで参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０２８５】
当該技術分野に精通する者は、本発明の好ましい実施例に対して、多くの変更および修正を行うことができること、およびそのような変更および修正は本発明の精神から逸脱することなく行うことができることを理解する。そのため、添付の請求項は、本発明の真の精神および範囲内に含まれるため、そのような等価的変化をすべて包含する。
【図面の簡単な説明】
【０２８６】
本発明についての理解を深めるために提供され、本明細書に組み込まれてその一部を成す添付の図面は、本発明の原理を説明する記述とともに、本発明の実施例を示す。図面において、
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施例に基づく中間周波進行波界面動電吸着ユニットについての一般的な説明を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、マニホールドアセンブリを含む図１Ａの吸着ユニットを説明する。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明に基づく連続的非スイングシステムの経時的な％ＭＴＺロードの変化を表すグラフである。
【図２】図２は、図１Ａの上面図を示す。
【図３】図３は、複数の吸着ユニットが単一のソーベント層上に配置されるシートを構成する図１Ａの別の実施例を示す。
【図４】図４は、本発明の実施例に基づく一般的な密閉サイクル（冷蔵／ヒートポンプ）中間周波進行波界面動電吸着ユニットを示す。
【図５】図５は、触媒を含む吸着ユニットの実施例を示す。
【図６】図６は、電極が流体を駆動して脱着エネルギーを提供する、液体吸収装置を示す。
【図７】図７は、吸気流によって供給される８０：２０混合物を分離する本発明の方法の一実施例を示す概略図である。ここで、混合物の総重量に基づいて、重量の８０％存在する材料に対してソーベントを含み、また電極を含んで脱着材料の界面動電バイアスを提供する。この装置はソルベートを連続的に吸着する働きをする。
【図８】図８は、対立するソーベント室の聴覚上のリンクを示す図である。
【図９】図９は、サイクル、収着‐界面動電バイアス脱着の期間を示す概略図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、カスケード式真空ポンプを示す概略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、脱着‐収着部位ホッピング現象を示す概略図である。
【図１１】図１１は、熱交換表面に隣接して配置され、作動流体の凝縮を援助する熱電（ペルチェ（Ｐｅｌｔｉｅｒ））装置を示す概略図である。
【図１２】図１２は、界面動電的に支持される収着膜を形成する一連の多孔質コプラナーソーベント（吸着質または吸収質）および電極を示す概略図である。
【図１３】図１３は、酸素および窒素の混合物の分離の界面動電的に支持されるソルベートの拡散を示す概略図である。
【図１４】図１４は、温度（華氏で５０Ｘ）、適用される電圧（ボルトで２０Ｘ）、および時間の関数として酸素濃度を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、圧電バルブを示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、ぜん動活動が可能な三相圧電ポンプを示す。
【図１６】図１６は、例７に記載するパックコロナ放電装置を示す。
【図１７】図１７は、例２に記載する炉の燃費率の関数として、濃縮費（ＵＳドル）を示す。
【図１８】図１８は、イオン化のフィールドコンセントレータとしての高アスペクト比要素の概略図を示す。
【図１９】図１９は、ヒステリシス、渦電流、誘電加熱、またはその組み合わせを調整するために負荷サイクル高周波パルスを変えるよう正弦波を近似するパルス幅変調の概略図を示す。
【図２０】図２０は、定義されたアドレス可能な位置に配置される複数の収着構造の概略図を示す。
【図２１】図２１は、導電性の高アスペクト比要素のインダクタ（「ウィスカー」）の概略図を示す。
【図２２】図２２は、本発明のマイクロチャネルまたはマイクロ層への封入に適切な吸着粒子の概略図を示す。この粒子は、中間多孔質、吸着材料、バインダ樹脂、電磁エネルギー受容体、熱導電体、触媒、および高アスペクト比要素などの効率的な電動収着システムに対して好ましい機能性をすべて含む。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００３年１２月９日出願の同時係属出願番号１０／７３０，２７８の一部継続出願であり、その開示は参照することによりその全体が組み込まれる。
【０００２】
政府認可の参照
ここで開示する部分は、国立科学財団からの認可および中小企業革新研究（Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ）認可番号０４１９８２１によって一部支持されている。米国政府は、本出願において特定の権利を有する。
【０００３】
本発明は、一般に収着（吸着および吸収）プロセスを実行する方法、装置、およびシステムに関する。特に、脱着を生じる電場および電流、また特に分離、精製、反応、加熱、冷蔵、ヒートポンプ、および／または真空ポンププロセスに電子動力学的バイアス脱着材料を使用する方法および装置に関する。さらに具体的には、本発明は中間周波継続吸着／吸収技術（ＭＣＡＴ）に関する。
【背景技術】
【０００４】
吸着は、気体、液体、または溶解物質が固体または液体材料の表面上に取り込まれることによるプロセスであり、単位質量あたりの吸着表面領域という意味において定義される。反対に吸収プロセスは、表面のみとは対照的に、細孔または間質腔への材料、吸収材料の取り込みを伴う。吸着材料／吸着剤または吸収材料／吸収剤は、ソーベントと呼ばれる。収着（吸着または吸収）される材料は、ソルベート（吸着質または吸収質）と呼ばれる。
【０００５】
多くの異なる要素および機構が、前記収着プロセスに影響する。例えば、極性分子は通常、吸着されやすい。同様に、動力学的直径の小さい分子は、動力学的直径の大きい分子に比べて優先的に吸着され得る。加えて、ソルベートの凝縮特性は吸着プロセスにも影響し得る。さらに、分子の四極子モーメントによって、他の分子よりも吸着が容易になる場合がある。したがって、吸着システムはこれらの要素および機構を操作して、複合混合物の構成要素を分離し、および／または選択的な真空凝縮を生じ得る。
【０００６】
簡単な従来の吸着システムは、ソーベント材料が充填された２つの個別の容器を有する。ソーベントはしばしば、強力な引力を有する複合化学構造であり、薄膜フィルターより高度な選択性および分子識別が可能である。混合物は、１つの容器のソーベント材料を通過して、送流から複合化合物の構成要素を取り除く。第１容器のソーベントが材料を吸着できなくなると、送流は第二のソーベント含有容器へと切り替えられる。第２容器が吸着している間、第１容器では吸着した材料がパージ（例えば、脱着）される。その後、第１容器が第２容器と置き換えられ、第２容器がパージされる。スイング吸着法として知られるこのプロセスは、必要に応じて繰り返される。
【０００７】
そのような吸着システムの材料処理能力は、ソーベント／吸着質の親和性とともに容器サイズ（例えば、ソーベント質量）、サイクル時間、および作動圧を含む多くの変数に依存する。例えば、容器サイズ、つまりソーベントの体積と質量が増加すると、吸着能力が高まる。同様に、前記サイクル時間の減少に伴って、単位時間あたりの使用可能な吸着部位が増加する。またシステムの作動圧が増加すると、単位体積あたりの吸着能力が高まる。
【０００８】
ソーベントから収着された材料の遊離（例えば、脱着）は、多くの異なる機構を介して生じうる。従来の吸着システムは、吸着質を除去するために減圧または温度増加のいずれかを採用する。吸着と圧力差脱着の間でスイングするシステムは、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システムとして知られる。一方、吸着と温度差脱着の間で切り替わる吸着システムは、温度スイング吸着（ＴＳＡ）システムとして知られる。（誘電性および／または導電性ソーベントに対する）電気エネルギー脱着、およびソーベント／吸着質複合体のマイクロ波照射を含む他の脱着機構も存在する。
【０００９】
採用される吸着／脱着プロセスに関係なく、これらのシステムは、システム内のエネルギーバランスが維持されることを必要とする。つまり、吸着中に（熱として）消散されるエネルギーを、脱着中にシステムに再導入する必要がある。エネルギーの観点から最も効率の良い吸着システムは、過剰質量が最少量のシステムである。これは、反復サイクル中に、大容器、大容量のソーベントおよび関連するバインダ材料を加熱および冷却することは非常に無駄の多いプロセスであるためである。結果として、そのような方法は従来、体積効率を減少させるという事実にもかかわらず、最新の傾向は低質量、高速サイクルシステムに向かっている。
【００１０】
マイクロマシン技術システム（ＭＥＭＳ）研究の分野における最近の進歩によって、マイクロチャネル吸着、および向上した熱伝導力とともに非常に短いサイクルを提供する反応装置を従来のＰＳＡおよびＴＳＡシステムに統合することが提案された。このような装置は、ソーベントが充填されたマイクロチャネルに出入りする複合化合物の流れおよび圧力を変える（それによって、システムサイズに関して最少限の影響を持つ表面領域が増加する）。例えば、ソーベント材料を波板に含浸させるか、またはそのようなソーベント材料の薄層で波板が覆われている。さらに、そのようなシステムは、およそ１０分の１秒という非常に短いサイクル時間を実現する可能性を提供する。したがって、そのような装置は、入院患者の酸素富化システムといった小型装置に使用するのに適することが想定される。しかし、これらの装置は依然として、機械の故障および不要な体積につながる機械バルブおよびコンプレッサを必要とする。
【００１１】
別の分離および／または精製方法は、膜技術を含む。膜はフィルターのように機能し、特定の物質を通過させる一方、他の物質がその細孔を通過したり、送流中に残留したりすることを防ぐ。膜の働きは極めて単純であり、特別なバルブ、スイッチ、またはパージサイクルを必要としない。膜は連続的に機能する場合がある。しかし、膜はその細孔につまった物質を除去する効果的な方法がなく、高出力要件を有し、またその選択性には限界がある。また、膜は拡散を生じるために高圧力差を必要とし、単位面積あたりの浸透が低いため、大きな表面を必要とする。
【００１２】
吸着液体分離および昇熱装置のサイズおよび機械の複雑性を削減する必要性は、経済的な問題からだけでなく、これらの装置を効率と耐久性のよいマイクロシステムに統合する必要性から生じる。例えば、
・有人宇宙プラットフォームは極めて低い質量および高い信頼性を持つ環境復旧装置を必要とする。現行の二酸化炭素除去システムは大量のソーベント材料を必要とする。
・ハイブリッド、電気、および燃料電池を動力とする陸上車は、室内の冷暖房ニーズを満たすために非機械的なソリューションを必要とし、４２ボルトの電気系統によって作動し得る。現行の熱的快適性システムは、廃熱および機械的エネルギーに依存し、将来の車の設計では使用できない。
・自動車の電力源としての燃料電池の使用、発電、およびポータブルエレクトロニクスは、小型で軽量の燃料改質装置、酸素濃縮器、および燃料精製装置の開発を必要とする。どちらも巨大でエネルギーを消費する膜および圧力スイング吸着機械からこの必要性が生じている。
・輸送、金属精錬、および化学プロセスにおける、また汚染対策、農業、および養殖業における燃焼プロセスに対する酸素富化空気の使用が開発されている。これらの提案されるシステムの採算性の問題から、酸素‐窒素分離装置が手ごろな価格で、エネルギー効率が良く、また推進アプリケーションの場合に質量‐体積基準を満たすことができるという必要性が高まる。
・人間の期待と生活基準に伴って、人間の生活空間、食料倉庫、および感知装置に対して温度調整された空間を設ける必要性が高まっている。これは、エネルギー生産能力および材料の入手可能性に多大な負担を与えている。現在の機械的昇熱装置は、材料集中的で複雑であり、「温室効果」を促進する作動流体を使用する。また機械システムは、特大の電源供給システムを必要とする高い起動電流を有する。
・供給原料を提供するために分離技術を必要とする生産工程は、大規模な圧力および温度スイング吸着、蒸留、およびコンプレッサ駆動の膜装置を利用するため、「規模の経済」を考慮した効率的なユースポイント製造が疎遠となる。
・携帯型の冷却およびＣＰＵ冷却は、マイクロヒートポンプ技術への関心を生み出した話題である。使用可能なシステムおよび提案されるシステムの大部分は、既存の設計を単に小型化したものである。マイクロタービンおよびマイクロポンプの使用は、大規模な装置に固有の欠点（可動部分、複雑性）を有する。可動部分のないシステムは生産費および維持費の両面において利点を持つ。
・航空宇宙システムに見られるような電子および機械機器のコロケーションは、熱のポンプ量だけでなく、断熱材の熱伝導を制御する能力を必要とする。
【００１３】
ＴＳＡおよびＰＳＡシステムのサイクル時間削減に向けて、いくつかの改善が行われている。一例では、ソーベントを含む複数の圧力容器が、連続的に回転するバルブアセンブリの中心に保持される。これによって、反応器内の流体滞留時間が減少し、ソーベントの単位体積あたりのスループットが増加する。別の例では、エッチングによって、または基板上に直線流路を形成することによってマイクロ燃焼室を作成する。前記基板はソーベント材料によって形成されるか、またはソーベント材料を含む。これによって、燃焼室間の熱交換および反応時間の短縮が可能になる。これらの構成はどちらも、容器サイズと作動圧に依存して能力を向上させる既存の圧力および温度スイング吸着システムに比べて大きな進歩である。
【００１４】
しかし、混合物を選択的に分離および／または精製し、反応プロセスを実行できる方法および装置、あるいは加熱、冷却、ヒートポンプ、および／または冷蔵プロセスにおいて使用される場合がある方法および装置、特にサイクル時間を削減し、さらには可動部分、バルブ、スイッチ、およびパージを最小化または排除し、継続的に機能して軽量且つ持ち運び可能な方法および装置に対する継続的且つ差し迫った必要性がある。また、生産費用が安く、維持が容易で、拡張可能な特に可動性の小型アプリケーション用の装置およびシステムに対する必要性もある。本発明は、これらの重要な目標およびその他を対象とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の方法、装置、およびシステムは、大きな新発明であって、根本的に従来の分離および温度制御技術からは逸脱する。本発明は持続可能な技術を用い、本発明の装置およびシステムは、小型でエネルギー効率がよく、他の機械類および装置類のエネルギー消費および汚染発生の低減を助ける。
【００１６】
一実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分離するための方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップとを含む。
【００１７】
別の実施態様において、本発明は少なくとも１つの反応生成物を生成する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）、および少なくとも１つの触媒を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
少なくとも１つの収着した反応生成物を形成するために前記収着した第一の構成要素の反応を触媒するステップと、
前記収着した反応生成物を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記脱着した反応生成物を界面動電的にバイアスするステップとを含む。
【００１８】
更なる実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記脱着した第一の構成要素を分析するステップとを含む。
【００１９】
更なる実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップと、
前記排出流体流を分析するステップとを含む。
【００２０】
他の実施態様において、本発明は温度を制御する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素を含む流体を提供するステップと、
容器内に少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスし、前記第一の構成要素を前記流体のベクトル以外の方向に移動させるステップと、
前記第一の構成要素を凝縮するステップと、
前記凝縮した第一の構成要素を蒸発させるステップと、
前記蒸発させた第一の構成要素を前記ソーベント上に再吸着するステップとを含む。
【００２１】
別の実施態様において、本発明は収着（吸着または吸収）装置に係り、前記装置は、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造と、
界面動電的なバイアス器と、
脱着器とを含む。
前記界面動電的なバイアス器および前記脱着器は、同じ構成要素を含むことが好ましい。
【００２２】
さらに他の実施態様では、本発明は、上述の少なくとも１つの収着（吸着または吸収）装置を含むシステムに係る。
【００２３】
他の実施態様では、本発明は収着（吸着または吸収）ユニットに係り、前記ユニットは、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント層と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートとを含み、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にある。
【００２４】
さらに他の実施態様において、本発明は収着（吸着または吸収）装置に係り、前記装置は、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント（吸着剤または吸収剤）層と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートと、
前記第一の基板層、および前記ソーベント層のうち少なくとも１つの上に配置された第３の基板層と、
作動流体とを含み、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にあり、
前記第一の基板層より上の前記第３の基板層の配置が、室を画定し、前記作動流体は、前記収着セル内で再利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、精製／分離、反応、加熱、冷却、および／または冷蔵／ヒートポンプ、および／または真空ポンププロセスにおいて使用可能な非機械的循環、非バイナリ、界面動電装置およびシステムに関する。特に、以下に記載の収着（吸着または吸収）システムを、微細または大量の化学的分離および／または液体および気体材料の反応に使用することができる。同様に、前記収着（吸着または吸収）システムを、加熱および冷却システムにおいて使用するための冷蔵／加熱ポンプユニットとして機能するよう容易に適合することができる。この再利用可能な収着（吸着または吸収）システムは、低いエネルギー需要で、好ましくは可動部分を有することなく、高性能精製および／または冷却／加熱を提供する。本発明は、単一ユニットまたは多重ユニットとして単独で機能するか、または他の類似する収着ユニットと連続して使用できる。したがって、本発明は他の従来型収着（吸着または吸収）システムとは根本的に異なる。
【００２６】
本発明は、大量のソーベントおよび／または一般にそのようなシステムに付随するバルブ要件なしに、連続的な非循環作業が可能な収着方法、装置、およびシステムを提供する。実際に、本発明は上述の一般的なスイング収着（吸着または吸収）システムに比べて絶対最小値に必要なソーベントの量を削減する。さらに、本発明は動作するために高圧力および／または温度差に依存せず、可動部分も持たない。また本発明は、最少限の外部供給脱着エネルギーを使用する。本発明は、容易に拡張することができるため、個別に機能する内蔵型の収着（吸着または吸収）セルを単純に複製し、選択的に配置することによって製造、使用できる。
【００２７】
本発明は、複合混合物から複数または個別の構成要素を分離できる。加えて、本発明は、脱湿ユニットと同様に蒸気凝縮冷蔵／加熱ポンプとして機能するよう容易に構成することができる。
【００２８】
圧力、温度、および電気的スイング収着（吸着または吸収）システムは、次の収着サイクル前に熱の収着を消散することができるよう、一般に冷却期間に依存する。ソーベント（吸着剤または吸収剤）を冷却するために、様々な方法が使用される。
【００２９】
理論に縛られることは望まないが、本発明は以下の方法で動作すると考えられている。
【００３０】
個別の収着部位を考慮する場合、収着を生じない特定の圧力における閾値条件があることが理解される。顕微鏡スケール上で、気体などの流体が収着される場合、その運動エネルギーは、エネルギーをソーベント構造に移動させることによって減少する。このエネルギー移動によって、比較的大きいソーベント構造内に振動エネルギーが生じる。脱着は、追加エネルギーを前記ソーベント構造に供給するか、または収着が生じる周囲環境の圧力を減じることによって生じる場合がある。前記ソーベント構造の振動エネルギーが（例えば、隣接する構造または構成要素への翻訳によって）完全に消散されない場合は、脱着エネルギーとして有効利用してもよい。したがって、脱着のために前記収着構造に追加する必要があるエネルギーが減少する。さらに、収着および脱着ステップ間の時間間隔が短いほど、サイクルが速く生じ、隣接する構造または構成要素に対して失われるエネルギー量も少ない。このため、本発明は短いサイクル時間を利点として熱伝導を回避または削減し、それを脱着に使用する。また本発明は、収着、脱着、およびパージ用パスが短いためにサイクルが有利に速くなるマイクロチャネルなどの小構造を利用する。
【００３１】
さらに本発明は、とりわけソーベント構造を通じた電気エネルギーの伝導、ソーベント構造に向けた電磁エネルギーの放射、ソーベント構造内にある、および／または隣接する圧電材料からソーベント構造への振動エネルギーの移動、あるいはソーベント構造においてソーベントと接触する、または隣接する電磁受容体が受け取るエネルギーを利用することによって提供される脱着エネルギーを利用する。これらのシステムは、サイクル時間が最も短く、余分なエネルギー量も最少となる。
【００３２】
高速サイクル方法、装置、およびシステムは、理想的な非循環、または連続収着システムに近いため、材料利用およびエネルギー入力どちらの観点からもより効率的である。本発明の装置およびシステムのスループットは、容器サイズ、ソーベント量、またはサイクル時間によっては制限されないが、流体混合物の流れる方向とは異なる方向のソルベートの同時界面動電誘発除去とともに、蛇行またはソーベントの単位体積を通る混合流のバランスを保つ装置の能力によって制限される。界面動電進行波などの動的電場はソーベント量を一掃するため、ソルベート‐ソーベント結合が壊れ、脱着された構成要素が界面動電的に除去され、新規の収着部位を形成する。送流量が多すぎる場合、構成要素が実際に収着する時間は不十分である。乱流量が少なすぎる場合は、界面動電力が効果的にソルベートを分離できず、再飛散の対流力が優性となる。最適流量の決定は、装置またはシステムのサイズ、および分離および／または反応する流体混合物の種類、あるいは特に冷媒として使用される流体に依存する。利用する装置またはシステムの種類およびサイズに応じて有効且つ最適な流量を決定する方法は、当該技術分野に精通する者には周知である。脱着によって刺激を受ける電子またはフォノンによって放出されるソルベートイオンの軌道は、結晶性ソーベントの位置づけ、および外部電場の適用によって決定および修正することができる。
【００３３】
例えば、２００の酸素（Ｏ２）分子および８００の窒素（Ｎ２）分子を含む混合物。当該混合物は酸素選択的ソーベントを通過する。酸素分子はガス相から同一体積中に数百倍も多くの分子が含まれる固相へ移動するため、前記ソーベントおよび間質腔を含む体積に占める酸素分子が増加する。脱着が誘発され、廃流が異なる出口に向かってバイアスされると、前記体積には８００の酸素分子が含まれ、窒素分子は恐らく１０であるため、廃流は９２．５％酸素となり、図７に示すように精製が生じた（ここで脱着における比率はソルベート混合物である）。
【００３４】
定義
以下の定義は、本明細書で使用する用語を十分に理解するために提供する。
【００３５】
ここで使用する「ＭＣＡＴ」という用語は、中間周波連続吸着技術を指す。
【００３６】
ここで使用する「分離」および「分離する」という用語は、混合物（化学的に結合されない２つ以上の物質からなる組成）を隔離または抽出する、あるいは混合物から隔離された状態になる作用またはプロセスを意味する。
【００３７】
ここで使用する「精製」および「精製する」という用語は、不純または有害、あるいは異種または異質である任意の物質から分離および除去する作用またはプロセスを意味する。
【００３８】
ここで使用する「冷蔵」という用語は、物質を冷却する作用またはプロセスを意味する。
【００３９】
ここで使用する「ヒートポンプ」という用語は、低温の領域／環境／媒体から熱伝達し（熱源）、高温の領域／環境／媒体へ熱移動する（ヒートシンク）装置を意味する。ヒートポンプを使用して加熱および／または冷却する場合がある。
【００４０】
本発明の方法または装置に関してここで使用する「連続的」という用語は、容器間を循環しないが、周期性を持つ方法または装置を含むプロセスを指す、または利用する。
【００４１】
熱に関してここで使用する「集熱」という用語は、熱の再利用、断熱、あるいはその両方を指す。
【００４２】
ここで使用する「ベクトル」という用語は、絶対値および方向の両方を有する量を意味する。
【００４３】
ここで使用する「電場」という用語は、空間の任意の地点に静止している電荷がどれだけの加速を感じるかを定義する力場を指す。電荷はその周囲に電場を生じ、次にその電場が領域内に配置される任意の他の電荷に力を加える。前記電場Ｅは空間の各地点において絶対値と方向の両方を有し、その結果、その地点において電荷ｑに加わる力の絶対値と方向は、Ｆ＝ｑＥで得られる。
【００４４】
ここで使用する「動的電場」という用語は、電場が適用される領域において、任意の時点で時間とともに変化する電場を指す。
【００４５】
ここで使用する「流体」という用語は、流れ、その容器の外形に適合する傾向のある連続的な不定形の物質を指し、液体または気体を含み、特に液体（ここで、固体は液体または気体に溶解する）および懸濁液（ここで、固体は液体または気体に懸濁される）を含む。
【００４６】
ここで使用する「界面動電バイアス」という用語は、電気エネルギーの適用によって生じる動きを指す。
【００４７】
ここで使用する「サイクル」という用語は、ある意味では、電場の方向が反転する、または電場が遠地点から近地点、そして遠地点に移動する頻度の単位または一定の間隔を指す。「サイクル」および「サイクル／秒」という用語は、本出願全体で交換可能に用いられる。図９に示すように、サイクルは吸着‐界面動電バイアス脱着期間である。例として、期間を０．１秒と仮定する。この０．１秒の期間を０．０５秒の吸着セクションと０．０５秒の脱着セクションに分割することができる。０．０５秒の脱着セクションの間、３相の交互電位をインダクタに適用できる。適用される電位の周波数は、５，０００Ｈｚまたは５，０００サイクル／秒であり、各相はその他を有する相のうち１２０度である。５，０００Ｈｚの交互電位は、一対の絶縁ゲートバイポーラトランジスタを制御することによって構成できる。このゲート制御は、一連の高周波（約１‐５ＭＨｚ）パルスで構成できる。これらのオン‐オフパルスの期間を変えることによって、長時間の様々な波形を近似することができる。これによって、渦電流のヒステリシス効果、誘電体静電気加熱効果の誘導に最適な誘導周波数、例えば約１‐５ＭＨｚの同時適用が可能になる一方で、ソルベートを界面動電的に加速するのにさらに適した５ＫＨｚの移動搬送波を同時に生成することができる。
【００４８】
また「サイクル」という用語は、別の意味において、１つ以上の室を利用する装置を指し、また発明の背景で記載されているように、収着は１つの室で生じるが、脱着は少なくとも２番目の室で生じることにも注意する。
【００４９】
ここで使用する「高アスペクト比」という用語は、項目の幅に対する長さの比が少なくとも約１０：１、好ましくは約１００：１、さらに好ましくは１０００：１であることを意味する。
【００５０】
ここで使用する「オープンシステム」という用語は、開いた、外部環境にアクセス可能なシステムを指す。
【００５１】
ここで使用する「クローズドシステム」という用語は、開いていない、外部環境にアクセス可能でないシステムを指す。
【００５２】
ここで使用する「携帯型」という用語は、運ぶことまたは移動が可能な装置を指す。好ましくは、この用語は成人または子供が簡単に運ぶことができる装置を指す。しかし、この用語は永久構造物に永久に取り付けられず、車両または輸送装置の一部として容易に輸送できるほど十分に低質量および低容量である装置も指す。
【００５３】
ここで使用する「プラズマ」という用語は、気体を含む正電気、負電気を帯びた粒子、および中性粒子を指す。これら粒子は、気体全体がおよそ中立の電荷となるようおよそ等しい濃度の正電気および負電気を有する。十分なエネルギーが加えられて気体の電気的に中性の原子を生じて正および負に帯電した原子および電極に分けられる場合、プラズマは気体から生成される。
【００５４】
ここで使用する「熱プラズマ」という用語は、電子および重粒子の温度が互いに近づき、局所熱力学平衡の状態が存在するプラズマを指す。ここで使用する「非熱プラズマ」という用語は、平衡状態から大きく逸脱し、電子の温度が中性またはイオン種温度よりはるかに高いプラズマを指す。これは、非熱平衡または熱平衡状態でないと考えられる。非熱プラズマは、室温および通常の大気圧で存在し得る。
【００５５】
ここで使用する「圧電材料」という用語は、電流が加えられると弾性ひずみを経験するペロブスカイト結晶構造を示す材料を指す。圧電材料は、圧力が加えられると電流を生成する。これらの材料は、ペロブスカイト結晶構造を示す。
【００５６】
ここで使用する「インダクタ」という用語は、適切な形状の導電性または半導電性材料を指し、その第一の目的は、その形状、地形、構成材料、または他のインダクタとの近接に基づいて、また電位、電流、波形、およびそれを通して、それによって、またはそれの上で運ばれる周波数に基づいて、静的または動的電場を形成することである。これらの場合、インダクタはその環境と非接触的に相互作用する場合がある。インダクタが作用して非熱プラズマを生成する場合、プラズマおよび中立種と接触する場合があるか、または誘電体材料が介入する場合がある。インダクタは、集中電場領域を形成することによって、低電圧でイオン化を行う高アスペクト比構成要素などの地勢を含む場合がある。インダクタは、トリエーテッドタングステンなどの材料を強化する電子放射を含む場合がある。またインダクタは、その性能を向上させるため、他の材料と併せて製造されることもある。例えば、その表面に直接配置されるインダクタに高電圧を加えることによって、強誘電体セラミックスから電子放射を誘発することができる。
【００５７】
ここで使用する「バス」という用語は、構成要素または回路間の一般的な接続を成す導電体を指す。
【００５８】
脱着ステップに関連して、ここで使用する「ほぼ非熱」という用語は、ソーベント構造をソルベートおよびソーベント分子間の結合を壊すのに十分な程度、確率的に加熱するために、脱着機構が熱エネルギーに依存しないことを意味する。このため、ソーベント構造の隔離、局所過熱が脱着反応中に生じる一方で、ソーベント構造の温度は、統計上、熱脱着が起こる閾値温度以下に留まる。特定の脱着反応が熱的であるか、またはほぼ非熱的であるかを判断する１つの方法は、脱着サイクル中にソーベント構造のバルク温度を測定することである。脱着中のソーベントのバルク温度が熱的または熱活性脱着を生じるのに必要な周知の温度より高い場合、その反応（脱着）は熱的である。しかし、脱着中のソーベントのバルク温度が熱的脱着を生じるのに必要な温度より低い場合は、反応は熱的または熱的でない場合がある。この場合、脱着されるソルベート分子の速度分布は、例えば、飛行時間分光法を使用して判断し、特徴的な分子光線の蛍光強度の時間分解分布を作成することができる。次に、フーリエ変換を使用して、分子速度分布を蛍光データから抽出することができる。非熱プロセスにおいて、脱着ソルベート分子の速度分布は基本的に非マクスウェルであり、飛行時間分光法データを分析することによって、脱着プロセスの熱的／非熱的性質を判断する場合があることが知られている。
【００５９】
ここで使用する「重金属」という用語は、密度が少なくとも約５．０ｇ／ｃｍ３である任意の金属を指す。
【００６０】
ここで使用する「ほぼ垂直」という用語は、互いに約８０度から約１１０度の間の２本の直線または直線あるいは平面を指す。
【００６１】
ここで使用する「方形波に近い波形」という用語は、総波形期間の約２０％未満の立ち上がりと立ち下がり期間を有する波形を指す。
【００６２】
ここで使用する「三角波に近い波形」という用語は、直線に近い立ち上がりと立ち下がりを有する波形を指す。
【００６３】
ここで使用する「正弦波に近い波形」という用語は、ほぼ同一周波数の周期振動を有する滑らかな波形を指す。ここで、前記波形は正弦関数の三角方程式に従って、滑らか且つ対照的に起伏する。
【００６４】
ここで使用する「マトリクス構造」という用語は、幾何学的に順序付けられた構造を指す。
ここで使用する「誘導加熱」という用語は、カーティス・フランク・ダブリュー（Ｃｕｒｔｉｓ，Ｆｒａｎｋ Ｗ．）の高周波誘導加熱（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）、リンゼイ・パブリケーションズ（Ｌｉｎｄｓａｙ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ）、イリノイ州ブラッドリー、１９８７）に記載されているように、ヒステリシス損および／または渦電流損の結果として生じる加熱を指す。誘導加熱は、約６０サイクル／秒および約１，０００，０００サイクル／秒の間で生じることが一般に認められている。
【００６５】
ここで使用する「誘電性静電気過熱」という用語は、例えば約１，０００，０００サイクル／秒以上の高周波によって、代替電流を誘電体材料に適用して素早く変化する電場を形成するプロセスを指す。前記誘電体材料の分子は、印加された電場における反転または変化に合わせようとし続ける。その結果として生じる振動エネルギーが顕熱を発達させる可能性がある。
【００６６】
ここで使用する「ヒステリシス損」という用語は、特定の材料において隣接する分子が、磁場の周波数に合わせようとして振動する場合に、分子間の摩擦に起因する損失を指す。
【００６７】
ここで使用する「渦電流損」という用語は、材料内の小環流から生じる抵抗損失を指す。
【００６８】
本発明の好適な実施態様において、以下の図および例に示される実施例を参照する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施することが可能であり、本願明細書において述べられる実施態様に制限されるものではない。さらにまた周知のように、本発明は、製品、方法、システム、またはプロセスとして実施することが可能であると、当業者には理解されよう。
【００６９】
一実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分離するための方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップとを含む。
【００７０】
別の実施態様において、本発明は少なくとも１つの反応生成物を生成する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）、および少なくとも１つの触媒を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
少なくとも１つの収着した反応生成物を形成するために前記収着した第一の構成要素の反応を触媒するステップと、
前記吸着した反応生成物を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記脱着した反応生成物を界面動電的にバイアスするステップとを含む。
【００７１】
更なる実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記脱着した第一の構成要素を分析するステップとを含む。
【００７２】
更なる実施態様において、本発明は流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップと、
前記排出流体流を分析するステップとを含む。
【００７３】
他の実施態様において、本発明は温度を制御する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素を含む流体を提供するステップと、
容器内に少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記吸収剤上に前記第一の構成要素を収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスし、前記第一の構成要素を前記流体のベクトル以外の方向に移動させるステップと、
前記第一の構成要素を凝縮するステップと、
前記凝縮した第一の構成要素を蒸発させるステップと、
前記蒸発させた第一の構成要素を前記ソーベント上に再吸着するステップとを含む。
【００７４】
別の実施態様において、本発明は収着装置（吸着装置、および、吸収装置）に係り、前記装置は、
界面動電的なバイアス器と、
少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含むソーベント構造とを含む。
【００７５】
さらに他の実施態様では、本発明は、上述の少なくとも１つの収着（吸着または吸収）装置を含むシステムに係る。
【００７６】
他の実施態様では、本発明は収着ユニット（吸着ユニットまたは吸収ユニット）に係り、前記ユニットは、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント層（吸着剤層または吸収剤層）と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートとを含み、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にある。
【００７７】
さらに他の実施態様において、本発明は収着（吸着または吸収）装置に係り、前記装置は、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント層（吸着剤層または吸収剤層）と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートと、
前記第一の基板層、および前記ソーベント層のうち少なくとも１つの上に配置した第３の基板層と、
作動流体とを含み、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にあり、
前記第一の基板層より上の前記第３の基板層の配置は、室を画定し、前記作動流体は、前記収着セル内で再利用される。
【００７８】
さらに他の実施態様において、本発明は収着装置に係り、前記収着装置は、
第一の基板層と、
前記ソーベント層と接触しない少なくとも２つのインダクタと、
ソーベント層と接触しないインダクタの組み合わせと、
導電性または半導電性ソーベント層と接触する電極とを含む。
【００７９】
本発明の方法、装置、およびシステムは、特に小規模な装置に対して、従来のＴＳＡ型およびＰＳＡ型システムよりも実質的に効率的である。
１立方センチメートルあたりの収着部位
毎秒前記混合物から分離される前記第一の構成要素のモル数
の比率が、約６．１×１０２２より小さく、より好ましくは、約６．１×１０２０より小さいことが好ましい。
【００８０】
本発明の方法の好適な実施態様において、脱着ステップおよび界面動電的バイアスステップは、実質的に同時に生じる。第一の構成要素は、実質的に前記流体混合物のベクトルに対して垂直な方向に界面動電的にバイアスされることが好ましい。
【００８１】
脱着ステップまたは界面動電的バイアスステップは、動的電場、静的な非均質の電場、準静的な電場、電磁エネルギー、圧電材料による振動エネルギー、電気伝導、イオン照射、電子照射、またはそれらを組み合わせたもののうちの少なくとも１つをソーベント構造に印加することによって生じさせることが可能である。好適な実施態様において、脱着ステップまたは界面動電的バイアスステップは、実質的に同時に生じるか、または代わりに、同じ手段のアプリケーションによって生じる。例えば、特定の好適な実施態様において、脱着ステップおよび界面動電的バイアスステップは、動的電場によって生じる。
【００８２】
脱着および／または電子運動バイアスステップは、静的な非均質の電場の印加によって生じさせることができる。このような電場は、例えば、インダクタのサイズおよび配向性を変更することによって、介在誘電体材料の電気的な誘電率を変更することによって、またはインダクタ材料の抵抗を変更することによって発生させることが可能である。
【００８３】
準静的な（非進行波）電場は、非対称の複数のインダクタ、または個々に異なる、誘導的な、容量性の、または、電気抵抗の特性を有する複数のインダクタへの単相交流電位の印加によって生じさせることが可能である。該特性、および該介在材料の特性によって、複数のインダクタに印加される単相電流によって発生する電場に位相シフトを生じさせることができる。
【００８４】
動的電場は、連続的または断続的とすることが可能であり、移動電場、移動電波、電場束、電圧スパイク、多相起電電位、移動静電波、またはそれらの組み合わせにより生成させることが可能である。
【００８５】
特定の実施態様において、移動電場は、特にソーベント装置が物理的に電場発生器の近くにある場所での、前記電場発生器の機械的な移動によって生じる。
【００８６】
好適な実施態様において、本発明の方法は、前記脱着した第一の構成要素を収集するステップをさらに含むことが可能である。
【００８７】
特定の好適な実施態様において、本発明の方法は、第二の構成要素において濃縮され、第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップをさらに含むことが可能である。
【００８８】
他の好適な実施態様において、本発明の方法は、前記収着ステップによって発生する収着熱を収集するステップをさらに含むことが可能である。
【００８９】
好適な実施態様において、動的電場は、前記第一の構成要素の少なくとも一部をイオン化または分極して、イオン化した第一の構成要素を形成する。他の好適な実施態様において、動的電場は、非熱プラズマを生じる。さらに他の好適な実施態様において、脱着ステップは、誘導電子遷移を含む。
【００９０】
好適な実施態様では、前記方法は、プラズマを生成するステップをさらに含む。
該プラズマは、実質的に非熱プラズマであることが好ましい。
【００９１】
好適な実施態様において、脱着ステップは、実質的に非熱的である。
【００９２】
特定の実施態様において、渦電流またはヒステリシス電流は、ソーベントに近接して材料を加熱する。
【００９３】
特定の実施態様において、脱着ステップは、前記動的電場の頂部で生じる。他の好適な実施態様において、脱着ステップは、前記動的電場の印加中に連続的に生じる。
【００９４】
移動電波について、該波は、実質的に方形波、実質的に三角波、または実質的に正弦波であることが好ましい。
【００９５】
動的電場または静的な電場は、好ましくは並列または同心円状に配置した、少なくとも２つのインダクタ、好ましくは電極によって生じさせることが可能である。
【００９６】
動的電場は、多相電流によって生じさせることが可能である。
【００９７】
本発明の方法、装置、およびシステムに好適な電極は、少なくとも１つの金属、金属酸化物、導電性セラミック材料、導電性ポリマー材料、またはそれらの合金またはそれらを組み合わせたものなどの、少なくとも１つの導電材料を含む。一般的に、該電極は、その材料が動作環境に好適（例、十分な耐腐食性がある）であれば、いずれの種類の金属導電体であってよい。金属または金属酸化物は、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、バリウム酸化物、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、またはそれらの合金またはそれらを組み合わせたものでよい。導電性セラミック材料は、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＢＮ、Ｎｂ、酸化ジルコニウム、またはそれらを組み合わせたものを含む複合セラミックであってよい。導電性ポリマー材料は、鎖間電子移動、原子価、伝導帯個体群、Ｐ型ドーピング、Ｎ型ドーピング、またはそれらの組み合わせによって特徴づけられるポリマー材料であってよい。
【００９８】
好適な実施態様において、チタン酸ビスマスなどの高誘電体バリアと接触させる、またはこれによって電極を被覆することによってアーク発生を通じた火花の発生を妨げる。
【００９９】
導電材料は、高アスペクト比の導電体、または少なくとも１つの高アスペクト比の導電体を含む導電材料であることが好ましい。
高アスペクト比の導電体は、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせであってよい。
導電性ポリマー繊維は、結晶性であることが好ましい。
導電性ポリマー繊維は、導電性アクリル繊維であってよい。
高アスペクト比の導電体は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または表面水素化ジグザグナノチューブである。
好適なナノウィスカーには、ＳｎＯ２ナノウィスカーが挙げられる。
【０１００】
高アスペクト比の導電体は、化学気相蒸着、プラズマエッチング、または電場を集中させる構造を発生させる他の方法によって、構成または形成されることが好ましい。
【０１０１】
動的電場は、交流、周期性の直流、またはそれらを組み合わせたものによって生じさせることが可能である。動的電場は、吸着バイア電解の低下を避けるために、交流によって生じさせることが好ましい。
【０１０２】
動的電場は、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒であることが好ましく、約１，０００サイクル／秒乃至約１，０００，０００サイクル／秒であることがより好ましく、約２，０００サイクル／秒乃至約５０，０００サイクル／秒であることがさらに好ましく、約５，０００サイクル／秒乃至約１０，０００サイクル／秒であることがさらにまた好ましい。
【０１０３】
好適な実施態様において、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒での動的電場は、１回／秒乃至約１０，０００回／秒で断続することが好ましく、約１０回／秒乃至約１０，０００回／秒で断続することがさらに好ましく、約１００回／秒乃至約１，０００回／秒で断続することがさらにまた好ましい。
【０１０４】
好適な実施態様において、単一の装置内に、対向する吸着装置または対向する吸着構造が存在する場合、動的電場は、音響的に減衰させた空気共振を発生させるために、対向する吸着装置または対向する吸着構造に交互に印加される。この音響的に減衰させた空気共振によって、前記吸着ステップ、前記脱着ステップ、またはその両方において補助する圧力変化が生じることが好ましい。
【０１０５】
好適な実施態様において、単一の装置内に対向する吸着装置または対向する吸着構造が存在する場合、単一の装置内に対向する吸着装置または対向する吸着構造が存在する場合、動的電場は、電気的に均衡のとれた無効負荷を発生させるために、対向する吸着装置または対向する吸着構造に交互に印加される。
【０１０６】
収着熱は、熱交換要素に収集可能であることが好ましい。好適な実施態様において、収着熱は、対流によって放散される。熱交換構成要素は、金属、合金、金属複合材、合金複合材、マトリックス構造体、熱伝導性プラスチック、熱伝導ポリマー、ＥＳＡ（静電自己組織化）形成材料、またはそれらを組み合わせたものを含んでよい。
【０１０７】
ソーベント構造は、少なくとも１つのソーベント（吸着剤または吸収剤）を含む。現在使用しているものおよび開発中のほぼ全てのソーベントは、本発明のアーキテクチャへの包含に好適である。１つの制限は、ソーベントが動的電場の誘導を妨げられないことである。ソーベントは、選択性を高める、または多数の収着機構を提供するために、混合または層状にすることが可能である。ソーベントは、約０．２７６Ｗ／ｃｍ−Ｋを超える熱伝導
性を有する、または熱伝導性材料と密に接触することが好ましい。
【０１０８】
本発明の方法、装置、およびシステムに使用する好適なソーベントには、これらに限定されないが、活性炭、黒鉛、活性アルミナ、分子篩、アルミノリン酸材料、ケイ素アルミノリン酸材料、ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、金属交換ケイ素アルミノリン酸塩、単極樹脂、双極樹脂、芳香族架橋ポリスチレン系マトリクス、臭素化芳香族マトリクス、アクリル系ポリマー、アクリル系コポリマー、メタクリル酸ポリマー、メタクリル酸コポリマー、ヒドロキシアルキルアクリル酸塩、ヒドロキシメタクリル酸アルキル、吸着性の炭素質材料、吸着性の黒鉛材料、炭素繊維材料、ナノチューブ、ナノ材料、吸着性の金属塩（過塩素酸塩、およびシュウ酸エステルなど）、アルカリ土類金属の金属粒子、イオン交換樹脂、ブドウ糖の線状ポリマー、ポリアクリルアミド、またはそれらを組み合わせたものが挙げられる。ゼオライトは、イオン交換金属ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、改質ゼオライト金属−イオン交換ゼオライト、天然Ｘ型ゼオライト、改質Ｘ型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、菱沸石型ゼオライト、イオン交換樹脂、バイオセレクティブソーベント、またはそれらの組み合わせであってよい。
【０１０９】
ソーベント−ソルベートの反応複合物は、ソーベント無害性電気伝導率または誘電率あるいはリアクタンス、熱拡散速度、および物質拡散速度によって定義される三次元マトリクスから選択されなければならない。好適なソーベントには、特にポリマーマトリクスの一部としての炭素および黒鉛ベースのソーベントとともに、アルミノリン酸塩およびケイ素アルミノリン酸塩型の分子篩、および金属置換アルミノリン酸塩およびケイ素アルミノリン酸塩の分子篩がある。
【０１１０】
ソーベント構造は、少なくとも１つの支持体をさらに含むことが可能である。ソーベントの少なくとも一部は、支持体に付着、または組み込まれることが好ましい。支持体は、一連のマイクロチャネル、層状、多孔性の電極、一連の同心円状の層、またはそれらを組み合わせたものであることが好ましい。ソーベント構造は、一方向の微小孔性構造であることが好ましく、ソーベント構造は、微小孔性構造の方向とは異なる方向のマクロ多孔性構造であることがより好ましい。好適な実施態様において、脱着した第一の構成要素は微小孔性構造中を移動し、混合物はマクロ多孔性構造中を移動する。
【０１１１】
特定の実施態様において、ソーベントおよび支持体、またはソーベントのみ（集合的に、本願明細書では粒径に関して「ソーベント」と称する）を含むソーベント構造の個々の粒子は、微小孔構造の方向とマクロ多孔構造の方向との間の圧力差が、標準温度および圧力で約１ミリ秒を超える収着サイクル時間で、約１０パスカル未満であるような粒径を有する。
【０１１２】
特定の実施態様において、ソーベントおよび支持体、またはソーベントのみ（集合的に、本願明細書では粒径に関して「ソーベント」と称する）を含むソーベント構造の個々の粒子は、約３，４００ｎｍ未満、好ましくは３４０ｎｍ未満、より好ましくは３４ｎｍ未満の粒径を有する。
【０１１３】
特定の実施態様において、ソーベント構造は超結晶性の格子の形状であり、超結晶性の格子の結晶内の細孔長さは、約３，４００ｎｍ未満、好ましくは３４０ｎｍ未満、より好ましくは３４ｎｍ未満である。
【０１１４】
本発明の方法、装置、およびシステムに使用する好適な支持体には、これらに限定されないが、天然の粘土、焼成粘土、改質粘土、化学処理粘土、化学改質粘土、スメクタイト粘土、カオリン粘土、サブベントナイト粘土、カオリン−ハロイサイト粘土、カオリン−カオリナイト粘土、カオリン−ナクライト粘土、カオリン−アナウキサイト粘土、２元体マトリクス材料、第三級マトリクス材料、シリカ−トリア、シリカ−アルミナ、シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、繊維状材料、コロイド状シリカ材料、コロイド状アルミナ材料、コロイド状ジルコニア材料、コロイド混合物、表面修飾アモルファスシリコン過酸化物ナノ粒子、水和マグネシウムアルミニウムケイ酸塩、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、鉄支持体、非鉄支持体、導電性支持体、誘電性支持体、電磁レセプタ、またはそれらを組み合わせたものが挙げられる。支持体には、焼結、熱分解、スラリー化、蒸気堆積、鋳造、エレクトロスプレー、電気泳動析出、押出し、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、シルクスクリーニング、光電リソグラフィ蒸着、静電自己組織化、高アスペクト比の微細加工、ＬＩＧＡ−形成、原子層成長法、鋳造、スタンピング、またはそれらを組み合わせたものを実施することが可能である。
【０１１５】
好適な実施態様において、ソーベント構造は、少なくとも１つの高アスペクト比の導電体をさらに含む。高アスペクト比の導電体は、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせであってよい。導電性ポリマー繊維は、結晶性または導電性のアクリル繊維であることが好ましい。高アスペクト比の導電体は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または表面水素化ジグザグナノチューブであることが好ましい。好適なナノウィスカーには、ＳｎＯ２ナノウィスカーが挙げられる。
【０１１６】
特定の実施態様において、導電材料を含むソーベント構造は、前記吸着ステップ、前記脱着ステップ、またはそれらの組み合わせを促進するために表面効果を用いる。
【０１１７】
特定の実施態様において、非導電性材料を含むソーベント構造は、前記脱着ステップを促進するために結晶格子を有する音響フォノン相互作用を用いる。
【０１１８】
好適な実施態様において、ソーベント構造は、電磁放射を受けることによって脱着を誘導するために、リラクサ強誘電体材料を含む、少なくとも１つの圧電材料または強誘電体材料をさらに含む。圧電材料または強誘電体材料は、繊維、粒子、ナノ粒子、またはそれらを組み合わせたものである。好適な圧電材料または強誘電体材料には、これらに限定されないが、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛、ロッシェル塩、石英、ポリフッ化ビニリデンホモ重合体、ポリフッ化ビニリデンコポリマー、ポリパラキシレン、ポリ−ビスクロロメチルオキセタン、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、フッ化ポリビニル、合成ポリペプチド、シアノエチルセルロース、またはそれらを組み合わせたものが挙げられる。
【０１１９】
好適な実施態様において、ソーベント構造は、電磁エネルギーの受信器または反射器をさらに含む。特定の実施態様において、電磁エネルギーの受信器または反射器は、電磁エネルギーを熱または振動エネルギーに変換し、その熱または振動エネルギーをソーベントに伝導する。他の実施態様において、電磁エネルギーの受信器または反射器は、電磁エネルギーを蛍光性または発光性の放射に変換し、その蛍光性または発光性の放射をソーベントに伝導する。
【０１２０】
特定の好適な実施態様において、ソーベント構造は、少なくとも２つの異なるソーベントを含み、各ソーベントは、混合物のうちの異なる構成要素に対して選択的である。界面動電的なバイアスは、脱着した構成要素のそれぞれを前記流体混合物および前記他の構成要素のそれぞれのベクトルの方向とは異なる方向に移動させることが好ましい。吸着した構成要素は、同時にまたは逐次的に脱着することが可能である。
【０１２１】
構成成分に分離すること、または不要な構成要素を取り除くために生成することが可能な複数の混合物がある。本発明の方法、装置、およびシステムによって分離することが可能な混合物には、以下のものが挙げられる。
・空気
酸素、窒素、アルゴンおよび／または二酸化炭素を分離する、および／または
水、揮発性有機化合物（ベンゼン、クメン、キシレン、トルエン、およびスチレンなどの芳香族炭化水素複合物；ブタンなどのアルカン類；シクロアルカン類；トリクロロエチレン、メチレンクロライド、およびフレオンなどのハロゲン化炭化水素；アルコール類；エステル類；ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類；ケトン類；エーテル類；グリコールエーテル類；アミド類；フェノール類；またはそれらの混合物などを含む）；屋内空気汚染（ホルムアルデヒド、アンモニア、および二酸化炭素を含む）；大気中の生体毒素（ウイルス、バクテリア、真菌、マイコトキシン（Ｔ２）、サトラトキシン（Ｈ）、トリコテセンマイコトキシン、アフラトキシン、リシンなど、およびそれらの組み合わせ）、放射性物質（例えばラドン、トロン、アクチノン、クリプトン、重水素、トリチウム、炭素−１１、窒素−１３、フッ素−１８、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５、テクネチウム−９９ｍ、テクネチウム−９５、インジウム１１１、銅−６２、銅−６４、ガリウム−６７、ガリウム−６８、キセノン、水銀、ストロンチウム−９０セシウム−１３７など、およびそれらを組み合わせたもの）、などを取り除く。
・半導体製造プロセスの排出ガス
・燃焼排出ガス（自動車の排出ガスまたはボイラの排出ガス、一酸化炭素、窒素の酸化物、二酸化硫黄、および／またはオゾンを取り除く）
・水溶性の混合物
揮発性有機化合物（ベンゼン、クメン、キシレン、トルエン、およびスチレンなどの芳香族炭化水素複合物；ブタンなどのアルカン類；シクロアルカン類；トリクロロエチレン、メチレンクロライド、およびフレオンなどのハロゲン化炭化水素；アルコール類；エステル類；ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類；ケトン類；エーテル類；グリコールエーテル類；アミド類；フェノール類；またはそれらの混合物などを含む）；屋内空気汚染（ホルムアルデヒド、アンモニア、および二酸化炭素を含む）；水中の生体毒素（ウイルス、バクテリア、真菌、マイコトキシン（Ｔ２）、サトラトキシン（Ｈ）、トリコテセンマイコトキシン、アフラトキシン、リシンなど、およびそれらを組み合わせたもの）、放射性物質（例えばラドン、トロン、アクチノン、クリプトン、重水素、トリチウム、炭素−１１、窒素−１３、フッ素−１８、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５、テクネチウム−９９ｍ、テクネチウム−９５、インジウム１１１、銅−６２、銅−６４、ガリウム−６７、ガリウム−６８、キセノン、水銀、ストロンチウム−９０セシウム−１３７など、およびそれらを組み合わせたもの）、重金属（水銀、クロム、カドミウム、ヒ素、鉛、銅、ウラン、プルトニウム、トリウム、アルミニウム、亜鉛、銀、コバルトなど、またはそれらを組み合わせたもの）、水溶性塩（ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩、ストロンチウム塩、ヒ素塩、硝酸塩、窒化物、水酸化鉄など）を取り除く。
・例えば、鋳造所のコールドボックス（ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、および、クメンからなる群から選択される芳香族炭化水素のスルホン酸など）から気化した触媒。
・例えば、石油および天然ガス生産設備におけるグリコール脱水軸でのプロセス通気孔からのグリコール。
・水と空気、天然ガス、液体プロパン、不活性ガス、有機溶媒、不飽和の炭化水素ガスなどとの混合物。
・天然ガス、限定されないが、メタン、水、二酸化炭素、窒素、硫化水素、またはメルカプタンを含むあらゆる天然ガス液体または凝縮液を取り除く。
・線状アルカン、分鎖アルカン、または環状アルカンの混合物、各種のアルカン分離する。
・ゴミ投棄場の排出ガス、メタンおよび／または二酸化炭素を取り除く。
【０１２２】
体液は、界面動電的な力によって吸着および操作することが可能である。例えば、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）のようなタンパク質は、１μｍのポリスチレン小球体の表面上へ吸着させることが可能である。収着性は、流体のｐＨを操作することによって高めることができる。前駆体物質は、十分に吸着されなかった他の物質に部位を提供するために吸着することができる。すなわち、モノクローナル抗体（ＭｏＡｂ）の捕捉を支援するために、ヤギの抗マウスポリクローナル抗体（ＰｏＡｂ）を小球体に付与することができる。
【０１２３】
本発明の方法、システム、および装置を使用することで、その機能が体液、液体、またはガスから特定の成分を取り除くためのものである人工臓器を構築することが可能である。あるいは、疾病、アレルギー反応、または中毒によって、または治療の副産物として発生するトキシンは、外科的に埋め込んだ、または外部の装置によって「必要に応じた」または連続的な基準に基づいて取り除くことができる。さらに、本発明の方法、システム、および装置は、血液から呼吸による生成物を取り除くために使用することが可能である。
【０１２４】
生物学的な分離のための支持体樹脂は、例えば、デキストランおよびセルロースなどのブドウ糖の線状ポリマーから、およびポリアクリルアミドおよびメタクリル酸ヒドロキシアルキルなどの合成ゲルから作成することが可能である。
分離は、通常、イオン交換吸着、疎水性相互作用、親和性相互作用、固定金属イオン収着、およびサイズ排除濾過に基づく。
親和性相互作用は、適切なリガンドを支持媒体に付与することによって、生体特異性にすることができる。
（参考文献：Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ ＣＥ４ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ ｂｙ Ｊｏｈｎ Ｈｕｂｂｌｅ．ｗｗｗ．ｂａｔｈ．ａｃ．ｕｋ／〜ｃｅｓｊｈ／ａｄｓｏｒｂ．ｈｔｍ）。
【０１２５】
好適な実施態様において、本発明の方法は、放射性廃棄物のような望ましくない廃棄物を集結させるために使用することが可能であるので、処分すべき廃棄物（使い捨ての材料および廃棄物を集結させた材料の両方）の量が少なくなる。
【０１２６】
ソーベント上で反応が行われる好適な実施態様において、該ソーベントおよび前記触媒は複合体を形成する。第一の構成要素が第二の構成要素と反応して、少なくとも１つの前記吸着した反応生成物を形成することが好ましい。例えば、水素は、好適な触媒によってメタンおよび水から形成することが可能であり、アンモニアは、好適な触媒によって水素および窒素から形成することが可能であり、炭化水素（芳香族化合物、アルカン、シクロアルカン、アルケン、シクロアルカンまたはアルキンを含む大気汚染に見出されるものなど）は、酸素と反応して二酸化炭素および水を形成することが可能であり、高温の（ゼオライト）二酸化炭素ソーベントを有する触媒としてアルミナ上に支持されたプラチナを使用して水素を発生させるために、メタンおよび水（蒸気状）を反応させることが可能である。
【０１２７】
特定の実施態様において、反応方法は、吸着した第一の構成要素から第二の構成要素を取り除くことによって反応生成物を形成するために使用することが可能である。例えば、エチレンの反応生成物を形成するには、第一の構成要素をエタノールとし、第二の構成要素としての水を取り除くことが可能である。
【０１２８】
特定の実施態様において、混合物には少なくとも１つの病原体を含むことがあるが、動的電場によって生じるイオン化によって病原体が殺される。
【０１２９】
本発明の方法、装置、およびシステムのためのサイクル時間は、以下の要素に基づいており、好適に構成された特定の分離／浄化および／または冷却／ヒートポンププロセスを行うための装置およびシステムの設計に使用することが可能である。
・最小のヘッド空間（ヘッダー、マニホールド、マイクロチャネル、などの中）を有する短い拡散経路の提供。
・収着の過剰な熱を取り除くための短い熱伝導経路の提供。
・ソーベント構造が過剰の並進エネルギーを失わないように、サイクル時間を十分短くする。
・再収着（次の収着サイクル中に）を生じさせられるように、ソーベント構造が脱着後に振動状態をより低くすることが可能なように、サイクル時間を十分長くする。
・大量の脱着エネルギーの提供および供給、および不必要な加熱を生じさせず、脱着を生じさせるために最小限のエネルギーだけを提供する場所の提供および供給。
【０１３０】
本装置の特定の好適な実施態様において（混合物分離装置として使用する場合）、供給ガス／流体は、比較的平面に配置されたソーベント、インダクタ、および使用に応じて熱伝達インターフェイスに垂直に流入する。供給ガスは、一連の線、同心円状の多角形、または円形の形状を形成することができる２箇所または複数のインダクタ間の場所でソーベントに流入する。ソーベント材料に対する最も大きな親和力を有する部分がソーベントの細孔を満たし、供給ガスはその部分を減損するガス流によって流出する。供給ガスは、ソーベントの面に対してほぼ垂直な経路を流出入する。
【０１３１】
本装置の特定の好適な実施態様において、多相起電電位は、ソーベントの同一平面上に配置したインダクタに印加することが可能である。ソーベント−ソルベート複合物を介しての電流移動は、ソーベント−ソルベート結合を切断するためのエネルギーを提供する。多相進行波はまた、電子速度効果によって現在結合していないソルベートをソーベントの面に平行な方向に移動させるための原動力も提供する。したがって、ソルベート濃縮ガスは、一方向に移動するように誘導され、ソルベート減損ガスは、実質的に異なる方向に移動する。ガスまたは液体の分離システムは、別々の室間の循環に依存しないように作成される。収着の熱は、ＵＳ−Ａ−５，５３５，８１７に記載されているように、ソーベントと接触または添付されることが好ましい同一平面上の熱交換材料によって、連続的に除去することが可能である。メソ周波数進行波収着システムの性能の最適化に関する様々な構造技術がある。
【０１３２】
特定の好適な実施態様において、収着および脱着時間は、収着の熱の保持および活用を最大化するように制御される。
【０１３３】
連続的な収着装置は、脱着エネルギーの印加を交互の収着領域（室など）に、一時的にオフセットすることが可能である。これは、図８に示すように、脱着パルスを均等にするか、電気エネルギー保存技術（共振回路など）として使用するか、または空気共振（音響的に対向するソーベント室を連結する）を発生させるために使用することが可能である。
【０１３４】
米国特許公報第２００２／０１２２７２８号に記載されているように、流体が部分的にイオン化されている場合を除き、注入される流体の電気伝導率は、分離の効率に重要である。実質的な三角波または実質的な正弦波と比較して、実質的な方形波が好ましい。本発明の方法、装置、およびシステムにおいて、ソーベント−ソルベート複合物は、脱着が伝導によって生じる場合、無害化（充填）状態において最も高い電気伝導率を有するように選択しなければならない。これによって、電流フローがシステム内の既存のソーベント−ソルベート結合の数に比例するので、自動制御のシステムが生じる。
【０１３５】
本発明の好適な実施態様には、電子流体力学ポンプがある。電気流体力学（ＥＨＤ）ポンプが、本発明の方法、装置、およびシステムにある場合、電気流体力学ポンプ内の電極の間隔は、所要の印加電圧にきわめて重大である。実験では、システムのソーベント反応（構成要素の収着または構成要素の反応のいずれか）が、横向きの電気浸透流動を誘導するために結合切断エネルギーを必要としないので、多孔性のＥＨＤの注入セクションに隣接して保持される場合、必要な分離エネルギーが減じられることを示している。ＵＳ−Ａ−３，４６３，９４４では、移動電子準静的フィールドの印加による導電性または温度差を有する材料における相対的な移動の誘導を開示している。エネルギーの移動は、事実上電気流体力学であって、イオン化を必要としない。別様には、イオン化した種は、多相または常誘電性フィールドによって加速することが可能である。ＵＳ−Ｂ−６，０１３，１６４では、多孔性の媒体に隣接して配置された電極などのインダクタが、横向きの浸透流動を効果的に生じさせることができ、流れている流体混合物から離れる、脱着した第一の構成要素または反応生成物の移動に有効であることを示している。ＵＳ−Ａ−４，３１６，２３３には、空間内で変化する寸法または電気的特性を有する材料に印加する単相の時間的に変化する電圧の使用を記載している。これは、クーロン効果を介して荷電粒子に作用する移動電界の生成によって排気効果を生じさせることができる。ＵＳ−Ａ−５，６６９，５８３では、プラズマを発生させ、イオン種および中性種を加速するための、逐次的に電圧が加えられる線状導電体の使用を開示している。ＵＳ−Ｂ−６，２００，５３９には、電場勾配によってイオン種および中性種を加速するための、非対称電極の使用を記載している。
【０１３６】
本発明の好適な一実施態様において、インダクタ、入口−出口バイア、および熱交換表面によって、同一平面上のマイクロ収着室の多様性を提供する。反応室のサイズを減じることによって、インダクタで使用する電圧がより少なくなり、物質および熱拡散経路がより短くなる。物質拡散速度は、同一平面上の寸法、すなわち、収着反応室の長さおよび幅、または直径に正比例する。熱拡散速度は、収着反応室の面の厚さに正比例する。
【０１３７】
ソーベント−ソルベート反応室に隣接した熱除去表面は、動的電場への近接の結果としての渦電流またはヒステリシスによって生じる不要な加熱を受けることがある。この不要な加熱は、幾通りかの方法で改善または回避することが可能である。１つの手段によれば、熱交換材料は、誘導的な加熱の影響をより受けにくい材料で構成することが可能である。必要に応じて、この非金属材料は、非金属材料と第二の金属の熱交換表面との間に液体の熱伝達媒体を配置することによって改善される、熱除去能力を有することが可能である。第二の手段によれば、熱交換表面の距離に対するインダクタでの誘導作用が弱められるように、インダクタの間隔および反応室の厚さを構成する。第３の手段によれば、図１９に示すように、金属の熱交換表面の誘導加熱が生じない場所よりも上と、反応室の非金属構成要素の過度の誘電加熱が生じない場所よりも下との間の範囲に、周波数を保持する。
【０１３８】
収着物質の脱着が可能になるいくつかの方法がある。これらの脱着要因は、固体状態の界面電動促進性の収着分離装置に組み込まれる場合がある。適切な方法は以下を含む。
・コロナ放電電極からのイオンまたは電子の衝突、
・電気的導電基質またはソーベント複合物で誘発した渦電流損により発生した誘電加熱、
・磁気基質またはソーベント複合物のヒステリシスにより発生した誘電加熱、
・非常に誘電性のソーベント全体で高周波高電位差を適用することにより発生した静電誘電加熱、
・抵抗ソーベント媒体または複合物からの電流伝導、
・圧電性の（ひずみ誘起）脱着は、ソーベント基質の極になる圧電ファイバーを含むことにより達成することができ、高電圧高周波電磁界がソーベントの振動を発生させる。
【０１３９】
脱着構成要素（ソルベート）は、いくつかの方法で、分離されて混合物の流れる方向とは実質的に異なる方向に運ばれる。
・ソルベートは、もっと簡単にイオン化、あるいは分極される場合があるので、動的電場により生じる横方向力によりさらに大きい影響を受ける。
・ソルベートの流れは、ソーベントが微小孔構造であるために発生する場合があり、界面動電運搬のメカニズムがマクロ多孔性構造より顕著である。
・ソーベント構造内のソルベートの滞留時間は、非ソーベント構成要素よりも長いので、界面動電運搬力は、ソルベート物質が増えた領域で活性化する。
・再吸着力は、対流再同調力よりも強い。ソルベートが動的電場により脱着させられると、混合体の流れ方向に垂直に加速される。ソルベート分子は、一つの段階で流域外へ移動するか、または、流域の外に出るまで増加的に吸着および脱着される。
・分離メカニズムは、界面動電運搬力と電気的に誘導された脱着エネルギーに依存する上記のメカニズムの一つまたは組み合わせを含む場合がある。
・ソルベートは収着時間により濃度が濃くなる。
【０１４０】
収着の高い反応率または濃度は、ほぼ連続した収着−脱着システムにより実現される。収着−脱着は、反応室間のサイクルではなく、個別の微小反応室または複数の微小反応室に、進行波の電位の傾きなどの動的な電場をかけることにより達成される。進行波はソルベートを規定の方向で脱着するようにバイアスをかける。脱着は、進行波と同期または非同期に発生する場合があるが、進行波の頂点で、または頂点近くで発生することが好ましい。ソーベントは、熱交換面の近接近にあるので、収着熱は絶えず除去される。ソルベートは、ソーベントから、熱交換面とも接触している多孔性誘電体材料の領域に移動できる。多孔物質は、ソルベートが移動する方向に体積が減少する領域を形成する（冷却または凝縮の実施例）。ソルベートは、界面動電が誘発した熱交換面で圧縮と熱冷却の結果として、および／または熱電冷却機（ペルチェ素子）の援助により、凝縮する。凝縮は、界面動電が誘発した圧力の効力により、および／または凝縮物上の進行波の現在の電気振動またはＥＨＤ効果により、蒸発器に運ばれる。
【０１４１】
ヒートポンプ操作のサイクル全体は以下のとおりである。
蒸発器から熱活性された気体は、ソーベントに収着され、蒸発器内に比較的低圧が生じる。ソーベントは、一方ではマイクロインダクタのプレーンの中心であるが、もう一方では、熱導電面である。進行波の電位が、インダクタに適用されて、脱着が進行波の方向に誘発される。収着の熱は、熱交換面により消散する。そして、ソルベートは、インダクタのプレーンと熱交換面の中心となっている、多孔性誘電体材料を含む領域に移動する。進行波は、ソルベートの圧縮を生じている体積減少領域へとソルベートを界面動電力をかける。圧縮熱は熱交換面により消散する。ソルベートは、高圧と比較的一定の温度条件の結果として凝縮する。凝縮は、熱電（ペルチェ）素子との接触により促進される場合がある。液体のソルベートは、こうして、進行波の界面動電効果により、流れが誘発される。液体ソルベートは、熱交換インターフェイスで熱の消散を継続する。こうして比較上冷却された高圧液体のソルベートは、オリフィスまたは絞り弁を通って蒸発器へ流れ、比較上低圧条件の下で、「沸騰」し、蒸発室に対して同一平面に保たれている第二の熱交換面から熱を吸収する。
【０１４２】
温度制御方法で使用する適切な液体は、フロン、クロロジフルオロメタン、１００％ハロゲン化フロンガス、部分ハロゲン化フロンガス、水、炭化水素（メタンやエチレンなど）、窒素、アンモニア、これらの組み合わせなどを含むがこれらに限定されない凝縮可能な任意の気体を含む。
【０１４３】
熱冷却面は、ＥＨＤ促進熱交換効果を提供する応用進行波電位と組み合わせた、短い直線的に形成した表面溝を備えて設計することが好ましい。
【０１４４】
ヒートポンプとして使用される場合、本発明は、徐々に増加する温度差を作るために重ねることができる。つまり、極低温を得ることが望まれる場合は、装置は、共通の内部熱交換面を共有する３段階から構成されてよい。カスケード式冷蔵システムは、徐々に低くなる沸点を持つ冷媒を採用する。一例としては、天然ガス液化システムがある。このようなシステムは、アンモニア、エチレン、メタンを個々の冷媒として採用する３段階（または層）から構成される場合がある。反対に、複層システムは、処理の廃熱を使用可能な温度に改善する熱回収方法で使用することができる。
【０１４５】
本発明の収着装置（吸着装置と吸収装置を含む）は、
界面動電バイアス装置、および
少なくとも１つのソーベントから構成されるソーベント構造（ソーベントまたは吸収）を含む。
収着装置は固体状態にあることが好ましい。一部の実施例では、収着装置は携帯型で、約２５ｋｇ未満の総質量であることが好ましいが、より好ましくは約５ｋｇ未満、さらに好ましくは約２ｋｇ未満、最も好ましくは約１ｋｇ未満である。
【０１４６】
収着装置が反応も実行する実施例では、ソーベント構造は、さらに、この反応を実行するために適した触媒を少なくとも１つ持っていてもよい。
【０１４７】
触媒は、分離前段階に組み入れられる場合や、ゼオライト構造そのものに、つまりゼオライト上のパラジウムに組み入れられる場合があり、触媒反応やサイズ排除分離が同時に発生することが可能である。ゼオライトは、さまざまな化学反応の触媒として実施するように変更される場合がある。例えば、ＭｏｂｉｌｅのＺＳＭ−５触媒（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）は、Ｓｉ＋４の代わりにＡｌ＋３を用いることにより形成される。
【０１４８】
上記のように、ソーベント構造は、少なくとも１つのソーベントまたは吸着剤を含む。ソーベントは、選択性を改善するため、または、複数の収着メカニズムを提供するために混合または重ねる場合がある。ソーベントは、約０．２７６Ｗ／ｃｍ−Ｋを超える熱伝導性を持つこと、または、熱電動物質と接触していることが好ましい。上記のように、本発明の方法、装置、システムで使用される適切なソーベントは、活性炭素、グラファイト、活性アルミナ、分子ふるい、アルミノリン酸塩物質、シリカアルミノリン酸塩物質、ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチライト、モルデナイト、金属交換シリカアルミノリン酸塩物質、単極樹脂、双極樹脂、アクリルポリマー、アクリル共重合体、メタクリルポリマー、メタクリル共重合体、ソーベント炭素質物質、ソーベント黒鉛状物質、炭素繊維、ナノチューブ、ナノ物質、過塩素酸塩、シュウ酸塩、アルカリ土類金属、イオン交換樹脂、またはこれらの組み合わせなどのソーベント金属塩を含むが、これらに限定されない。ゼオライトは、イオン交換金属ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、変性ゼオライト、金属イオン交換ゼオライト、天然Ｘ型ゼオライト、変性Ｘタイプゼオライト、Ａ型ゼオライト、モルデナイトタイプゼオライト、菱沸石タイプゼオライト、イオン交換樹脂、生体選択ソーベント、これらの組み合わせであってよい。
【０１４９】
上記のように、ソーベント構造は、少なくとも１つの支持体をさらに含んでもよい。ソーベントの少なくとも一部は、支持体に接着または埋め込まれていることが好ましい。支持体は、一連のマイクロチャネル、薄板、多孔性電極、または一連の同心円層、これらの組み合わせであることが好ましい。ソーベント構造は、一方向の微小多孔構造であることが好ましい。さらに、ソーベント構造は、微小多孔構造の方向とは異なる方向にマクロ多孔構造であることがさらに好ましい。
【０１５０】
ある実施例では、ソーベントと支持体、またはソーベントだけを含んでいるソーベント構造の個別の粒子（ここでは、粒子サイズを「ソーベント」と総称する）は、標準温度と圧力で約１ミリ秒の収着サイクル時間において微小多孔方向とマクロ多孔方向の間の圧力差が１０パスカル未満である粒子サイズを持つ。
【０１５１】
本発明の方法、装置、システムの適切な支持体は、天然粘土、焼成粘土、改質粘土、化学処理粘土、化学改質粘土、スメクタイト粘土、カオリン粘土、サブベントナイト粘土、カオリン−ハロイサイト粘土、カオリン−カオリナイト粘土、カオリン−ナクライト粘土、カオリン−アナウキサイト粘土、２元体マトリクス材料、第三級マトリクス材料、シリカ−トリア、シリカ−アルミナ、シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、繊維状材料、コロイド状シリカ物質、コロイド状アルミナ物質、コロイド状ジルコニア物質、コロイド混合物、表面修飾アモルファスシリコン過酸化物ナノ粒子、水和マグネシウムアルミニウムケイ酸塩、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、鉄支持体、非鉄支持体、導電性支持体、誘電性支持体、電磁レセプタ、またはそれらを組み合わせたものを含むがこれらに限定されない。生体分離のための支持体樹脂は、例えば、デキストランやセルロースなどグルコースの線状重合体から、また、ポリアクリルアミドやヒドロキシアルキルメタクリル樹脂など合成ジェルから調製されてもよい。生体分離は、通常、イオン交換収着、疎水相互作用、アフィニティ相互作用、固定金属イオン収着、サイズ排除ろ過を基本とする。アフィニティ相互作用は、適切なリガンドを支持体媒体に添付することにより、生体特定に作ることができる。（参照： Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ ＣＥ４ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ ｂｙ Ｊｏｈｎ Ｈｕｂｂｌｅ． ｗｗｗ．ｂａｔｈ．ａｃ．ｕｋ／〜ｃｅｓｊｈ／ａｄｓｏｒｂ．ｈｔｍ）
【０１５２】
支持体は、焼結、熱分解、スラリー、蒸着、鋳造、電子スプレー、電気泳道析出、成形、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、スクリーン印刷、フォトリソグラフィー蒸着、静電自動組立、高アスペクト比の微細加工、ＬＩＧＡ−形成、原子層蒸着、鋳造、プレス、これらの組み合わせにより作成される。
【０１５３】
ある実施例では、電磁気受容体またはソーベント粒子のナノ粒子がそれぞれソーベント粒子、または電磁気受容体粒子の表面の少なくとも一部を被覆されるまたは覆っている実施例など、ソーベント構造は、さらに、ソーベントと接触、あるいは、近接する電磁気受容粒子を少なくとも１つ備える場合がある。電磁気受容体の粒子は、受容体とソーベントのインターフェイスで、エネルギーの少なくとも一部をソーベントに伝える場合がある。好ましい実施例では、電磁気受容体の粒子は、体積と面積の比率が（原子数により定義される）約１００：１未満、より好ましくは約１０：１未満になるように選択される。ある好ましい実施例では、蒸着あるいはその他の技法で制御される原子層は、受容体のナノ粒子でソーベント粒子をコーティングする方法として使用される。あるその他の好ましい実施例では、蒸着あるいはその他の技法で制御される原子層は、ソーベントナノ粒子で受容体粒子をコーティングする方法として使用される。
【０１５４】
上記のように、ソーベント構造は、さらに、高アスペクト比の導電体を少なくとも１つ備える場合がある。高アスペクト比の導電体は、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはこれらの組み合わせであってよい。導電性ポリマー繊維は、結晶性または導電性アクリル繊維であることが好ましい。高アスペクト比の導電体は、単層カーボンナノチューブ、多層ナノチューブ、または、表面水素化ジグザグナノチューブであることが好ましい。好適なナノウィスカーには、ＳｎＯ２ナノウィスカーが挙げられる。
【０１５５】
上記のように、ソーベント構造は、さらに、少なくとも１つの圧電材料または強誘電体材料を備える。圧電材料または強誘電体材料は、ナノ粒子である。好適な圧電材料または強誘電体材料には、これらに限定されないが、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛、ロッシェル塩、石英、ポリフッ化ビニリデンホモ重合体、ポリフッ化ビニリデンコポリマー、ポリパラキシレン、ポリ−ビスクロロメチルオキセタン、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、フッ化ポリビニル、合成ポリペプチド、シアノエチルセルロース、またはそれらを組み合わせたものが挙げられる。
【０１５６】
ある好ましい実施例では、ソーベント構造は少なくとも２つの異なるソーベントから構成されており、それぞれのソーベントは、混合物の異なる構成要素に対してセンタクテキである。
【０１５７】
収着装置は以下を備えていてもよい。
・少なくとも第一の構成要素を備える流体混合物の源、
・少なくとも第一の構成要素と第二の構成要素を備える流体混合物の源、
・前記第一の構成要素の回収装置、
・前記第二の構成要素で濃縮されて、前記第一の構成要素で消耗した廃液流の回収装置
・前記反応生成構成要素の回収装置、
・前記第一の構成要素で消耗した廃液流の回収装置。
【０１５８】
また、収着装置は、蒸気のように熱冷却または熱消散のいずれかである熱交換媒体を備える場合がある。熱交換媒体は、プラナーの場合があり、直線にならぶ表面のフィン、溝、またはこれらの組み合わせの少なくとも１つ備える場合がある。好ましい実施例では、収着装置は、液体と液体の接触を増やすために熱交換媒体に電気流体力学の力を適用する源も備える場合がある。
【０１５９】
好ましい実施例では、収着構造は、液体の供給流が徐々に減少するのに応じて、また、液体の供給流の方向と異なる方向に脱着流を流すために、長さが徐々に減少する断面部分がある。
【０１６０】
上記のように、収着装置は、少なくとも１つの電気流体力学（ＥＨＤ）ポンプも備える場合がある。ＥＨＤポンプは、ソーベントに隣接または近接近して配置されることが好ましい。電気流体力学ポンプは、多孔性の誘電性材料を備える場合がある。適切な多孔性の誘電性材料は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素チタン酸バリウム、または同様な物質、これらの混合物の場合がある。
【０１６１】
収着装置は、外気に対して開放または密閉されていてもよい。
【０１６２】
収着装置は、さらに、機械式確認弁、テスラ弁、気圧ダイオード弁などの弁を備えていてもよい。また、収着装置は、テスラ弁などの気圧ダイオード性を与える配列を持っていてもよい。
【０１６３】
収着装置は、前記流体混合物が流れる１つ以上のチャネルを備ていてもよい。収着装置は、前記流体混合物が流れるマイクロチャネルを複数備えることが好ましい。チャネルは、ソーベント構造を備えるか、ソーベントがマイクロチャネルに接着されている場合がある。マイクロチャネルの表面、または接着した粒子は、電磁気受容または導電性物質と接着物質の層または混合物から構成されている場合がある。好ましい実施例では、前記流体混合物の源は前記チャネルの平面に実質上垂直である。
【０１６４】
好ましい実施例では、界面動電バイス装置は動的な電場を作る。動的電場は、移動電場、移動電波、電場束、電圧スパイク、多相起電電位、移動静電波、またはこれらの組み合わせにより生じさせることが可能である。動的な電場は、連続的または断続的であってよい。一部の実施例では、界面動電バイアス装置は、静電気であれば、統一されていない（非同次の）電場を作る。
【０１６５】
界面電動バイアス装置は、特にインダクタが電極である場合など、電極など少なくとも２つのインダクタを備える場合がある。動的電場は、少なくとも２つのインダクタにより作られるが、電極であることが好ましく、平行または同心位置に配置されることが好ましい。一連の導電性インダクタは、個別の反応室に対して同一平面であることが好ましく、反応室の中心点に集中していることが好ましい。電極は、少なくとも１つの金属、酸化金属、導電性のセラミック材料、導電性のポリマー、合金、これらの組み合わせなど、少なくとも１つの導電材料を備える。金属または酸化金属は、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、合金、これらの組み合わせの場合がある。導電性のセラミック物質は、共有結合セラミック、または金属結合セラミックの場合があり、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＢＮ、Ｎｂ、ジルコニア、これらの組み合わせから構成されるセラミック複合物を含む場合がある。導電性のポリマー物質は、鎖間結合電子移動、バランス、伝導帯集団、Ｐ型ドーピング、Ｎ型ドーピング、これらの組み合わせにより特徴づけられるポリマー物質の場合があり、カーボンナノチューブ含有のポリマー、余分な電子またはホール、これらの組み合わせを作るために化学的にドープ結合したポリマーを含む場合がある。
【０１６６】
導電材料は、高アスペクト比の導電体、または高アスペクト比の導電体を少なくとも１つ供える導電性物質であることが好ましい。ある好ましい実施例では、ソーベント構造は、高アスペクト比の導電体から構成される。前記高アスペクト比の導電体の少なくとも一部は、前記ソーベント構造から突き出ていてもよい。ある実施例では、高アスペクト比の導電体は、アレイを形成する。高アスペクト比の導電体は、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせであってよい。導電性ポリマー繊維は、導電性アクリル繊維であってよい。高アスペクト比の導電体は導電性アクリル繊維であってよい。高アスペクト比の導電体は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または、表面水素化ジグザグナノチューブの場合がある。高アスペクト比の構造は、図１８に示されているように、電場の濃縮が可能である。インダクタおよび／または反対のソーベント構造は、前述の特性を持つ場合がある。導電材料は、少なくとも一部が誘電層により覆われている場合がある。
【０１６７】
動的電場は、電解、または、電解生成物の生成による故障を防止するため、交流により作られることが好ましい。
【０１６８】
動的電場は、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒の周波でサイクルすることが好ましいが、より好ましくは約１，０００サイクル／秒乃至１，０００，０００サイクル／秒の周波数、さらに好ましくは約２，０００サイクル／秒乃至約５０，０００サイクル／秒の周波数、最も好ましくは約５，０００サイクル／秒乃至約１０，０００サイクル／秒の周波数である。
【０１６９】
収着装置は、さらに少なくとも１つの圧電弁またはポンプを備えていてもよい。
また、収着装置は、少なくとも１つの熱電モジュールを備えていてもよい。
【０１７０】
収着装置は、２次元または３次元の形、または、円、正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形、交互に配置された直線、らせん形、多面体、測地配置からなる群から選択される配置を持っていてもよい。
【０１７１】
本発明の方法、装置、システムは、マイクロプロセッサで制御されてもよい。本発明の収着装置は、少なくとも１つの電力調整装置を備えていてもよい。適切な電力調整装置は電圧変更装置（圧電変圧器または高周波変圧器）、多位相周波発生装置、多位相周波増幅器（パワートランジスタ、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）、絶縁ゲート双極トランジスタ（ＩＧＢＴ））、またはこれらの組み合わせを含む。
【０１７２】
ある実施例では、図２２に示されるように、本発明のマイクロチャネルやマイクロ層を含むための吸収粒子を製造することが望ましい場合がある。粒子は、効果的な界面動電システムに好ましいすべての機能、つまり、中間多孔性、吸収材料、結合樹脂、電磁気エネルギー需要体、熱電動物質、触媒、アスペクト比が高い分子を含む。完全に機能する粒子を作成することは、製造過程を簡単にするとともに、高い質量移動と拡散率を維持する。粒子は、エマルジョン集積、微小懸濁重合、化学的フライス、および、当業者には周知のその他の技術により形成される場合がある。
【０１７３】
本発明の装置は、真空ポンプとして動作してもよい。収着は少なくとも以下の２つの機能を実行する。
１．一定の体積内の気相分子数を低くする、
２．変換エネルギーを追加する前に、指定位置に分子を固定するための歯止めメカニズムとして機能する。
【０１７４】
適用される界面動電エネルギーは、少なくとも以下の３つの機能を実行する。
１．それぞれの収着部位から結合分子を解除するためのエネルギーを提供する、
２．脱着した分子を次の収着部位に向けてバイアスするための変換エネルギーを提供する、
３．順次の収着部位間の増加する距離により定義される静的圧力に対して、分離した分子を加速するために必要な力を提供する。
【０１７５】
ソーベント構造は、少なくとも以下の３つの機能を実行する。
１．収着サイトを提供する
２．圧力によって決定される方向に質量を拡散することを阻止するために、十分な蛇行経路を提供する、
３．電磁気エネルギーを受け取って脱着エネルギーに変換するために必要な機能を提供する。
【０１７６】
例えば、ある実施例では、図１０Ａに示されているように、一つの収着装置あるいは複数の収着装置は、室内または環境の気相分子を吸収してから脱着して、前記室内または環境の外向きに前記分子をバイアスすることにより、素子により圧力を減少または増加する目的における真空ポンプとして機能してもよい。ある実施例では、図１０Ｂに示されているように、部位のホッピング現象により、個別または一連の収着装置で圧力の変化が徐々に発生する場合がある。ある好ましい実施例では、複数の異なるソーベントが、複数の気体や濃縮可能な気相を吸収して排出するために使用される。ある実施例では、収着装置、またはこのような複数の装置は、電子顕微鏡、質量分析計、スパッタリング装置、化学気相堆積装置、化学酸素ヨウ素レーザー、乾燥機、蒸留装置、気体回収装置、化学反応装置、真空オーブン、集中荷電粒子ビーム分析システム、真空ろ過、ゲル乾燥、冷凍乾燥、遠心濃縮、物質処理、研究器具、粒子加速器と組み合わせて使用されてもよい。さらなる実施例では、収着装置またはこのような複数の装置は、例えば、航空宇宙機の呼吸気のため、また、航空宇宙または陸上の乗り物の燃料電池処理の燃焼の能率を増加するためなど外部環境に相対して定義された環境の圧力を増加するために使用される場合がある。ある実施例では、装置は、装置の選択メカニズムと組み合わせて、装置のポンプメカニズム両方を使用する。
【０１７７】
好ましい実施例では、収着装置は、
第一の基板層と、
前記第一の基板層の下に配置されたソーベント層と、
前記第一の基板層および前記ソーベント層のうち少なくとも１つに近接または接触する少なくとも２つの電極と、
前記ソーベント層の下に配置された第二の基板層と、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つのバイアであって、前記少なくとも２つの電極の間に配置された少なくとも１つのバイアと、
前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層のうち少なくとも１つを介して配置された少なくとも１つの収集ポートと、
を備え、前記第一の基板層、前記ソーベント層、および前記第二の基板層は、同一平面上にある。
【０１７８】
好ましい実施例では、本発明は、複数層のアーキテクチャを形成する物質の３つのコプラナーシートを対象とする。個々のソーベントユニットは、外側の端が共有されて、繰り返されるとつながるように、幾何学的に繰り返し可能であるような形になる（例えば、三角形、正方形、長方形、六角形など）。ユニットは、個々に作成できる、または、大きい基板の領域内に大きい数で定義することができる。一つの実施例では、いくつかの収着ユニット（一番上の層に圧迫される）は、添付された単独の共有されるソーベント層の上に配置できる。その後、熱消散層（孤立層として、または圧迫されたシートとして）をソーベント層の下に追加できる。このような構成では、１つの大きいソーベントだけが利用されるにもかかわらず、一番上の層が多数の個別の収着ユニット（またはセル）を定義する。本発明の準備方法は、レーザー切断、ＬＩＧＡ処理、フォトリソグラフィーパターン、機械または化学エッチング、ＥＤＭ、蒸気スプレー、レーザー蒸着、鋳造、射出成形、ハイドロフォーミング、プレス、押出加工、スクリーン印刷、電着、電気メッキ、無電極メッキ、静電自動組立、原子層成長法、その他関連する製造技術を含むことができる。
【０１７９】
設定や使用目的に応じて、複層構造の最も外側の層の一つまたは両方が熱冷却または回収面として機能する（つまり熱交換）。例えば、冷却装置／ヒートポンプ処理では、両面が熱交換面として機能する。下にある面は、物質の分離装置として配置されており、排気管のように、および／または電気回路の公正要素のように、収着熱を消散するために機能することができるが、一方で上にある面は呼気／排気管として機能する。これらの面は、金属、合金、複合物、熱伝導物質の母型構造などを含むがこれらに限定されない多数の物質から作成できる。熱交換面は、表面物質の熱交換特性を改善するように配置されたトポロジーを持つことが好ましい（例えば、フィン、細かい溝など）。
【０１８０】
構造の中央の薄膜は、特に、電極（つまりインダクタ）、電極接続、出入り口のバイア、ソーベント含有室を含む。操作の中心となる層は、熱と電気どちらも非誘導性である鋳造または射出成形プラスチック、エポキシ、その他の合成物から作成できる。中心の薄膜の活性領域（および収着セル）は、ソーベント、触媒および／または、収着物質の収着、反応、触媒、凝縮、運搬に敏感なその他の物理媒体を含有する。
【０１８１】
電極は、金属製または金属酸化（例えば、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、合金、これらの組み合わせ）、または、電動強化充填材を含有する導電性プラスチック／エポキシ樹脂の場合がある。電極は、ソーベントからソルベートを削除する（または「一掃する」）移動電波および／あるいは電界束／電圧スパイクを生成する。電極は、毎秒約６０から５，０００，０００サイクルの間、できれば、毎秒約５，０００から１０００，０００サイクルの間で生成される周波数により進行波を誘導するように設計設定される。熱交換材の表面トポロジーは、電気流体力学（ＥＨＤ）熱交換増進効果と呼ばれるものを引き起こすために、この波と、あるいは別の電位と相互作用する場合がある。
【０１８２】
図１Ａは、本発明の実施例に基づく、単独または連続して（例えば、このようなセルを単一表面に多く配置するか、または積み重ねて）使用可能な、一般的な中間周波進行波界面動電収着セル１００の側面図を示す。図１Ａは、ソーベント材料１２０のマクロ多孔層を挟む非導電性（例えば、誘電性）の基板表面１０２と第二の基板表面１０４を示す。この挟まれたマクロ多孔ソーベント層１２０は、任意の数の個別のソーベント材料およびその組み合わせを含む。現在使用されている、また開発されているソーベントのほぼすべてが、本発明の構造に組み込むのに適している。選択性を強化する、または収着機構および特性の多様性をもたらすため、ソーベントを混合または層状にしてよく、また触媒および／または金属粒子を含んでよい。 ソーベント層１２０に組み込むのに適したソーベント材料は、限定を目的とせず、ゼオライト（様々な結晶形状を有する）、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、修正および／または金属‐イオン交換ゼオライト、天然または修正Ｘ型ゼオライト（バイナリ二価カチオン交換金属を用いたドーピングを含む）、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト（および金属‐イオン交換修正に適した類似の天然発生吸着剤）、アルミノリン酸塩、シリコアルミノリン酸塩、金属交換シリコアルミノリン酸塩、イオン交換樹脂、単極樹脂、二極樹脂、芳香架橋ポリスチレンマトリクス、臭素化芳香マトリクス、メタクリル酸エステルコポリマー、吸着炭素質材料、吸着黒鉛材料、炭素繊維材料、ナノチューブおよび／または関連するナノ材料、吸着金属塩（限定を目的とせず、過塩素酸塩、シュウ酸塩、およびアルカリ土類金属を含む）を含む。
【０１８３】
ソーベント層１２０内のソーベント材料は、さらに様々な結合材料を含んで、ソーベント構造のマクロ多孔特性およびマイクロ多孔特性を（同質または異質定量のいずれかを通じて）制御することができる。また、電磁エネルギーの受容体、圧電材料、またはその組み合わせである電気伝導を変える材料も含まれる場合がある。
【０１８４】
複数の電極（例えば、インダクタ）、１０５、１０６、および１０７は、基板層１０２上に配置され（代わりに、ソーベント層１２０の表面上、表面内、または表面付近に配置することができる）、同様の電極と平行に接続される。電極１０５、１０６、および１０７は、収着セル１００の中心から離れて配置される。図１Ａは、３つの電極１０５、１０６、および１０７を示すが、本発明に基づくシステムは、任意の数の電極を含むように構成するか、または変わりに必要に応じて、あるいは空間および／または経費検討の結果可能であれば、そのような電極を２つだけ使用して作動するように構成することができる。
【０１８５】
また図１Ａは、誘電体層１０２の最も外側の電極１０５と隣接する電極１０６の間に配置される複数のインレットポートまたはバイア１０８を示す。対応するアウトレットバイア１１０は、基板層１０４上に配置される。コレクションバイア１１２は、ソーベント層１２０の中心にある。前記コレクションバイア１１２は、収着された材料を除去するための凝縮および／または収集点として機能し、基板層１０４に接続する。このようにして、コレクションバイア１１２は、望ましいシステムの特定の設計制限に応じて第二の基板層１０４を通過する場合としない場合がある。
【０１８６】
ソーベント層１２０は、図１Ａに示すように、ソーベント材料１２２全体で公正され、コレクションバイア１１２のすぐ近くに小球体または同様の微細構造１２４で構成することができる。ソーベント層１２０は、ソーベント材料から成る単一の連続する板であるか、または同様の他のソーベントユニットに近接して配置されるソーベント材料の個別のユニットとして定義できる。ソーベント層１２０は、エレクトロマイグレーション、熱拡散、および／または脱着特性を強化するように設計され、多孔性および／または材料勾配を有する反復パターンを含むように作成できる。図１Ａに示すように、インレットバイア１０８は、ソーベント層１２０を通過することができる。別の実施例において、層１２０のソーベント材料は、それを通過するインレットバイア１０８を持たずに配置できる。そのような実施例において、ソーベント層１２０は、送流材料の方向にマクロ多孔性、また進行電場の方向（例えば、コレクションバイア１１２の方向）にマイクロ多孔性となるよう配置される。これによって、送流の自由通路が基板層１０４上のアウトレットバイア１１０に通じる。この特定の設計において、ソーベント層１２０が同一機能を提供する送流の方向にマクロ多孔性として定義されるバイアを有する必要はない。
【０１８７】
第二の基板層１０４は、第１層と同一の非導体材料で構成することができる。代わりに、基板層１０４を導体（または非導体）熱インターフェイス／熱交換材料で構成することもできる。
【０１８８】
作動中、収着セル１００は、混合化学または分子精製のため、単独、平行、および／または連続して操作することができる。液体または気体送流は、基板層１０２中のインレットバイア１０８を通じて収着セル１００に入る。液体または気体送流は、前記収着セル１００に入る前に、任意でフィルターおよび／または触媒材料に曝すことができる。バイア１０８によって、混合または多重構成要素の気体または液体送流は基板層１０２を通過することができ、ソーベント層１２０に接触するようになる。これによって、構成要素が送流から除去（または収着）される。送流の非収着構成要素は、ソーベント層１２０を通過し、基板層１０４上に配置されたアウトレットバイア１１０を通じて収着セル１００から出る。
【０１８９】
ソーベント層１２０で生じる収着と断続的に、電極１０５、１０６、および１０７に多相電位およびフィールド流速（または電圧スパイク）を充電して、収着セル１００の中心（例えば、コレクションバイア１１２の方向）に向けた進行電場を生じる。電極１０５、１０６、および１０７は、類似する他の電極と平行に接続され、それぞれ適用される多相電位の１つの相に対応する。この進行電場は、最も外側の電極１０５から構造の中心に向けて移動するため、比較的短い期間の電場流速を用いて多重構造にする（または作用する）ことができる。このような方法で操作すると、２つの同時機構が作動してソーベント層１２０から吸着質を除去する。まず連続的な進行波が常にソーベント層１２０を一掃して非結合吸着質を除去する。同時に、電場流速がエネルギーを提供して、結合材料のソルベート‐ソーベント結合を破壊する。一旦ソーベントから分離されると、吸着質は進行波によってシステムから除去される。進行電場および場の流速が、片方または両方が重相または多相電気信号を生成できる結合された電源および／または結合された信号生成器を通じて収着セルに提供される。
【０１９０】
進行電波は、ソーベント層１２０を横断し、コレクションバイア１１２の方向に任意の吸着材料を一掃する。収着された材料の移動は、収着された化合物が進行電場によって活性化され、ソルベート‐ソーベント結合が一時的に破壊されるために起こる。非結合ソルベート（例えば、脱着された材料）は、進行波の場の勾配の結果として、ソーベント層１２０の中心に向かってバイアスされる（適用される電圧スパイクによる影響も含む）。脱着材料は、（コレクションバイア１１２に近いが）ソーベント層１２０に再吸着されるか、またはコレクションバイア１１２を通じて、あるいは連続的な送流に再度混入することによって、ソーベント層から出る。しかし、非常に強い再吸着力および界面動電力のため、送流に再度混入することは好ましくない。
【０１９１】
例として、空気を含む水（Ｈ２Ｏ）は、インレットバイア１０８を通じて収着セル１００および基板層１０４に導入される。空気を含む水は、ソーベント層１２０に入り、ここで水は吸着された後、コレクションバイア１１２に向けられる。残りの非収着材料（この場合は、脱水気）は、アウトレットバイア１１０を通じてセル１００から出る。この例において、ソーベントはアルミノケイ酸塩などの水を吸着できる任意の材料であってよい。
【０１９２】
微細構造１２４を含めると、コレクションバイア１１２付近のソルベート‐ソーベント結合を破壊するためのエネルギーを提供する必要が少なくなることによって、ソーベント層１２０からソルベート材料の引き込みが容易になるが、パックされた毛細管強化界面動電物質移動効果は保持される。層１２０のソーベント材料は、気体および液体材料の流れる方向にマクロ多孔性となり、進行電場の方向（例えば、コレクションバイア１１２の方向）にマイクロ多孔性となるように配置される。このように配置することで、圧力がスループット（物質対流）率を左右する一方、電気流体力学的、電気浸透的、電気移動的、および／または誘電泳動的力がソルベート拡散率を左右する。またこの配置によって、ソルベート分子が分極化またはイオン化するため、進行電場の効果を強化することもできる。基板層１０２および／または１０４を構成するための熱交換材料の使用は、収着熱および／または圧縮あるいは凝縮熱を取り除くおよび減勢する手段を提供することによって、プロセスをさらに強化する。
【０１９３】
図１Ｂは、本発明の別の実施例に従う、一般的な中間周波進行波界面動電収着セルを示す。図１Ｂのセル１００は、図１Ｂが吸着材料を除去する、送流を提供する、収着ユニットへ材料を配向する（一部の例において）、または逆に収着ユニットから材料を離すことを含む、多くの機能を提供する多様な機構１６０も表すことを除いて、図１Ａのセル１００と同一である。
【０１９４】
図１Ｃは、時間に伴う物質移動ゾーン（ＭＴＺ）の負荷率の変化を示すグラフである。 このグラフは、セル１００が実行するプロセスがどのように連続的および非バイナリとなるかを示す。本発明に従って、セル１００は、異なる容器または吸着材料間のサイクルを必要としない。
【０１９５】
図２は、図１Ａに示すおよび上述の収着ユニット１００のトップダウン図を示す。よって、図２は非導電性基板表面１０２、ソーベント材料１０４、電極１０５、１０６、および１７、バイア１０８および１１０、コレクションバイア１１２、ソーベント材料１２０、ソーベント材料１２２、および微細構造１２４を含む。
【０１９６】
図３は、複数の収着ユニットが単一のソーベント層上に配置されるシートを構成する図２の縮尺版を示す。図３において、一連の誘電層１０２が平行に配置され、単一の誘電層３００を形成する。前記表面層３００は、（上述のようなソーベント材料から成る個別に定義されたセルではなく）ソーベント材料１２０から成るさらに大きい単一層上に配置される。一連の平行な基板層１０４（図１Ａ参照）はソーベント層１２０の下に配置され、単一の基板層３０２を形成する。個別の収着ユニットは、それぞれこのような方法で配置され、上述のように収着システムの一部として機能する。
【０１９７】
図４は、本発明の実施例に基づく、一般的なクローズドサイクル（冷蔵／ヒートポンプ）中間周波進行波界面動電収着セルの側面図を示す。図１Ａの収着セルは、第二の熱交換層４５０を基板層４０２の上に配置し、蒸発室４４０を形成することによって、クローズドサイクルまたは冷蔵／ヒートポンプシステム４００の一部として機能するように構成することができる。この構成において、クローズドループシステムは、第二の基板層４０４上に配置されるアウトレットバイア４１０を有する場合と有さない場合がある。
【０１９８】
この設計において、脱着セルはクローズドループシステムとして機能する（例えば、作動流体４３０（図示せず）は、システム全体で連続的にリサイクルされる）。前記作動流体４３０を選択して、事前に選択された温度パラメータ内で作動するように、ソーベント材料と特異的に互換可能にする。ここで、前記ソーベントは低いエネルギー結合破壊要件を有する。クローズドループシステムの脱着相は、好ましくは基本的に非熱的および／または非オームとなるように設計される。
【０１９９】
作動中、前記クローズドループシステムの作動流体４３０は、作動流体と固体ソーベント材料の間の引力によって、インレットバイア４０８を通じてソーベント層４２０に引き込まれるため、低圧ガス状態となる。このプロセス中に、収着熱は熱交換表面４０４によって外部環境に伝導される。外部環境への熱移動は、熱拡散パスの長さが短い層構造を設けることによって促進される。
【０２００】
一旦吸着されると、収着材料は上述のように、コレクションバイア４１２の方向にソーベント層４２０の中心に向かって移動する。収着材料の移動は、電極４０５、４０６、および４０７によって生成される進行電波によって供給される結合破壊エネルギーおよび界面動電エネルギーに起因して生じる。前記電極４０５、４０６、および４０７は、他の類似する電極と平行に接続され、それぞれ上述の適合された多相電位の１つの相に対応する。設計に応じて、コレクションバイア４１２付近にあるソーベント層４２０の中心領域は、ソーベント材料４２２ではなく、微細構造４２４で構成される場合がある。上述のように、片方または両方が重相または多相電気信号を生成できる結合電源および／または結合信号発生器を通じて、進行電場およびフィールド磁束が収着セルに提供される。
【０２０１】
収着材料がソーベント層４２０の中心に移動するため、加熱された気体‐流体混合物で構成される。システム設計に基づいて、液体‐気体混合物は減少する体積の領域に追い込まれる。結果として、混合物はさらに凝縮されて液状になり、追加の熱遮断および冷却を生じる（これによって、追加熱が熱交換表面４０４を介して消失する）。
【０２０２】
収着液体は冷却された後、コレクションバイア４１２を通じて蒸発室４０２に入る。前記蒸発室４０２は低圧で維持され、蒸発室に入って沸騰する液体ソルベートを生じる。このように、相変化ソルベートは、熱交換表面４００を通じて外部環境から熱を除去する。
【０２０３】
本発明の実施例では、熱電（ペルチェ）素子は、図１１に示されているように、作動流体の濃縮を支援するために熱交換面に隣接状態にする。
【０２０４】
本発明の実施例では、熱センサーまたは熱電温度計（非表示）は、１つ以上の熱交換面上に埋め込まれる場合がある。これにより、収着セルが温度のフィードバックを提供することができるので、温度調節が可能になる。
【０２０５】
本発明の実施例では、収着ユニットが高温超導電体を囲む。超導電体の交互電磁場は、脱着を誘導して吸収冷却装置によりソルベートが循環するための原動力を提供する。このように、高温の超導電体は、外部の冷却源を要することなく、全体の長さとともに操作に必要な温度を維持することが可能である。これは、長距離および海面下で利用する場合には特に有用である。
【０２０６】
本発明の実施例では、収着ユニットは、縦列タイプの極低温冷却システムを作るためのその他の同様な冷却／ヒートポンプと積み重ねることができる。このような処理では、一連の収着セルが追加的に増加する温度差を作るために一緒に重ねられる。このような処理のそれぞれの下向きのユニットは、だんだんと低くなる沸点を持つ冷却装置を採用する。例えば、３層の極低温天然ガス液化システムでは、冷却装置は、冷却剤としてアンモニアやエチレン、メタンを含むことが可能である。反対に、同様な多段式の処理は、中でも廃熱回収システムで使用するための示差熱回収のために使用することが可能である。
【０２０７】
図５は、汎用の中間周波数の進行波界面動電収着セル５００の別の実施例を示す。Ｔ図５セル５００は、非導電性基質５１０上に表面触媒層も含んでいる以外は、図１Ａのセル１００と同じである。これにより、液体または気体の送流が残りのセル５００に入る前に触媒反応が発生する。
【０２０８】
上記の開示に関して、「層」という用語は、ある面積または体積を意味するものであり、必ずしも別個のまたは分離した薄膜を定義するものではなく、実際には「層」間の転移は段階的かつ不定形の場合があることが理解される。さらに、電極、バイア、バス、熱交換表面、物質移動域は、装置の非段階だが機能分野を援助する静電気自己組織化のような技術により製造される場合がある。
【０２０９】
本発明の装置は、単独、または、軍用や医療、工業、一般消費者、科学／研究施設、電話通信の業界による使用など、数々の用途や製品分野で温度制御の目的で別のシステムの一部として使用される場合がある。本発明の方法や装置、システムはミリワットから数千ワットまでの範囲の熱除去に使用される場合がある。本発明の方法の装置やシステムの例は、航空電子工学、ブラックボックス冷却、熱量計、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＯＩＬ（化学酸素ヨウ素レーザー）、ＣＩＤ（電荷誘起素子）、冷却室、冷却板、小型熱交換装置、恒温槽、除湿機、露点湿度計、電子回路冷却、電気泳道セル冷却装置、環境分析装置、熱密度測定、氷点参照、浸漬冷却装置、集積回路冷却、慣性誘導システム、赤外線較正源およびブラックボックス参照、赤外線検知器、赤外線探索ミサイル、レーザーコリメータ、半導体レーザー冷却装置、長時間使用可能な冷却装置、低雑音増幅器、マイクロプロセッサ冷却、マイクロトームステージ冷却装置、ＮＥＭＡ筐体、暗視装置、浸透圧系、パラメータ増幅器、光電子増倍管筐体、発電機（小型装置を含む）、精密機器冷却（レーザーおよびマイクロプロセッサ）、冷蔵庫（航空機、自動車、船舶、ＲＶ車、ホテル、インシュリン、携帯／ピクニック、製薬）、レストラン用ディスペンサー、自動スキャンアレイシステム、半導体ウェハー探触子、攪拌冷却装置、熱検査装置および兵器照準具、熱サイクル装置（核酸、タンパク、血液分析装置）、温度自動調節較正槽、組織標本および保管、ビジコン管冷却装置、ウェハー熱特性、水および飲料冷却装置、湿式温度制御装置、ワイン保管庫、恒温超伝導変圧器および導電体などを含むがこれらに限定されない温度制御に使用される。
【０２１０】
本発明のシステムは少なくとも１つの本発明の収着装置を備える。
【０２１１】
システムは、前記の複数の収着装置の少なくとも一部が連なってあるいは平行に接続されるシステムなど、複数の収着装置を備える場合がある。ある実施例では、前記の複数の収着装置の少なくとも一部は同一平面上に配置される。一部の実施例では、前記の複数の収着装置の少なくとも一部の端が接触している。収着装置は重ねる場合もある。ある実施例では、前記の複数の収着装置の少なくとも一部は異なるソーベント構造を備える。
【０２１２】
本発明のある実施例では、システムは、図１２と図１３に示されているように、界面動電的に支援された収着膜を形成する一連の多孔性の同一平面上にあるソーベント（吸収剤）と電極を備える場合がある。
【０２１３】
ある実施例では、システムは、さらに、少なくとも１つの分析装置を備える。その他の実施例では、システムは、複数の分析装置を備える。適切な分析装置は、火炎検出器、質量分析計、赤外分光計、ラマン分光計、紫外分光計、可視分光計、核磁気共鳴分光計、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、原子吸光分析装置、電位差計、分光光度計、これらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。分析装置は、病原体、放射性同位体、爆発物、爆発物前駆体、生体毒素、化学的毒素、これらの混合物の特定または濃度、または特定および濃度を分析する場合がある。
【０２１４】
ある実施例では、システムは少なくとも１つの超導電体材料を備える。適切な超導電体材料は、ｎｉｏｂｉｕｍｔｉｔａｎｉｕｍ、イットリウム酸、ビスマス、タリウム、バリウム、銅、タンタニド、これらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【０２１５】
ある実施例では、システムは高温の超導電体を冷却する場合や、超導電体により生成された電磁場流動により活性化される場合がある。
【０２１６】
ある実施例では、システムは、さらに、少なくとも１つの電子装置を備える場合がある。適切な電子装置は、テレビ、モニター、レーダー、マイクロプロセッサ、コンピュータ、赤外線アレイ、赤外線センサー、増幅器、無線受信機、半導体レーザー、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、サイラトロン、モーター制御などを含むがこれらに限定されない。
【０２１７】
ある実施例では、システムは、さらに、体液中の物質の存在やレベル、または存在とレベル両方を検出するためのセンサーを少なくとも１つ備える場合がある。体液は、血液、血清、尿、呼吸気、唾液、髄液、精液、膣分泌物の場合がある。物質は、グルコース、エタノール、薬物、ヒスタミン、タンパク、ポリペプチド、ポリ核酸、核酸、鉛、生体毒素、化学的毒素、これらの組み合わせの場合がある。
【０２１８】
ある実施例では、本発明は、患者の必要な身体機能を実行するための無生物組織を対象とし、前記無生物組織は、
本発明の収着装置を備え、
前記身体機能は、
血液からの毒素の除去と、
呼吸気からの毒素の除去と、
これらの組み合わせと、からなる群から選択される。
無生物組織に関して、収着装置は、患者あるいは患者の体外に移植される場合がある。
【０２１９】
ある実施例では、システムはさらに少なくとも１つの放射線分解反応装置を備える。
【０２２０】
ある実施例では、システムは、誘電体にあけられた微小の穴を備え、Ｂｕｒｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓにより作成されるような帯電端を持ち、二次電子放出の基本により操作される電子発生装置アレイを少なくとも１つ備える。
【０２２１】
ある実施例では、システムは、エキシマーレーザー、ダイオード励起レーザー、ＣＯＩＬ（化学酸素ヨウ素レーザー）のようなレーザー装置を備える場合がある。
【０２２２】
ある実施例では、システムはさらに少なくとも１つのバッテリーを備える。収着装置は、ハイブリッドカーのように充電中にバッテリーを冷却することが好ましい。
【０２２３】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える鋳造冷却ボックスを対象とする。
【０２２４】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える脱水装置を対象とする。
【０２２５】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える脱臭装置を対象とする。
【０２２６】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える酸素浄化素子を対象とするが、特に、医療器具で利用されるような携帯型を対象とする。
【０２２７】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える冷却装置、特に携帯型を対象とする。ある適用では、冷却装置は、冷却装置は太陽エネルギーの集電装置を備える場合がある。
【０２２８】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置、特に、携帯型の収着装置を備えたヒートポンプ装置を対象とする。ある実施例では、ヒートポンプ装置が、導電体もしくは半導体、超導電体、高温超導電体を冷却する。ある実施例では、ヒートポンプ装置は、導電体、半導体、超導電体、高温超導電体の放射エネルギーにより操作する。
【０２２９】
ある実施例では、本発明は本発明の収着装置を備えたコンピュータ処理装置を対象とする。
【０２３０】
ある実施例では、本発明は、エキシマーレーザー、ダイオード励起レーザー、化学酸素ヨウ素レーザーなどの本発明の収着装置を備えたレーザー装置を対象とする。
【０２３１】
ある実施例では、本発明は本発明の収着装置を備えた車両を対象とする。車両は、航空宇宙機、水中機、陸上車（ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車を含む）。ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える車両の車内の空気を浄化するための装置を対象とする。ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた車両の車内の水を浄化する装置を対象とする。ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備える車両の車内を冷却するための装置を対象とする。
【０２３２】
ある実施例では、本発明は、メタノール改質装置やメタン改質装置のような、本発明の収着装置を備えた燃料改質装置を対象とする。
【０２３３】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた燃料浄化装置を対象とする。
【０２３４】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた燃焼装置を対象とする。燃焼装置は、石炭を燃料とする発電機や天然ガスを燃料とする発電機、住宅用または企業用加熱炉などの加熱炉の場合がある。
【０２３５】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた燃料電池を対象とする。
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた車両の排気を浄化するための装置を対象とする。
【０２３６】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた汚染対策の装置を対象とする。
【０２３７】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた、人間または動物の居住のため、または、食物保管のための温度調節室の装置を対象とする。
【０２３８】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた分析装置のための濃縮器を対象とする。ある実施例では、本発明は、火炎検出器、質量分析計、赤外分光計、ラマン分光計、紫外分光計、可視分光計、核磁気共鳴分光計、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、原子吸光分析装置、電位差計、分光光度計、これらの組み合わせなど、本発明の収着装置を備えた分析装置を対象とする。
【０２３９】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた石炭変換のための酸素源を対象とする。
【０２４０】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた発電装置の酸素源を対象とする。
【０２４１】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた燃料電池の酸素源を対象とする。
【０２４２】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた冷凍機冷却装置、および、前記収着装置に連結された熱電モジュールを対象とする。
【０２４３】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えた冷却または過熱のための温度調節装置を対象とする。前記収着装置は、密閉型収着装置であり、前記収着装置はさらに液体を備え、前記温度調整装置は携帯型である。
【０２４４】
ある実施例では、本発明は、温度調節装置を対象とし、温度調節装置は制御可能な導電性を持つ断熱層を形成する。ある実施例では、本発明は、温度調節装置を対象とし、温度調節装置は断熱層と双方向のヒートポンプの間で交互に変換する場合がある。ある実施例では、本発明は、温度調節装置を対象とし、温度調節装置は、ミサイルシステム、航空宇宙機、電子筐体、またはこれらの組み合わせである。
【０２４５】
ある実施例では、本発明は、上記の温度調整装置である、本発明の収着装置を備える衣料物品を対象とする。衣料物品は、軍用防護服または民間用防護服の場合がある。衣料物品は、ヘルメット、手袋、顔面マスク、個人用防弾チョッキ、耐火性の衣服、温度の極端な変化や危険な化学剤、危険な生物兵器、放射性同位体物質、これらの組み合わせに対する防御服の場合がある。
【０２４６】
ある実施例では、本発明は、本発明の収着装置を備えるレーザーのための熱管理装置を対象とする。
【０２４７】
ある実施例では、本発明は、流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記混合流体のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記脱着した第一の構成要素を分析するステップとを含む。
【０２４８】
ある実施例では、本発明は、流体混合物の構成要素を分析する方法に係り、前記方法は、
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップと、
前記排出流体流を分析するステップとを含む。
【０２４９】
上記の分析方法は、さらに、前記流体混合物より低い流速を持つ搬送ガス流を提供するステップを備える。
【０２５０】
上記の分析方法は、さらに、複数の収着構造を提供するステップを備えてもよく、特に、複数の収着構造は、図２０に示されるように、定義されたアドレス可能な場所に配置される。
【０２５１】
上記の分析方法において、脱着ステップはマイクロプロセッサ制御であってもよい。
【０２５２】
上記の分析方法において、流体混合物は、少なくとも病原菌、放射性同位体、爆発物、生体毒素、化学的毒素、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される物質から構成される場合がある。
【０２５３】
当業者には、本発明の精神や範囲を逸脱することなく、本発明やここに示された特定の例にさまざまな変更や変形を行うことができることが明らかである。このように、本発明は、請求項すべておよびこれらの相当物の範囲内において、本発明の変更や変形を含むことを意図する。
【０２５４】
実施例
本発明は、さらに以下の例を定義する。ここで、特に指定のない限り、すべての部分および百分率は重量であり、度は摂氏である。これらの例は、本発明の好ましい実施例を示すが、例証のみを目的としていることを理解されたい。上述の説明およびこれらの例から、当該技術分野に精通する者は、本発明の本質的特質を確認し、またその精神および範囲から逸脱することなく、本発明に関する変更および修正を行って、それを様々な用法および条件に適合することができる。
【実施例１】
【０２５５】
例１：改良された検出器
質量分析計およびガスクロマトグラフなどの分析装置は、被分析物濃度が低いと解像度が低減する場合がある。この問題の対処法の１つは、その種を監視下で好ましい解像度が得られるレベルまで濃縮することである。機械ろ過、凝縮（分画）、および膜または吸着分離技術によって、濃縮ステップを実行できる。フォン（Ｆｅｎｇ）およびミトラ（Ｍｉｔｒａ）［ジャーナル・オブ・マイクロコラム・セパレーション（Ｊ．ｏｆ Ｍｉｃｒｏｃｏｌｕｍｎ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）、１２（４）：２６７‐２７５（２０００）］は、マイクロトラップを含むソーベントを、抵抗加熱によって定期的に脱着できることを示している。前記マイクロトラップは、適切なソーベントを含む細い穴のあいたステンレス鋼のチューブで構成されている。前記チューブの全長を通って電流が伝導され、オーム熱を生じる。この熱がソーベントに伝達されて、脱着が生じる。脱着は、収着より短い期間で生じるため、吸着‐脱着種の濃度が増加する。システムの熱質量は、サンプル間の冷却に相当の時間を要する。システムの機械的サイズは、特に微細構造分析装置に組み込むには適さない。
【０２５６】
本発明の装置およびシステムを使用して、様々な微分子および高分子を事前濃縮してよい。この方法は、様々な方法で導電性が変えられる微細構造のソーベントを使用する。好ましくは、前記ソーベントを誘電性材料と混合して、ソーベント粒子を密に染み込ませる。これによって、不要な非ソーベント材料のオーム熱なしに個別の収着部位に電気エネルギーを伝達することができる。赤外線熱電対センサーを使用する我々の試験は、著しい熱生成なしに電気脱着を生じ得るため、冷却期間を投入することなく複数のサンプル処理を行うことができることを示す。図１４を参照のこと（プリントアウトした図を参照）。この方法のマイクロアーキテクチャおよび層流性質によって、複数のサンプル濃縮器を小さい領域に組み込むことが可能になる。これらの濃縮器は、好ましくは特定のアナライト種をトラップするように設計されたソーベントを含むことができる。個別の濃縮器は、電気エネルギーを一連の導電性バス（または導体）に加えることによって連続的に対処することができる。これらのバスは、バイナリコンバータに対して１０進で配置することができる。ここで、個別の濃縮器の位置はＸ軸とＹ軸で定義および示される。マイクロプロセッサは、連続的な脱着エネルギーのタイミングを提供する。検出器からの出力を用いて、個別の濃縮器から搬送ガスにアナライトの溶出が調整される（空気圧式輸送の遅延をもたらす）。適切に構成されると、装置は、単一の検出器または複数の検出器を用いて、様々な病原体、放射性物質、爆発物、および毒性物質に対応できる。
【０２５７】
界面動電的に脱着構成要素を、分析対象の元のガス流より流れの少ない搬送ガスの流れに誘導することによって、さらに性能を改良できる。
【０２５８】
例えば、空港警備局において、５立方フィート／分の気流が一連のソーベント含有微小濃縮器を通過する。この濃縮器は、好ましくは警備担当員にとって関心のある様々な部分、例えば放射性物質、爆発前駆体などを吸着および保持するソーベントを含む。事前設定された間隔で、各濃縮器を配置し、次に電流を加えて、吸着された任意の構成要素を脱着させる。同時に、界面動電力を適用して（例えば、常誘電または進行波エネルギー）、脱着された構成要素を検出器に向けられる第二の０．０１立方フィート／分ヘリウム搬送ガス流にバイアスさせる。前記検出器は、指定時刻に作動して、個別の濃縮器から生じる搬送ガスの一部を分析する。報告プロトコルによって、各濃縮器を監視することができる。より複雑なプロトコルによって、個別の検出器が異なるサンプル局を監視することができる。前述の場合、検出器は、サンプルとなる気体の元の量の５００分の１のみを分析すればよく、また搬送ガスは検出器の性能に最も適した種類である。また、アナライトはソーベントによって濃縮されるため、搬送ガス流量が減少し、吸着された種の濃度は空気中の元の濃度より何桁も高くなる。
【実施例２】
【０２５９】
例２：改良された炉
本発明の酸素富化装置は、炉に入る空気から窒素分子を除去し、酸素含有量を増やすことによって、炉の燃焼効率を向上させることができる。実際に、図１７に示すように、消費される天然ガスは１３．８％少なく、微粒子、二酸化炭素、亜酸化窒素、および他の温室効果ガス排出が著しく減少する。
【実施例３】
【０２６０】
例３：圧電バルブおよびポンプ
配向圧電繊維または粒子を、例えばシリコンゴム、ＥＤＰＭ、ブタジエンゴムなどの柔軟性のある媒体に投入するか、または別の方法で配置してもよい。開口部は、例えば、レーザー切断などによって、柔軟性のある媒体において切断するか、または別の方法で形成する。圧電材料は、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、電場が適用されると、分極した圧電繊維または圧電微細構造の方向によって、柔軟な媒体が開口部を収縮または拡張する方法で、強力な電場において偏極または分極する。分極フィールドより小さい電場は形状が類似しており、初期分極と同一または異なる極性を有する。
【０２６１】
上述のバルブは、以下の属性を有する。
（１）個別の機械部品を持たない。
（２）機械バルブに比べ、極めて高速に起動および停止することができる。
（３）より大きなシステム（例えば、分析装置など）に統合する、または連結するためにマイクロバルブが必要な基板上でパターン化することができる。
（４）容易に大量生産できる。
（５）生体弁を模倣できる。
（６）数千の平行チャネルおよびバルブ（蒸気圧縮システム、触媒システム、収着システム、生物または化学定量法、ポンプシステムなど）を必要とするマイクロチャネルを有する装置に統合できる。
（７） 圧電材料が直線チャネルの下に配向され、電極が前記圧電材料に沿って、またはその周囲（同心円状）に配置される場合は、図１５Ｂに示すように、重相電位を電極に加えることによって、ぜん動ポンプを形成してよい。
（８） 圧電ポンプおよびバルブは、ソルベートの電気的脱着および／または界面動電移動を生じる同一の信号によって起動してよい。
【実施例４】
【０２６２】
例４：脱着された構成要素のイオン化
本発明のソーベント装置内の気体／液体脱着構成要素を操作するために、脱着後に構成要素を部分的にイオン化することが好ましい。これは、ソーベント材料中の配向高アスペクト比導電「ウィスカー」を散在することによって実現できる。これらの材料は、導電性アクリル繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、または他の類似する材料であってよい。パッシェン曲線は、１環境および７ｍｍ分離で平たい電極間の破壊電界強度を確立するための最低電圧が３４０ボルトであることを示している。高アスペクト比電極（先のとがった電極）を使用することによって、破壊電圧を削減し、電極分離を増加させることができる。電極寸法の関数としての破壊電界強度の絶対値は、計算式
【０２６３】
【数１】
【０２６４】
Ｅｂ＝破壊電界強度
ｒ＝電極半径
で得られる。
出典：Ｈａｎｄｂｕｃｈ ｄｅｒ Ｐｈｙｓｉｋ １４，ｐ．１５４．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ），ベルリン，１９２７。
【０２６５】
先のとがった電極の場合、破壊電界強度は電極付近で少しだけ上回り、この領域でイオンが形成されてコロナ放電が生じる。カーボンナノチューブの電極サイズでは、このコロナを２００ボルト未満の低い電極電位で、電極間隔１００μｍ、大気圧で確立することができる。１
この配置で、マイクロ／ナノ電極の平面的なイオン化配列から適切な距離に保持されたインダクタに重相電位を加えることによって、脱着された構成要素の脱着および界面電動操作が低電圧で生じ得る。代わりに、例えば図２１に示すように、電極自体を高アスペクト比材料で構成してもよい。結晶化「ウィスカー」およびカーボンナノチューブは、物理吸着媒体およびイオン化促進構造として作用し得る。例として、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）は、好ましくは水素、酸素、および様々な他の分子を吸着することができる。これによって、ＳＷＮＴは、製造の流れの静電気‐界面電動操作の前駆としてイオン化も使用する空気分離装置における収着媒体の優れた候補となる。
【０２６６】
一般的なＳＷＮＴおよび炭素ナノチューブに関する別の興味深く有効な側面は、それらの電気抵抗が、特定の気体分子に曝されることによって変化することである。例えば、外部水素化ジグザグナノチューブは理想的な導電体となる。また酸素に曝されると、ＳＷＮＴは半導状態から金属導電状態に遷移する。この特性によって、適用される電気脱着エネルギーの観点からＳＷＮＴは自己調整する２，３。この効果は瞬間的および可逆的である。
１Ｍｏｄｉ，Ａ．，Ｋｏｖａｔｋａｒ，Ｎ．，Ｌａｓｓ，Ｅ．；Ｗｅｌ，Ｂ．，ａｎｄ Ａｊａｙａｎ，Ｐ．Ｍ．Ｎａｔｕｒｅ４２４（１７１）２００３。
２Ｄｅａｎ，Ｋ．Ａ．，ａｎｄ Ｃｈａｌａｍａｌａ，Ｂ．Ｒ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｃｓ８５（３８３２）１９９９。
３Ｄｅａｎ，Ｋ．Ａ．，ａｎｄ Ｃｈａｌａｍａｌａ，Ｂ．Ｒ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔ ７６（３７５）２０００。
【実施例５】
【０２６７】
例５：非熱プラズマの使用
プラズマにおいて、電子ガスエネルギーの９５％を分子振動励起に遷移することができる。プラズマは共振励起状態または準安定励起状態でイオンを生成する場合がある。プラズマが分子をその最低振動状態に励起する場合、プラズマは共振励起状態にあると呼ばれ、通常１０‐２から１０‐９秒と寿命が非常に短い。例：共振励起酸素分子の放射能寿命は２ｘ１０‐５秒である。逆に、電子的に励起された（自由プラズマ電子からのエネルギー移動）準安定種は、数秒、数分、および数時間もの非常に長い寿命を持ち得る。そのため、ソルベートの流れを界面動電操作する手段としてイオン化を用いる場合、または脱着を開始する手段としてイオン化または自由電子の生成を用いる場合に、プラズマ生成を規制することが重要である。
【０２６８】
一部の例では、準安定種が化学反応、または望ましくない、あるいは有害な副作用となるフリーラジカルの生成を開始する場合がある。その一例は、医療用の酸素濃縮器である。オゾンおよび水酸ラジカルの生成は、厳しく規制する必要がある。別の例では、準安定分子が一時的に依存性であり、種の分離を進行させるユニットプロセスである吸熱化学反応に関与する場合がある。
【０２６９】
非熱プラズマは、２つの方法で連続的な収着プロセスを支援することができる。
１．自由電子を生成することによって、分子種をイオン化することができ、それによって、ソルベートを界面動電バイアスするために必要な二次極モーメントを提供する。
２．自由電子から分子振動の励起への放電エネルギーの移動によって、脱着を開始することができる。
【０２７０】
さらに、電子的、振動的、および回転的に励起する種は、分離プロセスによって相乗的に支持される化学反応を刺激することができる。
・ランジュバン分極を捕獲して、イオン‐分子複合体を形成できる。または
・イオン中性粒子の相互作用によって、中性粒子における双極子モーメントを誘導できる。
・Ｎ２イオンおよび水分子の相互作用によって、Ｈ２Ｏイオンを生成し、次に中性Ｈ２Ｏ分子と相互作用してＯＨラジカルを生成できる。ＯＨラジカルは、気流における汚染物質の破壊に関連する酸性行動を提供する。
【０２７１】
当該技術分野において周知のように、非熱プラズマを使用して、分子の構成要素を分離することができる。分子結合の破壊に必要なエネルギーは、イオン、電子、フリーラジカル、および電磁放射の量子を介して送達される。非熱プラズマを形成する１つの方法は、誘電フリットまたはペレットによって分離される複数の電子を有することによる。高電圧交流を電極に加える。これは、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）反応器として知られる。図１２に示すように、ＤＢＤ反応器は、中間周波連続吸着技術（ＭＣＡＴ）ＥＨＤに援助される収着膜構造に統合することができる。
【０２７２】
一例では、ＣＯ２をＤＢＤ反応器の内部に向けて、ＣＯおよびＯ２に分離する。前記ＤＢＤ反応器は、好ましくはＣＯを吸着するソーベント（塩化第一銅‐ドープゼオライト）に囲まれる。Ｏ２は、反応器中に持続し、捕獲され、吸着されたＣＯは定期的に脱着および界面動電バイアスされて浸透方向に進行する。ＤＢＤ反応器において生成されたイオンおよび自由電子は、浸透の界面動電移動を援助する。
【実施例６】
【０２７３】
例６：吸熱プラズマ反応器
多くの有効な吸熱反応は、反応物質を熱的または非熱的プラズマに曝すことによって援助できる。このような反応のエネルギー効率は非常に高い（通常８０‐９０％）。プラズマは、熱的、電気的、または核分裂フラグメントの停止プロセス（プラズマ放射線分解）によって生成される。プラズマ放射線分解によって、水または二酸化炭素を分離する。
【０２７４】
【化１】
【０２７５】
逆反応Ｈ＋ＯＨ＋Ｍ→Ｈ２Ｏ＋Ｍは、非常に速く進行するため、プラズマ放射線分解などのプロセスが有効となる場合は、初期反応生成物（Ｈ２およびＯＨ）の中間分離が必要である。
【０２７６】
本発明の装置およびシステムは、本発明の装置およびシステムにおいてイオン化によって反応物質を可動にするため、放射線分解反応装置用の下流分解装置として機能する場合がある。そのため、プラズマ誘発性化学反応器が本発明の方法に対する前駆体となることが想定される。触媒、放射線分解、加熱分解、および原形質分離を独立または組み合わせて使用すると、分離解離を生じ得る。次に、本発明の方法を用いて、廃熱および他のエネルギー源を利用して、燃焼プロセスから二酸化炭素を解離することができ、またその生成物（酸素および一酸化炭素）を再利用して燃焼を促進することができる。
【０２７７】
【化２】
この収率は、逆反応
【化３】
【０２７８】
によって抑制される。
即座にＣＯ、Ｏ２を分離することによって、逆反応を回避する。
【実施例７】
【０２７９】
例７：パックベッドコロナ放電
図１６に示すように、交流（ＡＣ）電圧が同心電極に加えられる場合がある。円筒の内面と外面との間には、ソーベントおよび誘電体および／または強誘電材料が含まれる。また、電気伝導促進材料が含まれる可能性もある。ＡＣ電圧は、任意の吸着部分の脱着を生じさせ、またいくつかの分子をイオン化するか、またはフリーラジカルあるいはエネルギー電子（非関連）を形成する。重相電位を近くのインダクタに加えることによって、イオン化した粒子を希望する方向に進行させる。ソルベートの脱着および移動は同時に生じる。インダクタの他の配置によって、イオン化した粒子を移動させることができる。例えば、非均一電場を電極の形状を変えること、または介在する誘電体の誘電率を調整することによって形成することができる。イオンドラッグ効果が生じることによって、加速したイオン化分子が非イオン化分子と衝突し、その運動エネルギーのいくらかを伝達するため、イオン化する必要のある脱着分子はほんの一部である。電子発生器の配列を使用して、（バール・エレクトロ・オプティクス（Ｂｕｒｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ‐Ｏｐｔｉｃｓに関して上述の）二次電子放出原理によってイオンを生成することができる。
【０２８０】
チタン酸バリウム鉛（ＰｂＢａＴｉＯ３）を強誘電材料として、また圧電材料として使用することができる。ＡＣ電圧を加えることによって、イオン化および振動がともに生じる。前記振動によって運動エネルギーがソーベント‐ソルベート複合体に与えられ、ソルベートが放出される。また、同様にＡＣ電位を加えることによって、非結合状態のソルベートが一部イオン化される。次に、非均一電場を有するイオンの相互作用によって、前記ソルベートが除去される。
【０２８１】
大気圧の使用で、気体をイオン化するための誘電体バリア放電が増加する。ＢａＴｉＯ３などの強誘電材料を、その強誘電キュリー点以下で使用してもよい。強誘電材料を層状、ペレット化、または別の方法で構成してもよい。これらの材料は、外部電場の適用に関わらず、自発分極を示すことができる。
【実施例８】
【０２８２】
例８：パックベッドコロナ放電
本発明の装置は、ぜん動電流体力学的（ＥＨＤ）に支持された収着膜として作動するように構成できる。当該技術分野において周知のとおり、炭素またはゼオライトをポリマー薄膜に加えることによって、同様の動的直径を有する気体を分離するための分子ふるい機構を提供できる。あいにく、これらの膜は浸透制限を克服するために高圧力差を必要とする。さらに、ポリマー塩基膜は選択性と流速間のトレードオフを被る。本発明の装置は、収着部位へのアクセスが容易な流体分布通路を有して構築できる。図１３に示すように、重大な圧力ドライバーなしに脱着部分を界面動電的にバイアスして、浸透方向に拡散できる。
【０２８３】
ここで、範囲が分子量などの物理特性、または化学式などの化学特性に対して使用される場合、実施例固有の範囲のすべての組み合わせおよび副組み合わせが含まれることを意図する。
【０２８４】
本明細書において引用または記述される各特許、特許出願、および公開の開示は、その全体をここで参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０２８５】
当該技術分野に精通する者は、本発明の好ましい実施例に対して、多くの変更および修正を行うことができること、およびそのような変更および修正は本発明の精神から逸脱することなく行うことができることを理解する。そのため、添付の請求項は、本発明の真の精神および範囲内に含まれるため、そのような等価的変化をすべて包含する。
【図面の簡単な説明】
【０２８６】
本発明についての理解を深めるために提供され、本明細書に組み込まれてその一部を成す添付の図面は、本発明の原理を説明する記述とともに、本発明の実施例を示す。図面において、
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施例に基づく中間周波進行波界面動電吸着ユニットについての一般的な説明を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、マニホールドアセンブリを含む図１Ａの吸着ユニットを説明する。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明に基づく連続的非スイングシステムの経時的な％ＭＴＺロードの変化を表すグラフである。
【図２】図２は、図１Ａの上面図を示す。
【図３】図３は、複数の吸着ユニットが単一のソーベント層上に配置されるシートを構成する図１Ａの別の実施例を示す。
【図４】図４は、本発明の実施例に基づく一般的な密閉サイクル（冷蔵／ヒートポンプ）中間周波進行波界面動電吸着ユニットを示す。
【図５】図５は、触媒を含む吸着ユニットの実施例を示す。
【図６】図６は、電極が流体を駆動して脱着エネルギーを提供する、液体吸収装置を示す。
【図７】図７は、吸気流によって供給される８０：２０混合物を分離する本発明の方法の一実施例を示す概略図である。ここで、混合物の総重量に基づいて、重量の８０％存在する材料に対してソーベントを含み、また電極を含んで脱着材料の界面動電バイアスを提供する。この装置はソルベートを連続的に吸着する働きをする。
【図８】図８は、対立するソーベント室の聴覚上のリンクを示す図である。
【図９】図９は、サイクル、収着‐界面動電バイアス脱着の期間を示す概略図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、カスケード式真空ポンプを示す概略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、脱着‐収着部位ホッピング現象を示す概略図である。
【図１１】図１１は、熱交換表面に隣接して配置され、作動流体の凝縮を援助する熱電（ペルチェ（Ｐｅｌｔｉｅｒ））装置を示す概略図である。
【図１２】図１２は、界面動電的に支持される収着膜を形成する一連の多孔質コプラナーソーベント（吸着質または吸収質）および電極を示す概略図である。
【図１３】図１３は、酸素および窒素の混合物の分離の界面動電的に支持されるソルベートの拡散を示す概略図である。
【図１４】図１４は、温度（華氏で５０Ｘ）、適用される電圧（ボルトで２０Ｘ）、および時間の関数として酸素濃度を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、圧電バルブを示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、ぜん動活動が可能な三相圧電ポンプを示す。
【図１６】図１６は、例７に記載するパックコロナ放電装置を示す。
【図１７】図１７は、例２に記載する炉の燃費率の関数として、濃縮費（ＵＳドル）を示す。
【図１８】図１８は、イオン化のフィールドコンセントレータとしての高アスペクト比要素の概略図を示す。
【図１９】図１９は、ヒステリシス、渦電流、誘電加熱、またはその組み合わせを調整するために負荷サイクル高周波パルスを変えるよう正弦波を近似するパルス幅変調の概略図を示す。
【図２０】図２０は、定義されたアドレス可能な位置に配置される複数の収着構造の概略図を示す。
【図２１】図２１は、導電性の高アスペクト比要素のインダクタ（「ウィスカー」）の概略図を示す。
【図２２】図２２は、本発明のマイクロチャネルまたはマイクロ層への封入に適切な吸着粒子の概略図を示す。この粒子は、中間多孔質、吸着材料、バインダ樹脂、電磁エネルギー受容体、熱導電体、触媒、および高アスペクト比要素などの効率的な電動収着システムに対して好ましい機能性をすべて含む。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップとを含む、
流体混合物の構成要素を分離するための方法。
【請求項２】
前記ソーベントが吸着剤である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ソーベントが吸収剤である、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
１立方センチメートルあたりの収着部位
毎秒前記混合物から分離される前記第一の構成要素のモル数
の比率が、約６．１×１０２２より小さい、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
１立方センチメートルあたりの収着部位
毎秒前記混合物から分離される前記第一の構成要素のモル数
の比率が、約６．１×１０２０より小さい、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記脱着ステップおよび界面動電的バイアスステップが、実質的に同時に生じる、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記脱着ステップまたは界面動電的バイアスステップが、動的電場、静的な非均質の電場、準静的な電場、電磁エネルギー、圧電材料による振動エネルギー、電気伝導、イオン照射、電子照射、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つをソーベント構造に印加することによって生じる、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記脱着ステップおよび前記界面動電的バイアスステップが、動的電場によって生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記脱着した第一の構成要素を収集するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体を収集するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記吸着ステップによって発生する収着熱を収集するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記動的電場が、前記第一の構成要素の少なくとも一部をイオン化して、イオン化した第一の構成要素を形成する、
請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記動的電場が、前記第一の構成要素の少なくとも一部を分極して、分極した第一の構成要素を形成する、
請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記脱着ステップが、実質的に非熱的である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記動的電場が非熱プラズマを作る、
請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
プラズマを生成するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記プラズマが実質的に非熱プラズマである、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記脱着ステップが誘導電子遷移を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第一の構成要素が、実質的に前記流体混合物のベクトルに対して垂直な方向に界面動電的にバイアスされる、
請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
渦電流またはヒステリシス電流が、前記ソーベントに近接した材料を加熱する、
請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記動的電場が、移動電場、移動電波、電場束、電圧スパイク、多相起電電位、移動静電波またはそれらの組み合わせにより作られる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２２】
前記動的電場が連続的である、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記動的電場が断続的である、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記脱着ステップが、前記動的電場の頂部で生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２５】
前記脱着ステップが、前記動的電場の印加中に連続的に生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２６】
前記移動電波が、実質的に方形波、実質的に三角波、または実質的に正弦波である、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記動的電場が、少なくとも２つのインダクタによって生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２８】
前記動的電場が、多相電流によって生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２９】
前記静的な非均質の電場が、少なくとも２つのインダクタによって生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項３０】
前記インダクタが電極である、
請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記電極が、少なくとも１つの導電材料を備える、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記電極が、高誘電体バリアと接触させられる、または少なくとも部分的に被覆される、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記導電材料が、少なくとも１つの金属、酸化金属、導電性のセラミック材料、導電性のポリマー材料、もしくは合金、またはそれらの組み合わせを含む、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記金属または酸化金属が、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、もしくは合金、またはそれらの組み合わせである、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記導電性のセラミック物質が、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＢＮ、Ｎｂ、ジルコニア、またはそれらの組み合わせを含むセラミック複合物である、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記導電性のポリマー物質が、鎖間結合電子移動、バランス、伝導帯集団、Ｐ型ドーピング、Ｎ型ドーピング、またはそれらの組み合わせにより特徴づけられるポリマー物質である、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記導電材料が、高アスペクト比の導電体である、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記導電材料が、高アスペクト比の導電体を少なくとも１つ備える、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記高アスペクト比の導電体が、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせである、
請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記導電性ポリマー繊維が結晶性である、
請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記導電性ポリマー繊維が、導電性アクリル繊維である、
請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記高アスペクト比の導電体が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または表面水素化ジグザグナノチューブである、
請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記動的電場が交流によって生じる、
請求項２１に記載の方法。
【請求項４４】
前記動的電場が循環する、
請求項７に記載の方法。
【請求項４５】
前記動的電場が、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記動的電場が、約１，０００サイクル／秒乃至約１，０００，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記動的電場が、約２，０００サイクル／秒乃至約５０，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記動的電場が、約５，０００サイクル／秒乃至約１０，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記動的電場が、１回／秒乃至約１０，０００回／秒で断続する、
請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
前記少なくとも１つのソーベントを含む前記ソーベント構造が粒子状であり、
前記ソーベント構造が、任意で、バインダ樹脂、電磁エネルギー受容体、熱伝導体、触媒、高アスペクト比材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の要素を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項５１】
前記ソーベント構造が、少なくとも２つの反対のソーベント構造を含み、
前記動的電場が、音響的に減衰させた空気共振または電気的な無効負荷を発生させるために、前記反対のソーベントに交互に印加される、
請求項７に記載の方法。
【請求項５２】
前記音響的に減衰させた空気共振が、前記吸着ステップ、前記脱着ステップ、またはその両方において補助する圧力変化を生じさせる、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記収着熱が熱交換要素に収集可能である、
請求項１１に記載の方法。
【請求項５４】
前記収着熱が対流によって放散される、
請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記熱交換構成要素が、金属、合金、金属複合材、合金複合材、マトリックス構造体、熱伝導性プラスチック、熱伝導性ポリマー、ＥＳＡ形成材料、またはそれらの組み合わせを含む、
請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記ソーベントが、約０．２７６Ｗ／ｃｍ−Ｋを超える熱伝導性を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項５７】
前記ソーベントが、熱伝導性材料と接触している、
請求項１に記載の方法。
【請求項５８】
前記吸着剤が、活性炭、黒鉛、活性アルミナ、分子篩、アルミノリン酸材料、ケイ素アルミノリン酸材料、ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、金属交換ケイ素アルミノリン酸塩、単極樹脂、双極樹脂、芳香族架橋ポリスチレン系マトリクス、臭素化芳香族マトリクス、アクリル系ポリマー、アクリル系コポリマー、メタクリル酸ポリマー、メタクリル酸コポリマー、ヒドロキシアルキルアクリル酸塩、ヒドロキシメタクリル酸アルキル、吸着性の炭素質材料、吸着性の黒鉛材料、炭素繊維材料、ナノチューブ、ナノ材料、吸着性の金属塩、アルカリ土類金属の金属粒子、イオン交換樹脂、ブドウ糖の線状ポリマー、ポリアクリルアミド、またはそれらの組み合わせである、
請求項２に記載の方法。
【請求項５９】
前記ゼオライトが、イオン交換金属ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、改質ゼオライト金属−イオン交換ゼオライト、天然Ｘ型ゼオライト、改質Ｘ型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、菱沸石型ゼオライト、イオン交換樹脂、バイオセレクティブソーベント、またはそれらの組み合わせである、
請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの支持体をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６１】
前記ソーベントの少なくとも一部が、支持体に付着、または組み込まれる、
請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
ｖ 前記支持体が、天然の粘土、焼成粘土、改質粘土、化学処理粘土、化学改質粘土、スメクタイト粘土、カオリン粘土、サブベントナイト粘土、カオリン−ハロイサイト粘土、カオリン−カオリナイト粘土、カオリン−ナクライト粘土、カオリン−アナウキサイト粘土、２元体マトリクス材料、第三級マトリクス材料、シリカ−トリア、シリカ−アルミナ、シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、繊維状材料、コロイド状シリカ材料、コロイド状アルミナ材料、コロイド状ジルコニア材料、コロイド混合物、表面修飾アモルファスシリコン過酸化物ナノ粒子、水和マグネシウムアルミニウムケイ酸塩、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、鉄支持体、非鉄支持体、導電性支持体、誘電性支持体、電磁レセプタ、またはそれらの組み合わせである、
請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
前記支持体が、焼結、熱分解、スラリー化、蒸気堆積、鋳造、エレクトロスプレー、電気泳動析出、押出し、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、シルクスクリーニング、光電リソグラフィ蒸着、静電自己組織化、高アスペクト比の微細加工、ＬＩＧＡ−形成、原子層成長法、鋳造、スタンピング、またはそれらの組み合わせによって適用される、
請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記支持体が、一連のマイクロチャネル、層状、多孔性の電極、一連の同心円状の層、またはそれらの組み合わせである、
請求項６０に記載の方法。
【請求項６５】
前記ソーベント構造が、一方向の微小孔性構造である、
請求項１に記載の方法。
【請求項６６】
前記ソーベント構造が、前記微小孔性構造の方向とは異なる方向のマクロ多孔性構造である、
請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記ソーベントが、微小孔構造の方向とマクロ多孔構造の方向との間の圧力差が、標準温度および圧力で約１ミリ秒を超える収着サイクル時間で、約１０パスカル未満であるような粒径を有する、
請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記脱着した第一の構成要素が前記微小孔性構造中を移動し、前記混合物が前記マクロ多孔性構造中を移動する、
請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの高アスペクト比の導電体をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７０】
前記ソーベント構造が、前記吸着ステップ、前記脱着ステップ、またはそれらの組み合わせを促進するために表面効果を用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項７１】
前記ソーベント構造が、前記脱着ステップを促進するために結晶格子を有する音響フォノン相互作用を用いる、
請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記高アスペクト比の導電体が、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせである、
請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
前記導電性ポリマー繊維が結晶性である、
請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記導電性ポリマー繊維が導電性アクリル繊維である、
請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
前記高アスペクト比の導電体が、単層カーボンナノチューブ、多層ナノチューブ、または、表面水素化ジグザグナノチューブである、
請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの圧電材料または強誘電体材料をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７７】
前記圧電材料または強誘電体材料が、繊維、粒子、ナノ粒子、またはそれらの組み合わせである、
請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記圧電材料または強誘電体材料が、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛、ロッシェル塩、石英、ポリフッ化ビニリデンホモ重合体、ポリフッ化ビニリデンコポリマー、ポリパラキシレン、ポリ−ビスクロロメチルオキセタン、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、フッ化ポリビニル、合成ポリペプチド、シアノエチルセルロース、またはそれらの組み合わせである、
請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記ソーベント構造が、電磁エネルギーの受信器または反射器をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８０】
前記電磁エネルギーの受信器または反射器が、電磁エネルギーを熱または振動エネルギーに変換し、前記熱または振動エネルギーを前記ソーベントに伝導する、
請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
前記電磁エネルギーの受信器または反射器が、前記電磁エネルギーを蛍光性または発光性の放射に変換し、前記蛍光性または発光性の放射を前記ソーベントに伝導する、
請求項７９に記載の方法。
【請求項８２】
前記ソーベント構造が、少なくとも２つの異なるソーベントを含み、
前記ソーベントのそれぞれは、混合物のうちの異なる構成要素に対して選択的である、
請求項１に記載の方法。
【請求項８３】
前記界面動電的なバイアスが、脱着した構成要素のそれぞれを前記流体混合物および前記他の構成要素のそれぞれのベクトルの方向とは異なる方向に移動させる、
請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記収着した構成要素のそれぞれが同時に脱着する、
請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記収着した構成要素のそれぞれが逐次的に脱着する、
請求項８３に記載の方法。
【請求項８６】
前記混合物が空気を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８７】
前記第一の構成要素が水である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記第一の構成要素が酸素である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項８９】
前記第一の構成要素が窒素である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９０】
前記第一の構成要素がアルゴンである、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９１】
前記第一の構成要素が二酸化炭素である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９２】
前記第一の構成要素が揮発性有機化合物である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９３】
前記揮発性有機化合物が、芳香族炭化水素、アルカン、シクロアルカン、ハロゲン化炭化水素、アルコール、エステル、アルデヒド、ケトン、グリコールエーテル、アミド、フェノール、またはそれらの混合物である、
請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記第一の構成要素が屋内空気汚染物質である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９５】
前記屋内空気汚染物質が、ホルムアルデヒド、アンモニア、二酸化炭素、またはそれらの混合物である、
請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
前記第一の構成要素が、ウイルス、バクテリア、真菌、マイコトキシン（Ｔ２）、サトラトキシン（Ｈ）、トリコテセンマイコトキシン、アフラトキシン、リシンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される大気中の生体毒素である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９７】
前記第一の構成要素が放射性物質である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９８】
前記放射性物質が、ラドン、トロン、アクチノン、クリプトン、重水素、トリチウム、炭素−１１、窒素−１３、フッ素−１８、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５、テクネチウム−９９ｍ、テクネチウム−９５、インジウム１１１、銅−６２、銅−６４、ガリウム−６７、ガリウム−６８、キセノン、水銀、ストロンチウム−９０、セシウム−１３７、またはそれらの組み合わせである、
請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記混合物が半導体製造プロセスの排出ガスである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１００】
前記混合物が燃焼排出ガスである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０１】
前記混合物が自動車の排出ガスである、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記混合物がボイラの排出ガスである、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０３】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が一酸化炭素である、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０４】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が少なくとも１つの窒素の酸化物である、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０５】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が二酸化硫黄である、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０６】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がオゾンである、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０７】
前記混合物が水溶性の混合物である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０８】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が揮発性有機化合物である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
前記揮発性有機化合物が、芳香族炭化水素、アルカン、シクロアルカン、ハロゲン化炭化水素、アルコール、エステル、アルデヒド、ケトン、グリコールエーテル、アミド、フェノール、またはそれらの混合物である、
請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が、ウイルス、バクテリア、真菌、マイコトキシン（Ｔ２）、サトラトキシン（Ｈ）、トリコテセンマイコトキシン、アフラトキシン、リシンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される水中の生体毒素である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１１】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が放射性物質である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１２】
前記放射性物質が、ラドン、トロン、アクチノン、クリプトン、重水素、トリチウム、炭素−１１、窒素−１３、フッ素−１８、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５、テクネチウム−９９ｍ、テクネチウム−９５、インジウム１１１、銅−６２、銅−６４、ガリウム−６７、ガリウム−６８、キセノン、水銀、ストロンチウム−９０、セシウム−１３７、またはそれらの組み合わせである、
請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が重金属である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１４】
前記重金属が、水銀、クロム、カドミウム、ヒ素、鉛、銅、ウラン、プルトニウム、トリウム、アルミニウム、亜鉛、銀、コバルト、またはそれらの組み合わせである、
請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が水溶性塩である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１６】
前記水溶性塩が、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩、ストロンチウム塩、ヒ素塩、硝酸塩、窒化物、水酸化鉄、またはそれらの組み合わせである、
請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記水溶性塩が塩化ナトリウムであり、
前記ソーベントが少なくとも１つのイオン交換樹脂である、
請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が、気化した触媒である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１９】
前記気化した触媒が、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、および、クメンからなる群から選択される芳香族炭化水素のスルホン酸である、
請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がグリコールである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２１】
前記混合物が、空気、天然ガス、液体プロパン、不活性ガス、有機溶媒、不飽和の炭化水素ガス、またはそれらの組み合わせを含み、
前記第一の構成要素または第二の構成要素が水である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２２】
前記混合物が天然ガスである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２３】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が、メタン、水、二酸化炭素、窒素、硫化水素、またはメルカプタンである、
請求項１２２に記載の方法。
【請求項１２４】
前記混合物が、線状アルカン、分鎖アルカン、または環状アルカンのうち少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２５】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が線状アルカンである、
請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２６】
前記混合物がゴミ投棄場の排出ガスである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２７】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がメタンである、
請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２８】
前記第一の構成要素が二酸化炭素である、
請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２９】
前記混合物が体液である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３０】
前記体液が、血液、血清、尿、呼吸気、唾液、髄液、精液、または膣分泌物である、
請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が、グルコース、エタノール、薬物、ヒスタミン、タンパク、ポリペプチド、ポリ核酸、核酸、鉛、生体毒素、化学的毒素である、
請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３２】
第一の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントおよび少なくとも１つの触媒を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に吸着するステップと、
少なくとも１つの吸着した反応生成物を形成するために 前記吸着した第一の構成要素の反応を触媒するステップと、
前記吸着した反応生成物を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記脱着した反応生成物を界面動電的にバイアスするステップとを含む、
少なくとも１つの反応生成物を生成する方法。
【請求項１３３】
前記脱着ステップおよび前記界面動電的バイアスステップが、実質的に同時に生じる、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３４】
前記脱着ステップおよび前記界面動電的バイアスステップが、動的電場によって生じる、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３５】
前記吸収剤および前記触媒が複合体を形成する、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３６】
前記第一の構成要素が第二の構成要素と反応して、少なくとも１つの前記吸着した反応生成物を形成する、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３７】
前記反応生成物が水素である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３８】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がメタンである、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３９】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が水である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４０】
前記反応生成物がアンモニアである、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４１】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が水素である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４２】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が窒素である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４３】
前記反応生成物が二酸化炭素および水である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４４】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がメタンである、
請求項１４３に記載の方法。
【請求項１４５】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が酸素である、
請求項１４３に記載の方法。
【請求項１４６】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が一酸化炭素である、
請求項１１７に記載の方法。
【請求項１４７】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が炭化水素である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４８】
前記炭化水素が芳香族化合物、アルカン、シクロアルカン、アルケン、シクロアルカンまたはアルキンである、
請求項１４７に記載の方法。
【請求項１４９】
前記第一の構成要素が、第二の構成要素を取り除くことによって 前記反応生成物を形成する、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１５０】
前記第一の構成要素がエタノールである、
請求項１６３に記載の方法。
【請求項１５１】
前記第二の構成要素が水である、
請求項１６３に記載の方法。
【請求項１５２】
前記反応生成物がエチレンである、
請求項１６３に記載の方法。
【請求項１５３】
前記混合物が少なくとも１つの病原体を含み、
前記イオン化が病原体を殺す、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５４】
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記脱着した第一の構成要素を分析するステップとを含む、
流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５５】
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップと、
前記排出流体流を分析するステップとを含む、
流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５６】
前記流体混合物より低い流速を持つ搬送ガス流を提供するステップをさらに含む、
請求項１５４または請求項１５５に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５７】
複数の収着構造を提供するステップをさらに含む、
請求項１５４または請求項１５５に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５８】
前記複数の収着構造が、定義されたアドレス可能な場所に配置される、
請求項１５７に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５９】
前記脱着ステップがコンピュータ制御である、
請求項１５４または請求項１５５に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１６０】
前記流体混合物が、少なくとも病原菌、放射性同位体、爆発物、生体毒素、化学的毒素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される物質を含む、
請求項１５４または請求項１５５に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１６１】
第一の構成要素を含む流体を提供するステップと、
容器内に少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記ソーベント上に前記第一の構成要素を収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスし、前記第一の構成要素を前記流体のベクトル以外の方向に移動させるステップと、
前記第一の構成要素を凝縮するステップと、
前記凝縮した第一の構成要素を蒸発させるステップと、
前記蒸発させた第一の構成要素を前記ソーベント上に再吸着するステップとを含む、
温度制御方法。
【請求項１６２】
前記容器が密閉されている、
請求項１６１に記載の温度制御方法。
【請求項１６３】
前記流体が、フロン、クロロジフルオロメタン、１００％ハロゲン化フロンガス、部分ハロゲン化フロンガス、水、炭化水素、窒素、アンモニア、またはそれらの組み合わせである、
請求項１６１に記載の温度制御方法。
【請求項１６４】
前記濃縮した第一の構成要素に起電力を適用するステップをさらに含む、
請求項１６１に記載の温度制御方法。
【請求項１６５】
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造と、
界面動電的なバイアス器と、
脱着器とを含む、
収着装置。
【請求項１６６】
前記界面動電的なバイアス器および前記脱着器が、同じ構成要素を含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１６７】
前記ソーベントが吸着剤である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１６８】
前記ソーベントが吸収剤である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１６９】
前記吸着装置が固体状態である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７０】
前記吸着装置の質量が約２５ｋｇ未満である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７１】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの触媒をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７２】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの支持体をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７３】
前記ソーベント構造が、前記ソーベントと接触または近接する少なくとも１つの電磁気受容体粒子をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７４】
前記ソーベントがソーベントナノ粒子状であり、
前記電磁気受容体粒子の表面の少なくとも一部が前記ソーベントナノ粒子で被覆される、
請求項１７３に記載の収着装置。
【請求項１７５】
前記収着構造が複数の電磁気受容体粒子を含み、
前記電磁気受容体粒子が電磁気受容体ナノ粒子状であり、
前記ソーベントの少なくとも一部が前記電磁気受容体ナノ粒子で被覆される、
請求項１７３に記載の収着装置。
【請求項１７６】
前記電磁気受容体粒子が、前記電磁気受容体と 前記ソーベントとの間のインターフェイスにおいて、そのエネルギーの少なくとも一部を前記ソーベントへ伝える、
請求項１７５に記載の収着装置。
【請求項１７７】
前記電磁気受容体粒子が、約１００：１未満の（原子数により定義される）体積と面積の比率を有する、
請求項１７３に記載の収着装置。
【請求項１７８】
前記電磁気受容体粒子が、約１０：１未満の（原子数により定義される）体積と面積の比率を有する、
請求項１７７に記載の収着装置。
【請求項１７９】
少なくとも第一の構成要素を備える流体混合物の源をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１８０】
少なくとも第一の構成要素と第二の構成要素を備える流体混合物の源をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１８１】
前記第一の構成要素の回収装置をさらに備える、
請求項１７９または請求項１８０に記載の収着装置。
【請求項１８２】
前記第二の構成要素で濃縮されて、前記第一の構成要素で消耗した廃液流の回収装置をさらに備える、
請求項１８１に記載の収着装置。
【請求項１８３】
前記反応生成物構成要素の回収装置をさらに備える、
請求項１８１に記載の収着装置。
【請求項１８４】
前記第一の構成要素で消耗した廃液流の回収装置をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１８５】
前記ソーベント構造が断面部分を有し、
前記ソーベント構造の前記断面部分がその長さを減少する、
請求項１７９または請求項１８０に記載の収着装置。
【請求項１８６】
熱交換媒媒体をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１８７】
前記熱交換媒体が熱冷却である、
請求項１８６に記載の収着装置。
【請求項１８８】
前記熱交換媒体が、直線にならぶ表面のフィン、溝、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを備える、
請求項１８６に記載の収着装置。
【請求項１８９】
液体と液体の接触を増やすために前記熱交換媒体に電気流体力学の力を適用する源をさらに備える、
請求項１８６に記載の収着装置。
【請求項１９０】
前記熱交換媒体が熱消散である、
請求項１８６に記載の収着装置。
【請求項１９１】
少なくとも１つの電気流体力学ポンプをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９２】
前記電気流体力学ポンプが多孔性の誘電体材料を備える、
請求項１９１に記載の収着装置。
【請求項１９３】
前記多孔性の誘電体材料が、二酸化ケイ素、窒化ケイ素チタン酸バリウム、またはそれらの混合物である、
請求項１９２に記載の収着装置。
【請求項１９４】
前記収着装置が外気に対して密閉されている、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９５】
前記収着装置が外気に対して開放されている、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９６】
前記流体混合物が流れる１つ以上のチャネルをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９７】
前記流体混合物が流れる複数のチャネルをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９８】
前記チャネルが前記ソーベント構造をさらに備える、
請求項１９７に記載の収着装置。
【請求項１９９】
前記流体混合物の前記源が、前記チャネルの平面に実質上垂直である、
請求項１９７に記載の収着装置。
【請求項２００】
チャネルがそこに接着されたソーベントを有する、
請求項１９６に記載の収着装置。
【請求項２０１】
前記界面動電バイアス装置が、動的電場、静的な非均質の電場、準静的な電場、電磁エネルギー、圧電材料による振動エネルギー、電気伝導、イオン照射、電子照射、またはそれらの組み合わせを作る、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２０２】
前記動的電場が、移動電場、移動電波、電場束、電圧スパイク、多相起電電位、移動静電波、またはそれらの組み合わせである、
請求項２０１に記載の収着装置。
【請求項２０３】
前記動的電場が連続的である、
請求項２０２に記載の収着装置。
【請求項２０４】
前記動的電場が断続的である、
請求項２０２に記載の収着装置。
【請求項２０５】
前記動電バイアス装置が、少なくとも２つのインダクタを備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２０６】
前記インダクタが電極である、
請求項２０５に記載の収着装置。
【請求項２０７】
前記電極が少なくとも１つの導電材料を備える、
請求項２０６に記載の収着装置。
【請求項２０８】
前記電極が、高誘電体バリアと接触させられる、または少なくとも部分的に被覆される、
請求項２０６に記載の収着装置。
【請求項２０９】
前記導電材料が、少なくとも１つの金属、酸化金属、導電性セラミック材料、導電性ポリマー材料、または合金、もしくはそれらの組み合わせを含む、
請求項２０８に記載の収着装置。
【請求項２１０】
前記金属または酸化金属が、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、または合金、もしくはそれらの組み合わせである、
請求項２０９に記載の収着装置。
【請求項２１１】
導電性セラミック材料が、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＢＮ、Ｎｂ、ジルコニア、またはそれらの組み合わせを含むセラミック複合物である、
請求項２０９に記載の収着装置。
【請求項２１２】
前記導電性ポリマー材料が、鎖間結合電子移動、バランス、伝導帯集団、Ｐ型ドーピング、Ｎ型ドーピング、またはそれらの組み合わせにより特徴づけられるポリマー材料である、
請求項２０９に記載の収着装置。
【請求項２１３】
前記電極が、高アスペクト比の導電体である、
請求項２０６に記載の収着装置。
【請求項２１４】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの高アスペクト比の導電体をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２１５】
前記ソーベント構造が、複数の高アスペクト比の導電体を含む、
請求項２１０に記載の収着装置。
【請求項２１６】
前記高アスペクト比の導電体の少なくとも一部が、前記ソーベント構造から突き出ている、
請求項２１５に記載の収着装置。
【請求項２１７】
前記高アスペクト比の導電体がアレイを形成する、
請求項２１５に記載の収着装置。
【請求項２１８】
前記高アスペクト比の導電体が、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせである、
請求項２１５に記載の収着装置。
【請求項２１９】
前記導電性ポリマー繊維が結晶性である、
請求項２１８に記載の収着装置。
【請求項２２０】
前記導電性ポリマー繊維が、導電性アクリル繊維である、
請求項２１８に記載の収着装置。
【請求項２２１】
前記高アスペクト比の導電体が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または表面水素化ジグザグナノチューブである、
請求項２１８に記載の収着装置。
【請求項２２２】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの圧電材料または強誘電体材料をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２２３】
前記圧電材料または強誘電体材料が、繊維、粒子、ナノ粒子、またはそれらの組み合わせである、
請求項２２２に記載の収着装置。
【請求項２２４】
前記圧電材料または強誘電体材料が、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛、ロッシェル塩、石英、ポリフッ化ビニリデンホモ重合体、ポリフッ化ビニリデンコポリマー、ポリパラキシレン、ポリ−ビスクロロメチルオキセタン、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、フッ化ポリビニル、合成ポリペプチド、シアノエチルセルロース、またはそれらの組み合わせである、
請求項２２３に記載の収着装置。
【請求項２２５】
少なくとも１つの圧電バルブまたはポンプをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２２６】
前記動的電場が循環する、
請求項２０２に記載の収着装置。
【請求項２２７】
前記動的電場が、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項２２６に記載の収着装置。
【請求項２２８】
前記動的電場が、約１，０００サイクル／秒乃至約１，０００，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項２２７に記載の収着装置。
【請求項２２９】
前記動的電場が、約２，０００サイクル／秒乃至約５０，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項２２８に記載の収着装置。
【請求項２３０】
前記動的電場が、約５，０００サイクル／秒乃至約１０，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項２２９に記載の収着装置。
【請求項２３１】
前記ソーベントが、活性炭、黒鉛、活性アルミナ、分子篩、アルミノリン酸材料、ケイ素アルミノリン酸材料、ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、金属交換ケイ素アルミノリン酸塩、単極樹脂、双極樹脂、芳香族架橋ポリスチレン系マトリクス、臭素化芳香族マトリクス、アクリル系ポリマー、アクリル系コポリマー、メタクリル酸ポリマー、メタクリル酸コポリマー、ヒドロキシアルキルアクリル酸塩、ヒドロキシメタクリル酸アルキル、吸着性の炭素質材料、吸着性の黒鉛材料、炭素繊維材料、ナノチューブ、ナノ材料、吸着性の金属塩、アルカリ土類金属の金属粒子、イオン交換樹脂、ブドウ糖の線状ポリマー、ポリアクリルアミド、またはそれらの組み合わせである、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２３２】
前記ゼオライトが、イオン交換金属ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、改質ゼオライト金属−イオン交換ゼオライト、天然Ｘ型ゼオライト、改質Ｘ型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、菱沸石型ゼオライト、イオン交換樹脂、バイオセレクティブソーベント、またはそれらの組み合わせである、
請求項２３１に記載の収着装置。
【請求項２３３】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの支持体をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２３４】
前記支持体が、天然の粘土、焼成粘土、改質粘土、化学処理粘土、化学改質粘土、スメクタイト粘土、カオリン粘土、サブベントナイト粘土、カオリン−ハロイサイト粘土、カオリン−カオリナイト粘土、カオリン−ナクライト粘土、カオリン−アナウキサイト粘土、２元体マトリクス材料、第三級マトリクス材料、シリカ−トリア、シリカ−アルミナ、シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、繊維状材料、コロイド状シリカ材料、コロイド状アルミナ材料、コロイド状ジルコニア材料、コロイド混合物、表面修飾アモルファスシリコン過酸化物ナノ粒子、水和マグネシウムアルミニウムケイ酸塩、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、鉄支持体、非鉄支持体、導電性支持体、誘電性支持体、電磁レセプタ、またはそれらの組み合わせである、
請求項２３３に記載の収着装置。
【請求項２３５】
前記支持体が、焼結、熱分解、スラリー化、蒸気堆積、鋳造、エレクトロスプレー、電気泳動析出、押出し、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、シルクスクリーニング、光電リソグラフィ蒸着、静電自己組織化、高アスペクト比の微細加工、ＬＩＧＡ−形成、原子層成長法、鋳造、スタンピング、またはそれらの組み合わせによって適用される、
請求項２３３に記載の収着装置。
【請求項２３６】
前記支持体が、一連のマイクロチャネル、層状、多孔性の電極、一連の同心円状の層、またはそれらの組み合わせである、
請求項２３３に記載の収着装置。
【請求項２３７】
前記ソーベント構造が、一方向の微小孔性構造である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２３８】
前記ソーベント構造が、前記微小孔性構造の方向とは異なる方向のマクロ多孔性構造である、
請求項２３７に記載の収着装置。
【請求項２３９】
前記少なくとも１つのソーベントを含む前記ソーベント構造が粒子状であり、
前記ソーベント構造が、任意で、バインダ樹脂、電磁エネルギー受容体、熱伝導体、触媒、高アスペクト比材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の要素を含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４０】
前記ソーベントが、微小孔構造の方向とマクロ多孔構造の方向との間の圧力差が、標準温度および圧力で約１ミリ秒を超える収着サイクル時間で、約１０パスカル未満であるような粒径を有する、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４１】
前記ソーベントが粒子であり、
前記ソーベントが約３，４００ｎｍ未満の粒径を有する、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４２】
前記ソーベント構造が超結晶性の格子の形状であり
前記超結晶性の格子の結晶内の細孔長さが、約３，４００ｎｍ未満である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４３】
前記収着装置が、２次元または３次元の形、または、
円、正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形、交互に配置された直線、らせん形、多面体、測地配置からなる群から選択される配置を有する、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４４】
前記装置が携帯型である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４５】
少なくとも１つのマイクロプロセッサ制御装置をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４６】
少なくとも１つの電力調整装置をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４７】
前記電力調整装置が、電圧変更装置、多位相周波発生装置、多位相周波増幅器、またはそれらの組み合わせである、
請求項２４６に記載の収着装置。
【請求項２４８】
前記電力調整装置が、圧電変圧器、高周波変圧器、パワートランジスタ、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）、絶縁ゲート双極トランジスタ（ＩＧＢＴ）、またはそれらの組み合わせである、
請求項２４７に記載の収着装置。
【請求項２４９】
少なくとも１つの熱電モジュールをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２５０】
少なくとも１つの請求項１６５に記載の吸着装置を備える、
システム。
【請求項２５１】
前記システムが、複数の請求項１６５に記載の吸着装置を備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５２】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が連なって接続される、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５３】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が平行に接続される、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５４】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が同一平面上に配置される、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５５】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部の端が接触している、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５６】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が重なっている、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５７】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が異なるソーベント構造を備える、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５８】
少なくとも１つの分析装置をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５９】
複数の分析装置をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６０】
前記分析装置が、火炎検出器、質量分析計、赤外分光計、ラマン分光計、紫外分光計、可視分光計、核磁気共鳴分光計、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、原子吸光分析装置、電位差計、分光光度計、またはそれらの組み合わせである、
請求項２５８または請求項２５９に記載のシステム。
【請求項２６１】
前記分析装置が、病原体、放射性同位体、爆発物、爆発物前駆体、生体毒素、化学的毒素、またはそれらの混合物の特定または濃度、または特定および濃度を分析する、
請求項２６０に記載のシステム。
【請求項２６２】
少なくとも１つの超導電体物質をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６３】
前記超導電体物質が、ｎｉｏｂｉｕｍｔｉｔａｎｉｕｍ、イットリウム酸、ビスマス、タリウム、バリウム、銅、タンタニド、またはそれらの組み合わせである、
請求項２６２に記載のシステム。
【請求項２６４】
少なくとも１つの電子装置をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６５】
前記電子装置が、テレビ、モニター、レーダー、マイクロプロセッサ、コンピュータ、赤外線アレイ、赤外線センサー、増幅器、無線受信機、半導体レーザー、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、サイラトロン、およびモーター制御である、
請求項２６４に記載のシステム。
【請求項２６６】
体液中の物質の存在やレベル、または存在とレベル両方を検出するための少なくとも１つのセンサーをさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６７】
前記体液が、血液、血清、尿、呼吸気、唾液、髄液、精液、または膣分泌物である、
請求項２６６に記載のシステム。
【請求項２６８】
前記物質が、グルコース、エタノール、薬物、ヒスタミン、タンパク、ポリペプチド、ポリ核酸、核酸、鉛、生体毒素、化学的毒素、またはそれらの組み合わせである、
請求項２６６に記載のシステム。
【請求項２６９】
請求項１６５の収着装置を備える、患者の体内で必要な身体機能を実行するための無生物組織であって、
前記身体機能は、
血液からの毒素の除去と、
呼吸気からの毒素の除去と、
それらの組み合わせとからなる群から選択される、
無生物組織。
【請求項２７０】
前記収着装置が前記患者に移植される、
請求項２６９に記載の無生物組織。
【請求項２７１】
前記収着装置が前記患者の体外に移植される、
請求項２６９に記載の無生物組織。
【請求項２７２】
少なくとも１つの放射線分解反応装置をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２７３】
少なくとも１つのバッテリーをさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２７４】
前記収着装置が充電中に前記バッテリーを冷却する、
請求項２７３に記載のシステム。
【請求項２７５】
請求項１６５に記載の収着装置を備え、
前記収着装置が、脱着した分子を外部から 前記収着装置に向けてバイアスする、
真空ポンプ。
【請求項２７６】
前記真空ポンプが減圧を提供する、
請求項２７５に記載の真空ポンプ。
【請求項２７７】
請求項２７５に記載の真空ポンプと、
電子顕微鏡、質量分析計、スパッタリング装置、化学気相堆積装置、化学酸素ヨウ素レーザー、乾燥機、蒸留装置、気体回収装置、化学反応装置、真空オーブン、集中荷電粒子ビーム分析システム、真空ろ過、ゲル乾燥、冷凍乾燥、遠心濃縮、物質処理、研究器具、粒子加速器からなる群から選択される装置とを備える、
システム。
【請求項２７８】
前記真空ポンプが圧力上昇を提供する、
請求項２７５に記載の真空ポンプ。
【請求項２７９】
請求項２７８に記載の真空ポンプを備え、
前記真空ポンプが車両内に配置され、
前記真空ポンプが呼吸気を提供するか、もしくは燃焼プロセスの効率を増加させる、燃料電池プロセスを増加させる、またはその組み合わせを行う、
システム。
【請求項２８０】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
鋳造冷却ボックス。
【請求項２８１】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
脱水装置。
【請求項２８２】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
脱臭装置。
【請求項２８３】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
酸素浄化装置。
【請求項２８４】
携帯型である、
請求項２８３に記載の酸素浄化装置。
【請求項２８５】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
冷却装置。
【請求項２８６】
前記冷却装置が携帯型である、
請求項２８５に記載の冷却装置。
【請求項２８７】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
加熱装置。
【請求項２８８】
前記加熱装置が携帯型である、
請求項２８７に記載の加熱装置。
【請求項２８９】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
冷却装置。
【請求項２９０】
前記冷却装置が携帯型である、
請求項２８９に記載の冷却装置。
【請求項２９１】
前記冷却装置が極低温状態まで冷却可能である、
請求項２８９に記載の冷却装置。
【請求項２９２】
太陽エネルギーの集電装置をさらに備える、
請求項２８９に記載の冷却装置。
【請求項２９３】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
ヒートポンプ装置。
【請求項２９４】
前記ヒートポンプ装置が携帯型である、
請求項２９３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項２９５】
前記ヒートポンプ装置が、導電体、半導体、超導電体、または高温の超導電体を冷却する、
請求項２９３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項２９６】
前記ヒートポンプ装置が、導電体、半導体、超導電体、高温の超導電体の放射エネルギーにより動作する、
請求項２９３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項２９７】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
コンピュータ処理装置。
【請求項２９８】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両。
【請求項２９９】
前記車両が航空宇宙機である、
請求項２９８に記載の車両。
【請求項３００】
前記車両が水中機である、
請求項２９８に記載の車両。
【請求項３０１】
前記車両が陸上車である、
請求項２９８に記載の車両。
【請求項３０２】
前記陸上車が、ハイブリッドパワー、電力、または燃料電池を動力源とする、
請求項３０１に記載の車両。
【請求項３０３】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両の車内の空気を浄化するための装置。
【請求項３０４】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両の車内の水を浄化するための装置。
【請求項３０５】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両の車内を冷却するための装置。
【請求項３０６】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃料改質装置。
【請求項３０７】
前記燃料改質装置がメタノール改質装置である、
請求項３０６に記載の燃料改質装置。
【請求項３０８】
前記燃料改質装置がメタン改質装置である、
請求項３０６に記載の燃料改質装置。
【請求項３０９】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃料浄化装置。
【請求項３１０】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃焼装置。
【請求項３１１】
前記燃焼装置が加熱炉である、
請求項３１０に記載の燃焼装置。
【請求項３１２】
前記加熱炉が石炭を燃料とする、または天然ガスを燃料とする発電機である、
請求項３１１に記載の燃焼装置。
【請求項３１３】
前記加熱炉が住宅用または企業用加熱炉である、
請求項３１２に記載の燃焼装置。
【請求項３１４】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃料電池。
【請求項３１５】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両の排気を浄化するための装置。
【請求項３１６】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
汚染対策の装置。
【請求項３１７】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
人間の居住のための温度調節室の装置。
【請求項３１８】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
動物の居住のための温度調節室の装置。
【請求項３１９】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
食物保管のための温度調節室の装置。
【請求項３２０】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
分析装置のための濃縮器。
【請求項３２１】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
分析装置。
【請求項３２２】
前記分析装置が、火炎検出器、質量分析計、赤外分光計、ラマン分光計、紫外分光計、可視分光計、核磁気共鳴分光計、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、原子吸光分析装置、電位差計、分光光度計、またはそれらの組み合わせである、
請求項３２１に記載の分析装置。
【請求項３２３】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
石炭変換のための酸素源。
【請求項３２４】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
発電装置の酸素源。
【請求項３２５】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
住宅用または企業用加熱炉の酸素源。
【請求項３２６】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃料電池の酸素源。
【請求項３２７】
請求項１６５に記載の収着装置と、
前記収着装置に連結された熱電モジュールとを備える
冷却装置。
【請求項３２８】
請求項１６５に記載の収着装置を備える温度調節装置であって、
前記収着装置は密閉型収着装置であり、
前記収着装置はさらに液体を備え、
前記温度調整装置は携帯型である、
温度調節装置。
【請求項３２９】
前記温度調節装置が冷却を提供する、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３０】
前記温度調節装置が加熱を提供する、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３１】
前記温度調節装置が、制御可能な導電性を持つ断熱層を形成する、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３２】
前記温度調節装置が、断熱層と双方向のヒートポンプとの間で交互に変換できる、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３３】
前記温度調節装置が、ミサイルシステム、航空宇宙機、電子筐体、またはそれらの組み合わせにおける断熱層である、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３４】
請求項３２８に記載の温度調節装置を備える、
衣料物品。
【請求項３３５】
前記物品が軍用防護服または民間用防護服である、
請求項３３４に記載の衣料物品。
【請求項３３６】
前記物品が、ヘルメット、手袋、顔面マスク、個人用防弾チョッキ、耐火性の衣服、もしくは、温度の極端な変化や危険な化学剤、危険な生物兵器、放射性同位体物質、またはそれらの組み合わせに対する防御服である、
請求項３３５に記載の衣料物品。
【請求項３３７】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
レーザーのための熱管理装置。
【請求項１】
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップとを含む、
流体混合物の構成要素を分離するための方法。
【請求項２】
前記ソーベントが吸着剤である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ソーベントが吸収剤である、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
１立方センチメートルあたりの収着部位
毎秒前記混合物から分離される前記第一の構成要素のモル数
の比率が、約６．１×１０２２より小さい、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
１立方センチメートルあたりの収着部位
毎秒前記混合物から分離される前記第一の構成要素のモル数
の比率が、約６．１×１０２０より小さい、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記脱着ステップおよび界面動電的バイアスステップが、実質的に同時に生じる、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記脱着ステップまたは界面動電的バイアスステップが、動的電場、静的な非均質の電場、準静的な電場、電磁エネルギー、圧電材料による振動エネルギー、電気伝導、イオン照射、電子照射、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つをソーベント構造に印加することによって生じる、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記脱着ステップおよび前記界面動電的バイアスステップが、動的電場によって生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記脱着した第一の構成要素を収集するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体を収集するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記吸着ステップによって発生する収着熱を収集するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記動的電場が、前記第一の構成要素の少なくとも一部をイオン化して、イオン化した第一の構成要素を形成する、
請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記動的電場が、前記第一の構成要素の少なくとも一部を分極して、分極した第一の構成要素を形成する、
請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記脱着ステップが、実質的に非熱的である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記動的電場が非熱プラズマを作る、
請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
プラズマを生成するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記プラズマが実質的に非熱プラズマである、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記脱着ステップが誘導電子遷移を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第一の構成要素が、実質的に前記流体混合物のベクトルに対して垂直な方向に界面動電的にバイアスされる、
請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
渦電流またはヒステリシス電流が、前記ソーベントに近接した材料を加熱する、
請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記動的電場が、移動電場、移動電波、電場束、電圧スパイク、多相起電電位、移動静電波またはそれらの組み合わせにより作られる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２２】
前記動的電場が連続的である、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記動的電場が断続的である、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記脱着ステップが、前記動的電場の頂部で生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２５】
前記脱着ステップが、前記動的電場の印加中に連続的に生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２６】
前記移動電波が、実質的に方形波、実質的に三角波、または実質的に正弦波である、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記動的電場が、少なくとも２つのインダクタによって生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２８】
前記動的電場が、多相電流によって生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項２９】
前記静的な非均質の電場が、少なくとも２つのインダクタによって生じる、
請求項７に記載の方法。
【請求項３０】
前記インダクタが電極である、
請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記電極が、少なくとも１つの導電材料を備える、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記電極が、高誘電体バリアと接触させられる、または少なくとも部分的に被覆される、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記導電材料が、少なくとも１つの金属、酸化金属、導電性のセラミック材料、導電性のポリマー材料、もしくは合金、またはそれらの組み合わせを含む、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記金属または酸化金属が、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、もしくは合金、またはそれらの組み合わせである、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記導電性のセラミック物質が、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＢＮ、Ｎｂ、ジルコニア、またはそれらの組み合わせを含むセラミック複合物である、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記導電性のポリマー物質が、鎖間結合電子移動、バランス、伝導帯集団、Ｐ型ドーピング、Ｎ型ドーピング、またはそれらの組み合わせにより特徴づけられるポリマー物質である、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記導電材料が、高アスペクト比の導電体である、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記導電材料が、高アスペクト比の導電体を少なくとも１つ備える、
請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記高アスペクト比の導電体が、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせである、
請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記導電性ポリマー繊維が結晶性である、
請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記導電性ポリマー繊維が、導電性アクリル繊維である、
請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記高アスペクト比の導電体が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または表面水素化ジグザグナノチューブである、
請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記動的電場が交流によって生じる、
請求項２１に記載の方法。
【請求項４４】
前記動的電場が循環する、
請求項７に記載の方法。
【請求項４５】
前記動的電場が、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記動的電場が、約１，０００サイクル／秒乃至約１，０００，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記動的電場が、約２，０００サイクル／秒乃至約５０，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記動的電場が、約５，０００サイクル／秒乃至約１０，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記動的電場が、１回／秒乃至約１０，０００回／秒で断続する、
請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
前記少なくとも１つのソーベントを含む前記ソーベント構造が粒子状であり、
前記ソーベント構造が、任意で、バインダ樹脂、電磁エネルギー受容体、熱伝導体、触媒、高アスペクト比材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の要素を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項５１】
前記ソーベント構造が、少なくとも２つの反対のソーベント構造を含み、
前記動的電場が、音響的に減衰させた空気共振または電気的な無効負荷を発生させるために、前記反対のソーベントに交互に印加される、
請求項７に記載の方法。
【請求項５２】
前記音響的に減衰させた空気共振が、前記吸着ステップ、前記脱着ステップ、またはその両方において補助する圧力変化を生じさせる、
請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記収着熱が熱交換要素に収集可能である、
請求項１１に記載の方法。
【請求項５４】
前記収着熱が対流によって放散される、
請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記熱交換構成要素が、金属、合金、金属複合材、合金複合材、マトリックス構造体、熱伝導性プラスチック、熱伝導性ポリマー、ＥＳＡ形成材料、またはそれらの組み合わせを含む、
請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記ソーベントが、約０．２７６Ｗ／ｃｍ−Ｋを超える熱伝導性を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項５７】
前記ソーベントが、熱伝導性材料と接触している、
請求項１に記載の方法。
【請求項５８】
前記吸着剤が、活性炭、黒鉛、活性アルミナ、分子篩、アルミノリン酸材料、ケイ素アルミノリン酸材料、ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、金属交換ケイ素アルミノリン酸塩、単極樹脂、双極樹脂、芳香族架橋ポリスチレン系マトリクス、臭素化芳香族マトリクス、アクリル系ポリマー、アクリル系コポリマー、メタクリル酸ポリマー、メタクリル酸コポリマー、ヒドロキシアルキルアクリル酸塩、ヒドロキシメタクリル酸アルキル、吸着性の炭素質材料、吸着性の黒鉛材料、炭素繊維材料、ナノチューブ、ナノ材料、吸着性の金属塩、アルカリ土類金属の金属粒子、イオン交換樹脂、ブドウ糖の線状ポリマー、ポリアクリルアミド、またはそれらの組み合わせである、
請求項２に記載の方法。
【請求項５９】
前記ゼオライトが、イオン交換金属ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、改質ゼオライト金属−イオン交換ゼオライト、天然Ｘ型ゼオライト、改質Ｘ型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、菱沸石型ゼオライト、イオン交換樹脂、バイオセレクティブソーベント、またはそれらの組み合わせである、
請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの支持体をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６１】
前記ソーベントの少なくとも一部が、支持体に付着、または組み込まれる、
請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
ｖ 前記支持体が、天然の粘土、焼成粘土、改質粘土、化学処理粘土、化学改質粘土、スメクタイト粘土、カオリン粘土、サブベントナイト粘土、カオリン−ハロイサイト粘土、カオリン−カオリナイト粘土、カオリン−ナクライト粘土、カオリン−アナウキサイト粘土、２元体マトリクス材料、第三級マトリクス材料、シリカ−トリア、シリカ−アルミナ、シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、繊維状材料、コロイド状シリカ材料、コロイド状アルミナ材料、コロイド状ジルコニア材料、コロイド混合物、表面修飾アモルファスシリコン過酸化物ナノ粒子、水和マグネシウムアルミニウムケイ酸塩、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、鉄支持体、非鉄支持体、導電性支持体、誘電性支持体、電磁レセプタ、またはそれらの組み合わせである、
請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
前記支持体が、焼結、熱分解、スラリー化、蒸気堆積、鋳造、エレクトロスプレー、電気泳動析出、押出し、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、シルクスクリーニング、光電リソグラフィ蒸着、静電自己組織化、高アスペクト比の微細加工、ＬＩＧＡ−形成、原子層成長法、鋳造、スタンピング、またはそれらの組み合わせによって適用される、
請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記支持体が、一連のマイクロチャネル、層状、多孔性の電極、一連の同心円状の層、またはそれらの組み合わせである、
請求項６０に記載の方法。
【請求項６５】
前記ソーベント構造が、一方向の微小孔性構造である、
請求項１に記載の方法。
【請求項６６】
前記ソーベント構造が、前記微小孔性構造の方向とは異なる方向のマクロ多孔性構造である、
請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記ソーベントが、微小孔構造の方向とマクロ多孔構造の方向との間の圧力差が、標準温度および圧力で約１ミリ秒を超える収着サイクル時間で、約１０パスカル未満であるような粒径を有する、
請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記脱着した第一の構成要素が前記微小孔性構造中を移動し、前記混合物が前記マクロ多孔性構造中を移動する、
請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの高アスペクト比の導電体をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７０】
前記ソーベント構造が、前記吸着ステップ、前記脱着ステップ、またはそれらの組み合わせを促進するために表面効果を用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項７１】
前記ソーベント構造が、前記脱着ステップを促進するために結晶格子を有する音響フォノン相互作用を用いる、
請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記高アスペクト比の導電体が、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせである、
請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
前記導電性ポリマー繊維が結晶性である、
請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記導電性ポリマー繊維が導電性アクリル繊維である、
請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
前記高アスペクト比の導電体が、単層カーボンナノチューブ、多層ナノチューブ、または、表面水素化ジグザグナノチューブである、
請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの圧電材料または強誘電体材料をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７７】
前記圧電材料または強誘電体材料が、繊維、粒子、ナノ粒子、またはそれらの組み合わせである、
請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記圧電材料または強誘電体材料が、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛、ロッシェル塩、石英、ポリフッ化ビニリデンホモ重合体、ポリフッ化ビニリデンコポリマー、ポリパラキシレン、ポリ−ビスクロロメチルオキセタン、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、フッ化ポリビニル、合成ポリペプチド、シアノエチルセルロース、またはそれらの組み合わせである、
請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記ソーベント構造が、電磁エネルギーの受信器または反射器をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８０】
前記電磁エネルギーの受信器または反射器が、電磁エネルギーを熱または振動エネルギーに変換し、前記熱または振動エネルギーを前記ソーベントに伝導する、
請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
前記電磁エネルギーの受信器または反射器が、前記電磁エネルギーを蛍光性または発光性の放射に変換し、前記蛍光性または発光性の放射を前記ソーベントに伝導する、
請求項７９に記載の方法。
【請求項８２】
前記ソーベント構造が、少なくとも２つの異なるソーベントを含み、
前記ソーベントのそれぞれは、混合物のうちの異なる構成要素に対して選択的である、
請求項１に記載の方法。
【請求項８３】
前記界面動電的なバイアスが、脱着した構成要素のそれぞれを前記流体混合物および前記他の構成要素のそれぞれのベクトルの方向とは異なる方向に移動させる、
請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記収着した構成要素のそれぞれが同時に脱着する、
請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記収着した構成要素のそれぞれが逐次的に脱着する、
請求項８３に記載の方法。
【請求項８６】
前記混合物が空気を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８７】
前記第一の構成要素が水である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記第一の構成要素が酸素である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項８９】
前記第一の構成要素が窒素である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９０】
前記第一の構成要素がアルゴンである、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９１】
前記第一の構成要素が二酸化炭素である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９２】
前記第一の構成要素が揮発性有機化合物である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９３】
前記揮発性有機化合物が、芳香族炭化水素、アルカン、シクロアルカン、ハロゲン化炭化水素、アルコール、エステル、アルデヒド、ケトン、グリコールエーテル、アミド、フェノール、またはそれらの混合物である、
請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記第一の構成要素が屋内空気汚染物質である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９５】
前記屋内空気汚染物質が、ホルムアルデヒド、アンモニア、二酸化炭素、またはそれらの混合物である、
請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
前記第一の構成要素が、ウイルス、バクテリア、真菌、マイコトキシン（Ｔ２）、サトラトキシン（Ｈ）、トリコテセンマイコトキシン、アフラトキシン、リシンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される大気中の生体毒素である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９７】
前記第一の構成要素が放射性物質である、
請求項８６に記載の方法。
【請求項９８】
前記放射性物質が、ラドン、トロン、アクチノン、クリプトン、重水素、トリチウム、炭素−１１、窒素−１３、フッ素−１８、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５、テクネチウム−９９ｍ、テクネチウム−９５、インジウム１１１、銅−６２、銅−６４、ガリウム−６７、ガリウム−６８、キセノン、水銀、ストロンチウム−９０、セシウム−１３７、またはそれらの組み合わせである、
請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記混合物が半導体製造プロセスの排出ガスである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１００】
前記混合物が燃焼排出ガスである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０１】
前記混合物が自動車の排出ガスである、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記混合物がボイラの排出ガスである、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０３】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が一酸化炭素である、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０４】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が少なくとも１つの窒素の酸化物である、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０５】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が二酸化硫黄である、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０６】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がオゾンである、
請求項１００に記載の方法。
【請求項１０７】
前記混合物が水溶性の混合物である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０８】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が揮発性有機化合物である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
前記揮発性有機化合物が、芳香族炭化水素、アルカン、シクロアルカン、ハロゲン化炭化水素、アルコール、エステル、アルデヒド、ケトン、グリコールエーテル、アミド、フェノール、またはそれらの混合物である、
請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が、ウイルス、バクテリア、真菌、マイコトキシン（Ｔ２）、サトラトキシン（Ｈ）、トリコテセンマイコトキシン、アフラトキシン、リシンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される水中の生体毒素である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１１】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が放射性物質である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１２】
前記放射性物質が、ラドン、トロン、アクチノン、クリプトン、重水素、トリチウム、炭素−１１、窒素−１３、フッ素−１８、ヨウ素−１２３、ヨウ素−１２５、テクネチウム−９９ｍ、テクネチウム−９５、インジウム１１１、銅−６２、銅−６４、ガリウム−６７、ガリウム−６８、キセノン、水銀、ストロンチウム−９０、セシウム−１３７、またはそれらの組み合わせである、
請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が重金属である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１４】
前記重金属が、水銀、クロム、カドミウム、ヒ素、鉛、銅、ウラン、プルトニウム、トリウム、アルミニウム、亜鉛、銀、コバルト、またはそれらの組み合わせである、
請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が水溶性塩である、
請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１６】
前記水溶性塩が、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩、ストロンチウム塩、ヒ素塩、硝酸塩、窒化物、水酸化鉄、またはそれらの組み合わせである、
請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記水溶性塩が塩化ナトリウムであり、
前記ソーベントが少なくとも１つのイオン交換樹脂である、
請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が、気化した触媒である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１９】
前記気化した触媒が、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、および、クメンからなる群から選択される芳香族炭化水素のスルホン酸である、
請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がグリコールである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２１】
前記混合物が、空気、天然ガス、液体プロパン、不活性ガス、有機溶媒、不飽和の炭化水素ガス、またはそれらの組み合わせを含み、
前記第一の構成要素または第二の構成要素が水である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２２】
前記混合物が天然ガスである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２３】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が、メタン、水、二酸化炭素、窒素、硫化水素、またはメルカプタンである、
請求項１２２に記載の方法。
【請求項１２４】
前記混合物が、線状アルカン、分鎖アルカン、または環状アルカンのうち少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２５】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が線状アルカンである、
請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２６】
前記混合物がゴミ投棄場の排出ガスである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２７】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がメタンである、
請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２８】
前記第一の構成要素が二酸化炭素である、
請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２９】
前記混合物が体液である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３０】
前記体液が、血液、血清、尿、呼吸気、唾液、髄液、精液、または膣分泌物である、
請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が、グルコース、エタノール、薬物、ヒスタミン、タンパク、ポリペプチド、ポリ核酸、核酸、鉛、生体毒素、化学的毒素である、
請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３２】
第一の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントおよび少なくとも１つの触媒を含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に吸着するステップと、
少なくとも１つの吸着した反応生成物を形成するために 前記吸着した第一の構成要素の反応を触媒するステップと、
前記吸着した反応生成物を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記脱着した反応生成物を界面動電的にバイアスするステップとを含む、
少なくとも１つの反応生成物を生成する方法。
【請求項１３３】
前記脱着ステップおよび前記界面動電的バイアスステップが、実質的に同時に生じる、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３４】
前記脱着ステップおよび前記界面動電的バイアスステップが、動的電場によって生じる、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３５】
前記吸収剤および前記触媒が複合体を形成する、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３６】
前記第一の構成要素が第二の構成要素と反応して、少なくとも１つの前記吸着した反応生成物を形成する、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３７】
前記反応生成物が水素である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３８】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がメタンである、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１３９】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が水である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４０】
前記反応生成物がアンモニアである、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４１】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が水素である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４２】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が窒素である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４３】
前記反応生成物が二酸化炭素および水である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４４】
前記第一の構成要素または第二の構成要素がメタンである、
請求項１４３に記載の方法。
【請求項１４５】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が酸素である、
請求項１４３に記載の方法。
【請求項１４６】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が一酸化炭素である、
請求項１１７に記載の方法。
【請求項１４７】
前記第一の構成要素または第二の構成要素が炭化水素である、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１４８】
前記炭化水素が芳香族化合物、アルカン、シクロアルカン、アルケン、シクロアルカンまたはアルキンである、
請求項１４７に記載の方法。
【請求項１４９】
前記第一の構成要素が、第二の構成要素を取り除くことによって 前記反応生成物を形成する、
請求項１３２に記載の方法。
【請求項１５０】
前記第一の構成要素がエタノールである、
請求項１６３に記載の方法。
【請求項１５１】
前記第二の構成要素が水である、
請求項１６３に記載の方法。
【請求項１５２】
前記反応生成物がエチレンである、
請求項１６３に記載の方法。
【請求項１５３】
前記混合物が少なくとも１つの病原体を含み、
前記イオン化が病原体を殺す、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５４】
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記脱着した第一の構成要素を分析するステップとを含む、
流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５５】
第一の構成要素および第二の構成要素を含む流体混合物を提供するステップと、
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記第一の構成要素を前記ソーベント上に収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記流体混合物のベクトル以外の方向に前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスするステップと、
前記第二の構成要素において濃縮され、前記第一の構成要素において減損される排出流体流を収集するステップと、
前記排出流体流を分析するステップとを含む、
流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５６】
前記流体混合物より低い流速を持つ搬送ガス流を提供するステップをさらに含む、
請求項１５４または請求項１５５に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５７】
複数の収着構造を提供するステップをさらに含む、
請求項１５４または請求項１５５に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５８】
前記複数の収着構造が、定義されたアドレス可能な場所に配置される、
請求項１５７に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１５９】
前記脱着ステップがコンピュータ制御である、
請求項１５４または請求項１５５に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１６０】
前記流体混合物が、少なくとも病原菌、放射性同位体、爆発物、生体毒素、化学的毒素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される物質を含む、
請求項１５４または請求項１５５に記載の流体混合物の構成要素分析方法。
【請求項１６１】
第一の構成要素を含む流体を提供するステップと、
容器内に少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造を提供するステップと、
前記ソーベント上に前記第一の構成要素を収着するステップと、
前記第一の構成要素を脱着するステップと、
前記第一の構成要素を界面動電的にバイアスし、前記第一の構成要素を前記流体のベクトル以外の方向に移動させるステップと、
前記第一の構成要素を凝縮するステップと、
前記凝縮した第一の構成要素を蒸発させるステップと、
前記蒸発させた第一の構成要素を前記ソーベント上に再吸着するステップとを含む、
温度制御方法。
【請求項１６２】
前記容器が密閉されている、
請求項１６１に記載の温度制御方法。
【請求項１６３】
前記流体が、フロン、クロロジフルオロメタン、１００％ハロゲン化フロンガス、部分ハロゲン化フロンガス、水、炭化水素、窒素、アンモニア、またはそれらの組み合わせである、
請求項１６１に記載の温度制御方法。
【請求項１６４】
前記濃縮した第一の構成要素に起電力を適用するステップをさらに含む、
請求項１６１に記載の温度制御方法。
【請求項１６５】
少なくとも１つのソーベントを含むソーベント構造と、
界面動電的なバイアス器と、
脱着器とを含む、
収着装置。
【請求項１６６】
前記界面動電的なバイアス器および前記脱着器が、同じ構成要素を含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１６７】
前記ソーベントが吸着剤である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１６８】
前記ソーベントが吸収剤である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１６９】
前記吸着装置が固体状態である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７０】
前記吸着装置の質量が約２５ｋｇ未満である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７１】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの触媒をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７２】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの支持体をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７３】
前記ソーベント構造が、前記ソーベントと接触または近接する少なくとも１つの電磁気受容体粒子をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１７４】
前記ソーベントがソーベントナノ粒子状であり、
前記電磁気受容体粒子の表面の少なくとも一部が前記ソーベントナノ粒子で被覆される、
請求項１７３に記載の収着装置。
【請求項１７５】
前記収着構造が複数の電磁気受容体粒子を含み、
前記電磁気受容体粒子が電磁気受容体ナノ粒子状であり、
前記ソーベントの少なくとも一部が前記電磁気受容体ナノ粒子で被覆される、
請求項１７３に記載の収着装置。
【請求項１７６】
前記電磁気受容体粒子が、前記電磁気受容体と 前記ソーベントとの間のインターフェイスにおいて、そのエネルギーの少なくとも一部を前記ソーベントへ伝える、
請求項１７５に記載の収着装置。
【請求項１７７】
前記電磁気受容体粒子が、約１００：１未満の（原子数により定義される）体積と面積の比率を有する、
請求項１７３に記載の収着装置。
【請求項１７８】
前記電磁気受容体粒子が、約１０：１未満の（原子数により定義される）体積と面積の比率を有する、
請求項１７７に記載の収着装置。
【請求項１７９】
少なくとも第一の構成要素を備える流体混合物の源をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１８０】
少なくとも第一の構成要素と第二の構成要素を備える流体混合物の源をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１８１】
前記第一の構成要素の回収装置をさらに備える、
請求項１７９または請求項１８０に記載の収着装置。
【請求項１８２】
前記第二の構成要素で濃縮されて、前記第一の構成要素で消耗した廃液流の回収装置をさらに備える、
請求項１８１に記載の収着装置。
【請求項１８３】
前記反応生成物構成要素の回収装置をさらに備える、
請求項１８１に記載の収着装置。
【請求項１８４】
前記第一の構成要素で消耗した廃液流の回収装置をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１８５】
前記ソーベント構造が断面部分を有し、
前記ソーベント構造の前記断面部分がその長さを減少する、
請求項１７９または請求項１８０に記載の収着装置。
【請求項１８６】
熱交換媒媒体をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１８７】
前記熱交換媒体が熱冷却である、
請求項１８６に記載の収着装置。
【請求項１８８】
前記熱交換媒体が、直線にならぶ表面のフィン、溝、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを備える、
請求項１８６に記載の収着装置。
【請求項１８９】
液体と液体の接触を増やすために前記熱交換媒体に電気流体力学の力を適用する源をさらに備える、
請求項１８６に記載の収着装置。
【請求項１９０】
前記熱交換媒体が熱消散である、
請求項１８６に記載の収着装置。
【請求項１９１】
少なくとも１つの電気流体力学ポンプをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９２】
前記電気流体力学ポンプが多孔性の誘電体材料を備える、
請求項１９１に記載の収着装置。
【請求項１９３】
前記多孔性の誘電体材料が、二酸化ケイ素、窒化ケイ素チタン酸バリウム、またはそれらの混合物である、
請求項１９２に記載の収着装置。
【請求項１９４】
前記収着装置が外気に対して密閉されている、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９５】
前記収着装置が外気に対して開放されている、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９６】
前記流体混合物が流れる１つ以上のチャネルをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９７】
前記流体混合物が流れる複数のチャネルをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項１９８】
前記チャネルが前記ソーベント構造をさらに備える、
請求項１９７に記載の収着装置。
【請求項１９９】
前記流体混合物の前記源が、前記チャネルの平面に実質上垂直である、
請求項１９７に記載の収着装置。
【請求項２００】
チャネルがそこに接着されたソーベントを有する、
請求項１９６に記載の収着装置。
【請求項２０１】
前記界面動電バイアス装置が、動的電場、静的な非均質の電場、準静的な電場、電磁エネルギー、圧電材料による振動エネルギー、電気伝導、イオン照射、電子照射、またはそれらの組み合わせを作る、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２０２】
前記動的電場が、移動電場、移動電波、電場束、電圧スパイク、多相起電電位、移動静電波、またはそれらの組み合わせである、
請求項２０１に記載の収着装置。
【請求項２０３】
前記動的電場が連続的である、
請求項２０２に記載の収着装置。
【請求項２０４】
前記動的電場が断続的である、
請求項２０２に記載の収着装置。
【請求項２０５】
前記動電バイアス装置が、少なくとも２つのインダクタを備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２０６】
前記インダクタが電極である、
請求項２０５に記載の収着装置。
【請求項２０７】
前記電極が少なくとも１つの導電材料を備える、
請求項２０６に記載の収着装置。
【請求項２０８】
前記電極が、高誘電体バリアと接触させられる、または少なくとも部分的に被覆される、
請求項２０６に記載の収着装置。
【請求項２０９】
前記導電材料が、少なくとも１つの金属、酸化金属、導電性セラミック材料、導電性ポリマー材料、または合金、もしくはそれらの組み合わせを含む、
請求項２０８に記載の収着装置。
【請求項２１０】
前記金属または酸化金属が、ロジウム、パラジウム、クロム、トリエーテッドタングステン、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、銅、銀、金、または合金、もしくはそれらの組み合わせである、
請求項２０９に記載の収着装置。
【請求項２１１】
導電性セラミック材料が、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＢＮ、Ｎｂ、ジルコニア、またはそれらの組み合わせを含むセラミック複合物である、
請求項２０９に記載の収着装置。
【請求項２１２】
前記導電性ポリマー材料が、鎖間結合電子移動、バランス、伝導帯集団、Ｐ型ドーピング、Ｎ型ドーピング、またはそれらの組み合わせにより特徴づけられるポリマー材料である、
請求項２０９に記載の収着装置。
【請求項２１３】
前記電極が、高アスペクト比の導電体である、
請求項２０６に記載の収着装置。
【請求項２１４】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの高アスペクト比の導電体をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２１５】
前記ソーベント構造が、複数の高アスペクト比の導電体を含む、
請求項２１０に記載の収着装置。
【請求項２１６】
前記高アスペクト比の導電体の少なくとも一部が、前記ソーベント構造から突き出ている、
請求項２１５に記載の収着装置。
【請求項２１７】
前記高アスペクト比の導電体がアレイを形成する、
請求項２１５に記載の収着装置。
【請求項２１８】
前記高アスペクト比の導電体が、導電性ポリマー繊維、導電性セラミック繊維、カーボンナノチューブ、非カーボンナノチューブ、ナノウィスカー、またはそれらの組み合わせである、
請求項２１５に記載の収着装置。
【請求項２１９】
前記導電性ポリマー繊維が結晶性である、
請求項２１８に記載の収着装置。
【請求項２２０】
前記導電性ポリマー繊維が、導電性アクリル繊維である、
請求項２１８に記載の収着装置。
【請求項２２１】
前記高アスペクト比の導電体が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、または表面水素化ジグザグナノチューブである、
請求項２１８に記載の収着装置。
【請求項２２２】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの圧電材料または強誘電体材料をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２２３】
前記圧電材料または強誘電体材料が、繊維、粒子、ナノ粒子、またはそれらの組み合わせである、
請求項２２２に記載の収着装置。
【請求項２２４】
前記圧電材料または強誘電体材料が、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛、ロッシェル塩、石英、ポリフッ化ビニリデンホモ重合体、ポリフッ化ビニリデンコポリマー、ポリパラキシレン、ポリ−ビスクロロメチルオキセタン、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、フッ化ポリビニル、合成ポリペプチド、シアノエチルセルロース、またはそれらの組み合わせである、
請求項２２３に記載の収着装置。
【請求項２２５】
少なくとも１つの圧電バルブまたはポンプをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２２６】
前記動的電場が循環する、
請求項２０２に記載の収着装置。
【請求項２２７】
前記動的電場が、約６０サイクル／秒乃至約５，０００，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項２２６に記載の収着装置。
【請求項２２８】
前記動的電場が、約１，０００サイクル／秒乃至約１，０００，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項２２７に記載の収着装置。
【請求項２２９】
前記動的電場が、約２，０００サイクル／秒乃至約５０，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項２２８に記載の収着装置。
【請求項２３０】
前記動的電場が、約５，０００サイクル／秒乃至約１０，０００サイクル／秒の周波数で循環する、
請求項２２９に記載の収着装置。
【請求項２３１】
前記ソーベントが、活性炭、黒鉛、活性アルミナ、分子篩、アルミノリン酸材料、ケイ素アルミノリン酸材料、ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、金属交換ケイ素アルミノリン酸塩、単極樹脂、双極樹脂、芳香族架橋ポリスチレン系マトリクス、臭素化芳香族マトリクス、アクリル系ポリマー、アクリル系コポリマー、メタクリル酸ポリマー、メタクリル酸コポリマー、ヒドロキシアルキルアクリル酸塩、ヒドロキシメタクリル酸アルキル、吸着性の炭素質材料、吸着性の黒鉛材料、炭素繊維材料、ナノチューブ、ナノ材料、吸着性の金属塩、アルカリ土類金属の金属粒子、イオン交換樹脂、ブドウ糖の線状ポリマー、ポリアクリルアミド、またはそれらの組み合わせである、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２３２】
前記ゼオライトが、イオン交換金属ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、改質ゼオライト金属−イオン交換ゼオライト、天然Ｘ型ゼオライト、改質Ｘ型ゼオライト、Ａ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、菱沸石型ゼオライト、イオン交換樹脂、バイオセレクティブソーベント、またはそれらの組み合わせである、
請求項２３１に記載の収着装置。
【請求項２３３】
前記ソーベント構造が、少なくとも１つの支持体をさらに含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２３４】
前記支持体が、天然の粘土、焼成粘土、改質粘土、化学処理粘土、化学改質粘土、スメクタイト粘土、カオリン粘土、サブベントナイト粘土、カオリン−ハロイサイト粘土、カオリン−カオリナイト粘土、カオリン−ナクライト粘土、カオリン−アナウキサイト粘土、２元体マトリクス材料、第三級マトリクス材料、シリカ−トリア、シリカ−アルミナ、シリカ−アルミナ−トリア、シリカ−アルミナ−ジルコニア、繊維状材料、コロイド状シリカ材料、コロイド状アルミナ材料、コロイド状ジルコニア材料、コロイド混合物、表面修飾アモルファスシリコン過酸化物ナノ粒子、水和マグネシウムアルミニウムケイ酸塩、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、鉄支持体、非鉄支持体、導電性支持体、誘電性支持体、電磁レセプタ、またはそれらの組み合わせである、
請求項２３３に記載の収着装置。
【請求項２３５】
前記支持体が、焼結、熱分解、スラリー化、蒸気堆積、鋳造、エレクトロスプレー、電気泳動析出、押出し、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、シルクスクリーニング、光電リソグラフィ蒸着、静電自己組織化、高アスペクト比の微細加工、ＬＩＧＡ−形成、原子層成長法、鋳造、スタンピング、またはそれらの組み合わせによって適用される、
請求項２３３に記載の収着装置。
【請求項２３６】
前記支持体が、一連のマイクロチャネル、層状、多孔性の電極、一連の同心円状の層、またはそれらの組み合わせである、
請求項２３３に記載の収着装置。
【請求項２３７】
前記ソーベント構造が、一方向の微小孔性構造である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２３８】
前記ソーベント構造が、前記微小孔性構造の方向とは異なる方向のマクロ多孔性構造である、
請求項２３７に記載の収着装置。
【請求項２３９】
前記少なくとも１つのソーベントを含む前記ソーベント構造が粒子状であり、
前記ソーベント構造が、任意で、バインダ樹脂、電磁エネルギー受容体、熱伝導体、触媒、高アスペクト比材料、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の要素を含む、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４０】
前記ソーベントが、微小孔構造の方向とマクロ多孔構造の方向との間の圧力差が、標準温度および圧力で約１ミリ秒を超える収着サイクル時間で、約１０パスカル未満であるような粒径を有する、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４１】
前記ソーベントが粒子であり、
前記ソーベントが約３，４００ｎｍ未満の粒径を有する、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４２】
前記ソーベント構造が超結晶性の格子の形状であり
前記超結晶性の格子の結晶内の細孔長さが、約３，４００ｎｍ未満である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４３】
前記収着装置が、２次元または３次元の形、または、
円、正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形、交互に配置された直線、らせん形、多面体、測地配置からなる群から選択される配置を有する、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４４】
前記装置が携帯型である、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４５】
少なくとも１つのマイクロプロセッサ制御装置をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４６】
少なくとも１つの電力調整装置をさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２４７】
前記電力調整装置が、電圧変更装置、多位相周波発生装置、多位相周波増幅器、またはそれらの組み合わせである、
請求項２４６に記載の収着装置。
【請求項２４８】
前記電力調整装置が、圧電変圧器、高周波変圧器、パワートランジスタ、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）、絶縁ゲート双極トランジスタ（ＩＧＢＴ）、またはそれらの組み合わせである、
請求項２４７に記載の収着装置。
【請求項２４９】
少なくとも１つの熱電モジュールをさらに備える、
請求項１６５に記載の収着装置。
【請求項２５０】
少なくとも１つの請求項１６５に記載の吸着装置を備える、
システム。
【請求項２５１】
前記システムが、複数の請求項１６５に記載の吸着装置を備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５２】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が連なって接続される、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５３】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が平行に接続される、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５４】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が同一平面上に配置される、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５５】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部の端が接触している、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５６】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が重なっている、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５７】
前記複数の吸着装置のうち少なくとも一部が異なるソーベント構造を備える、
請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５８】
少なくとも１つの分析装置をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５９】
複数の分析装置をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６０】
前記分析装置が、火炎検出器、質量分析計、赤外分光計、ラマン分光計、紫外分光計、可視分光計、核磁気共鳴分光計、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、原子吸光分析装置、電位差計、分光光度計、またはそれらの組み合わせである、
請求項２５８または請求項２５９に記載のシステム。
【請求項２６１】
前記分析装置が、病原体、放射性同位体、爆発物、爆発物前駆体、生体毒素、化学的毒素、またはそれらの混合物の特定または濃度、または特定および濃度を分析する、
請求項２６０に記載のシステム。
【請求項２６２】
少なくとも１つの超導電体物質をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６３】
前記超導電体物質が、ｎｉｏｂｉｕｍｔｉｔａｎｉｕｍ、イットリウム酸、ビスマス、タリウム、バリウム、銅、タンタニド、またはそれらの組み合わせである、
請求項２６２に記載のシステム。
【請求項２６４】
少なくとも１つの電子装置をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６５】
前記電子装置が、テレビ、モニター、レーダー、マイクロプロセッサ、コンピュータ、赤外線アレイ、赤外線センサー、増幅器、無線受信機、半導体レーザー、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、サイラトロン、およびモーター制御である、
請求項２６４に記載のシステム。
【請求項２６６】
体液中の物質の存在やレベル、または存在とレベル両方を検出するための少なくとも１つのセンサーをさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２６７】
前記体液が、血液、血清、尿、呼吸気、唾液、髄液、精液、または膣分泌物である、
請求項２６６に記載のシステム。
【請求項２６８】
前記物質が、グルコース、エタノール、薬物、ヒスタミン、タンパク、ポリペプチド、ポリ核酸、核酸、鉛、生体毒素、化学的毒素、またはそれらの組み合わせである、
請求項２６６に記載のシステム。
【請求項２６９】
請求項１６５の収着装置を備える、患者の体内で必要な身体機能を実行するための無生物組織であって、
前記身体機能は、
血液からの毒素の除去と、
呼吸気からの毒素の除去と、
それらの組み合わせとからなる群から選択される、
無生物組織。
【請求項２７０】
前記収着装置が前記患者に移植される、
請求項２６９に記載の無生物組織。
【請求項２７１】
前記収着装置が前記患者の体外に移植される、
請求項２６９に記載の無生物組織。
【請求項２７２】
少なくとも１つの放射線分解反応装置をさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２７３】
少なくとも１つのバッテリーをさらに備える、
請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２７４】
前記収着装置が充電中に前記バッテリーを冷却する、
請求項２７３に記載のシステム。
【請求項２７５】
請求項１６５に記載の収着装置を備え、
前記収着装置が、脱着した分子を外部から 前記収着装置に向けてバイアスする、
真空ポンプ。
【請求項２７６】
前記真空ポンプが減圧を提供する、
請求項２７５に記載の真空ポンプ。
【請求項２７７】
請求項２７５に記載の真空ポンプと、
電子顕微鏡、質量分析計、スパッタリング装置、化学気相堆積装置、化学酸素ヨウ素レーザー、乾燥機、蒸留装置、気体回収装置、化学反応装置、真空オーブン、集中荷電粒子ビーム分析システム、真空ろ過、ゲル乾燥、冷凍乾燥、遠心濃縮、物質処理、研究器具、粒子加速器からなる群から選択される装置とを備える、
システム。
【請求項２７８】
前記真空ポンプが圧力上昇を提供する、
請求項２７５に記載の真空ポンプ。
【請求項２７９】
請求項２７８に記載の真空ポンプを備え、
前記真空ポンプが車両内に配置され、
前記真空ポンプが呼吸気を提供するか、もしくは燃焼プロセスの効率を増加させる、燃料電池プロセスを増加させる、またはその組み合わせを行う、
システム。
【請求項２８０】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
鋳造冷却ボックス。
【請求項２８１】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
脱水装置。
【請求項２８２】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
脱臭装置。
【請求項２８３】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
酸素浄化装置。
【請求項２８４】
携帯型である、
請求項２８３に記載の酸素浄化装置。
【請求項２８５】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
冷却装置。
【請求項２８６】
前記冷却装置が携帯型である、
請求項２８５に記載の冷却装置。
【請求項２８７】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
加熱装置。
【請求項２８８】
前記加熱装置が携帯型である、
請求項２８７に記載の加熱装置。
【請求項２８９】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
冷却装置。
【請求項２９０】
前記冷却装置が携帯型である、
請求項２８９に記載の冷却装置。
【請求項２９１】
前記冷却装置が極低温状態まで冷却可能である、
請求項２８９に記載の冷却装置。
【請求項２９２】
太陽エネルギーの集電装置をさらに備える、
請求項２８９に記載の冷却装置。
【請求項２９３】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
ヒートポンプ装置。
【請求項２９４】
前記ヒートポンプ装置が携帯型である、
請求項２９３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項２９５】
前記ヒートポンプ装置が、導電体、半導体、超導電体、または高温の超導電体を冷却する、
請求項２９３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項２９６】
前記ヒートポンプ装置が、導電体、半導体、超導電体、高温の超導電体の放射エネルギーにより動作する、
請求項２９３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項２９７】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
コンピュータ処理装置。
【請求項２９８】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両。
【請求項２９９】
前記車両が航空宇宙機である、
請求項２９８に記載の車両。
【請求項３００】
前記車両が水中機である、
請求項２９８に記載の車両。
【請求項３０１】
前記車両が陸上車である、
請求項２９８に記載の車両。
【請求項３０２】
前記陸上車が、ハイブリッドパワー、電力、または燃料電池を動力源とする、
請求項３０１に記載の車両。
【請求項３０３】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両の車内の空気を浄化するための装置。
【請求項３０４】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両の車内の水を浄化するための装置。
【請求項３０５】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両の車内を冷却するための装置。
【請求項３０６】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃料改質装置。
【請求項３０７】
前記燃料改質装置がメタノール改質装置である、
請求項３０６に記載の燃料改質装置。
【請求項３０８】
前記燃料改質装置がメタン改質装置である、
請求項３０６に記載の燃料改質装置。
【請求項３０９】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃料浄化装置。
【請求項３１０】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃焼装置。
【請求項３１１】
前記燃焼装置が加熱炉である、
請求項３１０に記載の燃焼装置。
【請求項３１２】
前記加熱炉が石炭を燃料とする、または天然ガスを燃料とする発電機である、
請求項３１１に記載の燃焼装置。
【請求項３１３】
前記加熱炉が住宅用または企業用加熱炉である、
請求項３１２に記載の燃焼装置。
【請求項３１４】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃料電池。
【請求項３１５】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
車両の排気を浄化するための装置。
【請求項３１６】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
汚染対策の装置。
【請求項３１７】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
人間の居住のための温度調節室の装置。
【請求項３１８】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
動物の居住のための温度調節室の装置。
【請求項３１９】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
食物保管のための温度調節室の装置。
【請求項３２０】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
分析装置のための濃縮器。
【請求項３２１】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
分析装置。
【請求項３２２】
前記分析装置が、火炎検出器、質量分析計、赤外分光計、ラマン分光計、紫外分光計、可視分光計、核磁気共鳴分光計、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、原子吸光分析装置、電位差計、分光光度計、またはそれらの組み合わせである、
請求項３２１に記載の分析装置。
【請求項３２３】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
石炭変換のための酸素源。
【請求項３２４】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
発電装置の酸素源。
【請求項３２５】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
住宅用または企業用加熱炉の酸素源。
【請求項３２６】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
燃料電池の酸素源。
【請求項３２７】
請求項１６５に記載の収着装置と、
前記収着装置に連結された熱電モジュールとを備える
冷却装置。
【請求項３２８】
請求項１６５に記載の収着装置を備える温度調節装置であって、
前記収着装置は密閉型収着装置であり、
前記収着装置はさらに液体を備え、
前記温度調整装置は携帯型である、
温度調節装置。
【請求項３２９】
前記温度調節装置が冷却を提供する、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３０】
前記温度調節装置が加熱を提供する、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３１】
前記温度調節装置が、制御可能な導電性を持つ断熱層を形成する、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３２】
前記温度調節装置が、断熱層と双方向のヒートポンプとの間で交互に変換できる、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３３】
前記温度調節装置が、ミサイルシステム、航空宇宙機、電子筐体、またはそれらの組み合わせにおける断熱層である、
請求項３２８に記載の温度調節装置。
【請求項３３４】
請求項３２８に記載の温度調節装置を備える、
衣料物品。
【請求項３３５】
前記物品が軍用防護服または民間用防護服である、
請求項３３４に記載の衣料物品。
【請求項３３６】
前記物品が、ヘルメット、手袋、顔面マスク、個人用防弾チョッキ、耐火性の衣服、もしくは、温度の極端な変化や危険な化学剤、危険な生物兵器、放射性同位体物質、またはそれらの組み合わせに対する防御服である、
請求項３３５に記載の衣料物品。
【請求項３３７】
請求項１６５に記載の収着装置を備える、
レーザーのための熱管理装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公表番号】特表２００７−５２６１１０（Ｐ２００７−５２６１１０Ａ）
【公表日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４３９８２（Ｐ２００６−５４３９８２）
【出願日】平成１６年１２月８日（２００４．１２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４１２６４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８１７２２
【国際公開日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（５０６１９８２９６）セパレーション デザイン グループ、エルエルシー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月８日（２００４．１２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４１２６４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８１７２２
【国際公開日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（５０６１９８２９６）セパレーション デザイン グループ、エルエルシー (1)
【Ｆターム（参考）】
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