[发明专利]纳米颗粒收集装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种过滤装置，且特别是有关于一种纳米颗粒收集装置。

背景技术

在过去二十年来，纳米科技的研究已经有显著的突破并累积了可观的成果，特别是在化学材料、制造工业、电子通讯、医疗、生物化学、环境保护以及能源研究等领域。从蒸汽机的发明所代表的第一次工业革命，以及电力的发明广泛应用在电动机和内燃机上所代表的第二次工业革命，其中技术是以毫米为标志；在20世纪的40年代以后，所发明的电子计算器是以计算机和微电子技术为代表的第三次工业革命，其中技术是以微米为标志；而以纳米为代表的新兴科学技术，则被视为领导21世纪第四次工业革命最具潜力的关键技术。今后，纳米技术将为人类创造出许许多多的新物质、新材料和机器，除了会彻底改变人类千百年来的生活习惯以外，将对人类的健康、财富及生命带来极大的影响。也因此，目前世界各主要开发国家都投入极大的人力、财力、物力，在各相关领域积极进行的纳米科技的研究。然而，在纳米科技中，纳米颗粒的制造与收集的方法是纳米科技的主要关键技术所在，有许多尚待突破的瓶颈，因此，目前各国的科学家无不竭尽所能，希望能突破种种技术上的问题。

纳米颗粒的制造方法大致可以归类为物理及化学方法两种。不管任何方法所得到的颗粒，其粒径必须是100纳米(1纳米＝10^-9米)以下的微细颗粒才称为纳米颗粒。在纳米颗粒制造过程中，如何收集则是一项关键问题。由于纳米颗粒表面的活性使它们很容易凝聚在一起，从而形成较大颗粒的凝集体，这给纳米颗粒的收集带来很大的困难。为了解决这一问题，不管用物理或化学方法制造的纳米颗粒，经常采用分散颗粒于溶液中的方式进行收集。在这个过程当中，粒径较大的粒子容易先行沉降下来，当粒径达到纳米大小时，由于布朗运动等因素阻止它们沉降，因而形成一种悬浮液状态，因此，如果要获得纳米颗粒则必须再进一步去除样品悬浮液中的水分之后，才能够收集得到纳米颗粒，即所谓纳米粉末。

目前，收集纳米颗粒的主要方法是利用超高速离心机来沉降纳米颗粒。这种超高速离心机的原理与洗衣机相同，都是利用旋转样品时所产生的离心力来让颗粒沉降于底部，再将上部悬浮液倒掉，以达到分离的目的。但是，颗粒沉降的速度会因为颗粒的大小而异产生差异，颗粒越小越不容易沉降，也就是说，颗粒越小所需要的离心时间也越长。例如要让10mL容量样品中的1纳米以上颗粒的粒径沉降的话，当设定超高速离心机转速为最高每分钟90,000转(离心力470,000×g)时，其所需要时间为13.5小时；如果要让25纳米以上的粒径沉降的话，仅需要78秒，但是这些时间并不包括，到达预定速度前所需要时间以及完成沉降后所需要时间。此种方法虽然可以达到让纳米颗粒沉降的目的，缺点是费时且无法大量收集。就纳米技术的角度而言，此方法虽然可以收集到纳米颗粒，却并不能达到产业上量产的要求。

另一种是利用注射管进行过滤的方法。这种方法是将样品悬浮液抽进注射管中，以手压方式使溶液通过过滤膜来收集纳米颗粒，而所出来收集的颗粒大小，可以依选用不同的过滤膜孔径来决定。目前市面上所生产的过滤膜，如果以专业过滤膜制造厂Millipore公司的产品为例，从最常用的450纳米孔径以下分别有300、220、100、50及25纳米等五种产品。然而，过滤纳米颗粒的难易度是随着过滤膜孔径大小来决定，其中，以25纳米孔径最难通过。如果以10mL的样品悬浮液为比较标准，当使用手压方式，将25纳米颗粒进行过滤的话，需要4分钟以上才能完成。而且实验者必须持续保持手指所施的压力，因此，这种手压方式除了效率不高且无法大量过滤等缺点以外，对实验者的体力也是一项考验。

发明内容

因此，本发明的一方面是在提供一种纳米颗粒收集装置，用以解决以上先前技术所提到的困难。

根据本发明一实施方式，一种纳米颗粒收集装置包含压力腔、滤膜与压力建立装置。压力腔具有至少一试样入口与至少一滤液出口于其上。滤膜设置于滤液出口。压力建立装置用以将内含多个纳米颗粒的试样从试样入口注入压力腔，并借此于压力腔内建立压力，以迫使试样通过滤膜而至滤液出口，并将纳米颗粒留在滤膜上。

在本发明一或多个实施方式中，上述的压力腔包含筒身与盖体。筒身具有开口。盖体盖住开口。滤液出口贯穿盖体。滤膜设置于盖体面对筒身的内表面上，并遮蔽滤液出口。

在本发明一或多个实施方式中，上述的压力腔还包含多个导流槽。这些导流槽位于盖体面对筒身的内表面上，并连通滤液出口。

在本发明一或多个实施方式中，上述的压力腔还包含至少一密封圈。此密封圈密封筒身与盖体之间的间隙。