(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料流体流の一つ以上の成分を濃縮する濃縮器において、前記濃縮器は、
前記試料流体流に沿って隔置されると共に、前記試料流体流に露出される二つ以上の相互作用要素であって、前記相互作用要素は、それぞれ、前記相互作用要素の温度により、前記試料流体流の選択された成分を吸着且つ脱着する相互作用物質を含む、前記二つ以上の相互作用要素と、
各々が対応する相互作用要素と熱連絡する、二つ以上のヒータ要素と、
前記二つ以上のヒータ要素に連結され、前記ヒータ要素を時間的に同調させた順序に付勢する、コントローラ手段と、
を有する、試料流体流の一つ以上の成分を濃縮する濃縮器。
【請求項２】
試料流体流中の一つ以上の成分の増大した濃度を感知するセンサアセンブリにおいて、前記センサアセンブリは、
前記試料流体流に沿って隔置されると共に、前記試料流体流に露出される二つ以上の相互作用要素であって、前記相互作用要素の各々が、前記相互要素の温度により、前記試料流体流の選択された成分を吸着し、且つ、脱着する、相互作用物質を含む、前記二つ以上の相互作用要素と、
各々が対応する相互作用要素と熱連絡する二つ以上のヒータ要素と、
前記二つ以上のヒータ要素に連結されて前記ヒータ要素を時間同調した順序に付勢して、前記相互作用要素の各々が、加熱され、且つ、ほぼ一つ以上の上流相互作用要素により生成される上流の濃縮パルスが前記相互作用要素に到達する時に、前記試料流体流中へ選択した成分を脱着するようにする、コントローラ手段と、
前記相互作用要素の一つ以上により提供される前記濃縮パルスの一つの選択した成分を個々の構成要素に分離する、分離手段と、
前記個々の構成要素の一つ以上の成分を感知する、検出器と、
を備える、前記センサアセンブリ。
【請求項３】
試料流体流中の一つ以上の成分を濃縮する方法において、前記方法は、
前記試料流体流に沿って隔置されると共に、前記試料流体流に露出される二つ以上の相互作用要素であって、前記相互作用要素の各々が、前記相互要素の温度により、前記試料流体流の選択された成分を吸着し、且つ、脱着する、相互作用物質を含む、前記二つ以上の相互作用要素を提供する段階と、
前記相互作用物質が、前記試料流体流から一つ以上の成分を吸着するのを待つ段階と、
前記二つ以上の相互作用する要素を時間的に同調した順序で加熱する段階と、
を含む、試料流体流中の一つ以上の成分を濃縮する方法。
【請求項４】
試料流体流の一つ以上の成分を濃縮する方法において、前記方法は、
Ｎが１より大きいＮ個の相互作用要素を提供する段階であって、前記Ｎ個の相互作用要素の各々が、前記試料流体流に沿って隔置されると共に、前記試料流体流に露出され、前記Ｎ個の相互作用要素の各々が、前記相互作用要素の温度により前記試料流体流の選択した成分を吸着し且つ脱着する相互作用物質を含み、前記Ｎ個の相互作用要素は、それぞれ、冷却されると、選択した成分を前記試料流体流中へ脱着して対応する濃縮パルスを生成し、前記試料流体流により前記濃縮パルスを下流の相互作用要素に向けて下流方向へ搬送させる段階と、
前記Ｎ個の相互作用要素を時間的に同調した順序で加熱し、前記上流の相互作用要素の一つ以上により提供される前記濃縮パルスが、前記下流の相互作用要素に到達した時に、前記下流相互作用要素の各々を加熱する段階と、
を含む、試料流体流の一つ以上の成分を濃縮する方法。
【請求項５】
相互作用物質を有するチャネルを流通する試料流体流の一つ以上の成分を濃縮する方法であって、前記相互作用物質が、前記相互作用物質の温度により前記試料流体流の選択した成分を吸着し且つ脱着し、前記相互作用物質が、上流部及び下流部を有する相互作用物質を有したチャネルを流通する、試料流体流の一つ以上の成分を濃縮する方法において、前記方法は、
前記相互作用物質が、前記試料流体流から一つ以上の成分を吸着するのを待つ段階と、
前記相互作用物質の前記上流部を加熱して、前記上流部に選択した成分を前記試料流体流中へ脱着させて第１の濃縮パルスを生成して、前記第１の濃縮パルスを前記試料流体流で前記相互作用要素の前記下流部へ向けて下流方向に搬送させる段階と、
前記第１の濃縮パルスが、前記下流部に到達した時に前記相互作用物質の前記下流部を加熱して、前記相互作用物質の前記下流部に選択した成分を前記試料流体流中へ脱着させると共に、前記第１の濃縮パルスに少なくとも部分的に重なり合わせて第２の濃縮パルスを生成して、前記第２の濃縮パルスを前記試料流体流で下流方向へ搬送させる段階と、
を含む、相互作用物質を有するチャネルを流通する試料流体流の一つ以上の成分を濃縮する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス監視装置に関し、より詳細には試料ガス流中の様々なガス成分を検出すると共に同定し且つ／または斯かる成分の濃度を決定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
濃度の低いガス及び蒸気の検出は、検出装置及び測定器具の感度の限界があるためしばしば難しいものとなっている。低濃度のガス試料中の様々な成分の検出は、検出前に斯かる成分を濃縮することができれば大いに高めることができる。選択した成分ガスを濃縮する一つの方法は、（１９８４年刊行の）センサとアクチュエータ第６号の１乃至１７ページに掲載されたキンドランド（Kindlund）等の「ガス濃縮段階を備えたクウォーツ結晶ガスモニター」に記載されており、検出器の前に配置されて検出器における所望のガス成分の濃度を増大するガス濃縮器が提案されている。キンドランド等のガス濃縮器は、キャビティ壁に被覆された厚い有機吸着層を含む。斯かる吸着層は、冷却されると、前記キャビティを流通するガス試料から所望のガス成分を吸着する。次いで、加熱パルスを吸着層に当てて、吸着したガス成分を前記キャビティ内へ脱着させて短い濃縮パルスを生成する。斯かる濃縮パルスは、クウォーツ結晶ガスモニターに伝えられて最終的に成分のパーセントが記録される。
【０００３】
キンドランド等の装置の一つの限界は、典型的な吸着材料しか限られた量のガス成分を蓄積できないということである。従って、吸着層が加熱され時に生成される濃縮パルスも限定されることになり、これにより検出器の有効感度が制限されることになる。従って、望むべきことは、検出器における所望ガス成分の濃縮レベルを更に上げることのできる濃縮器及び／またはセンサアセンブリをを提供して有効感度を増大した検出器を生成することである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フェーズドヒータ（phased heater）即ち同調ヒータを使用して濃縮レベルを収着材料を有した単一の相互作用要素が達成できる濃縮レベルを超えるまでに増大または倍増する濃縮器／センサアセンブリを提供して従来の技術の問題点の多くを克服する。全体としては、二つ以上の相互作用要素を提供することで上記の問題点を克服することができ、斯かる二つ以上の相互作用要素は、時間同調順に選択的に加熱されて、相互作用要素の各々が加熱されて成分ガスをほぼ一つ以上の上流相互作用要素を加熱することで生成される上流濃縮パルスが前記相互作用要素に到達する時に試料流体流中に脱着する。即ち、検出器のガス成分の濃度を著しく増大して、それにより検出器の有効感度を増大することのできる増倍効果が生まれる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の実施例では、試料流体流中の一つ以上の成分を濃縮する濃縮器が提供される。斯かる濃縮器は、好適には、二つ以上の相互作用要素を有しており、斯かる相互作用要素は前記試料流体流に沿って隔置されると共に該流体流に露出される。相互作用要素の各々は、相互作用物質を含み、該相互作用物質は、相互作用要素の温度により、試料流体流中の選択した成分を吸着且つ脱着する。二つ以上のヒータ要素が設けられ、該ヒータ要素の各々は対応する相互作用要素と熱連絡するようにされる。
【０００６】
コントローラは、時間同調順にヒータ要素を付勢する。コントローラは、好適には、ヒータ要素を付勢して、対応する相互作用要素の各々が加熱されて選択した成分を、ほぼ一つ以上の上流相互作用要素により生成される上流濃縮パルスが前記相互作用要素に到達する時に試料流体流内へ脱着する。多数の、例えばＮ個の、相互作用要素を使用して、前記濃縮パルスによるＮ倍の前記成分ガスの濃縮倍増の達成を可能とすることが考えられる。
【０００７】
次いで、結果として生じた濃縮パルスを直接検出器に提供して検出及び分析を行うことが可能である。検出器は、熱伝導検出器、放電イオン化検出器、または、一般的にガスクロマトグラフィーに使用される如きその他の任意のタイプの検出とすることが可能である。しかしながら、より好適には、結果と生じる濃縮パルスは、最初に分離器に提供される。分離器は、結果として生じた濃縮パルスの選択したガス成分を個々の構成要素に分離する。検出器は、次いで、前記分離器から溶離する各成分の濃度を検出ことが可能となる。
【０００８】
ヒータ要素は、好適には、流方向に沿って共通の抵抗及び長さを有した抵抗材料から形成される。従って、コントローラは、各ヒータ要素に等しい電圧、電流または電力パルスを提供してヒータ要素を同等に付勢することができる。前記電圧、電流または電力パルスは任意の所望の形状を有することが可能であり、斯かる形状は、三角形、正方形、釣鐘形またはその他の形状を含む。前記電圧、電流または電力パルスの形状または高さを選択して吸着材料から選択したガス成分を脱着だけする温度を生成することが可能である。
【０００９】
また、ヒータ要素の長さを試料流体流に沿って増大することも考えられる。各ヒータ要素の長さを上流ヒータ要素に対して、拡散の結果として推定される上流ヒータ要素の濃縮パルスの長増大に対応する量だけ増大することが可能である。この拡散効果に合わせて、濃縮器の成長濃縮波を最大に利用すべく、各ヒータ要素の各々の長さを同様に増大して同一の抵抗を生成し、それにより、各ヒータ要素に使用する電圧、電流または電力パルスが等しくなるように調整して等しい温度プロフィールを達成する。或いは、全てのヒータ要素の長さをＮ番目のヒータ要素の長さと同一にして、コントローラが、全てのヒータ要素に等しい電圧、電流または適当に時間調整した電力パルスを提供して等しい温度プロフィールを発生することが可能となる。
【００１０】
また、二つ以上の相互作用要素を分離した要素とせずに、寧ろ単一の相互作用層から形成することが考えられる。二つ以上のヒータ要素は、次いで、前記相互作用層の異なる部分と熱連絡することが可能である。この構成により濃縮器の製造を簡素化することが可能となる。
【００１１】
本発明は、また、多数の方法にも関する。一つの実施例では、試料流体流をポンプ、熱対流等を利用して発生させる。試料流体流は、二つ以上の相互作用要素（または、一つの相互作用層）上を通過するようにされて、該相互作用要素が試料流体流から一つ以上の成分を吸着して平衡になる。その後、前記二つ以上の相互作用要素が時間同調順に加熱される。
【００１２】
好適には、上流相互作用要素は、最初に加熱され、これにより該上流相互作用要素の温度が上昇して試料流体流へ選択した成分を脱着して第１の濃縮パルスを生成し、該第１の濃縮パルスは、試料流体流により下流の相互作用要素へ向けて搬送される。その後、前記第１の濃縮パルスが斯かる下流の相互作用要素に到達すると該下流の相互作用要素が過熱される。これにより、下流の相互作用要素が試料流体流へ選択された成分を脱着すると共に、少なくとも前記第１の濃縮パルスと部分的に重なり合ってより大きな濃縮パルスが生成され、該より大きな濃縮パルスは試料流体流により更に下流へと搬送される。このより大きな濃縮パルスの選択した成分の濃縮レベルは、前記第１または第２の濃縮パルスの濃縮レベルより増大されている。このように、任意の数の下流相互作用要素を加熱して、濃縮器の出口における濃縮レベルを更に一段と増大することが考えられる。
【００１３】
濃縮器が所望の濃縮パルスを提供すると、選択された成分が分離されて一つ以上の個々の構成要素を生成することが可能となる。次いで、前記個々の構成要素の濃度が所望の如く検出分析される。
【００１４】
本発明のその他の目的及び本発明に付随する効果の多くは、下記の詳細な説明を参照することでより良く理解することで、容易に理解することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例のセンサ装置は、支持体及びコントローラを含む。コントローラを支持体に組み込むこともまたは組み込まないことも可能である。
【００１６】
支持体は、好適には、多数の薄膜ヒータ要素を有し、この薄膜ヒータ要素は、前記支持体上に位置決めされる。任意の数のヒータ要素を設けることが可能であり、好適には１００乃至１０００のヒータ要素が設けられる。ヒータ要素は、任意の適当な電気導体、安定金属または合金薄膜から製造することが可能であり、ニッケル８０パーセント及び鉄２０パーセントの配合からなる時としてパーマロイと呼ばれるニッケル−鉄合金、プラチナ、プラチナシリサイド及びポリシリコン等を含む。ヒータ要素は、好適には、薄く、低熱質量で低面熱伝導の支持部材上に設けられる。
【００１７】
支持体は、また、試料流体流を受け入れる正確に画成されたチャネルを有するのが好適である。このチャネルは、好適には、前記支持部材の下のシリコン支持体を選択的にエッチングして形成される。チャネル成形工程は、アーガード（Aagard）等の米国特許第４，９９４，０３５号に例示されたマイクロブリッジシステム形成に使用される工程に類似するものであって良く、斯かる米国特許は参照として本書に組み込んである。前記チャネルは、入口及び出口を含む。
【００１８】
前記センサ装置は、また、好適には、多数の相互作用要素をチャネル内に含み、この相互作用要素は試料流体流に露出される。相互作用要素の各々は、好適には、対応するヒータ要素に隣接して、即ち、対応するヒータ要素に可能な限り接触するように位置決めされる。例えば、相互作用要素は、好適には、支持部材の下面でそれぞれヒータ要素に隣接して設けられる。相互作用要素は、シリコンゲルまたは活性トン組等の液体または気体クロマトグラフィーにおいて共通に使用される多数の薄膜から形成することが可能である。
【００１９】
一実施例では、相互作用要素は、所望の吸着材料を備えた一流れの材料をチャネルを通過させることで形成される。これによりチャネル全体に亘る相互作用層が提供される。別体の相互作用要素を所望する場合には、前記の被覆をヒータ要素を介して前記被覆に熱変化を起こして選択的に「発生」させることが可能である。斯かる被覆が発生した後で、溶剤流をチャネルを通して提供して被覆を発生した部位を除く他の全ての部位から被覆を取り除いて、ヒータ要素に隣接する吸着材料のみを残すようにする。
【００２０】
コントローラは、好適には、ヒータ要素及び検出器に電気的に接続される。コントローラは、ヒータ要素を時間同調した順序に付勢して、対応する相互作用要素が加熱されて、選択した成分を正確に一つ以上の上流相互作用要素により生成される上流濃縮パルスが相互作用する要素に到達する時に試料流体流内へ脱着する。任意の数の相互作用要素を使用して上記濃縮パルスで所望の成分ガス濃縮を達成することが考えられる。実施例では、結果として生じた濃縮パルスを検出器に加えて検出および分析を行う。検出器は、熱伝導検出器であっても、放電イオン化検出器であっても、または、ガスまたは流体クロマトグラフィーで典型的に使用される如き任意のその他のタイプの検出器であっても良い。
【００２１】
実例のヒータ温度は各ヒータ要素で生成される対応する濃縮パルスに同調する。上記に示した如く、コントローラはヒータ要素を時間同調した順序で付勢することが可能である。
【００２２】
コントローラは、最初に第１のヒータ要素を加熱して温度を上昇させる。第１のヒータ要素は、第１の相互作用要素に熱的に連結されているから、第１の相互作用要素は選択した成分を試料流体流内へ脱着して第１の濃縮パルスを生成する。試料流体流は、斯かる第１の濃縮パルスを、下流の第２のヒータ要素に向けて搬送する。
【００２３】
コントローラは、次に、第２のヒータ要素を付勢して、該ヒータ要素の温度を上昇させる。第２のヒータ要素は、第２の相互作用要素に熱連結されることから、この第２のヒータ要素もまた選択した成分を試料流体流内へ脱着して第２の濃縮パルスを生成する。コントローラは、第２のヒータ要素を付勢して、第２の濃縮パルスが第１の濃縮パルスとほぼ重なり合ってより高い濃縮パルスを生成するようにする。試料流体流は、このより大きな濃縮パルスを下流の第３のヒータ要素に向けて搬送する。
【００２４】
コントローラは、第３のヒータ要素を付勢して、このヒータ要素の温度を上昇させる。第３のヒータ要素は、第３の相互作用要素に熱連結されていることから、第３の相互作用要素は、選択した成分を試料流体流内へ脱着して第３の濃縮パルスを生成する。コントローラは、第３のヒータ要素を付勢して、第３の濃縮パルスが、前記第１及び第２のヒータ要素によりもたらされた前記より大きな濃縮パルスにほぼ重なり合って、更に大きな濃縮パルスを生成するようにする。試料流体流は、この更に大きな濃縮パルスを下流の「Ｎ番目」のヒータ要素に向かって搬送する。
【００２５】
コントローラは、次いで、前記「Ｎ番目」のヒータ要素を付勢して、このヒータ要素の温度を上昇させる。この「Ｎ番目」のヒータ要素は、「Ｎ番目」の相互作用要素に熱連結していることから、この「Ｎ番目」の相互作用要素は、選択した成分を試料流体流内へ脱着して、「Ｎ番目」の濃縮パルスを生成する。コントローラは、前記「Ｎ番目」のヒータ要素を付勢して、前記「Ｎ番目」の濃縮パルスが、図示の如く、前記Ｎ−１相互作用要素によりもたらされた前記更に大きな濃縮パルスにほぼ重なり合うようにする。試料流体流は、「Ｎ番目」の濃縮パルスを分離器または検出器のどちらかに搬送するが、このことは下記により詳細に説明する。
【００２６】
上記に示した如く、ヒータ要素は、共通の長さを有することが可能である。従って、コントローラは、各ヒータ要素に同等の電圧、電流または電力パルスを提供することでヒータ要素の温度を等しくできる。前記電圧、電流または電力パルスの形状は任意の物にすることが可能であり、三角形、正方形、釣鐘形またはその他の任意の形を含む。凡そ正方形の形状の電圧、電流または電力パルスを使用して、温度プロフィールが達成される。
【００２７】
拡散による増大されると推定される濃縮パルスの長さに合致する長さを有した多数のヒータ要素に関し、濃縮パルスの各々は、拡散によりチャネルを流下する時には、振幅が低減して長さが増長する傾向にある。この増長した長さに適合するためには、それに続く各ヒータ要素の長さを試料流体流に沿って増長させることが考えられる。例えば、第２のヒータ要素の長さＷ２を第１のヒータ要素の長さＷ１より長くする。同様に、第３のヒータ要素の長さＷ３を第２のヒータ要素の長さＷ２より長くする。このように、各ヒータ要素の長さを隣接する上流のヒータ要素に対して、拡散により増長すると想定される上流ヒータ要素の濃縮パルスに対応した量だけ増長することが考えられる。
【００２８】
ヒータ要素の制御を単純化するために、各ヒータ要素の長さを増長してヒータ要素間で同一の全体ヒータ抵抗を生成して、これにより同等の電圧、電流または電力パルスを使用可能にして同様な温度プロフィールを生成するようにする。或いは、ヒータ要素の長さを異なるようにすると共に、コントローラによりヒータ要素に異なる電圧、電流または電力パルス振幅を与えて同様な温度プロフィールを生成するようにする。
【００２９】
１００パーセントの濃縮レベルを達成する濃縮パルスにより所定の濃縮閾値を達成したとしても、対応する成分の濃度を依然として決定することができる。そのためには、検出器で濃縮パルスを検出すると共に、コントローラで検出器の出力信号を一定の時間に渡って集積して、当初の試料中の対応する成分の濃度を決定する。
【００３０】
本発明によるセンサアセンブリは、ソレノイドポンプ、試料流体流、濃縮器、分離器、検出器及びコントローラを含むことが可能である。コントローラの要望により、ソレノイドポンプは、好適には、試料を一方向バルブを通じて煙道ガス流を吸引する。コントローラは、次いで、ソレノイドポンプを制御して、所望の圧力で濃縮器に対して試料流体流を発生させる。
【００３１】
濃縮器は、好適には、二つ以上の相互作用する要素を含み、この相互作用する要素は、試料流体流と連絡する。濃縮器は、また、好適には、二つ以上のヒータ要素を含み、このヒータ要素は前記相互作用要素と熱連絡する。付勢されると、各ヒータ要素は、対応する相互作用要素を加熱し、この相互作用要素は、試料流体流内へ選択した成分を脱着する。上記に説明にした如く、コントローラは、好適には、ヒータ要素を時間同調した順序に付勢して、濃縮パルスを増大する。
【００３２】
試料流体流は、濃縮パルスを分離器まで搬送する。分離器は、濃縮パルスの選択した成分を分離して、分離した成分を検出器へ提供する。検出器は、各成分の濃縮レベルを示す信号をコントローラへ提供する。コントローラは、各相互作用要素の吸着材料及び同調したヒータ配列によりもたらされるマルチプライア効果によりもたらされる濃度増幅出感知した濃縮レベルを除算して初期のガス試料中の各成分の実際の濃縮レベルを決定する。
【００３３】
本発明の別の実施例によるセンサアセンブリは、ポンプ、ガスプレヒータおよびマイクロブリッジタイプの集積回路チップを含むことが可能である。マイクロブリッジタイプの集積回路チップはチャネル、多数のヒータ要素、分離ヒータ及び検出器を含む。該ヒータ要素、分離ヒータ及び検出器の各々は、好適には、支持部材上に設けられ、該支持部材は、チャネル上に伸長する。相互作用要素は、チャネルに配置されると共に、ヒータ要素の各々と熱連絡する。
【００３４】
マイクロブリッジタイプの集積回路チップもまた好適にはヒータコントロールブロック及び多数の付勢トランジスタを含む。該ヒータコントロールブロックは、前記ヒータ要素の各々を、対応する付勢トランジスタを起動することで個々に付勢することができる。同様に、ヒータコントロールブロックは、トランジスタをスイッチＯＮして分離ヒータを付勢することができる。加熱または冷却ブロックは、プレヒータを補完してセンサアセンブリの動作に最適な平均または全体温度を維持する。
【００３５】
センサアセンブリコントロールブロックは、センサアセンブリの全体的な動作を制御する。センサアセンブリコントロールブロックは、第１に、流制御信号をポンプに送る。ポンプは、流制御信号に応答して、煙道から試料を吸引して、所望の圧力で該試料をプレヒータそして最終的にはチャネルへ提供する。プレヒータ１５４は、予備加熱を行い、ヒータは、試料ガスを最適な作動要素温度に維持して、これにより凝縮による試料損失を防止し、且つ、相互作用要素の各々に蓄積される成分の量を増大するのを助ける。
【００３６】
試料流体流は、相互作用要素が、試料流体流からの一つ以上の成分の吸着がほぼ飽和状態に達し且つ平衡に達するまで所定の時間、チャネルを流下する。その後、センサアセンブリコントロールブロックは、ヒータコントロールブロックに通知して前記ヒータ要素を時間同調した順序に加熱するのを開始する。ヒータコントロールブロックは、最初に、第１のヒータイネーブル信号及び分離ヒータイネーブル信号を提供する。第１のヒータイネーブル信号は、トランジスタａをスイッチＯＮすると共に、分離ヒータイネーブル信号は、関連するトランジスタのスイッチをＯＮする。トランジスタａは、第１のヒータ要素に電流を提供して該第１のヒータ要素の温度を上昇させる。これにより対応する相互作用要素が加熱されて、一つ以上の成分を第１の濃縮パルスの形態で試料流体流内へ脱着する。第１の濃縮パルスは、試料流体流により第２のヒータ要素ｂに向けて下流へ搬送される。この工程を第３、第４および第Ｎ番目の要素に対して下記の如く繰り返し行う。
【００３７】
ヒータコントロールブロックは、次いで、第２のヒータイネーブル信号を提供し、該信号によりトランジスタｂのスイッチがＯＮされる。トランジスタｂは、電流を第２のヒータ要素へ提供して、該第２のヒータ要素の温度を上昇させる。これにより、対応する相互作用要素が加熱されて、第２の濃縮パルスの形態で一つ以上の成分を試料流体流内へ脱着する。好適には、ヒータコントロールブロックは、第２のヒータイネーブル信号のタイミングを取って、第２の濃縮パルスが第１の濃縮パルスとほぼ重なり合うようにする。第１及び第２の濃縮パルスの双方は、第３のヒータ要素に向けて下流方向へ搬送される。
【００３８】
第１のヒータイネーブル信号に対する第２のヒータイネーブル信号のタイミングは、逆方向校正により確立することが可能である。しかしながら、より好適には、ヒータコントロールブロックが第２のヒータ要素の抵抗を感知する。第１の濃縮パルスは試料流体流より高温であるのが典型的であることから、第２のヒータ要素の抵抗は、第１の濃縮パルスが第２のヒータ要素に到達した時に変化し始めることが分かる。一旦所定の抵抗変化が第２のヒータ要素において感知されると、ヒータコントロールブロックがトランジスタｂを介して第２のヒータ要素を付勢することが可能である。残りのヒータイネーブル信号は同様に制御することが可能である。
【００３９】
ヒータコントロールブロックは、次いで、第３のヒータイネーブル信号を提供し、該信号によりトランジスタｃのスイッチがＯＮされる。トランジスタｃは、第３のヒータ要素に電流を提供して、該第３のヒータ要素の温度を上昇させる。これにより、対応する相互作用要素が加熱されて、第３の濃縮パルスの形態で一つ以上の成分が試料流体流内へ脱着される。好適には、ヒータコントロールブロックが第３のヒータイネーブル信号のタイミングを取って、第３の濃縮パルスが、第１及び第２の濃縮パルスにほぼ重なり合うようにする。第１、第２及び第３のほぼ重なり合う濃縮パルスは、「Ｎ番目」のヒータ要素に向けて下流へ搬送される。
【００４０】
ヒータコントロールブロックは、次いで、「Ｎ番目」のヒータイネーブル信号を提供し、該信号によりトランジスタｃのスイッチがＯＮされる。トランジスタｃは、「Ｎ番目」のヒータ要素に電流を提供して、該「Ｎ番目」のヒータ要素の温度を上昇させる。これにより、対応する相互作用要素が加熱されて、「Ｎ番目」の濃縮パルスの形態で一つ以上の成分が試料流体流内へ脱着される。好適には、ヒータコントロールブロックが「Ｎ番目」のヒータイネーブル信号のタイミングを取って、「Ｎ番目」の濃縮パルスが、前に生成された濃縮パルスにほぼ重なり合うようにする。結果として生じた濃縮パルスは、下流に搬送されて分離器ヒータに到達する。分離器ヒータは、チャネルと一緒に、前記濃縮パルス中の選択した成分を個々の構成要素に分離する。個々の構成要素は、提供された試料ガスを含む要素の数により一つ以上の配合物を含むことが可能である。
【００４１】
トランジスタは、次いで、分離器ヒータを付勢して、上記の如く、様々な成分を個々の要素に分離する。分離した成分は、試料流体流により下流に搬送されて検出器に至る。検出器は、熱伝導検出器であっても、放電イオン化検出器であっても、または、ガスクロマトグラフィーで一般的に使用される如きの任意のその他のタイプの検出器であって良い。検出器は、好適には、各個の構成要素の濃縮レベルを感知すると共に、対応する信号を増幅器へ提供する。増幅器は、検出器出力信号を増幅すると共に、好適には、斯かる検出器出力信号をデータ処理装置へ提供して分析を行う。ヒータコントロールブロックは、検出器イネーブル信号を提供して、個々の構成要素が存在する時にのみ検出器をイネーブルさせることが可能である。
【００４２】
本発明による濃縮器、分離機及び検出器を含む集積回路の配置において、集積回路は、好適には、チップを左右に横断するチャネルを含む。該チャネルの第１の部分は、多数のヒータ要素を有し、該要素は、上記に説明した如く、支持部材上で上記第１の部分に伸長する。相互作用要素は、チャネル内でヒータ要素の各々に隣接して位置決めされる。チャネルレッグの各々は、一列のヒータ要素を有することが可能であることは想定される。好適に実施例では、１００乃至１０００個のヒータ要素がチャネルに沿って隔置される。
【００４３】
チャネルの第２の下流部は、分離ヒータを有し、該分離ヒータは、前記第２の下流部上に伸長する。分離ヒータは、ヒータ要素により提供される濃縮パルス中の様々な成分の分離を助ける。最終的には、検出器が、チャネル内で分離機ヒータの下流に設けられる。検出器は、好適には、分離器により提供された分離構成要素の各々の濃度を感知する。
【００４４】
濃縮器、分離機及び検出器が集積回路上に設けられることから、他の従来の電子回路をそれらと一緒に容易に組み込むことができる。この実施例では、同調したヒータコントロールブロック及び増幅器が同一の支持体上に組立てられる。化学物質センサ、特に、上記に説明した化学物質マイクロセンサは、潜在的に、低コスト、高感度、耐久性及び（マイクロセンサの場合の）小規模サイズ等の多くの魅力的な特徴を有する。
【００４５】
本発明の好適な実施例を上記の如く説明して来たが、当業者には、本書で教示したことを添付の特許請求の範囲を逸脱することなく他の実施例に適用できることは自明のことである。