(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析のためにガスクロマトグラフィーカラムから分光計へ試料を輸送するための可撓性ガスクロマトグラフィー輸送ラインであって、前記ガスクロマトグラフィーカラムへ結合するための入口端と、分光計と結合するための出口端とを有し、前記輸送ラインが、
ガスクロマトグラフィーカラムの端部分、または前記端部分へ結合されたキャピラリーを中に受収するための可撓性輸送キャピラリーと、
前記輸送キャピラリーを囲む少なくとも抵抗性加熱装置と、を備え、
前記抵抗性加熱装置が、前記抵抗性加熱装置を加熱し、それによって前記輸送キャピラリーを加熱するために、前記抵抗性加熱装置へ電流を提供するための電源へ結合可能であり、
前記抵抗性加熱装置が、少なくとも１つの中央ゾーンと少なくとも１つの出口ゾーンとに分割され、
前記抵抗性加熱装置が、前記少なくとも１つの中央ゾーンにおいて、前記出口ゾーンとは異なる単位長さ当たりの熱放散を提供するように適合され、
前記可撓性輸送ラインが折り畳み可能である、ガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２】
前記抵抗性加熱装置が、少なくとも１つの中央ゾーンと、少なくとも１つの出口ゾーンと、少なくとも１つの入口ゾーンとに分割されている、請求項１に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項３】
前記輸送ラインの熱質量が、約５〜約５０Ｊ／Ｋの範囲内、好ましくは約５〜約２０Ｊ／Ｋの範囲内である、請求項１又は２に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項４】
前記抵抗性加熱装置が抵抗性加熱層を含む、請求項１に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項５】
前記抵抗性加熱層が、電気抵抗性物質を含むキャリアシートを含む、請求項４に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項６】
前記抵抗性加熱装置が、前記輸送キャピラリーの周囲に螺旋様式で巻回された少なくとも１つの抵抗性ワイヤを含み、前記少なくとも１つの抵抗性ワイヤによる熱放散が、
ａ）前記抵抗性ワイヤのピッチを変化させること、
ｂ）前記抵抗性ワイヤの長さに沿って変化する抵抗を有する抵抗性ワイヤを提供すること、
ｃ）前記輸送ラインに沿って前記抵抗性ワイヤの巻線パターンを変化させること、
ｅ）前記入口ゾーン、中央ゾーン、及び／または出口ゾーン内で前記抵抗性ワイヤに印加される電力を独立的に制御すること、
のうちの１つ以上によって調節される、請求項２に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項７】
前記中央ゾーン内の前記抵抗性ワイヤのピッチが、前記少なくとも１つの入口ゾーン内のピッチ、及び前記少なくとも１つの出口ゾーン内のピッチよりも、約５％〜約３５％、より好ましくは約１０％〜約３５％、更により好ましくは約１５％〜３５％の範囲内で大きい、請求項６に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項８】
前記抵抗性ワイヤの巻線が、前記中央ゾーンからより遠位の第１の入口ゾーン及び前記中央ゾーンにより近位の第２の入口ゾーンを有する少なくとも２つの入口ゾーンを含み、
（ｉ）前記第１の入口ゾーン内の巻線のピッチが、前記第２の入口ゾーン内のピッチよりも小さく、次にこれが前記中央ゾーン内のピッチよりも小さいか、
（ｉｉ）前記第１の入口ゾーン内のワイヤの抵抗が、前記第２の入口ゾーン内のワイヤの抵抗よりも高く、次にこれが前記中央ゾーン内のワイヤの抵抗よりも高いか、
（ｉｉｉ）前記第１の入口ゾーン内のワイヤの巻線パターンが、前記第２の入口ゾーン内のワイヤの巻線パターンと異なり、次にこれが前記中央ゾーン内のワイヤの巻線パターンと異なるか、
（ｉｖ）前記第１の入口ゾーン内の抵抗性ワイヤへの電力が、前記第２の入口ゾーン内の抵抗性ワイヤへ独立的に適用され、次にこれが前記中央ゾーン内の抵抗性ワイヤへ独立的に適用される、請求項６又は７に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項９】
前記抵抗性ワイヤの巻線が、前記中央ゾーンからより遠位の第１の出口ゾーン及び前記中央ゾーンにより近位の第２の出口ゾーンを有する少なくとも２つの出口ゾーンを含み、
（ｉ）前記第１の出口ゾーン内の巻線のピッチが、前記第２の出口ゾーン内のピッチよりも小さく、次にこれが前記中央ゾーン内のピッチよりも小さいか、
（ｉｉ）前記第１の出口ゾーン内のワイヤの抵抗が、前記第２の出口ゾーン内のワイヤの抵抗よりも高く、次にこれが前記中央ゾーン内のワイヤの抵抗よりも高いか、
（ｉｉｉ）前記第１の出口ゾーン内のワイヤの巻線パターンが、前記第２の出口ゾーン内のワイヤの巻線パターンと異なり、次にこれが前記中央ゾーン内のワイヤの巻線パターンと異なるか、
（ｉｖ）前記第１の出口ゾーン内の抵抗性ワイヤへの電力が、前記第２の出口ゾーン内の抵抗性ワイヤへ独立的に適用され、次にこれが前記中央ゾーン内の抵抗性ワイヤへ独立的に適用される、請求項６又は７に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１０】
前記抵抗性ワイヤのピッチが更には各それぞれのゾーン内にある、請求項６〜９のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１１】
前記ピッチが、前記入口ゾーンに沿って、前記入口ゾーンの遠位端から、前記入口ゾーンの近位端へ次第に増加する、請求項６〜９のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１２】
前記ピッチが、前記出口ゾーンに沿って、前記出口ゾーンの遠位端から、前記出口ゾーンの近位端へ次第に増加する、請求項６〜９いずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１３】
前記輸送キャピラリーを囲み、かつ好ましくは前記輸送キャピラリーの周囲に螺旋様式で巻回された抵抗性ワイヤの第２の巻線を備える、請求項６〜１２のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１４】
前記第２の巻線が前記抵抗性加熱装置と同じ抵抗性ワイヤによって提供される、請求項１３に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１５】
前記出口端が、前記輸送ラインを質量分析器試料注入器及び／又はＩＣＰイオン源へ結合するように適合されたコネクタの気密ゴムまたはポリマー封止部を通過するように適合されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１６】
前記可撓性輸送キャピラリーが金属管を備え、その内部表面上に不活性コーティングが設けられている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１７】
前記不活性コーティングが、Ｓｕｌｆｉｎｅｒｔを含むシリコン系コーティング、及び他のガラス質コーティング、ポリマーコーティング、好ましくはポリイミドコーティングから選択されている、請求項１６に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１８】
前記可撓性輸送キャピラリーは、ＧＣカラムが前記可撓性輸送キャピラリーの加熱ゾーン内で終端するように、前記ＧＣカラムを受容するように適合されている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項１９】
前記可撓性輸送キャピラリーは、前記輸送キャピラリーの出口端に向かう方向で不活性キャリアガスが前記輸送キャピラリーとＧＣカラムとの間の空間に流れ込むように、前記入口端または付近において不活性キャリアガスの供給源に結合するように適合されている、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２０】
動作中、前記抵抗性加熱装置によって囲まれていない前記輸送キャピラリーの部分が、前記輸送ラインが結合されたガスクロマトグラフのオーブン内に位置付けられるように、前記抵抗性加熱装置が前記輸送ラインの入口端から所定の距離で終端する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２１】
前記可撓性輸送キャピラリーが約０．４０ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲内の内径、及び、約１．０ｍｍ〜約２．５ｍｍの範囲内の外径を有する、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２２】
少なくとも前記輸送ラインの一部に沿う外側断熱スリーブを更に備える、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２３】
フィードバックを温度制御ユニットに提供するために、好ましくは前記輸送キャピラリーに接する少なくとも１つの温度センサを更に備える、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２４】
前記温度制御ユニットが、前記抵抗性加熱装置に対する前記電源の出力を制御し、それによって前記可撓性輸送キャピラリーの温度を制御するように、前記電源に連結される、請求項２３に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２５】
前記輸送ラインの加熱が、前記輸送ラインが結合されているＧＣシステムの対応する温度変化と実質的に同時に、前記輸送キャピラリーの温度を変化させるように適合されている、請求項１〜２４のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２６】
前記輸送ライン及び前記輸送ラインが結合された温度制御器が、約１０℃／分〜約２００℃／分、好ましくは約１０℃／分〜約１００℃／分、より好ましくは約１０℃／分〜約６０℃／分の範囲内の速度で、前記輸送ラインの温度を徐々に上げるように適合されている、請求項１〜２５のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２７】
前記輸送ラインが、少なくとも約１００℃〜約３５０℃、好ましくは約２００℃〜約３２０℃の範囲を含む温度範囲内の温度に加熱され、維持されることが可能であり、前記輸送ラインが、その長さの少なくとも９０％にわたって±５％未満の温度変動の温度プロファイルを維持することが可能である、請求項１〜２６のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２８】
前記輸送ラインが、約４０ｍｍ未満、より好ましくは約３０ｍｍ未満、より好ましくは約２０ｍｍ未満、より好ましくは約１５ｍｍ未満、更により好ましくは約１２ｍｍ未満の曲げ半径を有する、請求項１〜２７のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項２９】
前記輸送ラインが、約２〜約１０ｍｍの範囲内、好ましくは約２〜約５ｍｍの範囲内の外径を有する、請求項１〜２８のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項３０】
前記輸送ラインが約１００ｇ未満、好ましくは約５０ｇ未満、またより好ましくは３０ｇ未満の重量を有する、請求項１〜２９のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項３１】
前記輸送キャピラリーの入口端でガスクロマトグラフィーカラムに、かつ前記出口端で誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源、好ましくは質量分析器または光学分光計のＩＣＰ源に結合するように適合されている、請求項１〜３０のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項３２】
前記入口端が固定されるときの、前記輸送ラインの出口端の各次元（ｘ、ｙ、ｚ）における変位力が、約５Ｎ未満、また好ましくは約１Ｎ未満である、請求項３１に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項３３】
前記輸送ラインが、約５〜３０Ｊ／Ｋ・ｍ、好ましくは約１０〜２５Ｊ／Ｋ・ｍの範囲内の単位長さ当たりの熱質量を有する、請求項１〜３２のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項３４】
前記輸送ラインが、約１００〜５００Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）、好ましくは約２５０Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）の範囲内の比熱容量を有する、請求項１〜３３のいずれか１項に記載のガスクロマトグラフィー輸送ライン。
【請求項３５】
ガスクロマトグラフィー輸送ライン、特に請求項１〜３４のいずれか１項に記載の輸送ラインを製造する方法であって、
ａ．輸送キャピラリー、特に請求項１７〜１９のいずれか１項に定義された輸送キャピラリーと、前記輸送キャピラリーの周囲に巻回される少なくとも１つの抵抗性ワイヤとを提供するステップと、
ｂ．分配点で前記輸送キャピラリー上に前記抵抗性ワイヤを分配し、一方同時に前記輸送ラインを一定の回転速度で回転させるステップと、を含み、
前記分配点の長手方向の移動、特に前記輸送キャピラリーに沿った長手方向の移動が、前記輸送キャピラリーに沿って前記抵抗性ワイヤの所望のピッチを生じさせるように可変的である、方法。
【請求項３６】
ガスクロマトグラフィー輸送ライン、特に請求項１〜３４のいずれか１項に記載の輸送ラインを製造する方法であって、
ａ．輸送キャピラリー、特に請求項１７〜１９のいずれか１項に定義された輸送キャピラリーと、前記輸送キャピラリーの周囲に巻回される少なくとも１つの抵抗性ワイヤとを提供するステップと、
ｂ．前記輸送キャピラリーの長さに沿って等速度でワイヤ分配点を移動させ、一方同時に前記輸送キャピラリーに沿って、前記抵抗性ワイヤの所望のピッチを生じさせるように、調整可能な回転速度で前記輸送キャピラリーを回転させるステップと、を含む、方法。
【請求項３７】
輸送キャピラリーの長さに沿って前もって形成された溝を有する輸送キャピラリーを提供するステップであって、前記溝が、前記抵抗性ワイヤの意図されたピッチと適合するように、前記輸送キャピラリーの長さに沿った螺旋様式で形成される、提供するステップと、  前記ワイヤの分配中、前記ワイヤの位置決めを支援するために前記溝を使用するステップと、を更に含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記輸送キャピラリー上で前記抵抗性ワイヤの位置を固定するために、高温接着剤を使用するステップを更に含む、請求項３６又は３７に記載の方法。
【請求項３９】
ガスクロマトグラフィー−質量分析（ＧＣ−ＭＳ）システムであって、
少なくとも１つのガスクロマトグラフと、
少なくとも１つの輸送ライン、特に請求項１〜３４のいずれか１項に記載の輸送ラインと、
少なくとも１つの質量分析器と、を備え、
前記輸送ラインの入口端が前記ガスクロマトグラフに流体結合され、前記出口端が前記質量分析器に流体結合され、
抵抗性加熱装置が、電流を前記抵抗性加熱装置に提供して、輸送キャピラリーを加熱するための電源へ結合される、ＧＣ−ＭＳシステム。
【請求項４０】
前記輸送ラインが、前記ガスクロマトグラフの温度制御ユニットにリードバックを提供するため、前記輸送キャピラリーに接する温度センサを備え、
前記温度制御ユニットが、前記抵抗性加熱装置に対する前記電源の出力を制御し、それによって前記可撓性輸送キャピラリーの温度を制御するように前記電源に連結される、請求項３９に記載のＧＣ−ＭＳシステム。
【請求項４１】
前記温度制御ユニット及び電源が、前記ガスクロマトグラフが格納されるＧＣオーブンの温度を制御するための、前記ガスクロマトグラフのオーブン制御ユニットの一部である、請求項４０に記載のＧＣ−ＭＳシステム。
【請求項４２】
前記オーブン制御ユニットが、前記可撓性輸送キャピラリーの温度及び前記ＧＣオーブンの温度を同時に徐々に上げるように動作可能である、請求項４１に記載のＧＣ−ＭＳシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱輸送ライン、特にガスクロマトグラフと質量分析器との間の輸送ラインに関する。また、本発明は加熱輸送ラインを有するＧＣ−ＭＳ装置に関する。
【０００２】
序文
ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）は気化されることができる化合物を分離及び分析するため、通常物質の純度を決定するため、または物質の混合物の構成成分を分離するための一般的な分析法である。ガスクロマトグラフィーでは、試料は移動相、通常不活性ガス、例えばヘリウム内のガスクロマトグラフィーカラム上に注入される。ガスクロマトグラフィーカラムは典型的には、不活性個体担体上に微視的ポリマーまたは液体層を含む固定相を有する。
【０００３】
化合物はカラムの壁と相互作用して分析され、結果として、その化学的及び物理的性質次第で化合物の異なる溶出時間を生じさせる。また、カラムの次元は溶出プロファイルに影響する。カラムは任意の一定の分析に適切な異なる性質を有するためにデザインされ、特定の官能基の適用と共に、通常固定相の方向性における変動を含む。
【０００４】
ＧＣカラムは通常、オーブン内にカラムを配置することで加熱される。ＧＣカラムの温度は、溶出プロファイル、速い溶出に好適なより高い温度、及び固定相とのより少ない相互作用に影響する。
【０００５】
ＧＣカラムから溶出する化合物は、クロマトグラムを証明するために検出される必要がある。多数の適用では、検出器は質量分析器によって提供され、質量分析器はＧＣカラムから溶出する異なる化合物を別々に取り、電離し、促進し、検出することができる。ガスクロマトグラフィー及び質量分析方法は本質的に相補的であり、それらの組み合わせは、高い感応性及び正確性を必要とする多数の分析適用のための有力な手段を提供する。
【０００６】
ＧＣカラムから溶出する化合物は、下流側の質量分析器のイオン源へ輸送される必要がある。典型的には、ガスクロマトグラフとイオン源との間の結合は、電子衝撃（ＥＩ）質量分析などの真空下、または誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）などの気圧下であり得るイオン源と連結するように適合された実質的で半永久的な輸送デバイスである。
【０００７】
ＩＣＰ−ＭＳでは、イオン源はＩＣＰトーチ内で生み出される誘導結合プラズマによって提供される。ＩＣＰトーチは典型的にはガラスで製造され、その位置はプラズマ条件の最適化のために、３次元において調節可能である。いくつかの適用において、質量分析器はガスクロマトグラフと共に使用するために持続的に設定され、一方、他の適用では（例えばＩＣＰ−ＭＳ）、ＧＣ装置への結合は任意であり得、互換的に他の試料供給システムと共に使用され得る。
【０００８】
ＧＣ及びＭＳ装置を結合するための結合または輸送ラインは、当該技術分野で知られている。米国特許第４６５０９６４号はガラスキャピラリー管を加熱するための加熱輸送ラインを開示する。電力は加熱管のそれぞれの端へ付属する第１及び第２の導体電流を通して、ガラスキャピラリーを取り囲む電導性加熱管に適用される。電気絶縁は加熱管と第１及び第２の導体電流との間で処分され、熱絶縁のカバーは加熱管を熱的に分離するために、加熱管及び導体電流上で処分される。
【０００９】
米国特許第５７０２６７１号はガラス管、ガラス管を取り囲む鋼管、及び鋼管を取り囲む加熱コイルを有するＧＣカラムへ試料を運搬するためのガスクロマトグラフ輸送ラインを説明し、ガスクロマトグラフ輸送ラインにおいて、高熱輸送度を有する物質で製造された管は、鋼管と加熱コイルとの間で配置される。
【００１０】
欧州特許第１５２９４６号は管、例えばガスクロマトグラフィー内のガラスキャピラリー管の長さを加熱するための装置を開示する。ガラスキャピラリー管を加熱するための電力は、ガラスキャピラリー管を取り囲む円筒型加熱管を電流が通過することによって適用される。加熱管は、電気及び熱絶縁のための更なる管によって取り囲まれる。
【００１１】
米国特許第８７５９７５８号はガスクロマトグラフから、輸送ライン本体と、質量分析器に向かうか離れるかのいずれかで輸送ライン本体を移動させるための機構とを有する質量分析器のイオン源へ、カラム溶出液を運搬するための輸送ラインを開示する。質量分析器のハウジングと輸送ライン本体との間のガス封止部は、輸送ライン本体が移動されるときの真空漏れを防止する。
【００１２】
米国特許第７９５８７７０号はマイクロ波加熱されたクロマトグラフィー装置のための、熱輸送ラインアセンブリを開示する。輸送ラインは、熱輸送性ロッドの周囲に巻線されたワイヤの手段によって、加熱されることができる。輸送ラインはかさばった絶縁ハウジングによって囲まれる。
【００１３】
米国特許第８８０８６２９号は、プログラム様式で電気加熱器によって加熱されることができる管状アセンブリを含む分析デバイスのための輸送ユニット、及びガスクロマトグラフィーの分離カラムを受容するための管を開示する。そのユニットはアセンブリの内壁と、蒸発管との間のリングチャンバに配置された温度センサを有する。
【００１４】
米国特許第６５３０２６０号はオーブンの外側に位置するガスクロマトグラフィーモジュールとの組み込みのために適合されているドアを有するＧＣオーブンを含むガスクロマトグラフィーシステムを開示し、そのドアはモジュールが固定されるモジュール受収口を有する。モジュールハウジングの内部はキャピラリーカラムのコイル、キャピラリーカラムの自由端上でスリーブされた１組の輸送ライン、輸送ライン上に巻線された加熱器ワイヤであり、輸送ライン上で、ワイヤはオーブン内箱に向かう輸送ラインの長さに沿って、インチごとの巻線のわずかな数を用いて巻線され得る。
【００１５】
米国特許第５７３６７３９号は、ＧＣと分光計との間の加熱輸送ラインを有するＧＣ−イオン移動度分光計システムを開示する。輸送ラインは、検体種が輸送ライン上の壁上に吸着するのを防止するために加熱される。発熱体ワイヤは、輸送ライン通路の周囲で単一または二重のヘリックスの様式で配置され、金属シェルの間で包埋された絶縁性物質の２つの結合された円筒型の判断面で空孔を通して貫通する。より均一な温度プロファイルを通路の長さにわたって提供するために、発熱体ワイヤの巻線密度（ピッチ）は、加熱デバイスの入口及び出口付近で増加する。
【００１６】
ＧＣカラムから下流側の光学分光計及び／またはＭＳイオン源への溶出物の輸送中、温度が均一に維持されることは分析の質を高める。溶出物輸送中の温度変化、特に冷点は気相からの凝縮、及び／または過剰なピーク広がりを引き起こし得る。更に、当該技術分野で知られているＧＣ−ＭＳ輸送ラインは、位置付けを、例えばＩＣＰトーチに対して、調節するための最小の手段を残す、または全く残さない、質量分析器及びガスクロマトグラフのハウジングに通常強固に付属する。
【発明の概要】
【００１７】
本発明は以下の記述と同様に、特許請求の範囲においても特定される。
【００１８】
本発明は輸送ラインとも呼ばれるブリッジデバイスに関連し、ブリッジデバイスは、以前はガスクロマトグラフ（ＧＣ）を分光計、例えば質量分析器または光学分光計、特に質量分析器のイオン源へ結合させていた。しばしば、そのような輸送ラインは誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源へ結合される。そのようなブリッジデバイスが直面し、理想的に克服されるべき一般的な問題点は、１）輸送ラインに沿った加熱プロファイルが均一かつ一定であるべきであることと、２）輸送ラインが、ＩＣＰトーチ側で最小の抵抗を伴う自由運動を可能にするために、十分巻線的であるべきであることと、かつ３）結果として、検体の凝縮及びピーク広がりを引き起こし得る冷点がないべきであることと、４）分析された化合物の分解を生じさせ得る温点がないべきであることと、を含む。
【００１９】
本発明はこれらのまたは他の課題を克服する輸送ラインを提供する。分析のためにガスクロマトグラフから分光計へ試料を輸送するための輸送ラインであって、ガスクロマトグラフィーカラムへ結合するための入口端と、分光計と結合するための出口端とを有し、輸送ラインは、
ガスクロマトグラフィーカラムの端部分、またはその端部分へ結合されたキャピラリーを中に受収するための可撓性輸送キャピラリーと、
輸送キャピラリーを囲む少なくとも第１の抵抗性加熱装置と、
加熱装置または加熱層を加熱し、それによって輸送キャピラリーを加熱するために、加熱装置または加熱層へ電流を提供するための電源へ結合可能な抵抗性加熱装置と、を備え、
その第１の抵抗性加熱装置は少なくとも１つの中央ゾーンと、少なくとも１つの出口ゾーンとに分割され、第１の抵抗性加熱装置はその出口ゾーンよりも少なくとも１つのその中央ゾーンにおいて、異なる単位長さ当たり熱放散を提供するように適合され、
可撓性輸送ラインは折り畳み可能である。
【００２０】
また、本発明はガスクロマトグラフィー−質量分析（ＧＣ−ＭＳ）システムを提供し、そのシステムは、
−少なくとも１つのガスクロマトグラフと、
−少なくとも１つの輸送ラインと、
−少なくとも１つの質量分析器と、を備え、
少なくとも１つの輸送ラインはガスクロマトグラフに流体結合された入口端と、質量分析器に流体結合された出口端とを有し、少なくとも１つの輸送ラインは本明細書において開示される。
【００２１】
抵抗性加熱装置は好ましくは、放熱を補償する輸送ラインを加熱するための熱放散を提供するように適合されており、さもなければ放熱が輸送ラインから起こり得る。典型的には、それぞれの端で輸送ラインからの熱放散は最も大きく、その端で吸熱源として結合が作用することができるそれぞれの上流側、及び下流側の分析用構成成分、例えば上流側のガスクロマトグラフ及び下流側の分光計（例えば、光学分光計または質量分析器）へ輸送ラインが結合される。
【００２２】
電流が加熱装置に適用されるとき、熱が生み出され、加熱装置または加熱層が囲む輸送キャピラリーへ輸送または放射されるように、加熱装置は電気抵抗性物質を含むことができる。
【００２３】
抵抗性加熱装置は、抵抗性加熱層の形であることができ、抵抗性加熱層は、いくつかの実施形態で、キャリアシートまたは輸送キャピラリーを囲むことができるシースの形で提供される物質を備える。キャリアシートは好ましくは、輸送ラインの端でより大きい熱放散を補償するように、キャリアシートの長さに沿って異なる熱放散を提供するように適合されている。例えば、キャリアシートは、電力がキャリアシートに適用されるとき、輸送ラインの端付近でより大きい単位長さ当たり熱放散が起こるように、輸送ラインの端でまたは端に向かって、低抗性物質のより高い密度を含むことができる。
【００２４】
電力が抵抗性ワイヤに適用されるとき、熱がワイヤで生み出され、輸送キャピラリーへ消散され、それによって抵抗性ワイヤを加熱するように、抵抗性加熱装置は輸送キャピラリーを囲む１つ以上の抵抗性ワイヤを含むことができる。好ましくは、動作中、その全体の長さに沿って輸送キャピラリー内にほぼ均一な温度があるように、抵抗性ワイヤは輸送キャピラリーの周囲で層にされるかまたは巻線される。
【００２５】
抵抗性ワイヤによって提供される熱放散は、ワイヤそれ自体の性質によって、または輸送キャピラリーの周囲にワイヤが巻線される様式によって調節されることができる。例えば、抵抗性ワイヤのピッチは輸送キャピラリーに沿って変化させることができる。この文脈において「ピッチ」は輸送ラインの軸、即ち、輸送キャピラリーの周囲のワイヤの一全回転の幅に沿って測定された隣接する巻線（それぞれの中間点の間で）の間の距離である。
【００２６】
ワイヤのより小さいピッチ（より密接した巻線）を、輸送キャピラリーの１つまたは両方の端に向かって有することで、電力がワイヤに適用されるとき、端に増加した加熱があることができる。中央ゾーン内の抵抗性ワイヤのピッチは、入口ゾーン内のピッチ及び出口ゾーンのピッチよりも、約５％〜約３５％大きい範囲内、より好ましくは約１０％〜約３５％、更により好ましくは約１５％〜３５％大きい範囲内であることができる。
【００２７】
また、中央ゾーン内のピッチは、入口ゾーン内のピッチ及び出口ゾーン内のピッチよりも、約１５％〜約２５％大きい範囲内であることができる。
【００２８】
端ゾーンのそれぞれの長さ（出口ゾーン及び入口ゾーン、それぞれに）は、中央ゾーンの長さの５〜１０％、例えば約５％であることができる。いくつかの実施形態では、中間ゾーン、例えば入口ゾーンと中央ゾーンとの間の中間ゾーン、及び入口ゾーンと中央ゾーンとの間の中間ゾーンがあることができる。各中間ゾーンは中央ゾーンの長さの５〜１０％、例えば約５％であることができる。中間ゾーンは中央ゾーン内の巻線のピッチと、中間ゾーンが間に位置する中間ゾーンのそれぞれの端ゾーンとの間の中間部であるワイヤピッチを有することができる。例えば、中間ゾーンは中央ゾーンよりも、１０％低いピッチを有することができ、端ゾーンは中間ゾーンよりも、１０％低いピッチを有することができる。
【００２９】
上述で理解されたように、多数の有用な実施形態では、輸送ラインはＧＣに隣接する少なくとも１つの入口ゾーン、少なくとも１つの中央ゾーン、及び少なくとも１つの出口ゾーンを有する。
【００３０】
ある一定の実施形態では、しかしながら、抵抗性加熱装置または層によって適用された異なる加熱を伴う特定の入口ゾーンはなく、しかし代わりに、入口端からの放熱は、輸送ラインの適した長さ及び／またはＧＣオーブン内の輸送ラインの輸送キャピラリーの延長する端、または類似したＧＣの加熱手段を組み入れることによって最小化され、輸送ラインの入口端の所望の温度を維持するためにその中に加熱を使用する。
【００３１】
また、２つ以上の入口及び／または出口ゾーンがあることができ、各ゾーンは独自の巻線パターンまたはピッチを有する。例えば、抵抗性ワイヤの巻線は少なくとも２つの入口ゾーンを含むことができ、第１の入口ゾーン内の巻線のピッチが、第２の入口ゾーン内のピッチより小さいように、第１の入口ゾーンは中央ゾーンからより遠位であり、第２の入口ゾーンは中央ゾーンへより近位であり、これが中央ゾーン内のピッチより小さい。
【００３２】
また、少なくとも２つの出口ゾーンがあることができ、第１の出口ゾーン内の巻線のピッチが、中央ゾーン内のピッチより小さい第２の出口ゾーン内のピッチより小さいように、第１の出口ゾーンは中央ゾーンからより遠位であり、第２の出口ゾーンは中央ゾーンへより近位である。
【００３３】
換言すれば、輸送キャピラリーの長さに沿って異なるゾーンがあることができ、それぞれは輸送ラインに沿って可変的かつ特徴的な加熱力を生み出すように、特有の巻線パターン（ピッチ）を有する。
【００３４】
異なるゾーンは任意の適した長さのゾーンになることができ、例えば出口ゾーン及び任意の入口ゾーンは、いくつかの実施形態では、それぞれがそれぞれに輸送ラインの全長の５〜１０％の範囲内、または１０〜４０％の範囲内、例えば２ｃｍ、４ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、または２０ｃｍになることができる。入口ゾーン（複数可）は出口ゾーン（複数可）と同じ、または異なる長さを有することができる。以下の更なる詳細において説明されるように、輸送ラインの入口端はいくつかの状況において、輸送ラインが結合するＧＣオーブンへ延長される。そのような場合では、輸送ライン内の輸送キャピラリーは加熱装置よりも更に延長し得、例えば、加熱装置はＧＣオーブンの外側の輸送キャピラリーの一部、及び壁それ自体（壁の空洞を通して延長する）内に位置する一部が封入するが、輸送ラインがＧＣへ適切に結合されるときにＧＣオーブンの壁の内側の一部を封入しないように、構成され得る。そのような実施形態は、本明細書において説明されるように、入口ゾーンが好ましくはＧＣオーブンの壁へ延長するが、ＧＣオーブンの空洞へは延長しないように、加熱装置の遠位端上に入口ゾーンが配置される中央ゾーン内よりも、加熱を伴う入口ゾーンを有し得る。
【００３５】
各それぞれのゾーン内の抵抗性ワイヤピッチは、いくつかの実施形態では、均一または平均的であることができる。また、ピッチはしかしながら、各ゾーン内で次第に変化することができる。例えば、ピッチは入口ゾーンに沿って、ゾーンの遠位端からゾーンの近位端へ、次第に増加することができる（好ましくは別々のステップにおいて増加しない）。また、ピッチは出口ゾーンに沿って、ゾーンの遠位端からゾーンの近位端へ、次第に増加することができる。また、ピッチはある一定のゾーン内で均一であることができ、他のゾーン内で勾配を有することができる。任意の一定のゾーン内のピッチの勾配は好ましくは均一、即ち直線的であるが、また、ゾーン内のピッチの勾配は非線形であることができ、即ち、ピッチ内の増加または減少は、直線的にまたは非線形に変化し得る。
【００３６】
任意の一定のゾーンの端にあるピッチは、隣接しているゾーンの隣接する端にあるピッチと、実質的に同一であることができる。例えば、入口ゾーンの近位端、及び出口ゾーンの近位端にあるピッチは、入口及び出口ゾーンに隣接する中央ゾーン内のピッチと同じであることができる。
【００３７】
また、ワイヤの巻線パターンは、モジュール様式において変化させることができる。例えば、輸送ラインに沿って可変的な距離でユニットコイルが繰り返されるように、輸送キャピラリーに沿って巻線の「パルス幅」制御があることができ、それによってワイヤによる異なる熱放散を引き起こす。輸送キャピラリーに沿って、ユニットコイルは同一（即ち、同一のピッチと巻線の同一の数を含む）または異なることができる。異なるとき、ユニットコイルの間の空間は均一であることができるが、各ユニットコイルが異なるという事実に起因し、輸送ラインに沿った熱放散は異なるだろう。
【００３８】
代替として、またはその上、ワイヤの抵抗率は可変的であることができる。それによって、ワイヤが輸送キャピラリーに沿って均一なピッチを有するときであっても、可変的な抵抗率が原因でワイヤによる不均等な熱放散があるだろう。したがって、第１の入口ゾーン内のワイヤの抵抗は、中央ゾーン内のワイヤの抵抗とは異なる（例えば、より高い）ことができる。したがって、１つを超える入口ゾーンがある箇所で、第１の入口ゾーン内のワイヤの抵抗は、その第２の入口ゾーン内のワイヤの抵抗とは異なる（例えば、より高い）ことができ、これが中央ゾーン内のワイヤの抵抗とは異なる（例えば、より高い）ことができる。したがって同様に、出口ゾーン内のワイヤの抵抗は、中央ゾーン内のワイヤの抵抗とは異なる（例えば、より高い）ことができる。１つを超える出口ゾーンがある箇所で、第１の出口ゾーン内のワイヤの抵抗は、その第２の出口ゾーン内のワイヤの抵抗に対して異なることができ、これが中央ゾーン内のワイヤの抵抗とは異なることができる。また、輸送ラインに沿った１つ以上のゾーン内にワイヤの異なるタイプがあることができ、異なる抵抗を提供するように、適用される同一の電力のためのワイヤによって異なる熱放散を引き起こす。また、前述されるように、そのような可変的な抵抗は、可変的な巻線パターンと組み合わされることができる。
【００３９】
また、異なる部分または輸送キャピラリーに沿ったゾーン内の抵抗ワイヤを、異なる電源へ別々に結合すること、または独立した様式において、それぞれに適用される電力を制御することが可能である。換言すれば、入口ゾーン内の抵抗性ワイヤへの電力は、中央ゾーン内の別の抵抗性ワイヤへ独立的に適用されることができる。また、出口ゾーン内の抵抗性ワイヤへの電力は、中央ゾーン内の抵抗性ワイヤへ独立的に適用されることができる。また、複数の入口−、中央−、及び／または出口ゾーンが存在するとき、各ゾーンへの電力は独立的に適用されることができる。この様式では、更には各ゾーンが同一のワイヤ構成及び／またはピッチを有する場合、各そのようなゾーン内の熱放散は独立的に制御されることができる。
【００４０】
第２の層、または好ましくは第１の層を囲む抵抗性加熱装置の更なる層があることができる。そのような更なる層または複数の層は、輸送ラインに沿って安定的な温度を維持するために、緩衝剤として提供されることができ、第１の層によって十分に補償されない任意の温度変動のために、補償を同時に提供することができる。第２の加熱装置及び／または加熱層は、第１の加熱装置及び／または加熱層と類似したタイプであることができる。代替として、それらは異なるタイプであり得、即ち、加熱層（例えばシート）が加熱装置（例えばワイヤ）を囲むことができるか、または加熱装置（例えばワイヤ）が加熱層（例えばシート）を囲むことができる。
【００４１】
したがって、抵抗性ワイヤの第１の巻線を囲む抵抗性ワイヤの第２の巻線があることができ、また好ましくは第２の巻線は輸送キャピラリーの周囲に螺旋様式で巻回される。第２の巻線（第１の層）は、第１の巻線上または最上部に重ねられるように層にされることができる。また、第２の巻線は第１の層と組み合わされることができる。更に、第２の巻線は、輸送ラインの温度プロファイルを平らにするために作用することができる。好ましい実施形態では、外側の第２の巻線は一定の（均一な）ピッチと巻線され、そのピッチは好ましくは中央ゾーンよりも大きく、より好ましくは第１の巻線層の中央ゾーンより１０〜２０％（より好ましくは１５％）大きい。この第２の巻線層は、輸送ラインの積極的に加熱された一部と接している従来の絶縁性物質によって輸送されたより高い熱質量の不必要な「吸熱源」効果を用いず、所望の断熱効果を生み出す熱絶縁性物質として作用するように、好ましくは一定のピッチを有する。
【００４２】
第２の層は均一なピッチを有することができる。また、第１の層について前述で説明されるように、第２の層は輸送ラインに沿って不均等な熱放散を提供するように、不均等なピッチまたは第１の層に対向するピッチパターンを有することができるか（例えば、中央ゾーンよりも幅広いピッチを有する出口及び入口ゾーンを伴う）、または他の方法で実行することができる。いくつかの実施形態では、第２の層、例えば第１の層よりも均一なピッチの層は、第１の層を囲むよりもむしろ、第１の層の下に位置されることができる。
【００４３】
抵抗性加熱装置は好ましくは幅広い温度範囲にわたって、相対的に安定的な抵抗率を有する。好ましくは、加熱装置は幅広い温度範囲、好ましくは少なくとも１００〜４００℃、より好ましくは２００〜４００℃、より好ましくは２５０〜３２０℃、更により好ましくは３００〜３２０℃の範囲内にわたる抵抗率において２０％未満の変動を有する。抵抗ワイヤの抵抗率は約１オーム／ｍ〜５００オーム／ｍの範囲内であることができる。いくつかの実施形態では、抵抗ワイヤの抵抗率は、約１００μオーム／ｃｍから、または約１２０μオーム／ｃｍから、約１４０μオーム／ｃｍまで、または１５０μオーム／ｃｍまでの範囲内、より好ましくは約１３０μオーム／ｃｍであることができる。抵抗性ワイヤは、任意の適した抵抗性物質から製造されることができる。好ましくは、ワイヤはＮｉ−Ｃｒ合金、例えばステンレス鋼または類似物から製造されることができる。
【００４４】
電気絶縁性物質、または所望の温度に抵抗するべきコーティングを用いて、抵抗性物質、例えば抵抗性ワイヤはコーティングされることができる。例示的物質はポリイミド物質、例えばカプトンと、フルオロポリマー、例えばポリテトラフルオロエチレンとを含む。その上、または代替として、ワイヤ層または巻線の間に、電気絶縁層またはシースがあることができる。そのような電気絶縁層は任意の適したかつ可撓性の物質、例えばファイバーガラス、ファイバーロックまたは酸化シリコン硬化ゲルで製造されることができる。
【００４５】
当業者は熱放散を選択的に制御するための前述する特徴が、任意の所望の様式で、輸送ライン内で組み合わされることができることを認識するだろう。換言すれば、前述で説明される異なる方法または様式は、輸送ラインの適した温度制御を選択的に適用するために、組み合わせて使用されることができる。
【００４６】
熱質量は、対象が熱を保管することを可能にする対象の質量の性質であり、それによって温度変動に対抗して「慣性」を提供する。
【００４７】
熱質量は熱キャパシタンスまたは熱エネルギーを保管するための本体の能力である熱容量に等しい。それは典型的には符号Ｃthを用いて言及され、Ｊ／℃またはＪ／Ｋ（両方当量）の単位で測定される。したがって、安定的な温度を維持するための輸送ラインの能力、及び必要とされる電力を特徴づけることに、この尺度は有用である。
【００４８】
大まかに言えば、熱質量は、
Ｃth＝Ｑ／ΔＴ
Ｑが輸送された熱エネルギーであり、ΔＴが温度における変化である箇所と画定されることができる。本発明に従って、典型的な機能する温度範囲にわたって、一定に近似されることができる輸送ラインの熱質量は、２つの方法で推定されることができる：
【００４９】
ａ）観察された加熱率及び適用された電力を用いる。１つの形状では、適用された電力は１８０Ｗであり、９秒後に温度が室温から２９５℃に徐々に上り、結果として、
Ｐ＝１８０Ｗ＝１８０Ｊ／ｓ、及びＱ＝１８０Ｊ／ｓ＊９ｓ＝１６２０Ｊ
ΔＴ＝（２９５°−２５°）＝２７０°
したがって、
Ｃth＝１６２０Ｊ／２７０＝６［Ｊ／Ｋ］
【００５０】
０．５ｍの長さを有する輸送ラインにおいて、関連している長さ当たり熱質量は１２［Ｊ／（Ｋ・ｍ）］であるだろう。
【００５１】
２５ｇの質量を伴う輸送ラインにおいて、これは、
６（Ｊ／Ｋ）／０．０２５ｋｇ＝２４０［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］の比熱容量を与える。
【００５２】
ｂ）可撓性輸送キャピラリーの基礎物質の比熱容量によって支配されるとき、全体の熱容量は推定されることができ、ステンレス鋼が使用される場合、比熱容量は約４５０［Ｊ／（ｋｇＫ）］である（他の有用な金属は、典型的には類似した値を有し、例えばニッケルは４４０［Ｊ／（ｋｇＫ）］の特定の熱容量を有する。
Ｃth＝４５０［Ｊ／（ｋｇＫ）］＊０．０２５ｋｇ＝１１［Ｊ／Ｋ］
【００５３】
明らかに、輸送ラインの変動、例えばより長い輸送ライン、異なる熱容量を有する内管を備える輸送ライン、または他の厚さの輸送ラインは異なる比熱及び熱容量を有するだろう。
【００５４】
一般に輸送ラインは、約１００Ｊ／（ｋｇＫ）から、例えば約２００Ｊ／（ｋｇＫ）から、例えば約３００Ｊ／（ｋｇＫ）から、または約４００Ｊ／（ｋｇＫ）から、例えば約１０００Ｊ／（ｋｇＫ）まで、もしくは約８００Ｊ／（ｋｇＫ）まで、例えば約６００Ｊ／（ｋｇＫ）まで、または約５００Ｊ／（ｋｇＫ）までの範囲内の比熱容量を有することができる。輸送ラインは１０００Ｊ／（ｋｇＫ）未満、約８００Ｊ／（ｋｇＫ）未満、約６００Ｊ／（ｋｇＫ）未満、または約５００Ｊ／（ｋｇＫ）未満である比熱を有することができる。
【００５５】
本発明に従った輸送ラインは熱質量が低く、したがって、加熱されるための電力を相対的にほとんど必要としないという利点を有する。一般に、本発明に従って輸送ラインの熱質量は、約５０Ｊ／Ｋ未満、約４０Ｊ／Ｋ未満、約３０Ｊ／Ｋ未満、約２０Ｊ／Ｋ未満、または約１５Ｊ／Ｋ未満であることができる。輸送ラインの熱質量は、約５Ｊ／Ｋよりも大きいか、または約１０Ｊ／Ｋよりも大きいものであることができる。熱質量は約５〜約５０Ｊ／Ｋ、約５〜約４０Ｊ／Ｋ、約５〜約３０Ｊ／Ｋ、約５〜約２０Ｊ／Ｋの範囲内、または約５〜１５Ｊ／Ｋの範囲内であることができる。
【００５６】
輸送ラインの単位長さ当たり熱質量は、約１００未満、約５０未満、約４０未満、約３０未満、または約２５［Ｊ／（Ｋ・ｍ）］未満であることができる。また、単位長さ当たり熱質量は、約５〜３０の範囲内、より好ましくは約１０〜２５［Ｊ／（Ｋ・ｍ）］の範囲内であることができる。
【００５７】
輸送キャピラリーはＧＣカラムから輸送ラインを通過されるキャピラリーと試料との間の望まれない化学反応を回避するように、少なくともその内部表面上で好ましくは化学的に不活性である。したがって、適した不活性物質によって、輸送キャピラリーは少なくともその内部表面上でコーティングされることができる。輸送キャピラリーはその内部表面上に、不活性コーティングを伴う金属管（例えばニッケル管類）を備えることができる。不活性コーティングはＳｕｌｆｉｎｅｒｔを含むシリコン系コーティング、もしくは他のガラス質コーティング、またはポリマーコーティングであることができる。好ましくは、コーティングはポリイミドコーティング、例えばカプトンまたはベスペルであるまたはそれらを含む。
【００５８】
可撓性輸送キャピラリーの加熱されたゾーンの１つの中で、ＧＣカラムが終端するように、可撓性輸送キャピラリーは好ましくはＧＣカラムを受収するように適合されている。また、輸送キャピラリーは、ＧＣカラムへ結合される不活性キャピラリーを受収することができる。加熱されたゾーンの端または付近で、中央ゾーン内または入口ゾーン内で、キャピラリーは終端することができる。好ましくは、ＧＣカラム、またはそれに結合された不活性キャピラリーは、入口ゾーンの遠位端から約１ｃｍ〜約５ｃｍ、好ましくは約１ｃｍ〜約３ｃｍ、より好ましくは約２ｃｍを終端する。
【００５９】
輸送キャピラリーと、輸送キャピラリーの出口端に向かう方向にある挿入されたＧＣカラムとの間の空間（間隙）でキャリアガスが流れ込むことができるように、可撓性輸送キャピラリーはその入口端または付近において不活性キャリアガス、好ましくはアルゴンの供給源に結合するように更に適合されることができる。この方法で、ＧＣカラムを通過される試料は、ＧＣカラムの端から輸送キャピラリーへ流れ込み、試料はキャリアガスの流れによって、下流側の分光計へ向かって輸送される。キャリアガスは、ＩＣＰイオン源（例えばアルゴン、ヘリウム、または水素）のガス、またはキャピラリーのデバイス下流側の任意のプロセスガスを形成するプラズマであることができる。典型的には、ＧＣカラムと輸送キャピラリーとの間の間隙において、シースアルゴンガスはＧＣカラムからのＨｅと共にＩＣＰイオン源へと流れ込む。
【００６０】
抵抗性加熱装置は実質的にその全体の長さに沿って、輸送キャピラリーを囲むことができる。また、動作中、加熱装置によって封入されていない輸送キャピラリーの一部が、輸送ラインが結合されるガスクロマトグラフのオーブン内に位置付けられるように、加熱装置は輸送ラインの入口端からの所定の距離で終端することができる。この方法で、抵抗性加熱装置によって加熱されない輸送キャピラリーの一部は、ＧＣオーブンによって加熱され、したがって、適切な温度で維持される。例えば、抵抗性加熱装置は輸送ラインの入口端から、約１ｃｍ〜約２０ｃｍ、または約２ｃｍ〜約１５ｃｍの範囲内の距離で終端することができる。輸送ラインはＧＣから、ＧＣオーブンの外側、質量分析器の入口までの距離に及ぶようにデザインされる。
【００６１】
可撓性輸送キャピラリーは、約０．４０ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲内の内径、及び約１．０ｍｍ〜約２．５ｍｍの範囲内の外径を有することができる。加熱装置を含む輸送ラインは約１．５ｍｍ〜約５ｍｍの範囲内の外径を有することができる。
【００６２】
輸送ラインは少なくともその一部に沿って、外側の電気絶縁性及び／または熱絶縁スリーブを更に備えることができる。そのような絶縁スリーブを含む輸送ラインの外径は、約２．０〜約１０ｍｍ、好ましくは約２．０〜約５ｍｍの範囲内であることができる。外側のスリーブは電流が抵抗ワイヤを通して流れ込むとき、抵抗ワイヤに接触することから使用者を保護する。更に、輸送ラインの高温表面から使用者を保護するために、輸送ラインは防護用フードまたはカバーの下に位置付けられることもできるだろう。フードまたはカバーは好ましくは強固であり、かつ／または好ましくは、輸送ラインから離れて間隔をあけられる。
【００６３】
輸送ラインは約２０ｃｍからの範囲内、例えば約３０ｃｍから、例えば約４０ｃｍから、約１００ｃｍまで、または約８０ｃｍまで、例えば約７０ｃｍまで、更により好ましくは約５０ｃｍの全長を有することができる。
【００６４】
ガスクロマトグラフィー輸送ラインは非常に可撓性があり、ライン上に激しい歪みを生じさせず、またはラインの破損を生じさせることなく、輸送ラインの容易な折り畳みまたは屈曲を可能にする。本明細書における用語「可撓性」は、輸送ラインそれ自体の機能を指す。使用において、例えば、移動可能なＩＣＰトーチ、または質量分析器の別の移動可能な構成成分と輸送ラインを連結するために、使用中、少なくとも初期設定中、例えばＩＣＰトーチの制御または整列中、輸送ラインが屈曲されることができることは必要とされる。輸送ラインは、好ましくは折り畳み可能な程十分に可撓性があり、それによってその出口端でＩＣＰ源へ結合され、ＩＣＰ源が移動する、典型的には３次元で移動されるとき、ＩＣＰ源上に歪みをほとんどまたは全く生じさせない（実質的に歪みはない）。好ましくは、輸送ラインは約４０ｍｍ未満、より好ましくは約３５ｍｍ未満、より好ましくは約３０ｍｍ未満、より好ましくは約２５ｍｍ未満、より好ましくは約２０ｍｍ未満、より好ましくは約１５ｍｍ未満、更により好ましくは約１２ｍｍ未満の曲げ半径を有する。本明細書で使用されるように、用語、曲げ半径は、いかなる破損、例えばねじれを伴うことなく、輸送ラインが曲げられることができる最小半径（内側湾曲を測定された）を指す。したがって、低い曲げ半径はより大きい可撓性を表す。
【００６５】
また、輸送ラインは軽く、それによって輸送ラインが付属される構成成分上に、ほとんど歪みを生じさせない。好ましくは、輸送ラインは約１００ｇ未満、好ましくは約５０ｇ未満、かつより好ましくは３０ｇ未満の重量を有する。明らかに、輸送ラインの重量はその長さに依存する。しかしながら、輸送ラインの１つの利点はその低い密度である。好ましくは、輸送ラインは約２００ｇ／ｍ未満、好ましくは約１００ｇ／ｍ未満、かつより好ましくは５０ｇ／ｍ未満の単位長さ当たり重量を有する。
【００６６】
輸送ラインのまたは内の実温度に関してフィードバックを提供するために、１つ以上の温度センサは輸送ラインに付属する、または輸送ラインの一部であることができる。好ましくは、温度センサは輸送キャピラリーに接触するように位置付けられる。理想的に、そのような温度センサは輸送キャピラリー内に配置される。そのような温度センサは温度制御ユニットへ、フィードバックを提供することができる。好ましくは温度制御ユニットは、コンピューターまたはプロセッサを備えることができ、温度フィードバックに基づいて電源を制御するために、ソフトウェアを使用することができる。温度制御ユニットは、抵抗性加熱装置への電源の出力を制御し、それによって可撓性輸送キャピラリーの温度を制御するように、抵抗性加熱装置へ電力を提供する１つの電源／複数の電源に連結されることができる。
【００６７】
温度制御ユニット及び電源は、ＧＣカラムが格納されるＧＣオーブンの温度を制御するためのオーブン制御ユニットの一部であることができる。それによって、同じ制御ユニットは、ＧＣオーブン内及び輸送キャピラリー内で温度を制御するために使用されることができる。ＧＣオーブン及び輸送キャピラリーの温度が同一、またはほとんど同一であることが好ましくあり得る。したがって、オーブン制御ユニットは、可撓性輸送キャピラリーの温度、及びＧＣオーブンの温度を同時に徐々に上げるように動作可能であることができる。したがって、輸送ラインの加熱は、輸送ラインが結合されているＧＣシステムの対応する温度変化と共に、実質的かつ同時に輸送キャピラリーの温度を変化させるように適合されることができる。オーブン制御ユニットは、輸送キャピラリー及びＧＣオーブンの温度を制御するように動作可能であることができ、それにより、使用中、その２つは実質的に同じ温度を有する。１つの実施形態では、ＧＣの昇温気化型（ＰＴＶ）ユニットによって、ＧＣシステムの温度変化は制御され、それによってＧＣの昇温気化型（ＰＴＶ）ユニットは、オーブン制御ユニットとして役立つ。１つの実施形態では、ＧＣシステムは、いくつかの実施形態でＧＣオーブンの温度傾斜を伴う昇温気化型（ＰＴＶ）ユニットを制御することができる。好ましくは、２つ（ＧＣオーブン、及び輸送キャピラリー）の温度における差異は、約４０℃以内、より好ましくは約３０℃以内、更により好ましくは約２０℃以内、更により好ましくは約１０℃以内、最も好ましくは約５℃以内である。対照的に、ＧＣ−ＭＳ輸送ラインの先行技術では、加熱のソフトウェア制御の欠乏、及び徐々に上げられるＧＣ温度プログラム中、ＧＣオーブンと同じ温度に効率的になるために、十分迅速にＧＣオーブンの温度変化に反応する輸送ラインを有することの物理的不可能性があり、急速に加熱し冷却する能力は、本発明の輸送ラインの低い熱質量に依存する。
【００６８】
輸送キャピラリーの温度がＧＣオーブンの温度よりも、約３０℃より低い温度〜約１０℃より高い温度、好ましくは約３０℃低い温度〜ＧＣオーブンの温度と同じ温度の範囲内であるように、オーブン制御ユニットが輸送キャピラリーの温度を制御することが好ましいだろう。
【００６９】
輸送ラインは、その温度が急速に上げられることができるという利点を有し、その温度は本質的にその長さに沿って一定を維持する。したがって、輸送ライン及びそれが結合される温度制御器は、約１０℃／分〜約２００℃／分、好ましくは約１０℃／分〜約１００℃／分、より好ましくは約１０℃／分〜約６０℃／分の範囲内の速度で、輸送ラインの温度を徐々に上げるように適合されることができる。
【００７０】
輸送ラインは少なくとも約５０℃〜約３５０℃、好ましくは約２００℃〜約３２０℃の範囲を含む温度範囲内の温度で加熱され、維持されることができ、輸送ラインは温度において±５％未満の変動を伴う、その長さの少なくとも９０％にわたって温度プロファイルを維持することができる。
【００７１】
より好ましくは、輸送ラインは少なくとも約５０℃〜約３５０℃、好ましくは約２００℃〜約３２０℃の範囲を含む温度範囲内の温度で加熱され、維持されることができ、輸送ラインが温度において±１５％未満の変動、より好ましくは±１０％未満の変動、更により好ましくは±５％未満の変動、更により好ましくは±３％を伴う、その長さの少なくとも９５％にわたって温度プロファイルを維持することができる。
【００７２】
更に、輸送ラインは少なくとも約２００℃〜約３２０℃の範囲を含む温度範囲内の温度で加熱され、維持されることができ、輸送ラインはその長さにわたって、好ましくはその長さの少なくとも９５％にわたって、より好ましくは抵抗性装置または層によって囲まれたその長さ全体にわたって、温度プロファイルを２０％未満、好ましくは１５％未満、より好ましくは１０％未満の相対標準偏差（ＲＳＤ）を用いて維持することができる。
【００７３】
本発明に従って輸送ラインは分析システムのそれぞれの構成成分の間で、気体試料を輸送することに有用である。輸送ラインは、ガスクロマトグラフから下流側の分光計へ、溶出物（キャリアと溶出する試料構成成分とを含む）を輸送することに特に有用である。例えば、分光計は光学分光計、または質量分析器であることができる。したがって、輸送ラインはその入口端を通してガスクロマトグラフィーカラムへ、かつその出口端を通して質量分析器または光学分光計へ結合するように適合されることができる。特に、輸送キャピラリーの出口端で、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源、好ましくは質量分析器のＩＣＰ源、または光学分光計へ結合するように輸送ラインは適合されることができる。トーチの移動中にＩＣＰ源のＩＣＰトーチ、またはそのモータへ破損を引き起こす危険性が最小限化されるため、軽量で可撓性がある輸送ラインの利点は、そのような形状のための特徴的な利点である。
【００７４】
したがって、輸送ラインは一般に輸送ラインの軸方向であるｚ方向、及びｚに対して垂直であるｘ、ｙ軸を伴う３次元（ｘ、ｙ、ｚ）で、モータ駆動によって移動可能なＩＣＰトーチを備えるＩＣＰイオン化源へ結合されることができる。ＩＣＰモータ駆動の移動範囲は、例えば３次元ｘ、ｙ、ｚのいずれかに沿った２〜２０ｍｍの範囲内であることができる。例えば、移動範囲はｚ方向に沿って約１０〜２０ｍｍまで、好ましくは約１５ｍｍまで、かつｘ及びｙ方向に沿って約２〜６ｍｍまで、好ましくは約４ｍｍまでであることができる。輸送ラインの一部が固定されたままであるとき、輸送ラインはモータの発動力よりも小さくするように適合される輸送ラインの出口端の変位の力を有することができる。各次元（ｘ、ｙ、ｚ）内の変位力（入口端が固定されるときに、輸送ライン出口端を移動させる、持ち上げる、または曲げるために、モータよって必要とされる力）は、約１０Ｎ未満、約５Ｎ未満、約２Ｎ未満、約１Ｎ未満、約０，５Ｎ未満であることができる。好ましくは、変位力は約２Ｎ未満、より好ましくは約１，５Ｎ未満、更により好ましくは約１Ｎ未満、更により好ましくは約０，５Ｎ未満である。
【００７５】
したがって、入口端がＧＣ連結部へ結合されるとき、輸送ラインの可撓性はライン、特に出口端のラインの３次元の移動を可能にする（即ち、持ち上げることと、低下させることと、出口端を左または右へ移動させることと、また更にＧＣオーブンから離れた、またはＧＣオーブンへ向かう方向で出口端を移動させることとを含み、上述の全面移動方向の任意の組み合わせ、また更に輸送ラインを「くねくねと曲がった」形、または「バネ」形へ折り畳むことを含む。言及されるように、任意のそのような移動は変位の低い力を用いて、例えば上述された値内で好ましくは達成される。典型的には、上述されるように、入口端がガスクロマトグラフへ結合されるときの、ＧＣ−ＭＳ装置内の輸送ラインの出口端の移動は、各方向で好ましくはより低い１Ｎである変位力を用いて、質量分析注入器（輸送ライン出口端を受収する）に装置された３つの直交モータによって提供されることができる。
【００７６】
また、ガスクロマトグラフィー輸送ラインを製造する方法が提供され、前述されるように、特に輸送ラインは抵抗性ワイヤを備える。方法は、
ａ．輸送キャピラリー及び少なくとも１つの抵抗ワイヤを、輸送キャピラリーの周囲に巻線するために提供するステップと、
ｂ．分配点で輸送キャピラリー上に抵抗ワイヤを分配し、一方同時に輸送ラインを一定の回転速度で回転させるステップと、を含むことができ、
輸送キャピラリーに対する分配点の長手方向移動（またはその逆で、分配点に対する輸送キャピラリーの長手方向移動、または両方の同時の移動）は、輸送キャピラリーに沿って抵抗ワイヤの所望のピッチを生み出すために可変的である。
【００７７】
代替として、その方法は、
ａ．輸送キャピラリー及び少なくとも１つの抵抗ワイヤを、輸送キャピラリーの周囲に巻線するために提供するステップと、
ｂ．輸送キャピラリーの長さに沿って等速度でワイヤ分配点を移動させ、一方輸送キャピラリーを、同時に輸送キャピラリーに沿って、抵抗ワイヤの所望のピッチを生み出すように、調整可能である回転速度で回転させるステップと、を含むことができる。
【００７８】
更に代替として、輸送キャピラリーに沿って抵抗ワイヤの所望のピッチを生み出すために、方法は前述の手段の両方、即ち、キャピラリーの長さに沿って、ワイヤ分配点の関連する移動の速度及び輸送キャピラリーを変化させることと、同時に制御可能である回転速度で、輸送キャピラリーを回転させることとを含むことができる。
【００７９】
輸送キャピラリーは任意の適した輸送キャピラリーであることができ、前述されるように、例えばその内部表面上に不活性コーティングを伴う金属管、例えばステンレス鋼鋼管、ニッケル管、もしくは他の適した金属または金属合金の管を備えることができる輸送キャピラリーであることができる。
【００８０】
輸送キャピラリーは前もって形成された溝をその長さに沿って有することができ、溝は螺旋様式で抵抗ワイヤの意図されたピッチと適合する輸送キャピラリーの長さに沿って形成される。溝はワイヤの分配中にワイヤの位置決めを支援するために使用することができる。したがって、その方法はワイヤをキャピラリーの周囲に巻回するためのそのようなキャピラリーが提供されることを含むことができる。
【００８１】
また、接着剤が抵抗ワイヤを輸送キャピラリーに固定するために提供されることができる。好ましくは、接着剤は輸送ラインの長期的に動作する温度、例えば約２００℃〜約３５０℃の範囲内の温度に耐えることができる高温接着剤であることができる。一例を挙げると、−６５℃〜＋３００℃の温度範囲を有する高温度シリコンゴムシーラントが使用されることができ得る。したがって、その方法は輸送キャピラリー上に抵抗ワイヤの位置を固定するために高温接着剤を使用することを更に含むことができる。
【００８２】
本発明に従った輸送ラインは、特に気体試料を含む分析システムを結合するときに使用されることができ、温度安定性及び／または温度制御が重要である。したがって、本明細書において説明されるように、また本発明は、輸送ラインを含む分析システム、例えばガスクロマトグラフ及び光学分光計を含むシステム、またはガスクロマトグラフ及び質量分析器を含むシステムを提供する。前述されるように、そのようなシステムは任意の輸送ラインを含むことができ、また１つ以上の電源、制御器、温度センサ、及び温度制御器等、前述されたものを含み得る。
【００８３】
例えば、分析システムはガスクロマトグラフィー−質量分析（ＧＣ−ＭＳ）システムであることができ、そのシステムはガスクロマトグラフ、本明細書において説明されるように１つ以上の輸送ライン、及び質量分析器を備えることができ、輸送ラインがガスクロマトグラフに流体結合されることができる入口端、及び質量分析器に流体結合されることができる出口端を有するように、システム及び輸送ラインは結合手段を有する。したがって、試料はガスクロマトグラフから、輸送ラインを通して、質量分析器、特にそのイオン源へ持続的に流れ込むことができる。
【００８４】
システムは、電力を輸送ラインへ供給し、輸送ラインの温度を調節できるように、１つ以上の電源、温度センサ、及び温度制御器を更に備えることができる。そのような電源ワイヤ、センサ及び制御器は前述の通りであることができる。
【００８５】
例えば、輸送ライン内で温度を調節するための温度制御ユニット及び電源は、ガスクロマトグラフが格納されるＧＣオーブンの温度を制御するための、ガスクロマトグラフのオーブン制御ユニットの一部であることができる。輸送キャピラリー及びＧＣオーブンが実質的に同じ温度を有するように、オーブン制御ユニットは、可撓性輸送キャピラリーの温度及びＧＣオーブンの温度を同時に徐々に上げるために動作可能であることができる。
【００８６】
温度センサのリーディングまたはリードバックが、輸送ライン内の温度と、関連している温度範囲にわたるセンサ位置の体感温度との比率、またはそれらの間の差異を補正されるように、温度センサは較正されることができる。換言すれば、更には温度センサが輸送キャピラリー内の温度の正確な測定を提供しない場合、そのリーディングは輸送キャピラリー内の真の温度の決定に基づいて、任意の一定の状況に対して較正されることができ、したがって、温度センサのリーディングまたはリードバックは正常な動作中、適合されることができる。そのような補正は、輸送ライン内の温度と、動作の温度範囲内の輸送ライン内のセンサ位置での体感または測定された温度との比率、またはそれらの間の差異に基づくことができる。もし必要であれば、そのような較正は、異なる温度範囲のために実施されることができ、また適用可能な補正は任意の一定の温度範囲に適用される。
【００８７】
本発明の追加の詳細と併せて上記の特徴が以下の実施例にさらに記載され、これらは本発明をさらに例示することを意図するが、本発明の範囲を制限することは、決して意図しない。
【００８８】
当業者は、下記の図面が単に例示的目的のためであることを理解するであろう。図面が本教示の範囲を制限することを決して意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】先行技術の輸送ライン（Ａ）に沿った温度プロファイル、及び改善された先行技術の輸送ライン（Ｂ）を示し、ラインの端は添加の熱絶縁を有する。
【図２】本発明に従った輸送ラインの内管の側面図を示す。コーティングされた抵抗性ワイヤ（リード）は内管の周囲に巻線される。示されているのは、それぞれの巻線がｄ１、ｄ２及びｄ３のピッチをそれぞれに有する３つのゾーン（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ）である。
【図３】本発明に従って、輸送ラインの側面図を示す。示されているのは、輸送ラインの内管へ挿入されるＧＣカラムであり、それに沿って抵抗性ワイヤの２つの層は巻線され（電気絶縁性物質のスリーブ、例えばガラス繊維によって分離される）、第１の層は変化するピッチ（ｄ２、ｄ３）を有するゾーン（ＩＩ、ＩＩＩ）を有し、第２の層は均一なピッチ（ｄ４）を有する。管は断熱層によって被包される。
【図４】本発明に従った輸送ラインの温度プロファイルを示す。
【図５】輸送ラインの温度プロファイルに対する、抵抗性ワイヤの第１（Ａ）及び第２の（Ｂ）層の寄与を示す。
【図６】３つの代替の実施形態の略図を示し、それらによって輸送ラインに沿った温度が変化されることができる。（Ａ）巻線のパルス幅制御であって、定期的に間隔を空けられたコイルユニットが、輸送ラインのいずれかの端に近いゾーンで、より短い距離で繰り返され、（Ｂ）パルス幅変調の変動であって、コイルユニット幅が輸送ラインに沿って変化され、（Ｃ）輸送ラインに沿って３つの別々のワイヤがある形状であって、長さに沿って可変的な加熱を生み出すために、各ワイヤに適用された電力を変化する可能性を提供する。
【図７】本発明に従った輸送ラインを組み込むＧＣ−ＭＳ装置構成の模式図を示す。
【図８】ＧＣ−ＭＳにおける分析解像度に対する輸送ラインの選択の影響を示す。（Ａ）では先行技術の輸送ラインを使用するクロマトグラムが示され、一方（Ｂ）では本発明に従って輸送ラインを使用して得られたクロマトグラムを示す。
【図９】どのように分析分離方法の実行時間が、本発明に従った輸送ラインを使用して減少されることができるかを示す。示されているものは３０分の実行の結果（Ａ）、及び２０分の実行の結果（Ｂ）である。
【図１０】輸送ライン出口端とＩＣＰとの間の可能な結合の図解を示す。
【図１１】ＧＣオーブンとの輸送ライン連結部の拡大図を示す。
【図１２】ＧＣシステム（ＧＣ）と質量分析器（ＭＳ）との間で結合される可撓性輸送ラインを示す。
【発明を実施するための形態】
【００９０】
以下において、本発明の例となる実施形態が、図面を参照にして記載される。これらの実施例は、本発明のさらなる理解をもたらすために、本発明の範囲を限定することなく提供される。
【００９１】
以下の説明において、一連のステップを説明する。当業者は、文脈によって必要とされない限り、ステップの順序が、結果として生じる形状及びその効果に重要ではないことを理解するであろう。更に、ステップの順序にかかわらず、ステップ間の時間遅延の存在または不在が、記載されたステップのうちのいくつかまたはすべての間に存在し得ることは当業者に明らかになるであろう。
【００９２】
図１に戻ると、先行技術の輸送ラインの温度プロファイルを例証する。典型的な先行技術の輸送ラインは、その端に銅コネクタを有する不都合に耐える。これらの銅コネクタが絶縁されない場合では、コネクタの高熱輸送度が原因で著しい熱損失があるだろう。これを図１の温度プロファイルによって示し、図１ではラインの中央で約３２０℃の温度から、非常に大きい温度低下が輸送ラインの両端で発生する。結果として温度低下は輸送ラインの両端に向かって著しい熱損失を生じさせ、結果として典型的なＧＣ−ＭＳ分析中に著しいピーク広がりを生じさせる。
【００９３】
輸送ラインに沿って均一な温度プロファイルを提供するための解法を図２に例証する。典型的には、不活性物質を用いてその内部表面上にコーティングされた金属管、例えばＳｕｌｆｉｎｅｒｔTM等の不活性シリコン系コーティングを用いてコーティングされたＮｉ管である熱伝導性物質を含む管またはキャピラリー４を有する輸送ライン１を例証する。本明細書で説明されるように、管が低い熱質量を有し可撓性（低い曲げ半径）であることは、管の重要な特徴である。定位置にあるとき、管４は輸送ラインへ挿入されたＧＣカラムキャピラリー２の端部分を封入する。以下で説明されるように、環状隙間は管４の内部表面とＧＣカラムキャピラリー２の外表面との間で、例えば気体の流動のために位置する。この実施形態では、ＧＣキャピラリーを、質量分析器端上の輸送ラインの端へ約５〜１０ｃｍの距離を残して、輸送ラインの端に近接して延長するように輸送ラインへ挿入する。しかしながら、構成の試行は、またＧＣ  キャピラリーを管４の入口端内に短距離、例えば２〜５ｃｍ以内、２、３、または４ｃｍのみ挿入するとき、高品質のクロマトグラムを得ることが可能であることを示した。抵抗性ワイヤ３を螺旋様式で熱伝導性管４の周囲に巻回する。ワイヤの巻線は入口端ゾーン（入口ゾーンＩＩＩ）内にピッチｄ３と、管（中央ゾーンＩＩ）の中央内のピッチｄ２よりも小さい管（端ゾーンＩ）の逆端に向かうピッチｄ１とを有する。端において減少したピッチは管の端へ向かって上昇加熱を提供し、端における熱損失を補償し、それによって管１にわたって均一的な加熱を提供する。ピッチｄ１、ｄ２、及びｄ３を、正常な動作中、その長さのわたって適切な温度を提供するように、管、管の長さ、いずれかの端におけるその分離及び結合に使用される物質次第で、必要に応じて適合することができる。各端または入口ゾーンは、輸送キャピラリーの全長の１０〜４０％を占めることができる。例えば、５０ｃｍの輸送ラインの場合、端または入口ゾーンは輸送ラインの５〜２０ｃｍを占め得る。
【００９４】
また、２つの層または内管４の周囲の巻線で、抵抗性ワイヤ３を巻線することができる。そのような二重巻線を備える輸送ラインを図３に例証する。熱伝導性管４によってＧＣキャピラリー２を封入する。抵抗性ワイヤを２つの層内の管４（電気絶縁性物質、例えばファイバーガラスのスリーブに包含される）の周囲に巻線する。管１の中央（ｄ２）に向かうよりも、管１の端に向かってより小さいピッチｄ３があるように、ワイヤ３を巻線することによって第１の層を提供する。好ましくはより小さいピッチｄ１を、この図解に示されていない管の他の端において更に提供する。
【００９５】
ワイヤの第２の層／巻線を提供し、第２の巻線は均一なピッチｄ４であり、かつ第１の巻線を封入する。電気絶縁性物質のスリーブ１３、例えばガラス繊維を２つの巻線の間で提供する。好ましくは、ワイヤを電気絶縁性物質、例えばカプトンフィルムを用いて更にコーティングする。外側の巻線を被包することは熱絶縁性物質の層、例えばガラスウールスリーブである。
【００９６】
輸送ラインはその長さに沿って、非常に安定的な温度プロファイルを提供する。したがって、図４において例証されるように、約３２０℃へ加熱するとき、輸送ラインに沿った温度は輸送ラインの端における少数の逸脱のみを伴い、非常に一定である。全体的に見て、ラインに沿った温度変動は、約２１℃のみの標準的逸脱を有し、その逸脱は約６．７％の相対標準偏差に対応する。
【００９７】
抵抗性ワイヤの２つの巻線、不均等なピッチ（端に向かってより高密度）に属する第１の巻線、及び均一的なピッチに属する第２の巻線を有する利点を更に例証するために、図５において示されるデータは、どのように各巻線が温度プロファイルに寄与するかを表す。したがって、図５Ａにおいて、第１の巻線のみを適用するときの輸送ラインの温度プロファイルを示す。全体的に見てかなり均一的であるにも関わらず、温度プロファイルは、輸送ラインの中央に置く小さいおおよそ対照的な低下と共に、いずれかの端に近接するわずかなピークを示す。対照的に、第２のラインのみの温度プロファイルを図５Ｂにおいて表す。プロファイルは、輸送ラインの中央内にピークを有する端の中間の上昇された温度と共に、いずれかの端に向かって温度低下を有する。したがって、輸送ラインに沿って温度プロファイルを固定させ、等しくし、第１の巻線の温度プロファイルにおけるわずかな欠乏を補償すると第２の巻線を理解することができる。
【００９８】
２つの抵抗性ワイヤの巻線は相互に補完し、両方の全体的な影響は図４において表される通りである。第１の巻線に起因するカラムの端におけるわずかなピークを、第２の巻線が原因の低下によって補償し、輸送ラインの中央に向かって逆もまた同じである。図４に表されるように、全体的な結果は非常に均一的な温度プロファイルを伴う輸送ラインの結果である。
【００９９】
輸送ラインに沿って可変的な加熱を達成するための代替の実施形態を、図６に例証する。Ａにおいて、いわゆるパルス幅形状（定期的に間隔を空け、巻線されたワイヤの相対的に短いユニット（「ユニットコイル」））で輸送管の周囲に巻線されたワイヤを有する輸送管を示す。全体の輸送ライン長さと比較すると、ユニットコイルは相対的に短い。したがって、管の１つの端に向かうユニットの間の第１の距離ｄ１、管の中央部分内の第２の距離ｄ２、及び管の他の端に向かう第３の距離ｄ３を用いて繰り返されるユニットコイル（通常の間隔で繰り返される３つの巻線によって表される）がある。距離ｄ１及び／またはｄ３よりも大きい距離ｄ２を有することによって、管のいずれかの端よりも管の中心部内にコイルによる減少した熱輸送があることができ、それぞれの端でより大きな熱損失を補償する。
【０１００】
Ｂにおいて、代替の実施形態を示す。ここでは、管に沿った固定間隔ｄ１で繰り返される「ユニットコイル」の２つの異なるタイプがある。管の中心部内で繰り返される第２のユニットよりも、管の両端において繰り返される第１のユニットは幅広い（より多くの巻線）。全体的な影響はＡにおける影響、即ち管の中間よりも管の端においてより大きい熱輸送と比較可能である。
【０１０１】
第３の代替の実施形態をＣにおいて示し、Ｃは３つのワイヤを管の周囲に巻線することを示す。第１のワイヤを管の端において巻線し、第２のワイヤを他の端において巻線し、第３のワイヤを管の中心部において巻線する。ワイヤへ適用された電力を変化させること、例えばより大きい電力を適用することで管の端においてより大きい加熱を提供することによって、各ワイヤからの加熱を随意に変化せるここができる。
【０１０２】
本発明に従った輸送ラインを、一定の温度で構成成分の間の結合を必要とする装置の適用において、使用することができる。例えば、輸送ラインはガスクロマトグラフ（ＧＣ）を質量分析器、または光学分光計へ結合することに非常に有用であることができる。そのような適用では、ＧＣカラムは注入される試料の異なる構成成分を分離する機能を果たし、ＧＣカラムによって試料の構成成分が送達されるにつれて試料の構成成分を検出するため、及び／または試料の構成成分の追加の分離を提供するために、下流側の質量分析器及び／または光学分光計を使用することができる。
【０１０３】
輸送ラインを利用する例示的ＧＣ−ＭＳ装置構成を図７に例証する。示されているのは、熱的に制御された空間（例えば、ＧＣオーブン）において、典型的に提供されるＧＣカラム２１を含むガスクロマトグラフ２０である。ＧＣカラムを、気密Ｔコネクタ２２を通して輸送ライン１の輸送管４へ結合する。ＧＣカラムは片面上にＴコネクタを用いて気密結合を製造し、コネクタを通してかつＴコネクタの逆端へ結合された輸送管４へ延長する。この実施形態では、ＧＣカラムは輸送キャピラリーへ約１２ｃｍ延長し、輸送キャピラリーの１０ｃｍは輸送ラインの加熱された入口ゾーンの外へ延長し、ＧＣの熱的に制御された空間（オーブン内箱）内に位置付けられる。したがって、ＧＣカラムはこの形状で、約２ｃｍ輸送ラインの加熱された部分へ延長する。また、アルゴンガス（Ａｒ）を輸送ラインへ提供するためのガスライン３１をＴコネクタへ結合する。その他の端で、ガスライン３１を質量分析器のガス供給源へ結合する。ガスラインを任意の適した不活性物質から製造することができる。例えば、管をＳｕｌｆｉｎｅｒｔ被覆ニッケルから製造することができる。本実施例における輸送ラインの管４の長さは５０ｃｍである。ＧＣカラムの典型的な粒径範囲はＩＤ＝０．１−０．２５ｍｍ、ＯＤ＝０．３２ｍｍである。本実施例における管４の直径（ＩＤ及びＯＤ）はＩＤ＝０．４６ｍｍ、ＯＤ＝１．５３ｍｍである。
【０１０４】
動作中、Ａｒガスを、ガス管３１を通して輸送ライン１の管４へ送り出す。ＡｒガスラインをＧＣオーブンによって加熱し、輸送ラインへ入るときにＡｒガスを加熱したということを保証する。これは、輸送ラインの管へ入る低温Ａｒガスに起因する可能性がある凝縮を回避するために重要である。したがって、輸送ラインへ入るときにＡｒが適切な温度であるように、Ａｒガスラインの輸送ラインへの結合は好ましくはＧＣオーブンの中にある。管を通して、ＧＣカラムの封入された端の周囲で、質量分析器３０に向かってＡｒガスを送り出すことができる。試料ガスがＧＣカラムを出るとき、試料ガスは管４を通して流れ込むＡｒガスと混合するだろう。
【０１０５】
ＧＣカラム、またはその不活性な延長、例えばＧＣカラムのキャピラリーの延長は可撓性の加熱輸送ラインへ、即ち、可撓性輸送キャピラリー４へ延長するだろう。試料混合物が分光計へ入る前に、キャピラリー溶出物の混合物の層流状態、及びアルゴンガスを確立することができる分光計の側面上の可撓性輸送キャピラリーの出口端から、ＧＣカラムの端は少なくとも十分に離れていなくてはならない。
【０１０６】
ＧＣカラムは分光計の側面上で、輸送ラインの入口端から約５〜１０ｃｍ延長することができる。しかしながら、輸送ラインの入口ゾーンへ約１〜１０ｃｍ、好ましくは約１〜５ｃｍ、または輸送ラインの入口ゾーンへ約２ｃｍの範囲内でＧＣカラム（またはその延長）が延長することは好ましいだろう。典型的には、内管内のガス流動は約１Ｌ／分であり、ＧＣカラム（典型的には約１．６ｍＬ／分）を通るガス流動よりもかなり大きい。
【０１０７】
輸送ラインの温度は管へ結合された温度センサによって監視され、ＧＣカラムを格納するＧＣオーブンを制御するための同じ制御ユニットであるＧＣの制御ユニット（図示せず）へセンサ信号が送られる。したがって、輸送ラインの温度は、ＧＣ及び任意でＩＣＰＭＳへ、例えばＧＣの延長制御ポートを使用して結合されたコンピューター及びソフトウェアによって制御可能である。したがって、オーブンの温度に基づいて輸送ラインの温度を制御することが可能である。また、この実施形態では、オーブン内及び輸送ライン内で温度が同じ、または実質的に同じであるように、ＧＣオーブンを用いて輸送ラインの温度を同時に徐々に上げることが可能である。したがって、輸送ラインを効率的にＧＣオーブンの「延長」とみなすことができる。
【０１０８】
ＩＣＰトーチの位置をトーチの３次元の移動によって最適化する。したがって、輸送ラインは、ＩＰＣ源及びそれに結合された輸送ライン端のそのような３次元の移動を可能にするように可撓性でなければならない。輸送ラインは、結合された輸送ライン端のそのような３次元の移動が、ＩＣＰ源上に歪みを生じさせないように、可撓性でなければならない。本発明に従った輸送ラインは、輸送ラインが非常に軽量であり、かつ高屈曲性があり、つまり定常のとき、輸送ラインがＩＣＰ源上に最小の歪みを生じさせ、また同時に可撓性であり、結合された輸送ラインからのＩＣＰ源の最小の抵抗を伴う３次元の移動を可能にするため、この要件に適合している。輸送ラインの出口端（ＩＣＰ源へ付属される端）の変位のための力は、ＩＣＰトーチを操縦するモータの発動力よりも小さくなるように適合され得る。モータの発動力は３次元において異なることができ（例えば、ｘ及びｙ方向において４０Ｎ、ｚ方向において１７０Ｎ）、輸送ラインをＩＣＰトーチのいずれの方向に沿うよりも低い変位力、例えば１０Ｎまたはそれ未満を有するように適合できる。
【０１０９】
輸送ラインの別の利点は不使用時、輸送ラインを単に折り畳み、片付けることができるということである。更に、輸送ラインを異なる適用において使用するために、かなり長くなるように製造することができる。輸送ラインの全体の長さが不用なとき、例えばＧＣとＭＳとの間の距離が短いとき、過多の輸送ラインを折り畳み、装置のカバーの中へ置く、または螺旋様式で巻回することができる。これは重く屈曲不可であり、したがって、２つの装置の間に固定形状を必要とし、かつ３次元の移動中、ＩＣＰトーチ上に高負荷をかけ、トーチ上に著しい歪みを生じさせる多数の先行技術の輸送ラインにわたる大幅な改善である。
【０１１０】
図１２はＧＣシステム（２０）と、質量分析器（３０）のＩＣＰトーチの入口との間で輸送ライン１が結合するときの、輸送ライン１の可撓性を模式的に示す。その高可撓性は、輸送ラインがＧＣとＭＳとの間の距離の範囲に及ぶことを可能にする。ＧＣとＭＳとの連結部の間の距離よりも典型的には実質的により長い、より長い輸送ラインの長さは、その高可撓性と共に、システムの間の隙間に適合させるために、輸送ラインが折り畳まれる、例えば２つのシステムの間で輸送ラインが結合する際に、示されるように、バネのようなまたは曲がった形へ折り畳まれ得ることを意味する。
【０１１１】
しかし、輸送ラインの別の利点は輸送ラインの狭小な外径が原因で、非常に小さい出口スリットまたは出口孔を通して、輸送ラインをＧＣの外へ送り出すことができることである。
【０１１２】
ＧＣ−ＭＳの適用における本発明に従って、輸送ラインを使用することによって、著しい分析改善を得る。この改善を図８に示される有機スズ化合物の混合物のクロマトグラムによって例証する。ガスクロマトグラフ及び質量分析器へ結合する従来の先行技術の輸送ラインを使用して、上部のクロマトグラムを得る。解像度及び信号雑音比は上部のクロマトグラム（先行技術）内において少なく、結果として、より低い強度のピーク、特に後に溶出するピーク（ｐ）の信号は不利益な状態に置かれ、分析は多数の適用に対して容認不可である。対照的に、本発明に従って輸送ラインを使用して、より低いクロマトグラムを得る。上部のクロマトグラフと比較し、ピーク幅及びピーク分離における大幅な改善を理解することができ、輸送ラインに沿って均一的な温度を有することで得られた改善を例証する。
【０１１３】
増加した解像度の別の利点は、任意の一定の分析的分析のための実行時間を減少させることができることである。図９において示される時間信号を比較するとき、これは明らかになる。上部のクロマトグラフを３０分間の分析実行のときに得、一方でより低いクロマトグラフを同一の分析試料の２０分間の実行中に得る。適切なピーク分離をより低いクロマトグラフにおいて得、減少した実行時間は、装置の処理量を著しく増加することを意味する。
【０１１４】
しかし、輸送ラインの別の利点は、任意の一定の時間の温度が輸送ラインに沿って一定であるように、急速な温度変化を必要とする複雑な分析方法を容易に実施することができるということである。例えば、分析法は初期の温度（Ｔ１）を必要とし得、時間ｔ２のときに第２の温度（Ｔ２）へ急速に上り、第３の時間ｔ３のときに第３の温度Ｔ３へ徐々に上る等である。急速な温度上昇に適応されていない従来の輸送ラインを使用して、そのような方法は容易に達成することができない。したがって、本発明の輸送ラインは、複雑な分析法を適用するための特有の可能性を提供する。そのような方法の一実施例（図８のより低いトレースは、この方法を用いて得られたクロマトグラムを示す）はＧＣ−ＭＳの適用を含み、以下のステップを実施する：
ａ）１分間３５℃で初期段階。
ｂ）２５℃／分の速度で１６０℃まで徐々に上る。
ｃ）１２℃／分の速度で２２０℃まで徐々に上る。
ｄ）４０℃／分の速度で３２０℃まで徐々に上る。
ｅ）０．５分間３２０℃で温度を維持する。
【０１１５】
これらのパラメータの慎重な選択、及び（ａ）温度を輸送ラインの長さに沿って急速にかつ均一に変化すること、並びに（ｂ）適切な温度を輸送ラインに沿って維持することができることによって、分離方法を任意の分析課題に適切であるようにデザインすることができる。
【０１１６】
図１０は輸送ライン出口端とＩＣＰトーチ、例えばＩＣＰ−ＭＳのＩＣＰトーチとの間の可能な結合の実施例を示す。輸送ライン１の輸送キャピラリー４は、好ましくはトーチ４０へ、トーチの内管４１内へ延長し、トーチの中央管の端に直面するプラズマから（距離ａ）約３ｃｍ（典型的には１〜５ｃｍの範囲内）の例証されたケースとなる。プラズマガス及び補助ガスを導入するためのポート４２を示す。
【０１１７】
図１１はガスクロマトグラフ２０のＧＣオーブンの壁２３にわたる連結部の拡大図を示す。輸送ライン１の積極的に加熱されたゾーン１ａは、ＧＣオーブンの壁２３へ延長するが、オーブンの空洞内ではない。ＧＣカラム２１はＴ連結２２を通して、かつ輸送ラインの管４へ延長する（ＧＣオーブン内のむき出しの管４は、輸送ライン１の非積極的に加熱された一部を表す）。典型的には、ＧＣカラムキャピラリー２の１〜５ｃｍ以内は積極的に加熱されたゾーン１ａへ延長し、上述の図７において示された形状で、ＧＣカラムキャピラリーのこの一部は２ｃｍである。ガスライン３１を通して、輸送ラインへアルゴンガスを送り出す。
【０１１８】
前述から、本発明に従って輸送ラインが、当該技術分野で知られている輸送ラインへ多数の利点を提供することは明らかであるはずであり、
ａ．輸送ラインが、凝縮を引き起こし得る「冷点」を有さず、また熱不安定性化合物の変質を引き起こしかねない「温点」を有さない非常に均一の温度プロファイルを提供することを含む。
ｂ．低い熱質量を有することが原因で、輸送ライン内の温度を非常に急速に上ることができる。同様に、輸送ライン内の温度を非常に急速に冷却することができる。
【０１１９】
先行技術のかさばったデザインと比較すると、輸送ラインを加熱することの消費電力は非常に低い（例えば、消費電力は加熱するために約８０Ｗ、３１５℃の温度を維持するために約１５Ｗであることができる）。
ｃ．改善された温度プロファイルの結果として、ＧＣ−ＭＳ及び／またはＧＣ光学分光計分析中、輸送ラインは例外的なピーク分離を提供する。
ｄ．典型的に重く、かさばり、非可撓的である当該技術分野の輸送ラインと比較して、輸送ラインは低い外径及び低い重量を有する。
ｅ．輸送ラインは非常に可撓性があり、例えば、外部の結合によって提供された歪みに感応性があるＩＣＰトーチへの結合にとって重要な意味を持つ。
ｆ．輸送ラインのエネルギー効率は良好である。
ｇ．輸送ラインをＧＣ電子機器へ結合することができ、簡便な電子温度制御を提供し、例えば輸送ラインの温度プロファイルが、ＧＣカラムの温度プロファイルを模倣するように、その電子温度制御をプログラムすることができる。
ｈ．輸送ラインの簡単な構成及び低い質量が原因で、輸送ラインを相対的に低費用で生産する（かつ置換する）ことができる。
【０１２０】
特許請求の範囲を含めて、本明細書において使用される際、文脈が別段示さない限り、用語の単数形は複数形も含むものとして、また逆の場合も同様のものとして解釈される。したがって、本明細書において使用される際、別段文脈が他に明確に示さない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、複数の指示内容を含むことに留意されたい。
【０１２１】
記載及び特許請求の範囲全体を通して、用語「備える」、「含む」、「有する」、及び「含有する」、ならびにそれらの変形が、「〜を含むが、これらに限定されない」を意味として理解されるべきであり、他の構成要素を除外することを意図されない。
【０１２２】
本発明は、約、おおよそ、一般に、実質的に、本質的に、少なくとも等の用語と併せて使用される場合、正確な用語、特徴、値、及び範囲等も含める（すなわち、「約３」は、正確に３も含めるか、または「実質的に一定」は、正確に一定も含めるもとのする）。
【０１２３】
「少なくとも１つの」という用語は、「１つ以上の」を意味するものとして理解されるべきであり、したがって、１つまたは複数の構成要素を含む両方の実施形態を含む。更に、「少なくとも１つの」を有する特徴を記載する独立請求項を指す従属請求項は、その特徴が「前記」及び「前記少なくとも１つの」と称される場合、共に同じ意味を有する。
【０１２４】
依然として本発明の範囲と共にある間に本発明の前述の実施形態への変形が、成され得るが、依然として本発明の範囲内にあることが理解されるであろう。明細書に開示された特徴は、別段述べられない限り、同じ、同等の、または類似の目的に適う代替の特徴と置換され得る。したがって、別段述べられない限り、開示された各特徴は、一般的な一連の同等または類似の特徴の一実施例を表わす。
【０１２５】
例示的な言い回しの使用、例えば、「例えば（ｆｏｒ  ｉｎｓｔａｎｃｅ）」、「例えば〜など（ｓｕｃｈ  ａｓ）」、「例えば（ｆｏｒ  ｅｘａｍｐｌｅ）」、及び同様のものなどは、単に本発明をより良く例示することが意図され、そのように特許請求されない限り、本発明の範囲の限定を示すものではない。本明細書に記載されたあらゆるステップは、文脈が別段明確に示さない限り、任意の順序でまたは同時に行われてもよい。
【０１２６】
本明細書に開示された特徴及び／またはステップのすべては、特徴及び／またはステップのうちの少なくともいくつかが相互排他的である組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わされ得る。特に、本発明の好適な特徴は、本発明のすべての態様に適用可能であり、任意の組み合わせで使用されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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