(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学分析システムであって、
接続部で第２のカラムに流体的に結合された第１のカラムと、
前記第２のカラムに流体的に結合され、化学分析を実施するように構成された検出器と、
サンプルを含むサンプル容器を前記第１のカラムに流体的に結合するように構成された脱離装置と、
前記脱離装置に熱的に結合された第１のヒータと、
複数のバルブであって、
キャリア流体の供給源から前記接続部にキャリア流体を選択的に迂回させるように構成されたバイパスバルブと、
キャリア流体の供給源から前記サンプル容器の送達端と反対の前記サンプル容器の脱離端に前記キャリア流体を選択的に迂回させるように構成された脱離バルブであって、前記サンプル容器の前記送達端が前記第１のカラムに結合された脱離バルブと、
流量制御装置を介して前記サンプル容器を第１のサンプルベントに流体的に結合および分離するように構成された第１のスプリットバルブと、
前記流量制御装置を介して前記接続部を第２のサンプルベントに流体的に結合および分離するように構成された第２のスプリットバルブと、を含む複数のバルブと、
前記第１のカラムが第１の期間中に開始温度にある間に、前記第１のヒータを使用して前記脱離装置を脱離温度まで加熱するように構成された１つ以上のコントローラと、を含む化学分析システム。
【請求項２】
前記コントローラは、さらに前記第１の期間中に前記バイパスバルブを開くよう構成されることによって、前記脱離装置および前記第１のカラムを通る前記キャリア流体および前記サンプルの流れを抑制する、請求項１に記載の化学分析システム。
【請求項３】
前記脱離装置および前記第１のカラムを通る前記キャリア流体および前記サンプルの流れを抑制することは、前記第２のカラムへの事前送達なしに膨張を可能とし、
前記サンプル中に含まれる水が前記第１の期間中に前記第１のカラムで凝縮し、
前記１つ以上のコントローラは、さらに、
前記第１の期間後の第２の期間中に、
前記接続部を、流量制御措置を介してサンプルベントに流体的に結合および分離するように構成された第２のスプリットバルブを開くよう構成され、かつ
所定の圧力レベルの第１の閾値内の圧力レベルと、所定の流量の第２の閾値内の流量と、を有する脱離流を確立し、前記接続部に到達する前の遅延で、前記第２のカラムおよび前記第２のスプリットバルブの間の分割比の再現性を改善するよう構成される、請求項２に記載の化学分析システム。
【請求項４】
前記第１のカラムおよび前記第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータをさらに備え、前記コントローラは、前記第２のヒータを使用して、前記第１の期間後の第２の期間中に、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムを最終温度まで加熱するようにさらに構成され、前記第１のカラムに以前に送られたサンプルの溶出を促進する、請求項１に記載の化学分析システム。
【請求項５】
前記第１のカラムおよび前記第２のカラムの前記最終温度は、摂氏２００から３００度の範囲であり、
前記第２のヒータは、毎分摂氏６度程度の速度で、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムを前記最終温度まで加熱する、請求項４に記載の化学分析システム。
【請求項６】
前記脱離装置の前記脱離温度は、摂氏８０から４００度の範囲であり、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムの前記開始温度は、摂氏３０から５０度の範囲である、請求項１に記載の化学分析システム。
【請求項７】
前記第１のカラムおよび前記第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータをさらに備え、前記１つ以上のコントローラは、さらに、
前記第１の期間を含む予熱ステージ中に、
前記バイパスバルブおよび前記第２のスプリットバルブを開くよう構成され、
前記脱離バルブおよび前記第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、
前記予熱ステージ後の脱離およびサンプル調製ステージ中に、
前記脱離バルブおよび前記第２のスプリットバルブを開くよう構成され、
前記バイパスバルブおよび前記第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、
前記脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に
前記第２のヒータを使用して、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムを最終温度まで加熱し始めるよう構成され、
前記脱離バルブ、前記バイパスバルブ、および前記第１のスプリットバルブを開くよう構成される、請求項１に記載の化学分析システム。
【請求項８】
前記第１のカラムおよび前記第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータをさらに備え、前記１つ以上のコントローラは、さらに
前記第１の期間を含む脱離およびサンプル調製ステージ中に、
前記脱離バルブおよび前記第２のスプリットバルブを開くよう構成され、
前記バイパスバルブおよび前記第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、
前記脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップ中に、
前記脱離バルブ、前記バイパスバルブ、および前記第１のスプリットバルブを開くよう構成され、
前記第２のスプリットバルブを閉じるよう構成され、
前記第２のヒータを使用して、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムを最終温度まで加熱し始めるよう構成される、請求項１に記載の化学分析システム。
【請求項９】
前記第１のカラムおよび前記第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータをさらに備え、前記１つ以上のコントローラは、さらに
前記第１の期間を含む予熱ステージ中に、
前記バイパスバルブを開くよう構成され、
前記脱離バルブ、前記第１のスプリットバルブ、および前記第２のスプリットバルブを閉じるよう構成され、
前記予熱ステージ後の脱離およびサンプル調製ステージ中に、
前記脱離バルブおよび前記第２のスプリットバルブを開くよう構成され、
前記バイパスバルブおよび前記第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、
前記脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、
前記第２のヒータを使用して、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムを最終温度まで加熱するよう構成され、
前記バイパスバルブおよび前記第１のスプリットバルブを開くよう構成され、
前記脱離バルブおよび前記第２のスプリットバルブを閉じるよう構成される、請求項１に記載の化学分析システム。
【請求項１０】
前記第１のカラムおよび前記第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータをさらに備え、前記１つ以上のコントローラは、さらに
前記第１の期間を含む予熱ステージ中に、
前記バイパスバルブを開くよう構成され、
前記脱離バルブ、前記第１のスプリットバルブ、および前記第２のスプリットバルブを閉じるよう構成され、
前記予熱ステージ後の脱離およびサンプル調製ステージ中に
前記脱離バルブおよび前記第２のスプリットバルブを開くよう構成され、
前記バイパスバルブおよび前記第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、
前記脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、
前記脱離バルブおよび前記第１のスプリットバルブを開くよう構成され、
前記バイパスバルブおよび前記第２のスプリットバルブを閉じるよう構成される、請求項１に記載の化学分析システム。
【請求項１１】
前記第１の期間を含む予熱ステージ中に、
前記第１のカラムの容積は前記サンプルの膨張に対応し、
サンプルは前記第１のカラムから前記第２のカラムに移動せず、
前記サンプルに含まれる水および１つ以上の不要なマトリックス化合物が前記第１のカラムで凝縮し、
前記予熱ステージ後の脱離およびサンプル調製ステージ中に、
前記第１のカラムの容量は前記接続部への前記サンプルの送達の遅延を可能とし、
前記遅延後、前記接続部を通る流量は安定し、所定の流量の閾値内にあり、前記接続部の圧力は所定の圧力の閾値内にあり、前記第２のカラムと前記第２のスプリットバルブとの間の分割流量比の再現性を改善し、
前記サンプルに含まれる前記水および１つ以上の不要のマトリックス化合物の少なくとも第１の部分は、前記接続部に結合された第２のスプリットポートを通って前記化学分析システムを出て、
前記脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、
前記第１のカラムはバックフラッシュされ、それにより、前記サンプルに含まれる前記水および１つ以上の不要なマトリックス化合物の第２の部分を、前記第１のカラムの入口端に結合された第１のスプリットポートを介して前記化学分析システムから除去し、前記入口端は前記接続部に結合された前記第１のカラムの端の反対側の端にある、請求項１に記載の化学分析システム。
【請求項１２】
化学分析プロセスを実施する方法であって、前記方法は、
サンプル容器内にサンプルを提供することと、
脱離装置を介して第１のカラムに前記サンプル容器を流体的に結合することであって、前記第１のカラムは接続部で第２のカラムに流体的に結合される、前記サンプル容器を流体的に結合することと、
化学分析プロセスの予熱ステージ中に、
第１ヒータを使用して、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムが開始温度にある間に前記脱離装置を脱離温度まで加熱することと、
前記接続部を、キャリア流体、前記サンプル容器、および前記第１のカラムに流体的に結合するように構成されたバイパスバルブを用いて、バイパスすることで、前記脱離装置および前記第１のカラムを通る前記サンプルを有する前記キャリア流体の流れを抑制することと、
前記化学分析プロセスの脱離ステージ中に、
脱離バルブを使用して、キャリア流体の供給源から前記サンプル容器の送達端と反対の前記サンプル容器の脱離端に前記キャリア流体を選択的に迂回させることであって、前記サンプル容器の前記送達端が前記第１のカラムに結合されている、前記キャリア流体を選択的に迂回させることと、
第１のスプリットバルブを介して前記接続部を、流量制御装置を介して第１のサンプルベントに結合することと、
前記化学分析プロセスの分析ステージ中に、
第２のスプリットバルブを使用して前記サンプル容器を、前記流量制御装置を介して第２のサンプルベントに結合することと、
検出器を使用して前記サンプルを分析することと、を含む、方法。
【請求項１３】
前記予熱ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、
前記第１のカラムおよび前記第２のカラムに熱的に結合された第２ヒータを使用して、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムを最終温度まで加熱して、前記第１のカラムに以前に送られたサンプルの溶出を促進すること、をさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のカラムおよび前記第２のカラムの前記最終温度が摂氏２００から３００度の範囲にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記サンプル容器の前記脱離温度が摂氏８０から４００度の範囲であり、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムの前記開始温度が摂氏３０から５０度の範囲である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記化学分析プロセスの前記予熱ステージ中に、前記脱離装置および前記第１のカラムを通る流れがない、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
化学分析装置に動作可能に結合された１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、前記プロセッサに方法を実行させる命令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
脱離装置を介して第１のカラムにサンプルを含むサンプル容器を流体的に結合することであって、前記第１のカラムは接続部で第２のカラムに流体的に結合される、サンプル容器を流体的に結合することと、
化学分析プロセスの予熱ステージ中に、
第１ヒータを使用して、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムが開始温度にある間に前記脱離装置を脱離温度まで加熱することと、
前記接続部をキャリア流体、前記サンプル容器および前記第１のカラムに流体的に結合するよう構成されたバイパスバルブで、バイパスすることで、前記脱離装置および前記第１のカラムを通る前記サンプルを有する前記キャリア流体の流れを抑制することと、
前記化学分析プロセスの脱離ステージ中に、
脱離バルブを使用して、キャリア流体の供給源から前記サンプル容器の送達端と反対の前記サンプル容器の脱離端に前記キャリア流体を選択的に迂回させることであって、前記サンプル容器の前記送達端が前記第１のカラムに結合されている、前記キャリア流体を選択的に迂回させることと、
第１のスプリットバルブを介して前記接続部を、流量制御装置を介して第１のサンプルベントに結合することと、
前記化学分析プロセスの分析ステージ中に、
第２のスプリットバルブを使用して前記サンプル容器を、前記流量制御装置を介して第２のサンプルベントに結合することと、
検出器を使用して前記サンプルの組成を分析することと、を含むコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記方法は、さらに、
前記予熱ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、
前記第１のカラムおよび前記第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータを使用して、前記第１のカラムおよび前記第２のカラムを最終温度に加熱して、前記第１のカラムに以前に送られたサンプルの溶出を促進することを含む、請求項１７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記化学分析プロセスの予熱ステージ中に、前記脱離装置および前記第１のカラムを通る流れがない、請求項１７に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
この出願は、２０１７年４月１４日に出願された米国仮出願番号６２／４８５，８１９の利点を請求し、その開示全体が、全ての意図された目的のためにその全体が参照によって本願明細書に組み込まれるものとする。
【０００２】
［技術分野］
これは、化学分析システム、およびその使用方法に関し、および、特に、加熱脱離装置を含む化学分析システム、およびガスクロマトグラフィ（ＧＣ）、およびガスクロマトグラフィ質量分析方法（ＧＣＭＳ）のような技術と組み合わせたその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＧＣおよびＧＣＭＳは、広範囲のサンプルマトリックス中の微量化学物質の分析を実施する技術である。いくつかの例では、これらの技術が、呼吸、血液、尿のような生体マトリックスの研究ために使用され得、食物、水、および空気中の微量化学物質を研究するために使用され得、食品、飲料、製品、および水道の臭気を検出するために使用され得、および／または水に溶解した医薬品を分析するために使用され得る。分析の前に、水とマトリックスも管理しながら、サンプルは、準備され得、サンプルを脱離と濃縮することを含む。
【０００４】
いくつかの化学分析システムおよび方法では、パージおよびトラップ技術を使用して、分析用のサンプルを準備できる。パージおよびトラップシステムは、分析されるサンプルを脱離および濃縮する化学分析装置の外部にトラップを含み得る。脱離後、サンプルは１つ以上の移送ラインを介して化学分析装置に移送され得る。パージおよびトラップ技術を使用して目的の化合物を濃縮することができ、いくつかの例では、移送ライン、ロータリーバルブ、およびパージおよびトラップシステムのローターが、サンプルで汚染され、完成のため数時間から数日かかるクリーンアッププロセスが必要になり得る。したがって、化学分析の分野では、リモートトラップ、ロータリーバルブ、および移送ラインを使用せずに、マトリックスおよび水を管理しながら、サンプルを濃縮および脱離する技術が必要である。
【発明の概要】
【０００５】
これは、化学分析システム、およびその使用方法に関連し、特に、加熱脱離装置を含む化学分析システム、およびガスクロマトグラフィ（ＧＣ）やガスクロマトグラフィ質量分析（ＧＣＭＳ）などの技術と組み合わせたその使用方法に関する。いくつかの例では、化学分析システムは、サンプル容器、脱離装置、第１のカラムおよび第２のカラムを収容するサーマルチャンバ、コントローラによって制御される複数のバルブ、および検出器を含み得る。
【０００６】
サンプルの予熱中、脱離装置は、摂氏８０度から４００度（例えば、８０から１２０、２００から３００、１２０から３００、１２０から４００など）の範囲の脱離温度まで加熱され得、一方、カラムは摂氏３０−５０度の範囲内の開始温度にある。いくつかの例では、予熱中、サンプル容器、脱離装置、および第１のカラムを通る流れを避けることができるが、キャリア流体は第２のカラムを通ることができる。サンプルの１つ以上の化合物（例えば、水蒸気）は、予熱中に膨張し、かつ第１のカラムに入ることができ、サンプルの予熱が終わるまで凝縮し得る。このようにして、サンプルの予熱中に、第２のカラムへのサンプルの事前注入を回避することができる。
【０００７】
サンプル容器と第１のカラムに流れがなく予熱した後、サンプルの調製と脱離の流れが発生すると、サンプルは第１のカラムから第２のカラムにすばやく移動できる。第１のカラムの長さにより、化学分析装置によって制御される圧力と流れを安定させることができ、第１のカラムと第２のカラムの接続部でサンプルのより正確な分離を生成し得ることによって、分析の一貫性と性能が大幅に向上する。
【０００８】
サンプルの脱離後、サーマルチャンバは、第１のカラムおよび第２のカラムを経時的に摂氏２００から３００度程度の脱離温度まで加熱して、カラムから化合物を溶出させることができる。例えば、第２のカラムから１つ以上のサンプル化合物を溶出すると、注入された化学物質の化学的な分離を生じ得る。脱離には、サンプルの一部または全てをサンプル容器から第１のカラムに移すこと、サンプルの一部または全てを第１のカラムから第２のカラムに移すこと、および第２のカラムから検出器に、を容易にすることができる、スプリット移送またはスプリットレス移送を含む。このようにして、いくつかの例ではサンプルの一部が検出器に到達し、残りのサンプルは、第１のカラムからサンプル脱離装置に接続された第１のスプリットバルブにバックフラッシュされるか、または第１のカラムおよび第２のカラムの接続部に接続された第２のスプリットバルブを通り出る。クリーンアップ中に、第１のカラムに残っている１つ以上の対象でない化合物をシステムからバックフラッシュしたり、サンプル容器に残っている１つ以上の対象でない化合物をシステムから焼き出ししたりできる。
【０００９】
本明細書に記載のシステムおよび方法は、サンプルの１つ以上の対象の化合物を予熱および脱離し、第２のカラムまたは検出器に入ることなくシステムから水および不要なマトリックスを実質的に除去できる。サンプルは第１のカラムに迅速に移動できるため、ピーク幅が減少し、そのため、システムのクロマトグラフ分離能が向上する。水を減らし、かつ化学分析装置から不要な重化合物を第２のカラムおよび検出器に入る前に除去すると、検出器における信号抑制を防ぎ、およびクリーンアップ時間を短縮しながら、第２のカラムと検出器の双方の汚染を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の例に係る例示的なガスクロマトグラフィ（ＧＣ）構成を図示する。
【００１１】
【図２】図２は、本開示の例に係る例示的なサンプル容器を図示する。
【００１２】
【図３】図３は、本開示の例に係る例示的な化学分析システムを図示する。
【００１３】
【図４】図４は、本開示の例に係る化学分析を実施する例示的なプロセスを図示する。
【００１４】
【図５Ａ】図５Ａ−８Ｂは、本開示の例に係る、化学分析を実施するための例示的なプロセス、および化学分析を実施するための例示的なプロセス中のバルブ、ヒータ、およびサーマルチャンバの状態を示す例示的な表を図示する。
【図５Ｂ】図５Ａ−８Ｂは、本開示の例に係る、化学分析を実施するための例示的なプロセス、および化学分析を実施するための例示的なプロセス中のバルブ、ヒータ、およびサーマルチャンバの状態を示す例示的な表を図示する。
【図６Ａ】図５Ａ−８Ｂは、本開示の例に係る、化学分析を実施するための例示的なプロセス、および化学分析を実施するための例示的なプロセス中のバルブ、ヒータ、およびサーマルチャンバの状態を示す例示的な表を図示する。
【図６Ｂ】図５Ａ−８Ｂは、本開示の例に係る、化学分析を実施するための例示的なプロセス、および化学分析を実施するための例示的なプロセス中のバルブ、ヒータ、およびサーマルチャンバの状態を示す例示的な表を図示する。
【図７Ａ】図５Ａ−８Ｂは、本開示の例に係る、化学分析を実施するための例示的なプロセス、および化学分析を実施するための例示的なプロセス中のバルブ、ヒータ、およびサーマルチャンバの状態を示す例示的な表を図示する。
【図７Ｂ】図５Ａ−８Ｂは、本開示の例に係る、化学分析を実施するための例示的なプロセス、および化学分析を実施するための例示的なプロセス中のバルブ、ヒータ、およびサーマルチャンバの状態を示す例示的な表を図示する。
【図８Ａ】図５Ａ−８Ｂは、本開示の例に係る、化学分析を実施するための例示的なプロセス、および化学分析を実施するための例示的なプロセス中のバルブ、ヒータ、およびサーマルチャンバの状態を示す例示的な表を図示する。
【図８Ｂ】図５Ａ−８Ｂは、本開示の例に係る、化学分析を実施するための例示的なプロセス、および化学分析を実施するための例示的なプロセス中のバルブ、ヒータ、およびサーマルチャンバの状態を示す例示的な表を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明では、本明細書の一部を形成し、かつ実施可能な特定の例を実例として示す添付図面を参照する。本開示の例の範囲から逸脱することなく、他の例を使用することができ、かつ構造上の変更を行うことができることを理解されたい。
【００１６】
これは、化学分析システム、およびその使用方法に関し、特に、加熱脱離装置を含む化学分析システム、およびガスクロマトグラフィ（ＧＣ）およびガスクロマトグラフィ質量分析（ＧＣＭＳ）などの技術と組み合わせたその使用方法に関する。いくつかの例では、化学分析システムは、サンプル容器、脱離装置、第１のカラムおよび第２のカラムを収容するサーマルチャンバ、コントローラによって制御される複数のバルブ、および検出器を含むことができる。
【００１７】
サンプルの予熱中、脱離装置は、摂氏８０度から４００度（例えば、８０から１２０、２００から３００、１２０から３００、１２０から４００など）の範囲の脱離温度まで加熱でき、一方、カラムは摂氏３０−５０度の範囲内の開始温度にある。いくつかの例では、予熱中、サンプル容器、脱離装置、および第１のカラムを通る流れを避けることができるが、キャリア流体は第２のカラムを通ることができる。サンプルの１つ以上の化合物（例えば、水蒸気）は、予熱中に膨張して第１のカラムに入り、サンプルの予熱が終わるまで凝縮し得る。このようにして、サンプルの予熱中に、第２のカラムへのサンプルの事前注入を回避できる。
【００１８】
サンプル容器と第１のカラムに流れがなく予熱した後、サンプルの調製と脱離の流れが発生すると、サンプルは第１のカラムから第２のカラムにすばやく移動できる。第１のカラムの長さにより、化学分析装置によって制御される圧力と流れを安定させることができ、第１のカラムと第２のカラムの接続部でサンプルのより正確な分離を生成し得ることによって、分析の一貫性と性能が大幅に向上する。
【００１９】
サンプルの脱離後、サーマルチャンバは、第１のカラムおよび第２のカラムを経時的に摂氏２００から３００度程度の脱離温度まで加熱して、カラムから化合物を溶出させることができる。例えば、第２のカラムから１つ以上のサンプル化合物を溶出すると、注入された化学物質の化学的な分離を生じ得る。脱離には、サンプルの一部または全てをサンプル容器から第１のカラムに移すこと、サンプルの一部または全てを第１のカラムから第２のカラムに移すこと、および第２のカラムから検出器に、を容易にすることができる、スプリット移送またはスプリットレス移送を含む。このようにして、いくつかの例ではサンプルの一部が検出器に到達し、残りのサンプルは、第１のカラムからサンプル脱離装置に接続された第１のスプリットバルブにバックフラッシュされるか、または第１のカラムおよび第２のカラムの接続部に接続された第２のスプリットバルブを通り出る。クリーンアップ中に、第１のカラムに残っている１つ以上の対象でない化合物をシステムからバックフラッシュしたり、サンプル容器に残っている１つ以上の対象でない化合物をシステムから焼き出ししたりできる。
【００２０】
本明細書に記載のシステムおよび方法は、サンプルの１つ以上の対象化合物を予熱および脱離し、第２のカラムまたは検出器に入ることなくシステムから水および不要なマトリックスを実質的に除去できる。サンプルは第１のカラムに迅速に移動できるため、ピーク幅が減少し、そのため、システムのクロマトグラフ分離能が向上する。水を減らし、かつ化学分析装置から不要な重化合物を第２のカラムおよび検出器に入る前に除去すると、検出器における信号抑制を防ぎ、およびクリーンアップ時間を短縮しながら、第２のカラムと検出器の双方の汚染を減らすことができる。
【００２１】
図１は、本開示の例に係る例示的なガスクロマトグラフィ（ＧＣ）構成１００を図示する。構成１００は、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）またはガスクロマトグラフィ質量分析（ＧＣＭＳ）を使用してサンプル中の１つ以上の化合物を決定するよう使用されことができ、かつサンプル１０２、脱離装置１０４、および化学分析装置１０６を含むことができ、サンプル調製装置１０７、化学分離装置１０８、および検出器１１０を含むことができ、これらの全てについて以下に説明する。
【００２２】
サンプル１０２は、ＧＣまたはＧＣＭＳが実施される、いくつかの対象に対応し得る。いくつかの例では、サンプル１０２は、１つ以上のテドラーバッグ、１つ以上の真空支援吸着剤抽出（ＶＡＳＥ）装置、１つ以上の拡散性のサンプル収集装置、１つ以上のアクティブサンプリング装置、またはＥＰＡメソッドＴＯ１５で説明されているような１つ以上の真空サンプリングステンレス鋼キャニスタのような、任意の適切な手段によって収集された気相サンプルから１つ以上の化学物質を濃縮した吸着剤を含むことができる。具体的には、吸着剤によって保持される揮発性および半揮発性ガス化合物は、屋外または屋内の空気、プロセスストリーム、スタックガス、埋立地ガス、バイオ廃棄物ガス、呼気サンプル、または液体または固体サンプルの上のヘッドスペースにある化学物質の集まりである。ヘッドスペース測定には、血液、尿、飲料水および廃水、土壌、消費者製品、木材、プラスチック、複合材料などの分析が含まれる。構成１００は、吸着剤の使用によりオプションとして収集される食品および飲料（ワイン、ビール、清涼飲料）の香り、臭気、および腐敗の分析にさらに使用できる。いくつかの例では、サンプル１０２は、例えば、高温で分析されるよう直接脱離される材料を含み得る（例えば、材料から発する１つ以上の揮発性物質または半揮発性物質を分析するため）。直接脱離は、プラスチックやその他の合成物、消費者製品（汚染物質や臭気を検出するなど）、高温のアロマプロファイルが不快な臭気または対象のその他の化合物の特性と共に対象（タバコや他の製品など）である製品、およびその他の化合物で実施され得る。場合によっては、規制汚染物質も検出および測定できる。
【００２３】
サンプル容器内に保持することができるサンプル１０２は、化学分析装置１０６に脱離（例えば、熱脱離）される前に脱離装置１０４に入ることができる。いくつかの例では、サンプル容器は、脱離装置１０４を介して化学分析装置１０６に流体的に結合され得る。脱離およびサンプル調製プロセス中に、サンプル内の対象の化合物を濃縮し、および他の化合物の中の水蒸気やアルコールなどの不要な化合物を、脱離装置１０４によって、化学分離１０８ステージの前に、凝縮、バックフラッシュ、および／または分割により、システムから部分的または大部分を除去することができる。脱離装置１０４の例示的な詳細は、図３−８Ｂを参照して説明される。
【００２４】
化学分析装置１０６は、例えば、サンプル１０２の組成を決定するように、サンプルが脱離装置１０４から移送された後、サンプル１０２における化学分析を実施できる。いくつかの例では、化学分析装置１０６は、サンプル１０２のＧＣおよび／またはＧＣＭＳを実施してサンプル１０２の組成を決定する装置であり得る。
【００２５】
化学分析装置１０６は、１つ以上のカラム（例えば、２つのカラム、または３つ以上のカラム）を含むことができる。いくつかの例では、化学分析装置１０６に含まれる２つのカラムの第１のカラムは、図３−８を参照して以下で説明されるように、サンプル調製１０７で使用され得る。サンプル調製１０７は、水管理、マトリックス管理、および、例えば、第１のカラムから第２のカラムに続いて起こるスプリットレスデリバリのため、オプションとしてサンプルの１つ以上のターゲット化合物（例えば、微量分析用の重化合物）の濃度を含むことができる。２つのカラムの第１のカラムを使用して１つ以上の水管理を実施し、対象の重化合物に焦点を合わせ、および余分な水または対象外の重化合物をバックフラッシュすることにより、化学分析装置１０６（ＧＣまたはＧＣ−ＭＳなど）はサンプル調整１０７を実施できる。化学分析装置１０６の内部でサンプル調製を行うと、冷接点やプラスチックバルブロータが存在し得る外部サンプル調製に比べて、分離カラムへの流路の長さを短くすることができ、それによって構成を清潔に保つことができる。この配置により、サンプルの流路の長さを短縮できるため、化学分析装置１０６の外部でサンプル調製を行うシステムと比較して、構成を清潔に保ち、メンテナンスを容易にし、および、より高いレベルで長時間実施できる。
【００２６】
いくつかの例では、化学分析装置１０６は、化合物をさらに分離することなくサンプル調製装置１０７を化学検出器１１０に直接結合することができる。いくつかの例では、化学分析装置１０６は、化学分離装置１０８（例えば、２つのカラムの第２のカラム、または２つ以上カラムの第２以上のカラム）をさらに含むことができる。調製されたサンプル１０２は、それらの特性（例えば、質量、揮発性、化学親和性など）に基づいてサンプル１０２内の化合物を分離することができる、化学分離１０８を通過することができる。いくつかの例では、化学分離装置１０８は、１つ以上の吸着剤を含むことができ、および濃縮サンプル１０２が通過できる１つ以上のキャピラリカラムであり得る。
【００２７】
最後に、化学分離装置１０８での分離後、サンプル１０２内の化合物は、化学分離装置１０８を出て、検出器１１０によって検出され得る。検出器１１０は、化学分離装置１０８を出る化合物の存在および／または同一性を検出するための任意の適切な検出器であり得る。例えば、検出器１１０は、質量分析計（例えば、ＧＣＭＳ構成内）であり得る。検出器は、例えば、ＦＩＤ、ＰＩＤ、ＥＣＤ（電子捕獲検出器）、ＰＤＤ、ＥＬＣＤ、ＣＬＤ、またはＦＰＤなどの非特異的検出器、またはＩＲ、ＵＶ、およびＶＵＶなどの分光法ベースの検出器であり得る。いくつかの例では、他の検出器タイプが可能である。サンプル１０２内の異なる化合物は、化合物の１つ以上の特性（例えば、質量、揮発性、化学親和性など）、および化学分離装置１０８の１つ以上の特性（例えば、キャピラリカラムの内径、キャピラリカラム内の吸着剤など）に応じて異なる時間で化学分離装置１０８を出ることができる。したがって、構成１００は、サンプル１０２の化学分析（例えば、ＧＣまたはＧＣＭＳ）を実施して、サンプル１０２の組成を決定するために使用することができる。
【００２８】
脱離装置１０４の温度は、化学分析装置１０６の１つ以上の構成要素の温度とは別個に制御可能である。例えば、脱離装置１０４は、隔離された温度制御ゾーンを含むか、または熱的に結合されている。すなわち、脱離装置１０４の温度は、化学分析装置１０６の温度とは別個に制御することができる（例えば、化学分離１０８ステージ、または化学分析装置に含まれる１つ以上のカラム）。一連のバルブは、脱離装置１０４から化学分析装置１０６へのサンプルおよび／または１つ以上のキャリア流体の流れを制御または制限することができる。
【００２９】
脱離装置１０４は、例えば、交換可能なライナーをさらに含むことができる。いくつかの例では、交換可能なライナーは、ガラス、溶融シリカ、または不活性材料（例えば、サイロナイト）でオプションとしてコーティングされたステンレス鋼などの材料を含む。脱離装置１０４の交換可能なライナーは、化学分析構成１００の汚染を低減する低コストの方法を提供する。いくつかの例では、脱離装置１０４のライナーを交換すると、実質的に分解せずに比較的低コストで脱離装置１０４を通る清潔なサンプル経路が回復する。加えて、化学分析装置１０６の１つ以上の構成要素（例えば、サンプル調製１０７で使用されるカラム）を交換して、経時的な化合物の蓄積によって引き起こされる汚染を低減することができる。このようにして、サンプル調製１０７に使用したカラムを交換することは、化学分離１０８のカラムに到達する汚染を減らす。
【００３０】
図２は、本開示の例に係る例示的なサンプル容器２００を図示している。いくつかの例では、図１に図示するように、サンプル容器２００は、構成１００のサンプル１０２を提供するために使用されることができる。本開示の範囲から逸脱することなく、３．５インチの熱脱離チューブなどの他のサンプル容器が可能である。一例として、サンプル容器２００は、１／３２インチから３／８インチの間の直径（例えば、サンプル容器の外径または内径）を有することができる。いくつかの例では、他の寸法が可能である。サンプル容器２００は、例えば、以下で説明するように様々なチャネルおよび／または空洞を含むチューブ状構造を含むことができる。いくつかの例では、サンプル容器２００は、ステンレス鋼または別の適切な材料（例えば、実質的に不活性な材料）から製造され得る。サンプル容器２００の表面の全部または一部は、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）−堆積セラミックでコーティングされて、サンプル容器２００の不活性度を増加させることができる。サンプル容器２００の不活性度を同様に増加させる他のコーティングを同様に使用することができる。
【００３１】
サンプル容器２００は、下部空隙２２０を含むことができる。いくつかの例では、下部空隙２２０は、例えば、吸着剤または吸収剤であり得る吸着剤２０２を含むことができる。吸着剤は、例えば、Ｔｅｎａｘ  ＴＡ、Ｔｅｎａｘ／Ｃａｒｂｏｘｅｎ、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ＰＬＯＴ  Ｑ、および／またはカルボセンの組成の範囲である内径０．５３  ｍｍの多孔質層オープンチューブラ（ＰＬＯＴ）カラムの短片、または、サンプル収集装置２００によって収集されるサンプルに基づいて選択できる他の吸着剤であり得る。以下で説明するように、いくつかの例では、分析のためにサンプルを収集するために吸着剤２０２を選択することができる。いくつかの例では、吸着剤２０２は、サンプル容器２００の抽出端２１２に向かって配置することができる。すなわち、吸着剤２０２は、サンプル抽出装置のバルブ端２１４よりもサンプル容器２００の抽出端２１２により近くなり得る。サンプル容器２００の抽出端２１２は、以下により詳細に説明されるように、制御されたサンプル容器が下部空隙２２０に入ることができ、かつ吸着剤２０２に吸着または吸収できるように、サンプル容器の環境に開放することができる。いくつかの例では、下部空隙２２０は、熱分析が実施される材料を含むことができる。そのような例では、下部空隙２２０は、容器２００の残りの部分から取り外されるように設計することができる。このようにして、下部空洞２２０は、分析後に充填、脱離され、および再充填または廃棄され得る。
【００３２】
サンプル容器２００のバルブ端２１４（例えば、サンプル容器２００の抽出端２１２の反対側）で、サンプル容器２００は、例えば、シーリングプランジャ２０４、バネ２０５、および内部シール２０６を含むことができる。内部シール２０６は、例えば、フルオロエラストマーシール、ペルフルオロエラストマーシール、または任意の他の適切なシールであり得る。いくつかの例では、シーリングプランジャ２０４および内部シール２０６は、シーリングプランジャ２０４／内部シール２０６と下部空隙２２０／吸着剤２０２との間の内部チャネル２３０を通る流体（例えば、気体、液体など）の流れを選択的に制限することができる。例えば、シーリングプランジャ２０４がシール２０６に押し付けられると、サンプル容器２００を通る流体の流れを制限することができ、およびシーリングプランジャ２０４がシール２０６から遠ざけられるか、さもなければ分離されると、サンプル容器２００を通る流体の流れは制限され得ない。いくつかの例では、デフォルトの構成では、シーリングプランジャ２０４をシール２０６に押し付けて、サンプル容器２００を通る流体の流れを制限できるように、スプリング２０５を介してシール２０６に対してシーリングプランジャ２０４を引っ張ることができる。いくつかの例では、バネ２０５は、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを使用してセラミック材料でコーティングされた３１６ステンレス鋼などの非反応性材料から製造することができる。サンプル容器２００を通る流体の流れ（例えば、真空源に引き込まれる空気または加圧容器により許容されるキャリア流体）は、シーリングプランジャ２０４をシール２０６から遠ざけることにより（例えば、上からのピン、または他の手段のような機械的手段）許容される。例えば、真空源をバルブ端２１４でサンプル抽出装置１００に結合して、シーリングプランジャ２０４を開き、かつシーリングプランジャ２０４、内部チャネル２３０、および下部空隙２２０を通して真空を引くことができる。加えて、いくつかの例では、シーリングプランジャ２０４は、開いたままで（例えば、連続真空排気中）、水またはアルコールなどの不要なマトリックスを、吸着剤２０２を通るサンプルから蒸発させることができる。
【００３３】
一例として、以下により詳細に説明するように、サンプルをサンプル容器２００に収集することができるサンプル抽出プロセス中、真空は、シーリングプランジャ２０４、内部チャネル２３０、および下部空隙２２０を介して引き込まれ、下部空隙２２０内の吸着剤２０２によってサンプル収集を促進することができる。サンプルがサンプル容器２００によって収集された後、シーリングプランジャ２０４は閉じたままであり（例えば、それはサンプル収集中であり得るので）、および、サンプルを環境から隔離して、サンプルを抽出と分析の間でサンプル容器２００内に保管することができる。例えば、バネ２０５は、シーリングプランジャ２０４を開く機械力が存在しない場合にシーリングプランジャ２０４を閉じたままにすることができる。保管中、サンプル容器２００は、サンプルの汚染を防ぐために隔離スリーブに保管することができる。
【００３４】
続いて、いくつかの例では、図３−８Ｂを参照して以下に説明するように、化学分析プロセス中に、キャリア流体をシーリングプランジャ２０４を介して内部チャネル２３０および下部空隙２２０に、および化学分析装置１０６に導入して、吸着剤２０２から化学分析装置１０６にサンプルの急速な脱離を可能にすることができる。追加的または代替的に、いくつかの例では、化学分析プロセス中に、キャリア流体は、脱離ポート２３２を介して（例えば、シーリングプランジャ２０４を通る代わりに）、内部チャネル２３０および下部空隙２２０に、および化学分析装置１０６に導入され得る。
【００３５】
いくつかの例では、脱離ポート２３２は、下部空隙２２０およびサンプル容器２００の外部と流体連通することができる。好ましくは、脱離ポート２３２の開放端は、例えば、サンプル抽出装置１００が別の物体（例えば、脱離装置またはサンプルバイアル）に対してシールされるときに、ポート２３２が閉じられるように、外部シール２０８の間に位置することができる。いくつかの例では、サンプル容器２００の他の場所のポートが可能である。
【００３６】
サンプル容器２００は、例えば、１つ以上の外部シール２０８をさらに含むことができる。外部シール２０８は、エラストマー材料で作ることができ、およびフルオロエラストマーシールまたはパーフルオロエラストマーシールにすることができる。いくつかの例では、外部シール２０８は、Ｖ１ｔｏｎＴＭシールまたは他の適切なシールであり得る。外部シール２０８は、端部２１２と２１４の間のサンプル容器２００の外側に配置することができる。外部シール２０８は、例えば、サンプル容器２００の外側の周りに取り付けられた１つ以上のガスケットまたはＯリングを含むことができる。いくつかの例では、外部シール２０８を使用して、サンプル容器２００と、サンプル脱離プロセス中にサンプル容器２００を挿入できる脱離装置（例えば、脱離装置１０４）との間にシールを形成することができる。
【００３７】
図３は、本開示の例に係る例示的な化学分析システム３００を図示している。いくつかの例では、化学分析システム３００は、サンプル容器３１０、脱離装置３２０、サーマルチャンバ３３０（例えば、ガスクロマトグラフ用の温度制御オーブン）、複数のバルブ３４２−３４８、圧力／流量コントローラ３５０、および検出器３６０を含む。化学分析システム３００は、脱離装置ヒータ３２６、サーマルチャンバ３３０、およびバルブ３４２−３４８などの化学分析システムの１つ以上の構成要素の動作を制御するための非一時的なコンピュータ可読媒体に収容されたソフトウェアおよび／または命令を実行する１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータ、コンピュータシステムなど）（図示せず）をさらに含むことができる。
【００３８】
サンプル容器３１０は、例えば、サンプル容器２００に対応することができる。他のサンプル容器も可能である。いくつかの例では、サンプル容器３１０は、シール３１２および脱離ポート３１４を含むことができる。サンプル容器３１０を使用して、分析前にサンプルを抽出、保存、および移送することができる。サンプル容器３１０は、図３に示されていないサンプル容器２００の１つ以上の構成要素をさらに含むことができる。化学分析プロセス中、サンプル容器３１０は、脱離装置３２０を介して化学分析システムに結合することができる。脱離およびサンプル調製プロセス中に、サンプルの１つ以上の化合物を、サンプル容器３１０に含まれる吸着剤から第１のカラム３３２に放出することができる。
【００３９】
脱離装置３２０は、例えば、ライナー３２２、任意の導電性スリーブ３２４、スプリットポート３２５、ヒータ３２６、およびヒートシンク３２８を含むことができる。いくつかの例では、ライナー３２２が不活性または非反応性材料（例えば、ガラスまたはステンレス鋼）を含むことができる。オプションとして、ライナー３２２は、不活性または非反応性コーティング（例えば、サイロナイト）をさらに含む。ライナー３２２を取り外して交換することにより、化学分析システム３００の複数の使用にわたって蓄積し得る化合物を除去することができる。このように、ライナー３２２を交換することにより化学分析システムを汚染除去することができる。いくつかの例では、ヒータ３２６は、絶縁材料によって取り囲まれたコイルヒータを含むことができ、脱離装置３２０を熱的に隔離し、かつ温度制御できるようにする。サンプル容器３１０は、例えば、ヒータ３２６を含む脱離装置３２０の両方に熱的に結合することができる。このようにして、ヒータは、脱離装置３２０を加熱するときにサンプル容器３１０を加熱することができる。オプションとして、脱離装置３２０は、サンプル容器３１０がヒータ３２６との改善された熱接触を可能にすることができる導電性スリーブ３２４を含むことができる。導電性スリーブ３２４は、導電性材料（例えば、アルミニウムまたは銅）を含むことができ、およびサンプル容器３１０を収容する内径、およびヒータ３２６によって収容できる外径を有するサイズにすることができる。いくつかの例では、脱離装置は、さらにヒートシンク３２８を含む。いくつかの例では、導電性スリーブ３２４をヒータ３２６内に配置することができ、脱離チューブを導電性スリーブ内に配置することができ、ライナー３２２を脱離チューブ内に配置することができ、およびサンプル容器３１０をライナー内に配置することができる。いくつかの例では、脱離チューブはサンプル容器３１０との空気圧シールを作成し、化学分析装置（例えば、第１のカラム３３２、第２のカラム３３４、および検出器３６０）への送達のために含まれるキャリア流体およびサンプルを保持する。脱離チューブは、ヒートシンク３２８に取り付けられた上部の方が下部よりも厚くすることができる。上部よりも薄い厚さを有することができる脱離チューブの下部は、任意の導電性スリーブ３２４またはヒータ３２６と接触することができる。脱離チューブは、第１のカラム３３２が漏れ止め接続を行うことができる底部に圧縮フィッティングを有することができる。スプリットポート３２５は、サンプル容器３１０（例えば、第１のカラム３３２に連結された端部）の送達端（例えば、抽出端２１２）を第１のスプリットバルブＶ３  ３４６に接続するチャネルを作成することができる。
【００４０】
いくつかの例では、サーマルチャンバ３３０は、接続部３３３で第２のカラム３３４に結合された第１のカラム３３２、およびキャリア流体３３６（例えば、キャリアガス）を収容する。いくつかの例では、サーマルチャンバ３３０は、対流式オーブンまたは第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を加熱することができる別の温度制御された容器であり得る。サーマルチャンバ３３０の温度および動作は、化学分析システムを操作するための非一時的なコンピュータ可読媒体に格納された１つ以上のプログラムを実行する化学分析システム３００に動作可能に結合された１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータ、コンピュータシステムなど）によって制御することができる。特定の実施形態では、以下に説明するように、サーマルチャンバ３３０は、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を含むガスクロマトグラフ用の温度制御オーブンである。いくつかの例では、サーマルチャンバ３３０は、サーマルチャンバ３３０の温度を高温（例えば、第１のカラム３３２から第２のカラム３３４へ、および／または第２のカラム３３４から検出器３６０へと１つ以上の化学物質を溶出させる温度）からより低い温度まで下げるために開くことができる１つ以上のベントを含むことができる。
キャリア流体３３６は、不活性または非反応性ガスを含むことができる。第１のカラム３３２として使用できる例示的なタイプのカラムは、サイロナイト被覆チューブおよび薄膜キャピラリチューブのカラムを含むが、他のタイプのカラムを使用することができる。第１のカラム３３２は、時間の経過とともに第１のカラムに蓄積された１つ以上の化学物質を廃棄するために取り外して交換することができ、それにより後続の分析で使用する新しい流路を作成する。
【００４１】
第１のカラム３３２は、例えば、０．０１−０．０４インチ（０．２５−１ｍｍ）、０．０２−０．０４インチ（０．５−１ｍｍ）、０．０１−０．０１３インチ（０．２５−０．３３ｍｍ）、または０．０１−０．０２インチ（０．２５−０．５３ｍｍ）の範囲の内径を有し得る。第１のカラム３３２は、例えば、０．２から２メートルまたは５メートルまでの範囲の長さを有し得る。本開示の範囲から逸脱することなく、第１のカラム３３２の他の寸法が可能である。いくつかの例では、分析対象の化合物に応じて、化学分析システム３００をカスタマイズし、および／または数回使用した後に第１のカラム３３２に蓄積した汚染物質を除去するために、第１のカラム３３２を取り外して交換することができる。第１のカラム３３２の容積は、例えば、化合物の第２のカラム３３４への事前装填を可能にすることなく、サンプルの予熱および／または脱離中のサンプルの１つ以上の化合物の膨張に対応するのに十分であり得る。いくつかの例では、第１のカラム３３２の容積は、第１のカラム３３２を通って接続部３３３へ、および第２のカラム３３４への流れが開始される時間の間の遅延を誘発するのに十分である。この遅延は、例えば、サンプルが接続部に到達する前に、接続部３３３を通る流れ、接続部での圧力、および第２のカラム３３４および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８（開いている場合）への流れの間のスプリット比を安定させるための時間を提供できる（所定のレベルまたは所定のレベルの閾値内のレベルに到達）。すなわち、いくつかの例では、サンプルが接続部３３３に到達すると、流量は所定の流量の閾値内にあり、圧力は所定の圧力の閾値内にあり、分割比は所定の分割比の閾値内にある。圧力、流量、および分割比のこのような一貫性により、化学分析システム３００は再現可能な分析を実施できる。
【００４２】
第２のカラム３３４は、例えば、０．００７から０．０１３インチ（０．１８−０．３２ｍｍ）の範囲の内径、例えば、約０．０１インチ（０．２５ｍｍ）の内径を有することができる。第２のカラムは、１５から３０メートルまたは３０から６０メートルの範囲の長さを有することができる。本開示の範囲から逸脱することなく、第２のカラム３３４の他の寸法が可能である。いくつかの例では、サーマルチャンバ３３０は、脱離装置３２０とは別個の熱的に隔離され温度制御されたゾーンである。すなわち、サーマルチャンバ３３０の温度を制御して、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４の温度を、脱離装置３２０内のサンプル容器の温度とは別に設定することができる。
【００４３】
複数のバルブは、例えば、脱離バルブＶ１  ３４２、バイパスバルブＶ２  ３４４、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６、および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を含むことができる。いくつかの例では、バルブ３４２−３４８は、化学分析システムを操作するための非一時的なコンピュータ可読媒体に格納された１つ以上のプログラムを実行する化学分析システム３００に動作可能に結合された１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータ、コンピュータシステムなど）によって制御することができる。脱離バルブＶ１  ３４２は、脱離ポート３１４を介してサンプル容器３１０に流体連結することができ、および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６は、例えば、スプリットポート３２５で熱脱離器３２０を介してサンプル容器３１０に流体連結することができる。バイパスバルブＶ２  ３４４は、例えば、接続部３３３での第１のカラム３３２の出口でのキャリア流体３３６の供給を選択的に迂回（例えば、流体的に連結および分離）することができる。いくつかの例では、バイパスバルブＶ２  ３４４が開いている場合、サンプル容器３１０からの熱膨張および／または拡散により（例えば、サンプル容器３１０の予熱中に）、第１のカラム３３２に入った化合物は、第２のカラム３３４に入るのではなく、第１のカラムに残る。第２のスプリットバルブＶ４  ３４８は、例えば、第１のカラム３３２の出口の一部または大部分を、第２のカラム３３４への流れの残りと接続部３３３で化学分析システムの第２のスプリットポートに選択的に迂回（例えば、流体的に連結および分離）することができる。いくつかの例では、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８をスプリット制御３５２に結合することができる。スプリットコントロール３５２は、例えば、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６および／または第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を通る圧力および／または流れを制御することができる。いくつかの例では、サンプルに含まれる１つ以上の化合物は、第２のカラム３３４または検出器３６０に実質的に入ることなく化学分析システム３００から出ることができる。バルブ３４２−３４８の動作は、化学分析システム３００に動作可能に結合された１つ以上のコントローラ、プロセッサ、またはコンピュータによって制御することができる。バルブ３４２−３４８の動作のタイミングは、図４−８Ｂを参照して以下に説明される。
【００４４】
いくつかの例では、化学分析は、図１を参照して説明した検出器１１０に対応することができる検出器３６０で実施することができる。検出器３６０は、ＧＣ、ＧＣ−ＭＳ、または他の分析技術を実施して、化学サンプルに含まれる１つ以上の化合物の濃度を決定できる。
【００４５】
図４は、本開示の例に係る化学分析を実施する例示的なプロセス４００を図示している。プロセス４００は、サンプルの任意の予熱４０２、化学分析装置へのサンプルの脱離を含む脱離およびサンプル調製４０４、および化学分析後の分析およびクリーンアップ４０６のステップを含む。プロセス４００を実施する特定の例は、以下の図５Ａ−８Ｂを参照して説明される。いくつかの例では、図４−８Ｂを参照して説明した任意のプロセスの任意のステップを実行、開始、制御、または支援するための非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアおよび／または命令を１つまたは複数のプロセッサ（例えば、コントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータ、コンピュータシステムなど）が実行する。
【００４６】
任意の予熱４０２の間、脱離装置３２０は、摂氏３０から７０度の範囲の開始温度から８０から４００（例えば、８０から１２０、２００から３００、１２０から３００、１２０から４００など）の範囲の脱離温度まで加熱することができ、一方、サーマルチャンバ３３０（およびそれにより第１のカラム３３２および第２のカラム３３４）は、摂氏３０から５０度の範囲の開始温度にある。このようにして脱離装置３２０を加熱すると、例えば、サンプル容器３１０を加熱することができる。いくつかの例では、脱離装置３２０は摂氏１５０度ほどの初期温度を有することができ、およびサンプル容器３１０は摂氏２５から３５度の範囲の初期温度（すなわち、室温）を有することができる。サンプル容器３１０および脱離装置３２０の他の初期温度が可能である。
【００４７】
いくつかの例では、予熱４０２の間、バイパスバルブＶ２  ３４４および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことができ、および脱離バルブＶ１  ３４２および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を閉じることができる。そのような構成は、サンプル容器３１０および第１のカラム３３２に加圧されているがゼロの流れ状態を作り出すことができる。このようにして、予熱中に膨張し得るサンプルの１つ以上の化合物は、第２のカラム３３に入ることなく第１のカラム３３２に入ることができる。これらの化合物が第１のカラム３３２に入ると、サーマルチャンバ３３０の温度が比較的低いために再凝縮する可能性がある。すなわち、第１のカラム３３２の容積は、サンプル予熱中の膨張、および、いくつかの例では、１つ以上の化合物のいくらかの凝縮に対応することができる。予熱中にこのように動作することができる開示の例は、図５Ａ−Ｂを参照して以下で説明される。
【００４８】
いくつかの例では、予熱４０２の間、バイパスバルブＶ２  ３４４を開くことができ、および脱離バルブＶ１  ３４２、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６、および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を閉じることができる。このように、予熱中に膨張し得るサンプルの１つ以上の化合物は、第２のカラム３３４に入ることなく、第１のカラム３３２に入ることができる。これらの化合物が第１のカラム３３２に入ると、サーマルチャンバ３３０の温度が比較的低いために再凝縮する可能性がある。すなわち、第１のカラム３３２の容積は、サンプルの予熱中の１つ以上の化合物の膨張および凝縮に対応することができる。予熱中にこのように動作することができる開示の例は、図７Ａ−８Ｂを参照して以下で説明される。
【００４９】
脱離およびサンプル調製４０４中、脱離装置３２０は、脱離温度に留まることができ、一方、サーマルチャンバ３３０はその開始温度（例えば、摂氏３０から５０度）に留まることができる。脱離中、１つ以上の化合物は、サンプル容器３１０から第１のカラム３３２へ、第１のカラム３３２から第２のカラムへ、および／または第２のカラム３３４から検出器３６０へ移動することができる。オプションとして、以下で説明するように、脱離およびサンプル調製４０４中に、第１および第２のスプリットバルブＶ３  ３４６およびＶ４  ３４８の１つ以上を開くことができる。
【００５０】
いくつかの例では、脱離およびサンプル調製４０４の間、脱離バルブＶ１  ３４２および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことができ、および、バイパスバルブＶ２  ３４４および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を閉じることができる。このようにして、サンプル中の１つ以上の化合物は、サンプル容器３１０から第１のカラム３３２へ、第１のカラム３３２から第２のカラム３３４へ、および第２のカラム３３４から検出器３６０へ移動することができる。脱離およびサンプル調製４０４中に第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くと、サンプルの一部が化学分析装置３００から出ることができ、かつ第１のカラム３３２を通る流量を増加させることができ、これにより、それらは第２のカラム３３４に移送されるので、化合物のバンド幅を減少させることができる。例えば、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開いてサンプルを分割すると、第２のカラム３３４に移送されるサンプルの量を減らすことで、第２のカラム３３４への負荷を最適化できる（例えば、容器３１０はカラム３３４の化学容量よりも大きい化学容量を有することができ：したがって、最終的に第２のカラム３３４に移送されるサンプルの量を減らすことは有益である）。バイパスバルブＶ２  ３４４を閉じ、および脱離バルブＶ１  ３４２と第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことで流れを変更すると、圧力コントローラ３４０が所望の設定値を再確立できるまで、キャリア流体の圧力を一時的に無効にできる。しかしながら、第１のカラム３３２の使用と、第１のカラムと第２のカラム３３４の間の接続部３３３に到達する脱離サンプルの遅延の遅延により、圧力の安定化と、その後の第２のスプリットバルブＶ４  ３４８と第２のカラム３３４の間の正確な分割を可能とし、それによりシステムの再現性が向上する。サンプルの調製および脱離４０４中に、このように動作する本開示の例は、図５Ａ−８Ｂを参照して以下に説明される。この構成では、少なくとも脱離４０４プロセスの一部の間、水蒸気は第１のカラム３３２上で凝縮したままであり得る。
【００５１】
分析およびクリーンアップ４０６中に、第１のカラム３３２およびサンプル容器３１０をバックフラッシュおよび／または焼き出すことができ、第２のカラム３３４および／または検出器３６０に移送されない残りの化合物を除去することができる。例えば、１つ以上の重化合物は、脱離４０４を通じて第１のカラム３３２に残ることができ、およびクリーンアップ４０６中に除去することができる。このとき、サーマルチャンバ３３０は、例えば、摂氏８０から４００度、または摂氏２００から３００度の範囲の最終温度まで、経時的に第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を徐々に加熱することができる。いくつかの例では、サーマルチャンバ３３０は、毎分摂氏６度程度の速度で温度を上げることができる。サーマルチャンバ３３０の最終温度は、脱離装置３２０の脱離温度と同じでも異なっていてもよい。
【００５２】
いくつかの例では、分析およびクリーンアップ４０６中に、脱離バルブＶ１  ３４２、バイパスバルブＶ２  ３４４、および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を開いて、および第２バイパスバルブＶ４  ３４８を閉じることができる。この構成により、第１のカラム３３２がバックフラッシュされ、それにより、第１のカラム３３２に残っている過剰な凝縮水または対象でないより重い化合物を除去することができる。例えば、第１のカラム３３２に残っている可能性がある水蒸気および対象でない重化合物は、化学分析システム３００から除去することができる。クリーンアップ４０６中に、このように動作することができる本開示の例は、図５Ａ−６Ｂを参照して以下で説明される。
【００５３】
いくつかの例では、分析およびクリーンアップ４０６中に、脱離バルブＶ１  ３４２および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を閉じることができ、およびバイパスバルブＶ２  ３４４および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を開くことができる。この構成では、流れが第２のカラム３３４を介して継続して、検出器３６０に対象の化合物を溶出することができ、一方、対象ではない化合物を含み得る第１のカラム３３２を第１のスプリットバルブＶ３  ３４６からバックフラッシュできる。分析およびクリーンアップ４０６中に、このように動作することができる本開示の例は、図７Ａ−７Ｂを参照して以下で説明される。
【００５４】
いくつかの例では、分析およびクリーンアップ４０６中に、脱離バルブＶ１  ３４２および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を開くことができ、およびバイパスバルブＶ２  ３４４および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を閉じることができる。このようにして、サンプル容器３１０は、第１のカラム３３２内に含まれる１つ以上の化合物が第２のカラム３３４に移動できる間、焼き出すことができる。クリーンアップ４０６中に、このように動作する本開示の例は、図８Ａ−８Ｂを参照して以下で説明される。
【００５５】
図５Ａは、本開示のいくつかの例に係る化学分析を実施するための例示的なプロセス５００を図示している。プロセス５００は、真空支援吸着剤抽出（ＶＡＳＥ）を使用して抽出された水サンプル内の揮発性化合物（揮発性有機化合物またはＶＯＣなど）の分析や、ＶＡＳＥを使用して抽出された食品および飲料サンプルの分析などの用途で使用できる。そのような対象の化合物は、例えば、摂氏−５０度から摂氏２３０度の範囲、または摂氏４００度以上の沸点を有し得る。いくつかの例では、サンプル中の１つ以上の対象の化合物の濃度は、０．５から１００ｐｐｂまたは０．００５から１００ｐｐｂの範囲である。
【００５６】
プロセス５００は、構成１００または化学分析システム３００などの化学分析システムを使用して実施することができる。一例として、プロセス５００を実施するとき、第１のカラム３３２は、内径が０．０２から０．０４（０．５から１ｍｍ）インチの範囲で、かつ長さが０．２から２メートルのサイロナイト被覆チューブであり得、および第２のカラム３３４は、３０から６０メートルの範囲の長さで、０．００７から０．０１３インチ（０．１８から０．３２ｍｍ）の範囲の内径を有することができる。いくつかの例では、他のカラムのタイプおよび寸法が可能である。いくつかの例では、プロセス５００中の任意のステップにおいて、実行、開始、制御、または支援するための非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアおよび／または命令を１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータ、コンピュータシステムなど）が実行する。
【００５７】
サンプル容器３１０およびサーマルチャンバ３３０がそれぞれの開始温度にある間、バイパスバルブＶ２  ３４４および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことができる（プロセス５００のステップ５０２）。いくつかの例では、脱離装置３２０の開始温度は摂氏３０から７０度（例えば、６０から７０）の範囲であり得、およびサーマルチャンバの開始温度は、摂氏３０から５０（例えば、３５から５０）の範囲であり得る。化学分析システム３００が次の分析を開始する準備ができるまで、時間が経過し得る。いくつかの例では、化学分析システム３００は、次の分析を開始する準備ができたときに、ＲＥＡＤＹ信号を送信するＧＣまたはＧＣＭＳを含む。
【００５８】
サンプル容器３１０は、脱離装置３２０に挿入できる（プロセス５００のステップ５０４）。いくつかの例では、サンプル容器３１０を挿入することは、以前の分析で使用されたサンプル容器または「ブランク」サンプル容器を取り外すことを含む。「ブランク」サンプル容器は、吸着剤またはサンプルを含まないが、以前に使用されたサンプル容器の代わりに使用して、サンプルが装填されていないときにシステム３００を閉じることができる。
【００５９】
脱離装置３２０は、脱離温度まで加熱することができ（例えば、摂氏８０度から４００度または２００度から３００度）、例えば、ヒータ３２６を使用する（プロセス５００のステップ５０６）。脱離装置３２０の加熱には、例えば、１分程度の時間を要することがある。いくつかの例では、脱離装置３２０を加熱することにより、サンプル容器３１０も加熱することができる。この間、第１のカラム３３２はその開始温度（例えば、摂氏３０から５０度の範囲）に留まることができ、サンプル容器３１０内で膨張する１つ以上の化合物は、それらが第２のカラムに達すると再凝縮を生じ得る。
【００６０】
脱離バルブＶ１  ３４２を開くことができ、かつバイパスバルブＶ２  ３４４を閉じることができる（プロセス５００のステップ５０８）。キャリア流体３３６は、脱離バルブＶ１  ３４２を通って流れ、サンプル容器３１０を通って第１のカラム３３２に、第１のカラム３３２から第２のカラム３３４に、および第２のカラム３３４から検出器３６０に流れ、サンプルの一部は、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を介して化学分析システム３００から排出される。いくつかの例では、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開いてスプリットトランスファーを実施すると、第１のカラムを通過するサンプルの流量が増加し、それによりクロマトグラフィ分解能が向上する。サンプル移送のスプリット比は、例えば、第２のカラム３３４と第２のスプリットバルブＶ４  ３４８との間の４：１から５０：１（例えば、４：１から１０：１）の範囲であり得る。このようにして、化合物は第１のカラム３３２から第２のカラム３３４に迅速に移動することができ、一方、過剰な水および他のマトリックス成分の一部を除去することができる。いくつかの例では、過剰な水と他のマトリックス成分をほとんど除去できる。脱離中に第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くと、対象の全ての化合物の第２のカラム３３４への送達時間が短縮され得、それによってバンド幅が減少し、およびクロマトグラフの分解能が向上する。例えば、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８がオフで、対象の化合物を完全に脱離して第２のカラム３３４に移送するために６ｃｃのガスを使用する場合、送達される化合物のため毎分２ｅｃの標準的な第２のカラム流量で３分かかり、非常に軽い化合物が広いバンド幅を有し、強度が低く、かつ互いに分離されない。例えば、毎分３０ｃｃでスプリット流れをオンにすることにより（例えば、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことにより）、脱離装置３２０を通る６ｃｃの総流量を１２秒未満で達成することができ、それにより、化合物を第２のカラム３４４に１２秒未満で送達し、サンプル堆積の狭いバンドを可能とし、これにより、化合物が分離する可能性が高くなる。サンプルの対象の１つ以上の化合物が第１のカラム３３２から第２のカラム３３４に溶出し得、一方、水の一部または大部分は第１のカラムで凝縮したままになり得る。
【００６１】
サンプル容器３１０からのサンプルの脱離が完了すると、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４は、例えば、サーマルチャンバ３３０を使用して、最終温度（例えば、摂氏８０度から４００度または２００度から３００度）まで経時的に加熱し始めることができる（プロセス５００のステップ５１０）。いくつかの例では、サーマルチャンバ３３０は、毎分約摂氏６度の速度で徐々に加熱することができる。このように第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を加熱すると、第１および第２のカラム内の１つ以上の化合物が第１のカラムおよび第２のカラムを通って検出器３６０に向かって溶出し得、一方で、他の化合物（例えば、水蒸気および／または対象外の重化合物）は、第１のカラム３３２に残り得る。第２のスプリットバルブＶ４  ３４８は開くことができるので、第１のカラム３３２を通る流量は、第２のカラム３３２を通る流量より高くなり得、第２のカラム内の化合物のバンド幅を減少させる。検出器３６０へのサンプルの溶出は、３分から６０分（例えば、３から６）の範囲内の時間で生じさせることができる。サンプルが検出器３６０に溶出する時間は、サンプルの複雑さやサーマルチャンバの温度プログラミングなど、多くの要因に依存し得る。
【００６２】
バイパスバルブＶ２  ３４４および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を開くことができ、および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を閉じることができる（プロセス５００のステップ５１２）（例えば、第２のカラム３３４に移送されたサンプルの一部が検出器３６０によって検出された後）。サンプル容器３１０は、焼き出しすることができ、例えば、サンプル容器に残っている１つ以上の化合物が化学分析システム３００から出ることを可能にする。この間、サーマルチャンバ３３０は、その最終温度まで加熱され続けることができる（例えば、第１のカラム３３２の溶出およびクリーンアップのため）。バイパスバルブＶ２  ３４４を開くことにより、この時点で第１のカラム３３２に残っている１つ以上の化合物（例えば、水蒸気および／または対象外の重化合物）を第１のスプリットバルブＶ３  ３４６からバックフラッシュすることができ、第２のカラム３３４または検出器３６０に入らず、化学分析システム３００を出る。第２のカラム３３４に含まれる対象の化合物は、第２のカラムを通って移動し続け、検出器３６０に溶出することができる。
【００６３】
脱離バルブＶ１  ３４２および第１のスプリットバルブ３４６を閉じることができる（プロセス５００のステップ５１４）。いくつかの例では、焼き出し期間が完了した後にステップ５１４が発生する。
【００６４】
脱離装置３２０、第１のカラム３３２、および第２のカラム３３４を開始温度まで冷却することができる（例えば、ヒータ３２６は電力をＯＦＦにされ得、または作動を停止され得、およびサーマルチャンバ３３０は作動を停止され得、および／またはサーマルチャンバの１つ以上のベントは開かれ得る）（プロセス５００のステップ５１６）。前述のように、脱離装置３２０の開始温度は摂氏３０から７０度の範囲であり得、およびサーマルチャンバ３３０の開始温度は摂氏３０から５０度の範囲であり得る。
【００６５】
したがって、プロセス５００は、サンプル容器３１０からのサンプルから、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を介して、検出器３６０に１つ以上のターゲット化合物を脱離および溶出することができる。水蒸気は、脱離装置３２０が予熱されている間に、第１のカラム３３２上で凝縮し得、第１のカラム３３２を介して第２のカラム３３４に膨張し続ける能力を低下させる。サンプルの一部を第２のスプリットバルブＶ４  ３４８と第１のスプリットバルブＶ３  ３４６で分割すると、溶出の間に、第２のカラム３３４（および最終的には検出器３６０）に入ることができる蒸発水蒸気と対象でない重化合物の量を減らすことができる。サーマルチャンバ３３０がその脱離温度まで加熱されている間に、第２のスプリットバルブＶ３  ３４６およびバイパスバルブＶ２  ３４４を開くと、第１のカラムに残っている水蒸気および／または対象でないより重い化合物が、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を通り、第２のカラム３３４または検出器３６０に入ることなく、または、いくつかの例では、汚染することなく、システムを出るように、第１のカラム３３２からバックフラッシュすることがさらに可能になる。
【００６６】
図５Ｂは、本開示の例に係る化学分析プロセス５００中のバルブ３４２−３４８、ヒータ３２６、およびサーマルチャンバ３３０の状態を示す例示的な表５２０を図示している。プロセス５００は、予熱５３０（例えば予熱４０２）、脱離およびサンプル調製５４０（例えば、脱離およびサンプル調製４０４）、および分析およびクリーンアップ５５０（例えば、分析およびクリーンアップ４０６）を含むことができる。Ｖ１  ５２１（例えば、脱離バルブＶ１  ３４２）、Ｖ２  ５２２（例えば、バイパスバルブＶ２  ３４４）、Ｖ３  ５２３（例えば、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６）、およびＶ４  ５２４（例えば、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８）の動作、脱離装置（例えば、脱離装置３２０）の温度５２５（例えば、ヒータ３２６により制御される）、および予熱中のカラム１および２（例えば、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４）温度５２６（例えば、サーマルチャンバ３３０により制御される）、脱離５４０、およびプロセス５００のクリーンアップ５５０について以下で説明する。
【００６７】
予熱５３０は、プロセス５００のステップ５０２−５０６を含むことができる。いくつかの例では、予熱５３０の間、Ｖ１  ５２１を閉じること５３１ができ、Ｖ２  ５２２を開くこと５３２ができ、Ｖ３  ５２３を閉じること５３３ができ、およびＶ４  ５２４を閉じること５３４ができる。例えば、脱離装置の温度５２５は、脱離温度５３５（例えば、摂氏８０から４００または２００から３００度）に加熱することができ、およびカラム１および２の温度５２６は、開始温度５３６（例えば、摂氏３０から５０度）にすることができる。いくつかの例では、脱離装置３２０を加熱すると、脱離装置に含まれるサンプル容器３１０も加熱される。
【００６８】
脱離およびサンプル調製５４０は、プロセス５００のステップ５０８を含むことができる。いくつかの例では、脱離およびサンプル調製５４０中に、Ｖ１  ５２１を開くこと５４１ができ、Ｖ２  ５２２を閉じること５４２ができ、Ｖ３  ５２３を閉じること５４３ができ、およびＶ４  ５２４を開くこと５４４ができる。サンプル容器の温度５２５は、脱離温度５４５（例えば、摂氏２００から３００度）のままであり得、およびカラム１および２の温度８２６は、開始温度（例えば、摂氏３０から５０度）のままであり得る。
【００６９】
分析およびクリーンアップ５５０は、プロセス５００のステップ５１０−５１２を含むことができる。いくつかの例では、分析クリーンアップ５５０中、Ｖ１  ５２１を開くこと５５１ができ、Ｖ２  ５２２を開くこと５５２ができ、Ｖ３  ５２３を開くこと５５３ができ、およびＶ４  ５２４を閉じること５５４ができる。脱離装置の温度５２５は、脱離温度５４５（例えば、摂氏２００から３００度）のままであり得る。カラム１および２の温度５２６は、例えば、第２のカラム３３４から検出器３６０に対象の化合物を溶出するために、経時的に、最終温度５４６（例えば、摂氏８０度から４００度または２００度から３００度）まで加熱し始めることができる。いくつかの例では、クリーンアップ５５０中に、サンプル容器３１０が焼き出された後、プロセス５００のステップ５１４および５１６を実施することができる。この間、例えば、化学分析が検出器３６０で実施される。
【００７０】
図６Ａは、本開示のいくつかの例に係る化学分析を実施するための例示的なプロセス６００を図示している。プロセス６００は、重ＶＯＣやＳＶＯＣを含むターゲット化合物の微量分析などの用途で使用できる。いくつかの例では、サンプル内の対象の１つ以上の化合物の濃度が、サブｐｐｂ（例えば、０．００５−１０）と低い範囲である。
【００７１】
プロセス６００は、構成１００または化学分析システム３００などの化学分析システムを使用して実施することができる。一例として、プロセス６００を実施するとき、第１のカラム３３２は、０．０１から０．０２１（０．２５から０．５３ｍｍ）インチの範囲の内径、および５メートル程度の長さを有することができ、および第２のカラム３３４は、３０から６０メートルの範囲の長さ、および約０．０１インチ（０．２５ｍｍ）の内径を有することができる。第１のカラム３３２は、第２のカラム３３４上のフィルムよりも幾分薄いまたは弱いサンプルを吸収するフィルムを含むことができる。このような構成により、例えば、保持力の低い第１のカラム３３２から保持力の強い第２のカラム３３４にサンプルが通過する際に、サンプルのさらなる「再集束」を可能にしつつ、第１のカラム３３２での脱離中のサンプルの保持が可能になる。いくつかの例では、プロセス６００中の任意のステップにおいて、実行、開始、制御、または支援するための非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアおよび／または命令を１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータ、コンピュータシステムなど）が実行する。
【００７２】
脱離装置３２０およびサーマルチャンバ３３０がそれらの開始温度にある間に、バイパスバルブＶ２  ３４４を開くことができる（プロセス６００のステップ６０２）。いくつかの例では、脱離装置３２０は、摂氏３０から７０度（例えば、５０から７０度）の範囲の開始温度を有することができ、およびサーマルチャンバ３３０は、摂氏３０から５０度の範囲の開始温度を有することができる。検出器３６０が次の分析を開始する準備が整うまで、時間が経過し得る。
【００７３】
サンプル容器３１０は脱離装置３２０に挿入することができる（プロセス６００のステップ６０４）。いくつかの例では、サンプル容器３１０を挿入することは、以前の分析で使用されたサンプル容器または「ブランク」サンプル容器を取り外すことを含む。「ブランク」サンプル容器は、吸着剤またはサンプルを含まないが、以前に使用したサンプル容器の代わりに使用して、サンプルが装填されていないときにシステム３００を閉じることができる。
【００７４】
脱離バルブＶ１  ３４２および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことができ、およびバイパスバルブＶ２  ３４４を閉じることができる（プロセス６００のステップ６０６）。
【００７５】
脱離装置３２０は、脱離温度（例えば、摂氏８０から４００度）まで加熱することができ、例えば、ヒータ３２６を使用する（プロセス６００のステップ６０８）。いくつかの例では、このように脱離装置３２０を加熱すると、脱離装置内に保持されたサンプル容器３１０も加熱される。この間、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４は、その開始温度（例えば、摂氏３０から５０度）に留まることができ、対象の１つ以上の化合物（例えば、「重」ＶＯＣｓおよびＳＶＯＣｓ）のような、サンプルの１つ以上の化合物が第１のカラム３３２によって吸着よび吸収されることになる。いくつかの例では、第１のカラム３３２に入る１つ以上の化合物は、第２のスプリットバルブＶ４  ３３８を介して化学分析システムから除去できる。例えば、サンプルに含まれる水蒸気および対象でない１つ以上のより軽い化合物（例えば、１つ以上のターゲット化合物の沸点よりも低い沸点を有する１つ以上の化合物）は、第２のスプリットバルブＶ４を通して化学分析システム３００を出ることができる。ステップ６０８は、いくつかの例では、２分から５分の範囲の期間続くことができる。
【００７６】
第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を閉じることができ、および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を開くことができる（プロセス６００のステップ６１０）。サンプル容器３１０に含まれる１つ以上の化合物は、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を介してシステム３００から焼き出すことができる。
【００７７】
第１のカラム３３２および第２のカラム３３４は、例えば、サーマルチャンバ３３０を使用して、脱離温度（例えば、摂氏２００から３００度）まで加熱することができる（プロセス６００のステップ６１２）。いくつかの例では、サーマルチャンバ３３０は、毎分摂氏約６度の速度で徐々に加熱することができる。このように、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を加熱することにより、第１内の１つ以上の化合物（例えば、対象の１つ以上の「重」化合物）を第２のカラムおよび第２のカラムから検出器３６０に溶出させることができる。
【００７８】
脱離装置３２０は、その開始温度まで、またはその開始温度近くまで冷却することができる（例えば、ヒータ３２６の電源を切るか、停止することができる）（プロセス６００のステップ６１４）。いくつかの例では、脱離装置３２０は、クリーンアップ後に冷却される。このようにして、脱離装置３２０を冷却すると、例えば、脱離装置３２０内に保持されたサンプル容器３１０も冷却することができる。
【００７９】
第１のカラム３３２および第２のカラム３３４は、それらの開始温度まで冷却することができる（例えば、サーマルチャンバ３３０を停止し、および／またはサーマルチャンバの１つ以上のベントを開くことができる）（プロセス６００のステップ６１６）。第１のカラムおよび第２のカラムを冷却することにより、システム３００は、前述のように、適切な開始温度で次の実行を開始するよう準備され得る。すなわち、サンプル容器３１０は、摂氏３０から７０度の範囲の開始温度を有することができ、および第１のカラム３３２および第２のカラム３３４は、摂氏３０から５０度の範囲の開始温度を有することができる。
【００８０】
バイパスバルブＶ２  ３４４を開くことができる（プロセス６００のステップ６１８）。このとき、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８は開いていても閉じていてもよい。このときに第２のスプリットバルブＶ４を開くことは、流量変動を減らし、および次のサンプルが脱離バルブＶ１  ３４２と第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことで脱離されるときの流れ方向の変化の間のより一定の圧力遷移を実現できる。
【００８１】
脱離バルブＶ１  ３４２および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６は閉じることができる（プロセス６００のステップ６１９）。新しいサンプル容器３１０が分析のためにシステム３００に挿入されるとき、バルブはこの構成のままでよい。このとき、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８は開いていても閉じていてもよい。このときに第２のスプリットバルブＶ４を開くことは、流量変動を減らし、次のサンプルが脱離バルブＶ１  ３４２と第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことで脱離されるときの流れ方向の変化の間のより一定の圧力遷移を実現できる。
【００８２】
図６Ｂは、本開示の例に係る化学分析プロセス６００中のバルブ３４２−３４８、ヒータ３２６、およびサーマルチャンバ３３０の状態を示す例示的な表６２０を図示する。プロセス６００は、脱離およびサンプル調製６４０（例えば、脱離およびサンプル調製４０４）および分析およびクリーンアップ６５０（例えば、分析およびクリーンアップ４０６）を含むことができる。いくつかの例では、プロセス６００は予熱を必要としない。むしろ、脱離装置３２０は、脱離およびサンプル調製６４０中に加熱される。Ｖ１  ６２１（例えば、脱離バルブＶ１  ３４２）、Ｖ２  ６２２（例えば、バイパスバルブＶ２  ３４４）、Ｖ３  ６２３（例えば、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６）、およびＶ４  ６２４（例えば、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８）の動作、脱離装置（例えば、脱離装置３２０）温度６２５（例えば、ヒータ３２６により制御）、および脱離およびサンプル調製６４０中のカラム１および２（例えば、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４）温度６２６（例えば、サーマルチャンバ３３０により制御）、およびプロセス６００の分析およびクリーンアップ６５０について以下で説明する。
【００８３】
脱離およびサンプル調製６４０は、プロセス６００のステップ６０６−６０８を含むことができる。いくつかの例では、脱離およびサンプル調製６４０中に、Ｖ１  ６２１を開くこと６４１ができ、Ｖ２  ６２２を閉じること６４２ができ、Ｖ３  ５２３を閉じること６４３ができ、およびＶ４  ６２４を開くこと６４４ができる。脱離装置の温度６２５は、その脱離温度６４５（例えば、摂氏８０度から４００度）まで加熱することができる。いくつかの例では、脱離装置３２０を加熱すると、脱離装置内に保持されたサンプル容器３１０も加熱することができる。
【００８４】
分析およびクリーンアップ６５０は、プロセス６００のステップ６１２を含むことができる。いくつかの例では、分析クリーンアップ６５０中に、Ｖ１  ６２１を開くこと６５１ができ、Ｖ２  ６２２を閉じること６５２ができ、Ｖ３  ６２３を開くこと６５３ができ、およびＶ４  ６２４を閉じること６５４ができる。脱離装置の温度６２５は、その脱離温度（例えば、摂氏８０度から４００度または２００度から３００度）６４５に維持することができる。カラム１および２の温度６２６は、例えば、最終温度６４６（例えば、摂氏２００から３００度）まで徐々に加熱することができる。いくつかの例では、クリーンアップ６５０中に、サンプル容器３１０が焼き出された後、プロセス６００のステップ６１４−６１９を実施することができる。この間、検出器３６０は、サンプルの化学分析を行うことができる。
【００８５】
したがって、プロセス６００を使用して、水も管理しながら、ターゲット化合物の高い回収率（例えば、ほぼ１００％）で、サブｐｐｔレベル以下で人間の鼻で検出できる化学物質を検出できまる。例えば、プロセス６００は、ＳＶＯＣｓを介した重いＶＯＣｓの微量分析が実施される場合に使用され得る。脱離およびサンプル調製６４０中、対象の１つ以上の化合物を第１のカラム３３２に保持しながら、キャリア流体（例えば、キャリアガス）、水蒸気、および対象でないより軽い化合物を、高い比率で（例：１０：１または５０：１）、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８から分離することができる。サンプルがサンプル容器３１０から移送され、対象の１つ以上の化合物が第１のカラム３３２に保持された後、サーマルチャンバ３３０を加熱し、および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８が閉じられ、大部分（例えば、ほぼ１００％）の対象の化合物は第１のカラム３３２から第２のカラム３３４に溶出し、かつ検出器３６０に溶出することができる。第１のスプリットバルブＶ３は、分析およびクリーンアップ中に開いて、サンプル容器３１０を焼き出し、再利用できるようにすることができる。このような方法で分析できるターゲット化合物の例には、飲料水に含まれるゲオスミンと２−ＭＩＢ、ワインと水の中のトリハロアニソール（例：ワインの「コルク栓をすること」に原因があるトリクロロアニソール）、および、種々のマトリックスの中のメチルピラジンを含む、０．１から５０ｐｐｔの範囲の嗅覚の検出限界の化学物質を含む。他の芳香剤や臭気には、硫黄含有化合物など、低い検出限界が必要な場合がある。
【００８６】
図７Ａは、本開示のいくつかの例に係る化学分析を実施するための例示的なプロセス７００を図示している。いくつかの例では、プロセス７００は、数日から数週間（例えば、２週間）にわたって、拡散性のサンプル容器（例えば、３．５インチの熱脱離チューブ）を使用して、収集された空気サンプルを分析するなどの用途で使用でき、ＢＴＥＸおよび他の有機化合物を検出する。例えば、プロセス７００を使用して、ＥＰＡ法  ３２５Ａ／Ｂを使用して収集されたサンプルを分析することができる。いくつかの例では、対象の１つ以上の化合物は、摂氏４０−１４０度の範囲の沸点を有することができる。対象の１つ以上の化合物は、例えば、空中浮遊有機化合物であり得る。いくつかの例では、サンプル中の対象の１つ以上の化合物の濃度は、０．５から３０ｐｐｂの範囲である。
【００８７】
プロセス７００は、構成１００または化学分析システム３００などの化学分析システムを使用して実施することができる。一例として、プロセス７００を実施するとき、第１のカラム３３２は、０．００９から０．０２１インチ（０．２５から０．５３ｍｍ）の範囲の内径および５メートル程度の長さを有する薄膜のプレカラムであり得、および第２のカラム３３４は、１５から３０メートルの範囲の長さ、および０．００７から０．０１３インチ（０．１８から０．３２ｍｍ）の範囲の内径を有することができる。他のカラムのタイプと寸法も可能である。いくつかの例では、プロセス７００中の任意のステップにおいて、実行、開始、制御、または支援するための非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアおよび／または命令を１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータ、コンピュータシステムなど）が実行する。
【００８８】
脱離装置３２０およびサーマルチャンバ３３０が開始温度にある間に、バイパスバルブＶ２  ３４４を開くことができる（プロセス７００のステップ７０２）。いくつかの例では、脱離装置３２０の開始温度は摂氏３０から７０度の範囲であり得、およびサーマルチャンバの開始温度は摂氏３０から５０度の範囲であり得る。化学分析システム３００が次の分析を開始する準備ができるまで、時間が経過し得る。いくつかの例では、化学分析システム３００は、次の分析を開始する準備ができたときに、ＲＥＡＤＹ信号を送信するＧＣまたはＧＣ−ＭＳを含む。
【００８９】
サンプル容器３１０は、脱離装置３２０に挿入することができる（プロセス７００のステップ７０４）。いくつかの例では、サンプル容器３１０を挿入することは、以前の分析で使用されたサンプル容器または「ブランク」サンプル容器を取り外すことを含む。「ブランク」サンプル容器は、吸着剤またはサンプルを含まないが、以前に使用したサンプル容器の代わりに使用して、サンプルが装填されていないときにシステム３００を閉じることができる。
【００９０】
脱離装置３２０は、脱離温度（例えば、摂氏８０度から４００度、または摂氏２００度から３００度）まで加熱することができ、例えば、ヒータ３２６を使用する（プロセス７００のステップ７０６）。脱離装置３２０の加熱には、例えば、３０秒程度の時間がかかり得る。いくつかの例では、脱離装置３２０を加熱すると、脱離装置内に保持されたサンプル容器３１０も加熱することができる。この間、第１のカラム３３２は、開始温度のままであり得、サンプル容器３１０内で膨張する化合物が第１のカラムに到達すると再凝縮する。いくつかの例では、第１のカラム３３２の容積は、サンプルの膨張に対応することができ、第１のカラムから第２のカラム３３４への化合物の事前装填または早期の移動を防ぐことができる。
【００９１】
サンプル容器３２０または第１のカラム３３２を通る流れがなく、脱離温度に脱離装置３２０を予熱した後、脱離バルブＶ１  ３４２および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことができ、およびバイパスバルブＶ２  ３４４を閉じることができる（プロセス７００のステップ７０８）。この間、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６は閉じたままにすることができる。キャリア流体３３６は、脱離バルブＶ１  ３４２、第１のカラム３３２を通って流れることができ、その後、流れは、サンプル容器３１０を通って第１のカラム３３２へ、第１のカラム３３２から第２のカラム３３４へ、および第２のカラム３３４から検出器３６０へ流れるように、第２のスプリットバルブＶ４から出ていく大部分の流れを備える、２０：１から３０：１の範囲の分割比で、または５０：１の分割比で第２のスプリットバルブＶ４  ３４８と第２のカラム３３４の間で分割することができる。
【００９２】
２から５分間の脱離時間、および、第２のカラムに分流された流れの少量を備える第１のカラム３３２を通る対象の全ての化合物を移送するのに必要な時間の後、脱離バルブＶ１  ３４２および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を閉じることができ、および、バイパスバルブＶ２  ３４４および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を開くことができる（プロセス７００のステップ７１０）。この時間中、第１のカラム３３２がバックフラッシュされている間、流れは第２のカラム３３４を通って続くことができる。第２のカラム３３４に含まれる１つ以上の化合物は、検出器に溶出することができ、第１のカラム３３２に含まれる化合物は、第２のカラム３３４に入ることが防止される。このように、対象のより軽い化合物は検出され得るが、対象でないより重い化合物は、バックフラッシュおよび／または化学分析システム３００から焼き出すことができる。この方法でサンプル化合物を分離することにより、より重い化合物が第２のカラム３３４を汚染するのを防ぐことができる。
【００９３】
第１のカラム３３２および第２のカラム３３４は、例えば、サーマルチャンバ３３０を使用して、経時的に最終温度（例えば、摂氏８０から４００または２００から３００度）まで加熱することができる（プロセス７００のステップ７１２）。いくつかの例では、サーマルチャンバ３３０は、毎分摂氏約６度の速度で徐々に加熱することができる。このように第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を加熱すると、第１のカラム内の１つ以上の化合物が第１のスプリットバルブＶ３  ３４６にバックブラッシュされ、および第２のカラム内の１つ以上の化合物は、温度が上昇するにつれ検出器３６０に向かって溶出することができる。検出器３６０へのサンプルの溶出は、５から６０分の範囲の時間で発生させることができる。
【００９４】
脱離装置３２０は、開始温度まで冷却することができる（例えば、ヒータ３２６の電源を切るか、停止することができる）（プロセス７００のステップ７１４）。いくつかの例では、脱離装置３２０を冷却すると、脱離装置内に保持されたサンプル容器３１０も冷却することができる。この時間中に、対象の１つ以上の化合物が第２のカラム３３４から検出器３６０へ溶出することができ、および、第１のカラム３３２に残る対象でない１つ以上の化合物（例えば、沸点の低い１つ以上の重化合物）が第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を介してバックフラッシュされ、第２のカラム３３４または検出器３６０に到達することなく化学分析システム３００を出ることができる。
【００９５】
第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を、それらの開始温度まで、冷却することができる（例えば、サーマルチャンバ３３０を停止し、および／またはサーマルチャンバの１つ以上のベントを開くことができる）（プロセス７００のステップ７１６）。システム３００を冷却することにより、前述のように、開始温度（例えば、摂氏３０度から５０度）で、次の実行を開始することができる。
【００９６】
第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を閉じることができる（プロセス７００のステップ７１８）。
【００９７】
図７Ｂは、本開示の例に係る化学分析プロセス７００中のバルブ３４２−３４８、ヒータ３２６、およびサーマルチャンバ３３０の状態を示す例示的な表７２０を図示する。プロセス７００は、予熱７３０（例えば、予熱４０２）、脱離およびサンプル調製７４０（例えば、脱離およびサンプル調製４０４）、および分析およびクリーンアップ７５０（例えば、分析およびクリーンアップ４０６）を含むことができる。Ｖ１  ７２１（例えば、脱離バルブＶ１  ３４２）、Ｖ２  ７２２（例えば、バイパスバルブＶ２  ３４４）、Ｖ３  ７２３（例えば、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６）、およびＶ４  ７２４（例えば、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８）の動作、脱離装置（例えば、脱離装置３２０）温度７２５（例えば、ヒータ３２６により制御される）、および予熱中７３０のカラム１および２（例えば、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４）温度７２６（例えば、サーマルチャンバ３３０により制御される）、脱離およびサンプル調製７４０、およびプロセス７００の分析およびクリーンアップ７５０について以下で説明する。
【００９８】
予熱７３０は、プロセス７００のステップ７０２−７０６を含むことができる。いくつかの例では、予熱７３０の間、Ｖ１  ７２１を閉じること７３１ができ、Ｖ２  ７２２を開くこと７３２ができ、Ｖ３  ７２３を閉じること７３３ができ、およびＶ４  ７２４を閉じること７３４ができる。脱離装置の温度７２５は、脱離温度７３５（例えば、摂氏２００から３００度）まで加熱することができ、およびカラム１および２の温度７２６は、例えば、開始温度７３６（例えば、摂氏３０から５０度）とすることができる。
【００９９】
脱離およびサンプル調製７４０は、プロセス７００のステップ７０８を含むことができる。いくつかの例では、脱離およびサンプル調製７４０中、Ｖ１  ７２１を開くこと７４１ができ、Ｖ２  ７２２を閉じること７４２ができ、Ｖ３  ７２３を閉じること７４３ができ、およびＶ４  ７２４を開くこと７４４ができる。脱離装置の温度７２５は、脱離温度７４５（例えば、摂氏８０から４００度または２００から３００度）に維持することができ、およびカラム１および２の温度７２６は、例えば、開始温度（例えば、摂氏３０から５０度）に維持することができる。
【０１００】
分析およびクリーンアップ７５０は、プロセス７００のステップ７１０−７１２を含むことができる。いくつかの例では、分析およびクリーンアップ７５０中、Ｖ１  ７２１はで開くこと７５１ができ、Ｖ２  ７２２はで開くこと７５２ができ、Ｖ３  ７２３は開くこと７５３ができ、およびＶ４  ７２４は閉じること７５４ができる。脱離装置の温度７２５は、脱離温度（例えば、摂氏８０から４００度または３００から４００度）に維持することができ、およびカラム１および２の温度７２６は、例えば、最終温度７４６（例えば、摂氏２００から３００度）に、徐々に加熱することができる（例えば、毎分摂氏約６度の速度で）。このようにして、第１のカラム３３２に残っている１つ以上の化合物を、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６を通してバックフラッシュすることができる。いくつかの例では、第１のカラム３３２およびサンプル容器３１０がクリーンアップ７５０中にバックフラッシュされた後、プロセス７００のステップ７１４および７１８が実施され得る。
【０１０１】
したがって、プロセス７００は、ＥＰＡ法３２５Ａ／Ｂを使用して収集された空気サンプルを分析するために使用され得、ベンゼンを検出する（例えば、石油精製所の周りで収集される）。いくつかの例では、このような分析を使用して、ベンゼンのレベルが１立方メートルあたり９マイクログラム以下であることを確認できる。いくつかの例では、３．５インチの熱脱離チューブを使用してサンプルを収集できる。ベンゼンの収集中に、いくつかの例では、他のより重い化合物も収集できる。プロセス７００を使用して、より重い化合物が化学分析システム３００の流路を汚染することなく（例えば、これらの化合物が第２のカラム３３４に入るのを防ぎ、および脱離装置ライナー３２２および／または必要に応じて第１のカラム３３２を置き換える）、ベンゼンのレベルを分析することができる。１つ以上のターゲット化合物が第２のカラム３３４に移動したら、バイパスバルブＶ２  ３３４を開くと、これらの化合物が検出器３６０で検出され得、第１のカラム３３２に含まれた対象でない１つ以上の重化合物がシステムからバックフラッシュされるのを防ぐ。このように、重化合物は、第２のカラム３３４を汚染することができないため、実行時間が短縮され、かつクリーンアップが簡素化される。システム３００のメンテナンスが必要な場合、第１のカラム３３２、脱離装置ライナー３２２、およびサンプル容器３１０を交換して、次のサンプルのための新しい流路を提供することができる。このようなメンテナンスは、外部のトラップ装置で使用される、ロータリーバルブ、ローター、移送ライン、および電子機器のクリーニングと修理よりも簡単であり得る。
【０１０２】
図８Ａは、本開示のいくつかの例に係る化学分析を実施するための例示的なプロセス８００を図示している。いくつかの例では、プロセス８００は、拡散サンプル容器を使用して収集された屋内または屋外の空気サンプルを１−８時間または２４時間から１か月の範囲で経時的に分析し、空中浮遊有機化合物を検出するような用途で使用できる。いくつかの例では、対象の１つ以上の化合物は、摂氏１２０−５００度の範囲の沸点を有し得る。いくつかの例では、サンプル中の対象の１つ以上の化合物の濃度は、０．０１から３０ｐｐｂの範囲である。
【０１０３】
プロセス８００は、構成１００または化学分析システム３００などの化学分析システムを使用して実施することができる。一例として、プロセス８００を実施するとき、第１のカラム３３２は、０．００９から０．０２１インチ（０．２５から０．５３ｍｍ）の範囲の内径、および約５メートル程度の長さを有する薄膜プレカラムであり得、および第２のカラム３３４は、１５から６０メートルの範囲の長さ、および０．００７から０．０１３インチ（０．１８−０．３２ｍｍ）の範囲の内径を有し得る。第１のカラム３３２は、第２のカラム３３４上のフィルムよりも幾分薄いまたは弱いサンプルを吸収するフィルムを有することができる。この構成により、第１のカラム３３２での脱離中のサンプルの保持が可能になり、保持力の低い第１のカラム３３２から保持力の強い第２のカラム３３４にサンプルが通過する際のサンプルのさらなる「再集束」が可能になる。いくつかの例では、プロセス８００中の任意のステップにおいて、実行、開始、制御、または支援するための非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアおよび／または命令を１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ（例えば、コントローラ３５０）、マイクロプロセッサ、コンピュータ、コンピュータシステムなど）が実行する。
【０１０４】
脱離装置３２０およびサーマルチャンバ３３０がそれらの開始温度にある間に、バイパスバルブＶ２  ３４４を開くことができる（プロセス８００のステップ８０２）。いくつかの例では、脱離装置３２０の開始温度は摂氏３０から７０度の範囲であり得、およびサーマルチャンバ３３０の開始温度は摂氏３０から５０度の範囲であり得る。化学分析システム３００が次の分析を開始する準備ができるまで、時間が経過する可能性がある。いくつかの例では、化学分析システム３００は、次の分析を開始する準備ができたときにＲＥＡＤＹ信号を送信するＧＣまたはＧＣ−ＭＳを含む。
【０１０５】
サンプル容器３１０は、脱離装置３２０に挿入することができる（プロセス８００のステップ８０４）。いくつかの例では、サンプル容器３１０を挿入することは、以前の分析で使用されたサンプル容器または「ブランク」サンプル容器を取り外すことを含む。「ブランク」サンプル容器は、吸着剤またはサンプルを含まないが、以前に使用したサンプル容器の代わりに使用して、サンプルが装填されていないときにシステム３００を閉じることができる。
【０１０６】
脱離装置３２０は、脱離温度（例えば、摂氏２００から３００度）まで加熱することができ、例えば、ヒータ３２６を使用する（プロセス８００のステップ８０６）。脱離装置３２０の加熱には、例えば、最大１分かかることがある。この間、第１のカラム３３２は開始温度のままであり、サンプル容器３１０内で膨張する化合物が第１のカラムに到達すると再凝縮する。いくつかの例では、このように脱離装置３２０を加熱すると、脱離装置３２０によって保持されたサンプル容器３１０も加熱することができる。
【０１０７】
脱離バルブＶ１  ３４２および第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を開くことができ、およびバイパスバルブＶ２  ３４４を閉じることができる（プロセス８００のステップ８０８）。このステップは、サンプル（例えば、脱離装置３２０および／またはサンプル容器３１０）が、予熱温度より下、または最終脱離温度までに達すると発生し得る。このとき、サンプル中の１つ以上の化合物は、サンプル容器３１０から第１のカラム３３２に流れることができる。
【０１０８】
サンプル中の重化合物の第１のカラム３３２への２から６分間の脱離後、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８をオフにし、および第１のスプリットバルブＶ３  ３４６をオンにして、第１のスプリットバルブＶ３を通して残りのサンプル残留物のほとんどを効果的に焼き出すことができる（プロセス８００のステップ８１０）。このとき、第１のカラム３３２に含まれる任意のサンプル化合物は、第２のカラム３３４に移送することができる。
【０１０９】
第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を、例えば、サーマルチャンバ３３０を使用して、最終温度（例えば、摂氏８０度から４００度または２００度から３００度）まで徐々に加熱することができる（プロセス８００のステップ８１２）。いくつかの例では、サーマルチャンバ３３０を、毎分摂氏約６度の速度で徐々に加熱することができる。この方法で、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４を加熱すると、第１および第２のカラム内の１つ以上の化合物が第１のカラムおよび第２のカラムを通って検出器３６０に向かって溶出することができる。いくつかの例では、第２のカラム３３４は、第１のカラム３３２よりも厚いフィルム層を有することができ、これにより、より良好なピーク形状およびクロマトグラフィ分解能を提供することができる。検出器３６０へのサンプルの移送は、５から６０分の範囲の時間の間発生させることができる。
【０１１０】
脱離装置３２０、第１のカラム３３２、および第２のカラム３３４は、開始温度まで冷却することができる（例えば、ヒータ３２６およびサーマルチャンバ３３０が、電源を切られ、または停止される）（プロセス８００のステップ８１４）。システム３００を冷却することにより、前述のように、次の実行を開始温度で開始できる（例えば、サーマルチャンバ３３０では摂氏３０から５０度、およびサンプル容器３１０では摂氏３０から７０度）。
【０１１１】
図８Ｂは、本開示の例に係る化学分析プロセス８００中のバルブ３４２−３４８、ヒータ３２６、およびサーマルチャンバ３３０の状態を示す例示的な表８２０を図示している。プロセス８００は、予熱８３０（例えば、予熱４０２）、脱離およびサンプル調製８４０（例えば、脱離およびサンプル調製４０４）、および分析およびクリーンアップ８５０（例えば、分析およびクリーンアップ４０６）を含むことができる。Ｖ１  ８２１（例えば、脱離バルブＶ１  ３４２）、Ｖ２  ８２２（例えば、バイパスバルブＶ２  ３４４）、Ｖ３  ８２３（例えば、第１のスプリットバルブＶ３  ３４６）、およびＶ４  ８２４（例えば、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８）の動作、脱離装置（例えば、脱離装置３１０）温度８２５（例えば、ヒータ３２６により制御される）、および予熱中８３０のカラム１および２（例えば、第１のカラム３３２および第２のカラム３３４）温度８２６（例えば、サーマルチャンバ３３０により制御される）、脱離およびサンプル調製８４０、およびプロセス８００の分析およびクリーンアップ８５０について以下で説明する。
【０１１２】
予熱８３０は、プロセス８００のステップ８０２−８０６を含むことができる。いくつかの例では、予熱中８３０、Ｖ１  ８２１を閉じること８３１ができ、Ｖ２  ８２２を開くこと８３２ができ、Ｖ３  ８２３を閉じること８３３ができ、およびＶ４  ８２４を閉じること８３４ができる。脱離装置の温度８２５は、脱離温度８３５（例えば、摂氏２００から３００度）まで加熱することができ、およびカラム１および２の温度８２６は、例えば、開始温度８３６（例えば、摂氏３０から５０度）とすることができる。
【０１１３】
脱離およびサンプル調製８４０は、プロセス８００のステップ８０８を含むことができる。いくつかの例では、脱離およびサンプル調製８４０中、Ｖ１  ８２１を開くこと８４１ができ、Ｖ２  ８２２を閉じること８４２ができ、Ｖ３  ８２３を閉じること８４３ができ、およびＶ４  ８２４を開くこと８４４ができる。脱離装置の温度８２５は、脱離温度８４５（例えば、摂氏２００から３００度）に維持することができ、およびカラム１および２の温度８２６は、例えば、開始温度であり得る。
【０１１４】
分析およびクリーンアップ８５０は、プロセス８００のステップ８１０−８１２を含むことができる。いくつかの例では、分析およびクリーンアップ８５０中、Ｖ１  ８２１を開くこと８５１ができ、Ｖ２  ８２２を閉じること８５２ができ、Ｖ３  ８２３を開くこと８５３ができ、およびＶ４  ８２４を閉じること８５４ができる。例えば、脱離装置の温度８２５は、脱離温度８５５（例えば、摂氏２００から３００度）に維持することができ、およびカラム１および２の温度８２６は、最終温度８４６（例えば、摂氏８０から４００度または摂氏２００から３００度）まで徐々に加熱することができる。いくつかの例では、クリーンアップ８５０中にサンプルが焼き出された後、プロセス８００のステップ８１４を実施することができる。この間、検出器３６０はサンプルの化学分析を実施することができる。
【０１１５】
したがって、プロセス８００を使用して、周囲空気および屋内空気中の広範囲の化合物を検出することができる。空気サンプルは、監視期間中の空中浮遊濃度の高感度時間加重平均を得るために１から３０日間、分析対象の空気がある領域（例えば、野外または屋内環境）に拡散チューブを配置することによって収集できる。脱離およびサンプル調製８４０中に、１つ以上の対象の比較的重い化合物を第１のカラム３３２によって収集することができ、１つ以上のより軽い化合物、水蒸気、およびキャリア流体を第２のスプリットバルブＶ４  ３４８を通して実質的に除去することができる。脱離およびサンプル調製後、第２のスプリットバルブＶ４  ３４８が閉じられると、第１のカラム３３２にトラップされたままの化合物（例えば、ターゲット化合物の１００％）が第２のカラム３３４および検出器３６０に溶出し得る。このようにして、これらの化合物の検出限界を増加または最大化できる。
いくつかの例では、図１−８Ｂを参照して上述したシステムのいずれかは、図１−８Ｂを参照して上述した任意のプロセスまたは方法において、実行、開始、制御、または支援するための非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアおよび／または命令を実行する１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータ、コンピュータシステムなど）を含み得る。いくつかの例では、各ソフトウェアプロセスは、コンピューティングクラスタまたはメインフレームの異なるプロセッサで実行できる。代替的または追加的に、いくつかの例は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせのような、１つ以上のプロセッサおよび／またはコンピュータ制御プロセスを実装してもよい。
【０１１６】
したがって、上記によれば、本開示のいくつかの例は、化学分析システムに関連し、それは、接続部で第２のカラムに流体的に接続された第１カラム、第２のカラムに流体的に接続された検出器、化学分析を実施するように構成された検出器、第１のカラムにサンプルを含むサンプル容器を流体的に結合するよう構成された脱離装置、脱離装置に熱的に結合された第１のヒータ、接続部でキャリア流体を選択的に迂回させるように構成されたバイパスバルブを含む複数のバルブ、および、第１のカラムが第１の期間中に開始温度にある間に、第１のヒータを使用して、脱離装置を脱離温度まで加熱するように構成された１つ以上のコントローラを含む。追加的または代替的に、いくつかの例では、コントローラは、第１の期間中にバイパスバルブを開き、それによって、脱離装置および第１のカラムを通るキャリア流体およびサンプルの流れを防ぐようにさらに構成される。追加的または代替的に、いくつかの例では、脱離装置と第１のカラムを通るキャリア液とサンプルの流れを防ぐことで、第２のカラムに事前に送達することなく膨張が可能になり、サンプルに含まれる水が第１の期間中に第１のカラムで凝縮し、１つ以上のコントローラは、さらに、第１の時間後の第２時間の間、流量制御装置を介して接続部をサンプルベントに流体的に結合および分離するように構成された第２のスプリットバルブを開くよう構成され、および所定の圧力レベルの第１の閾値内の圧力レベルおよび所定の流量の第２の閾値内の流量を有する脱離流を確立し、接続部に到達する前に遅延で、それにより第２のカラムと第２のスプリットバルブの分割比の再現性を改善するようさらに構成される。追加的または代替的に、いくつかの例では、化学分析システムは、第１のカラムおよび第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータを含み、コントローラはさらに、第１の期間後の第２の期間中に、第２のヒータを使用して、第１のカラムおよび第２のカラムを最終温度に加熱するように構成され、第１のカラムに先に送達されたサンプルの溶出を促進する。追加的または代替的に、いくつかの例では、第１のカラムおよび第２のカラムの最終温度は摂氏２００から３００度の範囲にあり、および、第２のヒータは、毎分摂氏６度程度の速度で、第１のカラムおよび第２のカラムを最終温度まで加熱する。追加的または代替的に、いくつかの例では、脱離装置の脱離温度は摂氏８０から４００度の範囲であり、および第１のカラムおよび第２のカラムの開始温度は摂氏３０から５０度の範囲である。追加的または代替的に、いくつかの例では、化学分析システムは、サンプル容器の送達端と反対側のサンプル容器の脱離端からキャリア流体を選択的に迂回させるように構成された脱離バルブ、第１のカラムに結合されたサンプル容器の送達端、サンプル容器を流量制御装置を介して第１サンプルベントに流体的に結合および分離するように構成された第１のスプリットバルブ、および流量制御装置を介して接続部を第２サンプルベントに流体的に結合および分離するように構成された第２のスプリットバルブをさらに含む。追加的または代替的に、いくつかの例では、化学分析システムは、第１のカラムおよび第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータをさらに含み、１つ以上のコントローラは、さらに、第１の期間を含む予熱ステージ中に、バイパスバルブおよび第２のスプリットバルブ開くように構成され、かつ脱離バルブおよび第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、予熱ステージ後の脱離およびサンプル調製ステージ中に、脱離バルブおよび第２のスプリットバルブを開くよう構成され、およびバイパスバルブおよび第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、および、脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、第２のヒータを使用して、第１のカラムおよび第２のカラムを最終温度まで加熱し始めるよう構成され、脱離バルブ、バイパスバルブ、および第１のスプリットバルブを開くよう構成される。追加的または代替的に、いくつかの例では、化学分析システムは、第１のカラムおよび第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータをさらに含み、１つ以上のコントローラは、第１の期間を含む脱離およびサンプル調製ステージ中に、脱離バルブおよび２第２のスプリットバルブを開くよう構成され、およびバイパスバルブおよび第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、および、脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、脱離バルブ、バイパスバルブ、および第１のスプリットバルブを開くよう構成され、２番目のスプリットバルブを閉じるよう構成され、および、第２のヒータを使用して、第１のカラムおよび第２のカラムを最終温度まで加熱し始めるよう構成される。追加的または代替的に、いくつかの例では、化学分析システムは、第１のカラムおよび第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータをさらに含み、１つ以上のコントローラは、さらに、第１の期間を含む予熱ステージ中に、バイパスバルブを開くよう構成され、および、脱離バルブ、第１のスプリットバルブ、および第２のスプリットバルブを閉じるよう構成され、予熱ステージ後の脱離およびサンプル調製ステージ中に、脱離バルブおよび第２のスプリットバルブを開くよう構成され、バイパスバルブおよび第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、第２ヒータを使用して、第１のカラム、および第２のカラムを最終温度まで加熱するよう構成され、バイパスバルブおよび第１スプリットバルブを開くよう構成され、および脱離バルブおよび第２のスプリットバルブを閉じるよう構成される。追加的または代替的に、いくつかの例では、化学分析システムは、第１のカラムおよび第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータをさらに含み、１つ以上のコントローラは、さらに、第１の期間を含む予熱ステージ中に、バイパスバルブを開くよう構成され、および、脱離バルブ、第１のスプリットバルブ、および第２のスプリットバルブを閉じるよう構成され、予熱ステージ後の脱離およびサンプル調製ステージ中に、脱離バルブと第２のスプリットバルブを開くうよう構成され、および、バイパスバルブおよび第１のスプリットバルブを閉じるよう構成され、および、脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、脱離バルブおよび第１のスプリットバルブを開くよう構成され、および、バイパスバルブおよび第２のスプリットバルブを閉じるよう構成される。追加的または代替的に、いくつかの例では、第１の期間を含む予熱ステージ中に、第１のカラムの容積がサンプルの膨張に対応し、サンプルは第１のカラムから第２のカラムに移動せず、および、サンプルに含まれる水と１つ以上の不要なマトリックス化合物が第１のカラムで凝縮し、予熱ステージ後の脱離およびサンプル調製ステージ中に、第１のカラムの容量は、接続部にサンプルの送達の遅延を可能にし、遅延後、接続部を通る流量は安定し、かつ所定の流量の閾値内にあり、および接続部の圧力は所定の圧力の閾値内にあり、第２のカラムと第２のスプリットバルブの間の分割流量比の再現性を改善し、および、サンプルに含まれる水および１つ以上の望ましくないマトリックス化合物の少なくとも第１の部分は、接続部に結合された第２のスプリットポートを通って化学分析システムを出て、脱離およびサンプル調製ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、第１のカラムはバックフラッシュされ、それにより、第１のカラムの入口端部に結合された第１のスリップポートを介する化学分析システムから、サンプルに含まれる水および１つ以上の不要なマトリックス化合物の第２部分を取り除き、入口端部は接続部に連結された第１のカラムの反対側の端部および第１のカラムの端部にある。
【０１１７】
本開示のいくつかの例は、化学分析プロセスを実施する方法に関し、方法は、サンプル容器にサンプルを提供すること、脱離装置を介して第１のカラムにサンプル容器を流体的に結合することであって、第１のカラムは接続部で第２のカラムに流体的に結合される結合すること、化学分析プロセスの予熱ステージ中に、第１ヒータを使用して、第１のカラムと第２のカラムが開始温度にある間に、脱離装置を脱離温度まで加熱すること、および、キャリア流体、サンプル容器、および第１のカラムに接続部を流体的に結合するよう構成されたバイパスバルブで、バイパスして、それにより、脱離装置および第１のカラムを通るキャリア流体およびサンプルの流れを防止すること、および、検出器を使用してサンプルを分析することを備える。追加的または代替的に、いくつかの例では、方法は、さらに、予熱ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、第１のカラムおよび第２のカラムに熱的に結合された第２ヒータを使用して、第１のカラムおよび第２のカラムを最終温度に加熱し、第１のカラムに以前に送達されたサンプルの溶出を促進することを含む。追加的または代替的に、いくつかの例では、第１のカラムおよび第２のカラムの最終温度は摂氏２００から３００度の範囲にある。追加的または代替的に、いくつかの例では、サンプル容器の脱離温度は、摂氏８０から４００度の範囲であり、および第１のカラムおよび第２のカラムの開始温度は、摂氏３０から５０度の範囲である。追加的または代替的に、化学分析プロセスの予熱ステージ中のいくつかの例では、脱離装置と第１のカラムを通る流れがない。
【０１１８】
本開示のいくつかの例は、命令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体に関し、化学分析装置に動作可能に結合された１つ以上のプロセッサによって実行されるとき、プロセッサに方法を実行させ、方法は、サンプルを含むサンプル容器を、脱離装置を介して第１のカラムに流体的に結合することであって、第１のカラムは、接続部で第２のカラムに流体的に結合される結合すること、化学分析プロセスの予熱ステージ中に、第１ヒータを使用して、第１のカラムおよび第２のカラムが開始温度にある間に脱離装置を脱離温度まで加熱すること、および、接続部をキャリア流体、サンプル容器、および第１のカラムに流体的に結合するよう構成されたバイパスバルブで、バイパスして、それにより、脱離装置および第１のカラムを通るキャリア流体およびサンプルの流れを妨げること、および、検出器を使用してサンプルの組成を分析することを含む。追加的または代替的に、いくつかの例では、方法は、さらに、予熱ステージ後の分析およびクリーンアップステージ中に、第１のカラムおよび第２のカラムに熱的に結合された第２のヒータを使用して、第１のカラムおよび第２のカラムを最終温度に加熱して、第１のカラムに以前に送達されたサンプルの溶出を促進することを含む。追加的または代替的に、いくつかの例では、第１のカラムおよび第２のカラムの最終温度は摂氏２００から３００度の範囲にある。追加的または代替的に、いくつかの例では、脱離装置の脱離温度は摂氏８０から４００度の範囲であり、および第１のカラムおよび第２のカラムの開始温度は摂氏３０から５０度の範囲である。追加的または代替的に、化学分析プロセスの予熱ステージ中のいくつかの例では、脱離装置と第１のカラムを通る流れがない。
【０１１９】
添付図面を参照して例が十分に説明されたが、様々な変更および修正が当業者に明らかになることに留意されたい。そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の例の範囲内に含まれるものとして理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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