JP2006501448A - 低電力ガス漏れ検出器 - Google Patents

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Abstract

感度を最大化するために、サンプルの流れに同期して、位相をずらした形で分析対象物質を脱離する加熱器要素２０、２２、２４、２６、４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６のアレイからなる多段濃縮器１２４を有する漏れ検出器１５。濃縮器の加熱器要素は、加熱器要素の双方の表面、すなわち、頂部および底部の面上が吸着剤材料でコーティングされ、かつ、電力放散を最小に抑えるために小さなアンカー・ポイントを有する。濃縮器１２４の濃縮されたガス混合物出力は、検出された分析対象物質流体の構成要素を分離し、かつ、分析対象物質の性質または発生源を認識するための分離器１２６に電子的に注入される。

Description

本発明はガスの検出、同定、および、分析に関する。
本発明は参照により本明細書に組み込まれている２００２年９月２７日に出願された「ＰＨＡＳＥＤ ＳＥＮＳＯＲ」と題された米国仮出願第６０／４１４２１１号明細書の優先権を主張する。
関連技術による燃料ガス漏れ検出器は、低コスト（かつ、一部には適度に高感度）とすることができるが、燃料漏出物の性質（天然ガス、沼沢ガス、プロパン、または、ガソリンの蒸気）を同定することができない一方、携帯用ＧＣ（ガス・クロマトグラフ）などの他の検出器は、程よく高感度でもあり、かつ、燃料を同定することもできるが、高価であり、動作が遅く（約１０秒より長い応答時間）、かつ、大きな電力を消費する。
ガス検出器に関連した構造および工程の態様は、参照により本明細書に組み込まれている２００２年５月２８日に出願された「Ｇａｓ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ Ｐｈａｓｅｄ Ｈｅａｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」と題された米国特許第６３９３８９４号明細書、および、参照により本明細書に組み込まれている１９９０年７月２４日に出願された「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｈｅａｔ」と題された米国特許第４９４４０３５号明細書に開示されているとすることができる。
ガス漏れの検出器および分析器は、検出および／または分析の結果を無線または他の媒体（例えば、有線もしくは光ファイバ）により人間のいる中央または他の基地に送信することができる手ごろな価格の、ｉｎ ｓｉｔｕの超高感度、低電力、低メンテナンス、かつ、コンパクトな微小検出器および分析器を介して実現することができる。位相加熱器アレイ、濃縮器、および、分離器を組み込んだ高性能検出器としての微小ガス漏れ検出器は、ガス漏れ検出を提供するための低コスト多ガス分析器およびシステムの利用可能性に寄与している。
本ガス漏れ検出器は低電力、高速、コンパクト、低コスト、知的、無線または非無線、低メンテナンス、堅牢、かつ、高感度である。本ガス漏れ検出器は位相加熱器に基づいた漏れ検出器であり、約１秒で応答し、１ワット未満の電力を使用し、燃料の成分を介して燃料の性質を識別し、かつ、パームトップのサイズであり、したがって非常に携帯に適する。
電力の放散を低減し、かつ、入来する検出ガスの加熱をより効率的にするために、位相加熱器アレイの加熱器要素は両表面、すなわち、頂部面および底部面上を吸着剤材料でコーティングすることができる。加熱器要素は電力の放散を低減するために小さな幅を有することができる。加熱器要素からの熱伝導をほとんど無くすために、少数のアンカー・ポイントを有する加熱器膜がある。
設計により意図的に吸着剤材料でコーティングされた表面を除き、加熱器アレイの内部チャネルの表面は、非吸着性断熱層でコーティングすることができる。吸着剤のコーティングまたはフィルムの厚さは低減され、それにより、吸着および脱離のために必要な時間を短縮する。節約型ポンプは、どこかからの可能なガス漏れの検出のためにチェックされている流体のサンプルを引き込むために実装することができる。使用されていない時にスリープ・モードを有する低電力電子回路を利用することができる。したがって、本漏れ検出器は非常に小さな電力を使用する。
ガス漏れ検出器は従来の半導体プロセス技術または微小電子機械的に加工されたシステム（ＭＥＭＳ）技術を使用してチップ上に集積することができる。この種の作製は低電力消費、コンパクトさ、および、検出器のその場での設置をもたらす。検出器を介した空気またはガスのサンプルの流速は非常に小さい。さらに、サンプルのためのキャリヤ・ガスは必要なく、したがって、これがないことにより試験されているサンプルの希釈が低減し、その上、関連メンテナンスおよび大部分の加圧ガス・タンクの取り扱いがなくなる。この手法は、検出器が、いくつかの関連技術デバイスより恐らく少なくとも１桁速い即座の分析および迅速な結果を提供することを可能とする。この手法は労働集約的な実験室での分析の遅滞およびコストを回避する。検出器は、検出されたガスの分析および決定のための一体化された微小制御装置を有することができる点で知的であり、ならびに、精度を維持でき、問題なく動作でき、かつ、人間のいない遠隔地点において、かつ、同地点から情報を通信することができる。検出器は、「接続するだけで動作する」適合度および簡略さを備えたかなりの距離を介したホスト・システムへの完全な双方向通信の能力を使用して、補給ライン、または、光もしくは無線の媒体を介して検出器情報、分析、および、結果を通信することができる。検出器は、他のガス・サンプル状態調整デバイス（粒子フィルタ、弁、流量センサ、および、圧力センサ）、局所メンテナンス制御点と相互接続可能とすることができ、かつ、インターネットを介したガス漏れモニタリングを提供することができる。検出器は堅牢である。検出器は、非常に強い電場および磁場が存在する電力分配変電所の周辺などの高度の電磁干渉（ＥＭＩ）環境においても精度を維持することができる。検出器は高感度を有する。検出器は、１と１０ｐｐｍ（百万分率）の間の範囲の感度を提供することができる従来のガス・クロマトグラフなどの関連技術よりも１００から１万倍も優れているサブｐｐｍレベルの検出を提供する。検出器は、ガス・クロマトグラフの、中でもより低電力、より高速、かつ、よりコンパクト、より高感度、ならびに、手ごろな価格のバージョンである。検出器は、本検出器では回避することができる、多くの充電または再充電を必要とする重い電池を必要とする本種類の位相加熱器検出器の以前のバージョンよりも、低電力消費かつ高速にもすることができる。後者の検出器は構造的な完全性を有することができ、かつ、非常に大きな差分圧力範囲にわたり加圧流体サンプルを検出および分析する実用例における漏出のリスクを非常に低くするか、または、全く無くすことができる。
漏れ検出器において、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ ＭｅｓｏＰｕｍｐ（商標）などの小型ポンプは好ましくはサンプルをセンサ・システム内に吸引することができる一方、そのサンプルの一部のみが（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ ＭｅｓｏＶａｌｖｅ（商標）またはＨｏｅｒｂｉｇｅｒ ＰｉｅｚｏＶａｌｖｅ（商標）とすることができる）弁により制御された速度で位相加熱器センサを介して流れることができる。このことは、長いサンプル採取ラインにもかかわらず高速のサンプル獲得を可能にし、さらに、調節済みの約１から３ｃｍ３／分の流量を漏れ検出器に対して供給する。漏れ検出器のポンプは、位相加熱器センサのための高速のサンプル獲得および同センサを介した調節済みの流れの双方を提供する形で、フィルタを介してサンプル・ガスを吸引するように構成することができる。
サンプル・ポンプが漏れ検出器を介してサンプル・ガスを吸引すると、ガスは膨張し、したがって、その体積を増加させ、かつ、線形速度を上昇させる。制御回路は、加熱器の「波」を検出器内の変化するガス速度に同期したままに保つために、この速度変化を補償するように設計されている。加熱器チャネルを介することを強いられている間のサンプル・ガスの体積の変化を補償するために、ポンプの電子回路は、内部のガス流量速度を加熱器の「波」と同期したままに保つために、流量制御および／または加熱器の「波」の速度のいずれかを調整する必要があるとすることができる。
漏れ調査の動作中、（より動作の遅い他のいずれのガス・クロマトグラフのようにも）本検出器の能力は、約３３０から７００ｐｐｍのＣＯ２、約１から２ｐｐｍのＣＨ４、および、約０．５から２．５％のＨ２Ｏなどの空気の複数の微量成分を感知することができる。このことは、出力溶出時間のオンライン較正、ならびに、天然ガス、プロパン、または、他のガス・パイプラインの漏れを示唆するエタンなどのさらに多くのピークの存在のチェックを可能とすることができる。したがって、サンプル・ガスの成分のピークの高さの比は、自動車の排気ガスまたはガソリンの蒸気を含むことができる微量ガスの発生源についての手掛かりを明らかにする。
漏れ検出器は、輸送または分配用パイプライン・システムに沿った天然ガスまたはプロパン・ガスの漏れ、および、化学処理プラントにおけるガス漏れの安全性が託された定期的漏出調査に対して、漏れ検出器を特に十分に適したものにする感度、速度、携帯性、および、低消費電力を有することができる。
検出器は、漏出感知用実用例において、較正マーカ（溶出時間はガスの成分の性質を識別する）および／または漏出源の識別子として、いくつか、または、全てのサンプル・ガスの成分（および、それらのピーク比）を使用することができる。もし（約１から２ｐｐｍで山の空気に存在する）メタンなどの特定のピークの存在のみが知られるのであれば、その成分の発生源が沼地ガス、天然／パイプラインのガス、または、他の流体からであることを示唆するための十分な情報となることができない。
提案された漏れセンサは携帯用デバイスとして、または、固定位置に据え付けて使用することができる。相当する関連技術のセンサとは対照的に、漏れセンサは、水素タンクの大きな体積を必要としない、携帯用火炎電離検出器よりもコンパクトであり、熱フィラメントまたは金属酸化物可燃ガス・センサよりも高速かつ高感度であり、さらに、従来および／または携帯用のＧＣよりもはるかにより高速、よりコンパクト、かつ、より省電力である。
図１は低電力漏れ検出器システム１１の例示的図を示す。雰囲気空間または体積４１からの入力流体２５は低電力漏れ検出器１５の入力３４に接続された導管またはチューブ１９に進入することができる。流体１５は検出器１５により処理される。処理された流体３７は検出器１５の出力３６を外出し、かつ、導管またはチューブ３９を介して、指定されたどこにでも、体積に排気される。「流体」は実体として気体および液体を含む全般的な用語として使用することができる。結果または知見は分析のために微小制御装置またはプロセッサ２９に送ることができる。微小制御装置またはプロセッサ２９は、制御、調整、較正、または、他の目的のために検出器３６に様々な信号を送ることができる。分析の計算、結果、または、他の情報は、回線、ファイバ、または、他の同様の媒体を介して基地３１に送信するための信号への返還のためにモデム３５に送ることができる。同様に、モデム３５へのそのような出力は、特にもし携帯用デバイスとして使用されていれば、ＧＰＳを例えば介して得られた検出器の実際の位置に関する情報と共に、基地３１に無線送信するために送信機３３に代わりに、または、同時に送信することができる。同様に、基地３１はモデム３５および受信機３３に様々な信号を送信することができ、この信号は制御、調整、較正、または、他の目的のために微小制御装置またはプロセッサ２９に転送することができる。
図２は微小ガス漏れ検出器装置１５を示す。可能な漏出からのガスを含むサンプルの流れ２５はパイプまたはピックアップ・チューブ１９から入力ポート３４に進入することができる。装置１５に進入することになる流体２５の流れからゴミおよび他の粒子を除去するための粒子フィルタ４３があってよい。この除去は装置の保護のためであり、濾過は流体２５の組成を正確に分析する装置の能力を低下させるべきではない。（浮遊物質または液体不揮発性粒子で）汚れた流体は、適切なセンサ機能を可能に阻害する。流体２５の一部４５は熱伝導性検出器またはセンサ１２７を介して流れ、流体２５の一部４７はチューブ４９を介して一方通行弁５１に流れる。取入口４５にすぐ隣接して「Ｔ字型」チューブを設置することにより、フィルタのパージ時間の短縮に役立つ比較的大きな流量４７により時間遅延を最小にしたサンプル採取が達成される。ポンプ５３は、流体４７をチューブ４９および弁５１を介して粒子フィルタ４３の出力から流す。調節弁５１は、チューブ１２９におけるポンプ５５の吸込み圧力を調整することにより、チューブ４５を介したセンサを介して流量を制御する。したがって、上記の流れ構成は２つの利点を同時に達成することができる。これらの利点は最小サンプル採取遅延時間および流量制御を含むことができる。ポンプ５５は、流体４５を検出器１２７、濃縮器１２４、流量センサ１２５、分離器１２６、熱伝導性検出器またはセンサ１２８、および、チューブ１２９を介してフィルタ４３の出力から流す。ポンプ５５は流体をチューブ５７を介してチューブ５９に送り出し、流体はチューブ５９で合流した流体６１として流体４７に加わる。ポンプ５５は、ポンプ５３の吸込み能力（１０から３００ｃｍ３／分）およびポンプ５５の十分に低い流量能力（０．１から３ｃｍ３／分）によっては、システムに使用することができる。流体６１はポンプ５３により出力ポート３６に送り出される。流体６１は出口チューブまたはパイプ３９を介して流れ３７として流れ出ることができる。検出器１２７および１２８からのデータは制御器１３０に送ることができ、制御器１３０は今度はデータを処理のために微小制御装置および／またはプロセッサ２９に中継する。結果として得られた情報は基地１１に送信することができる。
図３は図２の濃縮器１２４または分離器１２６を表すセンサ装置１０または１５の一部の概略図である。センサ装置は基板１２および制御装置１４を含むことができる。制御装置１４は基板１２に組み込んでも組み込まなくてもよい。基盤１２は、自身の上に定置された、いくつかの薄膜加熱器要素２０、２２、２４、および、２６を有することができる。４つのみの加熱器要素が示されている一方、いかなる数、例えば２と１０００の間の加熱器要素も設けることができるが、典型的には２０から１００の範囲である。加熱器要素２０、２２、２４、および、２６は、いかなる適する電気伝導体、安定な金属、または、８０％のニッケルおよび２０％の鉄の組成を有するパーマロイと呼ばれることもあるニッケル−鉄合金などの合金フィルム、白金、白金珪化物、および、ポリシリコンでも製造することができる。加熱器要素２０、２２、２４、および、２６は、図４および５に示すように、薄い、低熱質量、低平面熱伝導の支持部材３０上に設けることができる。支持部材はＳｉ３Ｎ４または他の適切もしくは同様の材料で作成することができる。加熱器要素は白金または他の適切もしくは同様の材料で作成することができる。
図４および５はチャネル３１および３２を有する二重チャネル位相加熱器機構４１を示す。基板１２および部分またはウェハ６５は流れているサンプル流体４５を受け取るための規定されたチャネル３１および３２を有する。チャネルは、支持部材３０の下のシリコン・チャネル・ウェハまたは基板１２、および、支持部材の上方のチャネル・ウェハまたは部分６５を選択的にエッチングすることにより作成することができる。チャネルは流れているサンプル流体４５に対する入口ポート３４および排気ポート３６を含む。
センサ装置は、いくつかの相互作用可能要素が流れているサンプル流体４５に露出されるように、チャネル３１および３２の内部にそれらの要素を含むこともできる。相互作用可能要素の各々は、対応する加熱器要素に隣接して、すなわち、最も近くの可能な接触のために定置することができる。例えば、図４にあるように、相互作用可能要素４０、４２、４４、および、４６はチャネル３２内の支持部材３０の下部表面上に、かつ、それぞれ加熱器要素２０、２２、２４、および、２６に隣接して設けることができる。加えて、相互作用可能要素１４０、１４２、１４４、および、１４６はチャネル３１内の支持部材３０の上部表面上に、かつ、それぞれ加熱器要素２０、２２、２４、および、２６に隣接して設けることができる。本例示的実施例においては示されていない追加の相互作用可能フィルム要素を備えた他のチャネルがあってもよい。相互作用可能要素はシリカ・ゲル、ポリメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、ポリエチレングリコール、多孔性シリカ、Ｎａｎｏｇｌａｓｓ（商標）、活性炭、他の同様のポリマー性物質などの液体またはガス・クロマトグラフィにおいて一般に使用されているいかなる数のフィルムからも形成することができる。さらに、上記の相互作用可能物質は、目標とされた分析対象物質の最適な吸着および／または分離を達成するために、極性および／または疎水性の程度の変化を達成するために、適するドーパントにより修正することができる。
図５は位相加熱器機構４１の断面端面図を示す。支持部材３０は頂部構造体６５に装着されている。アンカー６７はチャネル３１を基準として適切な位置に支持部材３０を保持している。より少ないアンカー６７のポイントは支持部材３０から構造体４１の他の部分への熱伝導損失を最小に抑える。通常のアンカー設置方式とは対照的に、本実施例は残っている加熱器要素の入力電力の約１．５倍の節約をもたらす可能性のあるアンカー・ポイントの低減を有する。
相互作用可能なフィルム要素は、チャネル３２を介して所望の吸着剤材料を搬送する材料の流れを通過させることにより形成することができる。このことは、チャネル全体を通じて相互作用可能な層を設ける。もし別個になった相互作用可能要素が所望されるなら、コーティングは、加熱器要素２０、２２、２４、および、２６を介してコーティングに温度変化を設けることにより選択的に「現像」することができる。コーティングが現像された後、コーティングがアセトンなどの適する溶媒を使用して現像またはポリマー化された部分を除き全ての場所のコーティングを除去するためにチャネル３２を介して溶剤の流れが供給され、加熱器要素に隣接した吸着剤材料のみを残す。非吸着性断熱材料のコーティング６５は、設計により相互作用可能要素などの吸着材料がコーティングされている表面の存在する部分を除いて、チャネル３１および３２の内壁に塗布することができる。このコーティングは必要な加熱器要素電力を約１．５倍低減することができる。材料はチャネルの壁に使用されている材料よりも実質的に小さな熱伝導を有さなければならない。後者はシリコンとすることができる。コーティング６５に対する代案材料はＳｉＯ２または他の熱酸化物を含むことができる。コーティング６５は支持部材３０における加熱器要素のために使用される電力を低減することができる。移動相／固定相の体積の合理的な比を保持する一方での加熱器要素膜ならびに吸着剤フィルムのサイズ（幅、長さ、および、厚さ）の最小化または低減は、約４倍の電力低減をもたらす。最小化または低減された吸着剤フィルムの厚さは吸着−脱離のために必要な時間を短縮することができ、流体の分析当たりに必要なエネルギーを約１．５倍節約することができる。検出器システム１１の濃縮器および／または測定サイクルの開始の約１秒以内前のみに運転できる特に節約型だが適切に機能するポンプ５３および／または５５ならびに１２０の使用、および、制御器１３０および／または（使用されていない時はスリープ・モードを使用する）微小制御装置／プロセッサのための低電力電子回路の使用は、その電力の約２倍の低減をもたらすことができる。
図１３の表は同様のシステムに対して漏れ検出器システム１１を運転するための全体的電力が、３秒毎に１つの分析サイクルを運転するシステムの本明細書に述べられている設計特長を備えて、特徴約１００ミリワット（ｍＷ）以下であることを示す。表に示すように、システム１１に関するエネルギー保全対策は（３秒毎に１回開始される）分析当たりに必要なエネルギーを約１．７ジュールおよび約１２８０ｍＷのピーク電力から、２２０ｍＷのピーク電力で約０．４ジュールへと低減することができる。
制御装置１４または１３０は、図３に示すように、加熱器要素２０、２２、２４、２６、および、検出器５０の各々に電気的に接続することができる。制御装置１４または１０３は、対応する相互作用可能要素４０、４２、４４、および、４６の各々が加熱状態となり、かつ、１つまたは複数の上流相互作用可能要素により生成された上流濃度パルスがその相互作用可能要素に到達する時点の付近で、上流サンプル流体４５中に選択された成分を脱離するように、時間位相シーケンスにおいて加熱器要素２０、２２、２４、および、２６に電力を供給することができる（図６の最下段を参照されたい）。いかなる数の相互作用可能要素も、濃度パルスにおける成分ガスの所望の濃度を達成するために使用することができる。結果として得られた濃度パルスは検出および分析のために検出器５０、１２８、１６４に供給することができる。検出器５０、１２７、１２８、または、１６４は、熱伝導検出器、放電電離検出器、または、ガスもしくは流体クロマトグラフィにおいて典型的に使用されるものなどのいかなる他のタイプの検出器とすることもできる。
図６は、例示的加熱器温度を、各加熱器要素において生成される対応する濃度パルスと共に示すグラフである。上記に示したように、制御装置１４または１３０は時間位相シーケンスにおいて加熱器要素２０、２２、２４、および、２６に電力を供給することができる。加熱器要素２０、２２、２４、および、２６に対する例示的時間位相加熱器温度は、それぞれ温度プロファイルまたは線６０、６２、６４、および、６６により示されている。
示す実施例において、制御装置１４、１３０（図３）は、第１の加熱器要素２０を、図６の線６０において示す同要素２０の温度を上昇させるために電力を供給することができる。第１の加熱器要素２０が第１の相互作用可能要素４０と熱的に結合されているため、もしいずれの他の加熱器要素もパルスを送られなければ、第１の相互作用可能要素は、検出器１２８または５０もしくは１６４において第１の濃度パルス７０を生成するために、流れているサンプル流体４５中に選択された成分を脱離する。流れているサンプル流体は、矢印７２により示すように、第１の濃度パルス７０を第２の加熱器要素２２に向けて下流に搬送する。
次に、制御装置１４（または１３０）は、要素２０に対するエネルギー・パルスが停止された時点またはその後に開始して、線６２において示すように第２の加熱器要素の温度を上昇させるために同要素２２に電力を供給することができる。第２の加熱器要素２２が第２の相互作用可能要素４２に熱的に結合されているため、第２の相互作用可能要素も、第２の濃度パルスを生成するために、選択された成分を流れているサンプル流体４５中に脱離する。制御装置１４、１３０は、図６に示すように、より高い濃度パルス７４を生成するために第２の濃度パルスが第１の濃度パルス７０と実質的に重なるように、第２の加熱器要素２２に電力を供給することができる。流れているサンプル流体は、矢印７６により示すように、第３の加熱器要素２４に向けてより大きな濃度パルス７４を下流に搬送する。
続いて、制御装置１４、１３０は、図６の線６４において示すように、第３の加熱器要素２４に、同要素２４の温度を上昇させるために電力を供給することができる。第３の加熱器要素２４が第３の相互作用可能要素４４に熱的に結合されているため、第３の相互作用可能要素４４は、第３の濃度パルスを生成するために、選択された成分を流れているサンプル流体中に脱離することができる。制御装置１４、１３０は、さらにより大きい濃度パルス７８を生成するために第３の濃度パルスが第１および第２の加熱器要素２０および２２により供給されたより大きい濃度パルス７４と実質的に重なるように、第３の加熱器要素２４に電力を供給することができる。流れているサンプル流体は、矢印８０により示すように、「第Ｎ」の加熱器要素２６に向けてこのより大きな濃度パルス７８を下流に搬送する。
続いて、制御装置１４、１３０は、線６６において示すように、「第Ｎ」の加熱器要素２６に、同要素２６の温度を上昇させるために電力を供給することができる。「第Ｎ」の加熱器要素２６が「第Ｎ」の相互作用可能要素４６に熱的に結合されているため、「第Ｎ」の相互作用可能要素４６は、「第Ｎ」の濃度パルスを生成するために、選択された成分を流れているサンプル流体４５中に脱離することができる。制御装置１４、１３０は、「第Ｎ」の濃度パルスが、その前のＮ−１個の相互作用可能要素により生成されたより大きな濃度パルス７８と実質的に重なるように、「第Ｎ」の加熱器要素２６に電力を供給することができる。流れているサンプル流体は、以下に説明するように、分離器１２６または検出器５０、１２８、もしくは１６４のいずれかに、「第Ｎ」の濃度パルス８２を搬送する。
上記に示したように、加熱器要素２０、２２、２４、および、２６は共通の長さを有することができる。そのため、制御装置１４、１３０は各加熱器要素に等しい電圧、電流、または、電力のパルスを供給することにより各加熱器要素の等しい温度を達成することができる。電圧、電流、または、電力のパルスは、三角形、四角形、鐘形、または、他のいかなる形状も含むいかなる所望の形状も有することができる。１つのほぼ四角形の電圧、電流、または、電力のパルスは図６に示す温度プロファイル６０、６２、６４、および、６６を達成するために使用される。
図７は、第一に、濃度が、後に続く各要素の脱離が流れているサンプル流体の速度と適切に同期する間に段階的な形でどのように上昇するかを、および、第二に、個々の要素の長さが、濃度のレベルおよび勾配が上昇する間に、質量拡散束の予想上昇速度にどのように適合されているかを、示すためにいくつかの加熱器要素を示すグラフである。ここで、図７に示す要素に先立って、要素１００（Ｈ１）として示す要素よりＦ倍長い長さを持つ最初の要素にパルスを印加することにより、または、代わりに、要素１、２、．．．、Ｆに同時にパルスを印加し、要素１００（Ｈ１）にパルスを印加する前にまだ冷たい要素１００（Ｈ１）を使用して全ての脱離した分析対象物質を収集することにより、分析対象物質の濃度が係数Ｆで既に増倍しておくことができることを指摘すべきであろう。濃度パルスの各々は、チャネル３２を走行すると、拡散により、振幅が減少し、かつ、長さが増大する可能性のあることが理解されよう。この増大した長さを収容するためには、並んでいる各加熱器要素の長さを流れているサンプル流体に沿って増大してもよいことが考えられる。例えば、第２の加熱器要素１０２は第１の加熱器要素１００の長さＷ１より大きい長さＷ２を有することができる。同様に、第３の加熱器要素１０４は第２の加熱器要素１０２の長さＷ２より大きい長さＷ３を有することができる。したがって、各加熱器要素１００、１０２、および、１０４の長さは、隣接する上流側の加熱器要素と比較して、拡散による上流側の加熱器要素の濃度パルスの予想された増大した長さに対応する分だけ、増大させることができると考えられる。
加熱器要素の制御を簡略化するために、並んでいる各加熱器要素の長さは、加熱器要素間に同じ全体的加熱器抵抗を生成するために一定に保つことができ、これにより、等しい電圧、電流、または、電力のパルスが、同じ温度プロファイルを生成するために使用されることを可能にする。別法として、各加熱器要素は異なった長さを有することができ、制御装置は、同じ温度プロファイルを生成するために各加熱器要素に異なった電圧、電流、または、電力のパルス振幅を供給することができる。
図８は、１００％の濃度レベルを達成する濃度パルス１１０を示すグラフである。たとえ濃度パルス１１０が１００％などの所定の濃度閾値を達成したとしても、対応する成分の濃度は、それでも決定できることが理解されよう。これを行なうために、検出器５０、１２８、１６４は濃度パルス１１０を検出することができ、制御装置１４、１３０は、流れ４５の本来のサンプルにおける対応成分の濃度を決定するために、時間にわたって検出器の出力信号を積分することができる。
加熱器要素２０、２２、２４、および、２６は、加熱器要素表面の幅および電力放散が約２倍となるように頂部および底部の双方の面にフィルムをコーティングしたＧＣとすることができる。これらの加熱器要素の組立は２つのコーティング工程を含み、第２の工程は第２のウェハの内部の第１のコーティングを保護して第１のウェハを溶解した後に、ウェハ対ウェハのボンディングおよびコーティングを必要とする。
図９は図３のセンサ組立体に類似する他の例示的センサ組立体１５の概略図である。センサ組立体はより単純なソレノイド・ポンプ１２０、流れているサンプル流体１２２、濃縮器１２４、分離器１２６、検出器１２８、および、制御装置１４または１３０を含むことができる。制御装置１４、１３０の要求により、ソレノイド・ポンプ１２０は一方通行弁１３４を介して排気筒ガスの流れ１３２からサンプル４５を吸引することができる。続いて、制御装置１４、１３０は、ソレノイド・ポンプ１２０に、流れているサンプル流体４５を所望の圧力で濃縮器１２４に供給するよう命令することができる。
濃縮器１２４は流れているサンプル流体４５と連絡している２つ以上の相互作用可能要素を含むことができる。濃縮器１２４は相互作用可能要素と熱的に連絡している２つ以上の加熱器要素も含むことができる。通電されると、各加熱器要素は対応する相互作用可能要素を加熱し、相互作用可能要素に選択された成分を流れているサンプル流体中に脱離させる。上記に説明したように、制御装置１４、１３０は、上昇された濃度のパルスを供給するために時間位相がずらされたシーケンスにおいて加熱器要素に通電することができる。
流れているサンプル流体４５は濃度パルスを分離器１２６に搬送することができる。分離器１２６は濃度パルスの選択された成分を分離することができ、かつ、分離された成分を検出器５０、１２８、１６４に供給することができる。この検出器は、各成分の濃度レベルを示す信号を制御装置１４、１３０に供給することができる。制御装置１４、１３０は、各相互作用可能要素の吸着剤材料により供給された濃度増幅、および、位相加熱器要素の配列により供給された増倍効果により、感知された濃度レベルを分割することにより、本来のガス・サンプルにおける各成分の実際の濃度レベルを決定することができる。
図１０は他の例示的センサ組立体１５の概略図である。図１１は図１０のセンサ組立体１５の動作を示すタイミング・チャートである。センサ組立体１５はポンプ１５２、ガス予熱器１５４、および、微小架橋型集積回路チップ１５６を含むことができる。微小架橋型集積回路はチャネル１５８、３２、いくつかの加熱器要素１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、および、１６０ｄ、分離加熱器１６２、ならびに、検出器１６４、１２８、５０を含む。加熱器要素１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、および、１６０ｄ、ならびに、分離加熱器１６２、ならびに、検出器１６４の各々は、チャネル１５８、３２を覆って延長する支持部材３０上に設けられている（例えば、図５ｂ）。（明らかには示さない）相互作用可能要素はチャネル１５８、３２内に定置され、加熱器要素１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、および、１６０ｄの各々と熱的に連絡している。
微小架橋型集積回路チップ１５６は加熱器制御ブロック１６６およびいくつかの電力供給トランジスタ１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ、１６８ｄ、および、１７０も含む。加熱器制御ブロック１６６は加熱器要素１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、および、１６０ｄの各々を、対応する電力供給トランジスタ１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ、および、１６８ｄをそれぞれ活性化することにより個別に通電することができる。同様に、加熱器制御ブロック１６６はトランジスタ１７０をオンにすることにより分離加熱器１６２に通電することができる。（図１０の）加熱または冷却のブロック１６９はセンサ組立体１５の動作のために最適な平均または全体的な温度を維持する上で、予熱器１５４を補佐する。
センサ組立体制御ブロック１８０はセンサ組立体１５の全体的な動作を指令する。センサ組立体制御ブロック１８０は、先ず、流量制御信号１９０をポンプ１５２に出す。流量制御信号１９０は図１１に示す。これに応じて、ポンプ１５２は排気筒１８２からサンプルを吸引し、かつ、サンプルを所望の圧力で予熱器１５４に、かつ、最終的にチャネル１５８、３２に供給する。予熱器１５４は予熱し、加熱器はサンプル・ガスを動作中の要素の最適温度に維持し、したがって、結露によるサンプルの損失の防止および相互作用可能要素の各々に蓄積することができる成分の量の増大に役立つ。
流れているサンプル流体は、相互作用可能要素が、流れているサンプル流体からの１つまたは複数の成分の吸着の実質的な飽和の状態に到達し、平衡に到達するまで、所定の時間１９２にわたりチャネル１５８、３２を通過する。その後、センサ組立体制御ブロック１８０は、時間位相をずらしたシーケンスで加熱器要素を加熱することを開始するように加熱器制御ブロック１６６に通知する。加熱器制御ブロック１６６は、図１１に示すように、先ず、第１の加熱器可能信号１９４および分離加熱器可能信号１９６を供給する。第１の加熱器可能信号１９４はトランジスタ１６８ａをオンにし、分離加熱器可能信号１９６はトランジスタ１７０をオンにする。トランジスタ１６８ａは第１の加熱器要素１６０ａに電流を供給し、第１の加熱器要素１６０ａの温度を上昇させる。このことは、対応する相互作用可能要素を加熱し、同要素は流れているサンプル流体中に１つまたは複数の成分を第１の濃度パルスの形で脱離する。第１の濃度パルスは、流れているサンプル流体により第２の加熱器要素１６０ｂに向かって下流に搬送される。この工程は第３、第４、および、第Ｎの要素に対して繰り返される。
続いて、加熱器制御ブロック１６６は第２の加熱器可能信号１９８を供給し、同信号１９８はトランジスタ１６８ｂをオンにする。トランジスタ１６８ｂは第２の加熱器要素１６０ｂに電流を供給し、第２の加熱器要素１６０ｂの温度を上昇させる。このことは、対応する相互作用可能要素を加熱し、同要素は流れているサンプル流体中に１つまたは複数の成分を第２の濃度パルスの形で脱離する。加熱器制御ブロック１６６は、第２の濃度パルスが第１の濃度パルスに実質的に重なるように、第２の加熱器可能信号１９８の時刻を定めることができる。第１および第２の濃度パルスの双方は、第３の加熱器要素１６０ｃに向かって下流に搬送される。
第１の加熱器可能信号１９４を基準とした第２の加熱器可能信号１９８のタイミングは事前の較正により確率することができる。しかし、加熱器制御ブロック１６６は第２の加熱器要素１６０ｂの抵抗を感知することができる。第１の濃度パルスが流れているサンプル流体より典型的に優れているために、第２の加熱器要素１６０ｂの抵抗は、第１の濃度パルスが第２の加熱器要素１６０ｂに到着した時に変化を開始することが理解されよう。一旦所定の抵抗変化が第２の加熱器要素１６０ｂにおいて感知されれば、加熱器制御ブロック１６６はトランジスタ１６８ｂを介して第２の加熱器要素１６０ｂに通電することができる。残りの加熱器可能信号も同様に制御することができる。
続いて、加熱器制御ブロック１６６は第３の加熱器可能信号２００を供給することができ、同信号２００はトランジスタ１６８ｃをオンする。トランジスタ１６８ｃは第３の加熱器要素１６０ｃに電流を供給し、第３の加熱器要素１６０ｃの温度を上昇させる。このことは、対応する相互作用可能要素を加熱し、同要素は流れているサンプル流体中に１つまたは複数の成分を第１の濃度パルスの前で脱離する。加熱器制御ブロック１６６は、第３の濃度パルスが第２の濃度パルスに実質的に重なるように、第３の加熱器可能信号２００の時刻を定めることができる。第１、第２、および、第３の実質的に重なっている濃度パルスは「第Ｎ」の加熱器要素１６０ｄに向かって下流に搬送される。
続いて、加熱器制御ブロック１６６は「第Ｎ」の加熱器可能信号２０２を供給することができ、同信号２０２はトランジスタ１６８ｃをオンする。トランジスタ１６８ｃは「第Ｎ」の加熱器要素１６０ｄに電流を供給し、「第Ｎ」の加熱器要素１６０ｄの温度を上昇させる。このことは、対応する相互作用可能要素を加熱し、同要素は流れているサンプル流体中に１つまたは複数の成分を「第Ｎ」の濃度パルスの前で脱離する。加熱器制御ブロック１６６は、「第Ｎ」の濃度パルスがその前に発生された濃度パルスに実質的に重なるように、「第Ｎ」の加熱器可能信号２０２の時刻を定めることができる。結果として得られる濃度パルスは分離器加熱器１６２に下流に搬送される。分離器加熱器１６２は、チャネル１５８と共働して、濃度パルス中の選択された成分を個別の構成成分に分離することができる。分離器の温度の急上昇は第Ｎの濃縮器要素に対する第Ｎのパルスの終了の前に開始するべきではない。したがって、パルス１９６は、図１１に示すように、パルス２０２の後に開始する。個別の構成成分は、供給されたサンプル・ガスを含むいくつかの要素によっては、１つまたは複数の化合物を含むことができる。
続いて、トランジスタ１７０は図１１のパルス１９６の開始において分離加熱器１６２に通電し、結果として、パルス１９６の長さの最大約半分の時間に対して加熱器１６２の温度が室温から約２００度（または、設計の他の温度）にまでの振幅の増大を有し、続いて、パルス１９６の残りの時間にわたりその温度に留まる。上記に説明したように、加熱器１６２は様々な構成要素を個々の成分に分離する。分離された構成要素は流れているサンプル流体により検出器１６４に下流に搬送される。検出器１６４は熱伝導検出器、放電電離検出器、または、ガス・クロマトグラフィにおいて一般に使用されている検出器などのいかなる他のタイプの検出器とすることができる。検出器１６４は各個別の構成要素成分の濃度レベルを感知することができ、かつ、対応する信号を増幅器２１０に供給することができる。増幅器２１０は検出器出力信号を増幅することができ、かつ、検出器出力信号を分析のためにデータ処理部に供給することができる。加熱器制御ブロック１６６は、個別の構成要素成分が存在する時にのみ、検出器を可能にするための検出器可能信号２１２を供給することができる。
図１２は微小ガス装置１５の濃縮器、分離器、および、検出器を含む集積回路の基本的なレイアウトである。集積回路は、図１２に示すように、チップを横切って前後に横断するチャネル２５０を含むことができる。チャネル２５０の第１の部分は、検出器２６３、および、上記に説明したような支持部材３０と同様の支持部材を覆って延長するいくつかの加熱器要素２５２を有する。（明らかには示さない）相互作用可能要素は、加熱器要素の各々に隣接してチャネル２５０内に設置されている。加熱器要素２５２の１つのカラムのみを示す一方、チャネル枝部２５４ａからｈの各々が加熱器要素２５２のカラムを有することができることが考えられる。チャネル２５０に沿って間隔を空けられた２と１０００の間の加熱器要素があってよい。
チャネル２５０の第２の下流部分はこれを覆って延長する分離加熱器２６０を有する。分離加熱器は加熱器要素２５２により供給された濃度パルスにおける様々な構成要素の分離に役立つ。最後に、検出器２６４は分離加熱器２６０の下流にチャネル２５０を覆って設けられている。検出器は分離器により供給された分離済みの構成要素成分の各々の濃度を感知することができる。
濃縮器、分離器、および、検出器が集積回路上に設けられているため、他の従来の電子回路はそれらと共に容易に集積することができる。位相加熱器制御ブロック２７０および増幅器２７２は同じ基板上に作成することができる。化学センサ、特に説明したような化学微小センサは、低コスト、高感度、堅牢性、および、非常に小さなサイズなどの多くの魅力的な長所を潜在的にもたらす。
本発明は少なくとも１つの実施形態に関して説明されたが、本明細書を読むと、当業者には多くの改変および修正が明らかとなろう。したがって、冒頭の特許請求の範囲は、全てのそのような改変および修正を含むように従来技術の視点から可能な限り広く解釈されることが意図されている。
可能な漏れ検出器モニタ・システムのブロック図である。 微小ガス検出器装置の詳細を示す図である。 例示的センサ装置の動作の原理を示すレイアウト図である。 図３の例示的センサ装置の断面側面図である。 図３の例示的センサ装置の断面側面図である。 例示的加熱器温度を、センサ装置の各加熱器要素において生成された対応する濃度パルスと共に示すグラフである。 いくつかの加熱器要素の分析対象物質の濃度に対する段階的な増強の形を例示する同加熱器要素を示すグラフである。 約１００％の濃度レベルに到達した濃度パルスを示すグラフである。 他の例示的センサ組立体のレイアウトを示す図である。 流体の流れ（例えば溶岩ガス）のガス組成分析対象物質に対する同流れをサンプル採取するためにセンサをどのように宛がうかの概略図である。 図１０のセンサ組立体の動作を示すタイミング・チャートである。 センサ、濃縮器、分離器、および、センサを含む集積回路の基本レイアウトを示す図である。 ガス漏れ検出器の各部の様々な電力消費量レベルを示す表である。

Claims (10)

  1. 第１のチャネル（３２）内にて該第１のチャネル（３２）に沿って互いに間隔を空けて設けられ且つ前記第１のチャネル（３２）内の流体に露出された２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６）であって、該相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６）の各々が前記相互作用可能要素の温度に依存して前記流体の選択された構成要素を吸着し且つ脱離させる相互作用可能物質を有し、また、該相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６）の少なくとも２つが同じ相互作用可能物質を含む、第１のチャネル内の相互作用可能要素と、
    第２のチャネル（３１）内にて該第２のチャネル（３１）に沿って互いに間隔を空けて設けられ且つ前記第２のチャネル（３１）内の流体に露出された２つ以上の相互作用可能要素（１４０、１４２、１４４、１４６）であって、該相互作用可能要素の各々が前記相互作用可能要素の温度に依存して前記流体の選択された構成要素を吸着し且つ脱離させる相互作用可能物質を有し、また、該相互作用可能要素（１４０、１４２、１４４、１４６）の少なくとも２つが同じ相互作用可能物質を含む、第２のチャネル内の相互作用可能要素と、
    ２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）であって、各加熱器要素が前記第１のチャネル（３２）内の対応する相互作用可能要素および前記第２のチャネル（３１）内の対応する相互作用可能要素と熱的に連絡している、２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）と、
    前記第１のチャネル（３１）内および前記第２のチャネル（３２）内の前記２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）が、時間位相をずらしたシーケンスで加熱器要素（２０、２２、２４、２６）に通電する前に前記第１のチャネル（３２）および第２のチャネル（３１）内の前記流体に露出された状態になることを可能にすべく、前記２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）に結合されている制御装置手段（１４、１３０）と、を含む、流体の１つまたは複数の構成要素を濃縮するための濃縮器。
  2. 前記第１のチャネル（３２）内の前記２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６）は、前記流体の少なくとも一部に露出され且つ該一部に沿って延びる、前記第１のチャネル（３２）の互いに異なった部分を含み、
    前記第２のチャネル（３１）内の前記２つ以上の相互作用可能要素（１４０、１４２、１４４、１４６）は、前記流体の少なくとも一部に露出され且つ該一部に沿って延びる、前記第２のチャネル（３１）の互いに異なった部分を含む、請求項１に記載の濃縮器。
  3. 前記２つ以上の加熱器要素（２０，２２、２４、２６）の各々は前記第１（３２）および第２（３１）のチャネルの対応する部分と熱的に連絡している、請求項２に記載の濃縮器。
  4. 複数のチャネル（３２、３１）内にて該複数のチャネルに沿って互いに間隔を空けて設けられ且つ流体に露出された２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）であって、該相互作用可能要素の各々が、該相互作用可能要素の温度に依存して前記流体の選択された構成要素を吸着し且つ脱離させる相互作用可能物質を有し、また、該相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）の各々が、前記流体のさらに上流にまで至る、各相互作用可能要素の長さよりも大きな長さを有する、相互作用可能要素と、
    ２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）であって、各加熱器要素が、対応する相互作用可能要素と熱的に連絡している、２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）と、
    時間位相をずらしたシーケンスで前記２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）に通電すべく前記加熱器要素に結合されている制御装置手段（１４、１３０）と、を含む、流体の１つまたは複数の構成要素を濃縮するための濃縮器。
  5. 流体中の１つまたは複数の構成要素の高められた濃度を感知するためのセンサ組立体であって、
    第１のチャネル（３２）内にて該第１のチャネル（３２）に沿って互いに間隔を空けて設けられ且つ前記流体に露出された２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６）であって、該相互作用可能要素の各々が、前記相互作用可能要素の温度に依存して前記流体の選択された構成要素を吸着かつ脱離させる相互作用可能物質を有する相互作用可能要素と、
    第２のチャネル（３１）内にて該第２のチャネル（３１）に沿って互いに間隔を空けて設けられ且つ流体に露出された２つ以上の相互作用可能要素（１４０、１４２、１４４、１４６）であって、相互作用可能要素の各々が、前記相互作用可能要素の温度に依存して前記流体の選択された構成要素を吸着し且つ脱離させる相互作用可能物質を有する、相互作用可能要素と、
    ２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）であって、各加熱器要素が、前記第１のチャネル（３２）の対応する相互作用可能要素および前記第２のチャネル（３１）の対応する相互作用可能要素と熱的に連絡している、２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）と、
    １つまたは複数の上流の相互作用可能要素により生成された濃度パルスが下流相互作用可能要素に到達する実質的な時点で、前記相互作用可能要素の各々が加熱状態になり、かつ、選択された構成要素を前記流体中に脱離させるようにすべく、各チャネル内の２つ以上の相互作用可能要素が、時間位相をずらしたシーケンスで前記加熱器要素（２０、２２、２４、２６）に通電する前に前記流体に露出された状態になるよう、前記２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）に結合されている、制御装置手段（１４、１３０）と、
    １つまたは複数の相互作用可能要素により供給された濃度パルスの１つの選択された構成要素を個別の構成要素成分に分離するための分離器手段（１２６）と、
    前記個別の構成要素成分の１つまたは複数における濃度を感知するための検出器手段（１２７、１２８）と、を含むセンサ組立体。
  6. 前記検出器手段（１２７、１２８）は熱伝導検出器を含む、請求項５に記載のセンサ組立体。
  7. 前記制御装置手段（１４、１３０）は前記加熱器要素に通電していない時に不活性なスリープ・モードにある、請求項５に記載のセンサ組立体。
  8. １組の２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）であって、各組の相互作用可能要素が、複数のチャネル（３２、３１）のそれぞれチャネル内にて該複数のチャネルに沿って互いに間隔を空けて設けられ且つ流体に露出されており、前記相互作用可能要素の各々が、前記相互作用可能要素の温度に依存して前記流体の選択された構成要素を吸着し且つ脱離させる相互作用可能物質を有し、前記相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）の少なくとも２つは同じ相互作用可能物質を含んでいる、１組の２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）を提供する工程と、
    前記相互作用可能物質が前記流体から１つまたは複数の構成要素を吸着するのを待つ工程と、
    時間位相をずらしたシーケンスで１組の前記２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）を加熱する工程と、を含む流体の１つまたは複数の構成要素を濃縮するための方法。
  9. Ｍ個のチャネル（３２、３１）の各々に対してＮ個の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）を提供する工程であって、ＮおよびＭは１より大きく、前記Ｎ個の相互作用可能要素の各々はそれぞれ各チャネル内にこれに沿って間隔を空けられ、かつ、流体に露出されており、前記Ｎ個の相互作用可能要素の各々は、前記Ｎ個の相互作用可能要素の各々が、下流の相互作用可能要素に向かって下流に前記流体により搬送される対応する濃度パルスを生成するために、加熱されると、選択された構成要素を前記流体中に脱離させるように、前記相互作用可能要素の温度に依存して前記流体の選択された構成要素を吸着し且つ脱離させるようになされている、相互作用可能物質を提供する工程と、
    前記流体に各チャネルの前記Ｎ個の相互作用可能要素を露出させる工程と、
    各チャネルの前記Ｎ個の相互作用可能要素が前記流体から１つまたは複数の構成要素を吸着するのを待つ工程と、
    時間位相をずらしたシーケンスで各チャネル（３２、３１）の前記Ｎ個の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）を加熱する工程であって、これにより、前記下流相互作用可能要素の各々が、前記上流相互作用可能要素の１つまたは複数により供給された前記個々のチャネルの前記濃度パルスが下流相互作用可能要素に到達した時に加熱されるようになされた、Ｎ個の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）を加熱する工程と、を含む流体の１つまたは複数の構成要素を濃縮するための方法。
  10. 複数のチャネル（３２、３１）にして、該複数のチャネルの各々が、該チャネルに沿って互いに間隔を空けて設けられ且つ流体に露出されている２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）を有している、複数のチャネル（３２、３１）であって、前記相互作用可能要素の各々が、該相互作用可能要素の温度に依存して前記流体の選択された構成要素を吸着し且つ脱離させる相互作用可能物質を含み、また、前記相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）の少なくとも２つが、前記サンプル流体が第１の相互作用可能要素を、続いて、第２の相互作用可能要素を通過しなければならないように、前記流体中に配置されている、複数のチャネルと、
    ２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）であって、各加熱器要素が各チャネル内の対応する相互作用可能要素と熱的に連絡している、２つ以上の加熱器要素（２０、２２、２４、２６）と、
    各チャネルの前記２つ以上の相互作用可能要素（４０、４２、４４、４６、１４０、１４２、１４４、１４６）が、時間位相をずらしたシーケンスで前記加熱器要素に通電する前に前記流体に露出されることを可能にすべく、前記２つ以上の加熱器要素に結合された制御装置手段（１４、１３０）と、を含む、流体の１つまたは複数の構成要素を濃縮するための濃縮器。
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