JP2016519764A - 帯電物質搬送チャンバを有するイオン移動度分光分析（ｉｍｓ）装置 - Google Patents
帯電物質搬送チャンバを有するイオン移動度分光分析（ｉｍｓ）装置 Download PDFInfo
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Abstract
イオン検出アセンブリは、ドリフトチャンバ、入口アセンブリ、及び捕集アセンブリを有する。ドリフトチャンバは、ほぼ非導電性の材料及び／又は半導体材料により形成する。パターン形成抵抗配線をドリフトチャンバの内面又は外面のうち一方又は双方に堆積させる。パターン形成抵抗配線は電気エネルギー源に接続するよう構成する。入口アセンブリ及び捕集アクセスはドリフトチャンバに流体接続する。入口アセンブリは、サンプルを受け入れる入口と、サンプルをイオン化する反応領域と、及びイオン化したサンプルのドリフトチャンバへの進入を制御するゲートとを有する。捕集アセンブリは、イオン化したサンプルがドリフトチャンバを通過した後、イオン化したサンプルを捕集する捕集プレートを有する。【選択図】図１
Description
本件出願は、「帯電粒子搬送チャンバを有するイオン移動度分光分析（ＩＭＳ）装置（ION MOBILITY SPECTROMETRY (IMS) DEVICE WITH CHARGED PARTICLE TRANSPORTATION CHAMBER）」と題する２０１３年３月１８日出願の米国仮特許出願第６１／８０２，９２８号（参照によりその全体が本明細書に組み入れられるものとする）の恩典を請求し、また「帯電粒子搬送チャンバを有するイオン移動度分光分析（ＩＭＳ）装置（ION MOBILITY SPECTROMETRY (IMS) DEVICE WITH CHARGED PARTICLE TRANSPORTATION CHAMBER）」と題する２０１３年７月３１日出願の米国仮特許出願第６１／８６０，７７３号の恩典を請求する。
イオン移動度分光分析は、イオン化されたイオン化物質、例えば、分子及び原子を分離して同定するのに使用できる分析技術である。イオン化物質は搬送バッファガスにおける移動度に基づいて気相で同定することができる。したがって、イオン移動度分光分析（ＩＭＳ：ion mobility spectrometer）は、関心対象サンプルからの物質をイオン化し、またこの結果生ずるイオンが検出器に到達するに要する時間を測定することによって物質を同定することができる。例えば、ＩＭＳ検出器は、イオン化物質が電界によってチャンバ入口からチャンバ出口に駆動されるイオン搬送チャンバを使用する。イオンの飛行時間はイオン移動度に関連し、イオン移動度は、イオン化された物質の質量及びジオメトリに関連する。ＩＭＳ検出器の出力はピーク高さ対ドリフト時間のスペクトルとして視覚的に表すことができる。幾つかの事例において、ＩＭＳ検出器は、上昇した温度（例えば、摂氏１００度（１００℃））で動作する。他の事例では、ＩＭＳ検出器は加熱しないで動作することができる。ＩＭＳ検出器は軍事及びセキュリティ用途、例えば、ドラッグ、爆発物等を検出するのに使用することができる。ＩＭＳ検出器は、さらに、研究室分析用途に、補完的な検出技術、例えば、質量分光分析、液体クロマトグラフィ等とともに使用することができる。
複数区域を有する帯電物質搬送チャンバは、高コスト、複雑な組立て、頻繁かつ手間のかかるメンテナンス、及び信頼性問題を含む制約をうけることがよくある。連続導電性本体又は内面における連続的導電性コーティングを有するガラス又はセラミック製のチューブに基づく他の既存一体ピースチャンバは、検出品質を損なう恐れがある非均一性及び／又は不安定な耐久性を有する。
本明細書に記載する本発明イオン検出アセンブリは、帯電物質搬送チャンバ（例えば、イオン化／反応領域及び／又はドリフト領域のために使用する）と、入口アセンブリと、及び捕集アセンブリとを備える。帯電物質搬送チャンバは、ほぼ非導電性の材料及び／又は半導体材料により形成する。パターン形成抵抗配線をドリフトチャンバの内面又は外面のうち一方又は双方に堆積させる。パターン形成抵抗配線は電気エネルギー源に接続するよう構成する。入口アセンブリ及び捕集アクセスはドリフトチャンバに流体接続する。入口アセンブリは、サンプルを受け入れる入口と、サンプルをイオン化する反応領域と、及びイオン化したサンプルのドリフトチャンバへの進入を制御するゲートとを有する。捕集アセンブリは、イオン化したサンプルがドリフトチャンバを通過した後、イオン化したサンプルを捕集する捕集プレートを有する。
この概要は、以下の詳細な説明に記載の簡素化した形式でのコンセプトのうち選択したものを紹介するためのものである。この概要は、特許請求した要旨の重要な特徴又は根本的特徴を同定すること意図するものではなく、特許請求した要旨の範囲を決定する一助として使用することを意図するのでもない。
添付図面につきより詳細な説明を記載する。図面において、参照数字の最左側の桁は、参照数字が現れる図番を示す。説明及び図面における異なる実施形態における同一参照数字は類似又は同一の対象物を示す。
図１は、イオン移動度分光分析（ＩＭＳ）システム１００のような分光分析システムを示す。ＩＭＳ検出技術を本明細書に記載するが、種々の異なる分光分析装置は、本発明の構造、技術及び手法から恩恵を受けることができることに留意されたい。本発明はこのような変更を包括及び包含することを意図する。ＩＭＳシステム１００は、非加熱（例えば、周囲（大気又は室内）温度）検出技術を採用する分光分析機器を含む。例えば、ＩＭＳシステム１００は、軽量爆発物検出器として構成することができる。しかし、爆発物検出器は単なる例示としてのみ説明するもので、本発明はこれに限定するものではないことを意図することに留意すべきである。したがって、本発明技術は他の分光分析機器構成に使用することができる。例えば、ＩＭＳシステム１００は化学物質検出器として構成することができる。他の実施形態において、ＩＭＳシステム１００は、加熱検出技術を採用することができる。例えば、ＩＭＳシステム１００は、適度に加熱した検出器、十分加熱した検出器等として構成することができる。ＩＭＳシステム１００としては、関心対象サンプルからの物質（例えば、粒子）を反応領域／チャンバに導入するためのサンプル収容ポートを有するサンプル検出器１０２のような検出デバイスがあり得る。例えば、サンプル検出器１０２はサンプル採取すべき空気をサンプル検出器１０２に受入れる入口１０４を有することができる。
幾つかの実施形態において、サンプル検出器１０２は、入口１０４に整列させて接続したガスクロマトグラフ（図示せず）のような他のデバイスを有することができる。例えば、ＩＭＳシステム１００はガスクロマトグラフィ−イオン移動度分光分析（ＧＣ-ＩＭＳ：gas chromatography-ion mobility spectrometry）用に構成し、サンプル検出１０２を、共通サンプル導入のためにガスクロマトグラフ（ＧＣ：gas chromatograph）に接続する（例えば、イオン化した分子をＧＣから溶出するとき、ＧＣ毛細カラムは、イオン化した分子を含むサンプル検出器１０２に接続する）。しかし、ガスクロマトグラフは単に例として挙げたもので、本発明を限定することを意味しない。したがって、サンプル検出器１０２は、限定するものではないが、高圧液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ：high-pressure liquid chromatography）、イオン移動度分光分析-質量分光分析（ＩＭＳ-ＭＳ：ion mobility spectrometry-mass spectrometry）（例えば、四極飛行時間及び／又はフーリエ変換サイクロトロン共鳴技術による）、液体クロマトグラフィ-イオン移動度分光分析-質量分光分析（ＬＣ-ＩＭＳ-ＭＳ：liquid chromatography-ion mobility spectrometry-mass spectrometry）等々を含む、他の検出機器を使用することができる。
図２につき説明すると、入口１０４はイオン検出アセンブリ１０６により画定する。イオン検出アセンブリ１０６は、入口アセンブリ１０８と、反応／イオン化チャンバ（例えば、反応チャンバ１３２）と、ゲート１３４と、ドリフトチャンバ（例えば、ドリフトチューブ１１０）と、及び捕集アセンブリ１１２とを備える。ドリフトチューブ１１０及び／又は反応チャンバ１３２は、限定するものではないが、セラミック材料（例えば、カオリナイト、酸化アルミニウム、酸化物結晶、窒化物材料、炭化物材料、炭化ケイ素、炭化タングステン等）、ガラス、陶材、ポリマー、及び／又は複合材料を含む、ほぼ非導電性（例えば、絶縁性）の材料で形成した１つ又は複数の壁を有するチャンバ（例えば、チューブ１１４）から構成する。しかし、これら材料は単なる例として挙げたもので、本発明を限定することを意味するものではない。したがって、他の実施形態において、チューブ１１４は他の材料を使用して構成することができる。例えば、チューブ１１４は半導体材料で構成し、これによりチューブ１１４の内面に（例えば、絶縁性材料で構成したチューブに対して）堆積したパターン形成抵抗配線とともに使用するとき、チューブ１１４内により一層均一な電界を生ずることができる。本発明の実施形態において、ドリフトチャンバ及び反応／イオン化チャンバのうち一方又は双方を、本明細書に記載のチューブ１１４を有する帯電物質搬送チャンバとして構成する。例えば、幾つかの実施形態において、ドリフトチューブ１１０がチューブ１１４を有する。他の実施形態において、反応チャンバ１３２がチューブ１１４を有する。さらに他の実施形態において、ドリフトチューブ１１０及び反応チャンバ１３２の双方がチューブ１１４を有する（例えば、それぞれが個別のチューブ１１４を有する、双方が同一のチューブ１１４を使用する、それぞれが同一チューブ１１４の一部を有する、等々）。しかし、ドリフトチャンバ及び反応／イオン化チャンバは単に例として挙げたものであり、本発明を限定することを意味しない。他の実施形態において、チューブ１１４を有する帯電物質搬送チャンバを異なる構成にする。
チューブ１１４は内面１１６及び外面１１８を有する。チューブ１１４のどちらか一方の端部又は双方の端部、及び／又はチューブ１１４の１つ又は複数のドリフトセグメントは開放し、物質（例えば、蒸気、粒子等）がチューブ１１４を通過できるようにする。パターン形成抵抗配線１２０をチューブ１１４の内面１１６及び／又は外面１１８に堆積する。例えば、抵抗配線１２０は、導電性インク、導電性ペースト、真空蒸着、電気めっき、化学処理等を用いてチューブ１１４の内面１１６及び／又は外面１１８に印刷する。幾つかの実施形態において、ドリフトチューブ１１０は、１つより多いパターン形成抵抗配線、例えば、チューブ１１４の内面１１６に印刷した第１抵抗配線１２０、及びチューブ１１４の外面１１８に印刷した第２抵抗配線１２０を設ける。パターン形成抵抗配線は、チューブ１１４の表面における導電性（例えば、チューブ１１４の内面１１６及び／又は外面１１８に沿って堆積したパターン形成抵抗配線における）を含む、導電性をチューブ１１４に沿って付与する。パターン形成抵抗配線は、イオン検出アセンブリ１０６の種々の領域、例えば、限定しないが、入口領域、反応領域等に印刷することができる。
本明細書に記載のように、抵抗配線１２０は、小アクティブ内部表面積（例えば、一般的な積層可能なドリフトチューブに比較して）をもたらす。さらに、１つ又は複数の抵抗配線１２０を配置するチューブ１１４の表面は、汚染物が溜まるおそれのあるギャップ及び／又は凹所が少なくともほとんどないようにし、さもないとチューブ１１４に対するクリーニングサイクル等のメンテナンス手順が拡大及び／又は複雑化することになる。抵抗配線１２０は、チューブ１１４の長さに沿って連続的かつ一定の及び／又はほぼ均一な温度及び／又は電界を付与することができる。本発明の実施形態において、抵抗配線１２０のジオメトリにより、比較的低い抵抗性を有して長期間にわたる表面抵抗の良好な安定性をもたらすことができる導電性配線材料で、比較的高い総抵抗（例えば、高電圧（ＨＶ）電源の実施例に使用する）を可能にする。さらに、本発明によれば、本明細書に記載の形態は、チューブ１１４の長手方向軸線にほぼ直交する方向の電界を減少及び／又は最小化するとともに、外部電界のチューブ１１４内部への貫入を減少及び／又は最小化することができる。
図示のように、ドリフトチューブ１１０は一体構造にすることができ、このことは、例えば、一般的な積層可能なドリフトチューブ形態よりも一層高い信頼性をもたらすことができる。さらに、ドリフトチューブ１１０は、必ずしも外部ハウジングを必要とせず、したがって、例えば、システム１００の製造及び／又はメンテナンスに関連するコストを潜在的に低減することができる。例示的な実施形態において、ドリフトチューブ１１０は必ずしも外部加熱素子を必要としない。例えば、加熱素子（例えば、１つ又は複数の抵抗配線１２０）は、チューブ１１４上に堆積（例えば、チューブ１１４の外面１１８に堆積）し、チューブに対して制御した（例えば、加熱した）温度を確立するよう機能させることができる。このような形態は、本明細書に記載のようなシステム１００を製造するためのコスト及び／又は複雑さを一層低減することができる。幾つかの実施形態において、チューブ１１４の外面１１８に堆積した抵抗配線１２０は、（例えば、チューブ１１４の内部における電界の改良した均一性をもたらすため）チューブ１１４の内面１１６に堆積した抵抗配線１２０と同様の電位を生ずるよう構成する。
図３に示すように、抵抗配線１２０は、チューブ１１４の内面１１６に順次隣接配置した複数巻回を有する螺旋状抵抗配線として構成することができる。本明細書に使用するように、用語「巻回（turn）」は、チューブ１１４の内面１１６及び／又はチューブ１１４の外面１１８に対するパターン形成抵抗配線セグメントにおける部分的又は全体的な周方向行程に関連する。幾つかの実施形態において、巻回は、チューブ１１４の長手方向軸線１２６に対して画定される直交方向から或る角度をなして指向することができる（例えば、図３及び６に示す螺旋状抵抗配線１２０の場合）。さらに、巻回は、チューブ１１４の長手方向軸線１２６に対して全体的に（例えば、少なくともほぼ）直交するよう指向させることができる。例えば、図４及び５に示すように、抵抗配線１２０は、チューブ１１４の内面１１６に順次隣接して堆積した複数巻回で構成することができ、この場合、１個又は複数個の巻回は、チューブ１１４の長手方向軸線１２６に少なくともほぼ直交するよう指向する。巻回は、チューブ１１４の内面１１６（例えば、図３に示すように）及び／又はチューブ１１４の外面１１８（例えば、図６に示すように）に対するパターン形成抵抗配線におけるセグメントの全体的周方向行程に関連することができる。さらに、巻回は、チューブ１１４の内面１１６に対するパターン形成抵抗配線におけるセグメントの部分的周方向行程に関連することができる（例えば、図４に示すように、２７０゜よりも大きいが、３６０゜よりも小さい角度範囲の巻回、又は図５に示すように、２７０゜より小さい角度にわたる巻回）。
本発明の実施形態において、巻回数は変動することができる（例えば、特定チャンバのジオメトリ、動作電圧要件、発生電界の所望の均一性等に基づいて）。例えば、抵抗配線１２０の隣接巻回間のギャップは、絶縁破壊電圧によって制限することができる。さらに、抵抗配線１２０の幅は、抵抗配線１２０とチューブ１１４の長手方向軸線１２６との間の角度に基づいて決定することができる。例えば、より大きい幅の抵抗配線１２０は、抵抗配線１２０と長手方向軸線１２６との間の角度がより大きく、材料軌跡の転向がより大きい場合に使用することができる。このようにして、巻回／リング間又はそれらのオーバーラップ群間のギャップは、動作電圧に信頼性高く耐えられる最小距離に基づいて選択することができ、また巻回／リング又はそれらのオーバーラップ群の幅は、巻回／リング又はそれらのオーバーラップ群のチャンバ軸線に対する直交性をほぼ維持する最大幅に基づいて選択することができる。一実施形態において、抵抗配線１２０は１８個の巻回を有することができる。他の形態において、抵抗配線１２０は３６個の巻回を有することができる。さらに他の形態において、抵抗配線１２０は７２個の巻回を有することができる。しかし、これら形態は、単に例示的であって、本発明を限定するものではない。したがって、他の形態において、抵抗配線１２０は、１８個より少ない巻回、１８〜３６個の間における巻回、３６〜７２個の間における巻回、７２個より多い巻回等を有することができる。
幾つかの実施形態において、パターン形成抵抗配線の各巻回は、順次の巻回を直列にして電気的接続する。例えば、図３に示すように、螺旋状抵抗配線１２０の隣接巻回を順次チューブ１１４の内面１１６に接続する。図４及び５につき説明すると、抵抗配線１２０の隣接巻回は、１個又は複数個のジャンパー１２８を使用して互いにに接続することができる。図４及び５に示すように、抵抗配線１２０の隣接巻回は、チューブ１１４の内面１１６に堆積したジャンパー１２８を使用して互いにに接続することができる。
図８〜１５Ｂにつき全体的に説明すると、塗布ツールを使用して、種々の抵抗配線パターンを非導電性又は半導体のチューブにおける内面及び／又は外面に塗布することができる。本発明の実施形態において、チューブと塗布ツールとの間の相対移動を変動させて、異なる抵抗配線を生ずることができる。例えば、図８に示すように、導電性インク又はフィルムによる抵抗配線１２０をチューブ１１４の内面１１６及び／又は外面１１８に塗布し、この塗布は、制御した速度でチューブ１１４を回転するとともに、チューブ１１４を、静止した又は少なくともほぼ静止した塗布ツール、例えば、インク塗布スタイラス１２２に対して長手方向（例えば、水平方向）に前進させる。チューブ１１４のインク塗布スタイラス１２２に対する移動により、チューブ１１４の内面１１６及び／又は外面１１８に対してパターンを生ずる。
本明細書に記載のように、チューブ１１４及び／又はインク塗布スタイラス１２２の移動に言及する用語、例えば、「回転する」、「前進する」等は、チューブ１１４のインク塗布スタイラス１２２に対する相対移動を記述するのに使用する。したがって、幾つかの実施形態において、チューブ１１４は、インク塗布スタイラス１２２を前進させつつ回転させる。他の実施形態において、インク塗布スタイラス１２２は、チューブ１１４を前進させつつ回転させる。さらに他の実施形態において、チューブ１１４及びインク塗布スタイラス１２２は、どちらか一方又は双方を前進させつつ、双方を回転させる。さらに別の実施形態において、チューブ及びインク塗布スタイラス１２２は、どちらか一方又は双方を回転させつつ、双方を前進させる。他の実施形態において、インク塗布スタイラス１２２は、チューブ１１４を静止又は少なくともほぼ静止させた状態等にしたままで、回転及び前進させる。
チューブ１１４及び／又はインク塗布スタイラス１２２の異なる速度及び／又は移動シーケンスを使用して、チューブ１１４に異なるパターンを生ずる。図９につき説明すると、連続的な導電性コーティングを有するパターン形成抵抗配線は、チューブ１１４の両側端部間に設置し、この設置は、チューブ１１４を制御した速度で回転させるとともに、チューブ１１４の長手方向移動をチューブ１１４の回転運動よりも極めて緩慢にすることによって行う。回転及び長手方向移動の相対速度差により、密巻回導電性スパイラルを形成する。幾つかの実施形態において、抵抗配線１２０の隣接セグメントはオーバーラップし、この結果、チューブ１１４の内面１１６及び／又は外面１１８に連続的な導電性コーティング１２４が得られる。十分高い抵抗を有する導電性インク及び／又はフィルムが、この形態において堆積されて、特定の総ドリフトチューブ抵抗が得ることができる。
図１０に示すように、多重螺旋状抵抗配線１２０をチューブ１１４に設置することができ、この設置は、塗布ツールを、チューブ１１４の端部で、先行抵抗配線１２０の原点に対して９０゜の角度をなして、又は３６０゜の他の分割角度位置に再位置決めすることによって行うことができる。この技術を使用して、互いにほぼ平行な多重抵抗配線１２０を生ずることができる。本発明の実施形態において、ほぼ平行な抵抗配線１２０を使用してチューブ１１４の端部により大きな対称性を付与する（例えば、単一抵抗配線１２０と比較して）。
図１１Ａ及び１１Ｂにつき説明すると、多重抵抗配線１２０は、チューブ１１４の両側端部間に生成することができる。図１１Ａに示すように、制御した（例えば、少なくともほぼ一定の）速度でのチューブの回転とともに、第１方向への比較的速い速度での長手方向移動により、チューブ１１４の両側端部間に僅かに湾曲した抵抗配線１２０を生ずる。次に、チューブ１１４の反対向き第２方向への長手方向移動を用いて他の後続する若干平行な抵抗配線１２０をチューブ１１４の両側端部間に設置する。このようにして、一連のほぼ平行な抵抗配線１２０をチューブ１１４の両側端部間に堆積する。他の実施形態において、平行な抵抗配線１２０をチューブ１１４の両側端部間に設置する（例えば、図１１Ｂに示すように）。本発明の実施形態において、これら技術を用いて、チューブ１１４の両側端部間において、より一定の電気的接続を生ずる（単一抵抗配線１２０と比較して）。
図１２に示すように、図８〜１１に示す配線パターンのような種々の配線パターン形態を一緒に実現できる。これら形態において、制御した速度（例えば、少なくともほぼ一定の）速度での回転とともに、第１期間にわたる比較的緩慢な長手方向移動の結果として、抵抗配線１２０の巻回が得られる。さらに、第１期間中にチューブ１１４の長手方向移動を停止することもできる。この運動に続いてチューブ１１４の制御した速度での連続する回転とともに、第２（より短い）期間にわたる比較的速い長手方向移動の結果として、僅かに湾曲したジャンパー１２８が得られる。チューブ１１４の回転は第２期間中に停止することもでき、この結果として、ほぼ線形的なジャンパー１２８が得られる。次に、制御した速度でのチューブ１１４の回転とともに、比較的緩慢な速度での長手方向移動の結果として、抵抗配線１２０の他の巻回が得られる。再度、この動きに続いて他のジャンパー１２８、抵抗配線１２０の他の巻回等の生成を続ける。このようにして、チューブ１１４の緩慢な及び／又は停止した、並びに比較的速い長手方向移動の交互シーケンスの結果として、チューブ１１４の長手方向軸線１２６に沿ってジャンパー１２８により互いに接続された抵抗配線１２０の一連の巻回が得られる。幾つかの実施形態において、必ずしも限定しないが、真空蒸着を含む他の方法を使用して抵抗配線１２０の同軸状抵抗巻回部分を堆積した後、インク塗布スタイラス１２２を用いてチューブ１１４の長さに沿って１個又は複数個のジャンパー１２８を堆積し、同軸状巻回部分を接続し、チューブ１１４にわたる総抵抗の均一性を向上する。
図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、上述の手法による付加的組合せにより、比較的緩慢な長手方向速度での連続する導電性コーティング１２４を有するパターン形成抵抗配線の密な巻回形態の堆積と、比較的速い長手方向速度での接続ジャンパー１２８の堆積とを交互に実現することができる。図１３Ａは、単一導電性ジャンパー１２８により接続した２つの連続的コーティング部分を示す。図１３Ｂは、複数ジャンパー１２８により接続した数個の短い連続的コーティング部分を示す。幾つかの実施形態において、例えば、少なくともほぼ均一な電界を得るため連続的コーティング部分の幅及び／又は連続的コーティング部分間におけるギャップの幅は、図１２につき説明したパターンのような特別なパターンに近似するよう構成する。本発明の実施形態において、図１３Ａ及び１３Ｂで説明したパターン形成抵抗配線を使用して、イオンを移動させる段階的電界を生じ、この場合、各ジャンパー１２８は、連続的導電性コーティング１２４の隣接部分間での抵抗低下を生ずる。例えば、連続的導電性コーティング１２４よりもジャンパー１２８が高い抵抗を有する（例えば、連続的導電性コーティング１２４よりもジャンパー１２８の断面積を減少させることに起因して）によって、電圧低下を隣接する連続的コーティング部分間に生ずることができる。さらに、パターン形成抵抗配線は、ステンレス鋼ニードルのような塗布ツールによる高圧送給での抵抗性インクを使用して塗布することができる。チューブ１１４及び／又は塗布ツールの運動は、例えば、１つ又は複数のステッパモータを用いて制御することができる。
次に、図１４Ａ及び１４Ｂにつき説明すると、上述の手法による付加的組合せにより、疎に巻回した螺旋状抵抗配線１２０を有するパターン形成抵抗配線の形態を実現することができ、この場合、適度な長手方向速度での堆積とジャンパー１２８の堆積を交互に行う。図１４Ａは、ジャンパー１２８により接続した２つの大きな螺旋状抵抗配線部分を示す。図１４Ｂは、ジャンパー１２８により接続した数個の短い螺旋状抵抗配線部分を示す。
図１５Ａ及び１５Ｂに示すように、チューブ１１４は、内面１１６及び／又は外面１１８上に塗布した連続的な１次導電性コーティング１４０を有し、この１次導電性コーティング１４０上に、２次抵抗配線１２０を塗布することができる。２次抵抗配線１２０は、例えば、先行する図面で説明したような、螺旋状又は任意なパターンの組合せとすることができる。この形態において、１つ又は複数の抵抗配線１２０は、連続的な１次導電性コーティング１４０の均一性における抵抗的及び／又は物理的な不完全さによって引き起こされる電界歪みを減少及び／又は最小化することができる。さらに、連続的な１次導電性コーティング１４０は、ドリフト領域１３６として作用するチューブ１１４の内部に対する外部電界の影響を減少及び／又は最小化することができる。幾つかの実施形態において、チューブ１１４にわたる連続的な１次導電性コーティング１４０の総抵抗は、２次抵抗配線１２０の抵抗よりも大きい。例えば、連続的な１次導電性コーティング１４０の抵抗は約５００ＭΩとし、抵抗配線１２０の抵抗は約２０ＭΩ〜２００ＭΩの範囲内とすることができる。
次に図１６につき説明すると、幾つかの実施形態において、チューブ１１４は１個又は複数個の開孔（例えば、溝孔１４４）を有するパターン形成抵抗層１４２を有し、これら開孔は、チューブ１１４の長手方向軸線１２６に対してほぼ直交する方向に指向する。本発明の実施形態において、開孔は、例えば、連続層における電位の電気的非対称性によって引き起こされる半径方向電界を減少又は最小化するよう構成する。図１６に示す形態において、溝孔１４４は、軸線方向に交互配置する。しかし、この形態は、単に例として挙げたものであり、本発明を制限することを意味しない。他の実施形態において、溝孔１４４は異なる形状及び／又は整列状態にすることができる。
幾つかの実施形態において、チューブ１１４は、内面１１６及び／又は外面１１８に塗布した多重抵抗配線１２０（例えば、導電性リング）を有し、また抵抗配線１２０は、１つ又は複数の長手方向抵抗配線１４６を使用して結合（例えば、接続）する。例えば、図１７〜２０に示すように、同心状抵抗性インクによる一連のリングとして構成した抵抗配線１２０をチューブ１１４の内面１１６に塗布する。抵抗配線１２０は、次に、例えばチューブ１１４に配置した２個のコネクタ１３０間に接続したほぼ真直ぐな長手方向抵抗性インク配線として構成した長手方向抵抗配線１４６によって結合する。例えば、長手方向抵抗配線１４６は、チューブ１１４の金属化した端部に電気的に接触する。しかし、同心状の抵抗性インクによるリング及びほぼ真直ぐな長手方向抵抗性インク配線は、単に例として挙げたものであり、本発明を限定することを意味しない。他の実施形態において、異なる形態の抵抗配線１２０及び／又は長手方向抵抗配線１４６を使用する。例えば、長手方向抵抗配線１４６を僅かに湾曲した正弦波状等とすることができる。さらに、１個又は複数個の抵抗配線１２０は、例えば、先行する図面で説明したような、螺旋状又は任意なパターンによる組合せとすることができる。
幾つかの実施形態において、同心状リングから成るインクの抵抗性は、真直ぐな連続配線の抵抗性よりも大きい（例えば、相当大きい）。例えば、ほぼ真直ぐな長手方向抵抗インク配線自体の総抵抗を約１００ＭΩとする。この形態は、ほぼ真直ぐな長手方向抵抗インク配線を横切って加わる付加的な並列抵抗（例えば、図２０に示すような）の効果を低減（例えば、最小化）するのに使用することができる。しかし、この抵抗値は、単に例として挙げたものであり、本発明を限定することを意味しない。他の実施形態において、ほぼ真直ぐな長手方向抵抗インク配線の総抵抗を約１００ＭΩより大きい又は小さいものとすることができる。
幾つかの実施形態において、チューブ１１４の外面１１８に堆積した１つ又は複数のパターン形成抵抗配線は、チューブ１１４の内面１１６に堆積した１つ又は複数のパターン形成抵抗配線に電気的に接続する。例えば、ジャンパー１２８を使用して、チューブ１１４の内面１１６に堆積した或る１つの抵抗配線１２０を、チューブ１１４の外面１１８に堆積した１つ又は複数の抵抗配線１２０に接続（例えば、直列接続）することができる。しかし、この形態は、単に例として挙げたものであり、本発明を限定することを意味しない。他の実施形態において、チューブ１１４の外面１１８に堆積した１つ又は複数の抵抗配線１２０、及びチューブ１１４の内面１１６に堆積した１つ又は複数の抵抗配線１２０は、個別に接続（例えば、並列接続）する。
幾つかの実施形態において、チューブ１１４の長さは、少なくとも約２ｃｍ〜１５ｃｍとする。チューブ１１４の内面１１６の直径は少なくとも約２.５ｍｍ〜２５ｍｍとすることができる。さらに、チューブ１１４の外面１１８の直径は、少なくとも約３ｍｍ〜３０ｍｍとすることができる。しかし、これら寸法は、単に例として挙げたものであり、本発明を限定することを意味しない。したがって、他の形態において、チューブ１１４の長さは、少なくとも約２ｃｍ未満とする、又は少なくとも約１５ｃｍより大きいものとすることができる。チューブ１１４の内面１１６の直径は、少なくとも約２.５ｍｍ未満、又は少なくとも約２５ｍｍより大きいものとすることができる。さらに、チューブ１１４の外面１１８の直径は、少なくとも約３ｍｍ未満、又は少なくとも約３０ｍｍより大きいものとすることができる。
パターン形成抵抗配線の幅（例えば、チューブ１１４の長手方向軸線１２６に平行なほぼ長手方向に測ったものとして）は、少なくとも約０.１ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。例えば、抵抗配線１２０の幅は、少なくとも約０.５０８ｍｍ（０.０２０インチ）とすることができる。幾つかの実施形態において、抵抗配線１２０は、１ｃｍあたり少なくとも約２巻回を有する。例えば、パターン形成抵抗配線のピッチ（パターン形成抵抗配線の隣接する巻回を形成する堆積材料の中心線間の間隔として定義することができる）は、少なくとも約０.１ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。抵抗配線１２０のピッチは、少なくとも約０.７１１ｍｍ（０.０２８インチ）とすることができる。しかし、これら寸法は、単に例として挙げたものであり、本発明を限定することを意味しない。したがって、他の形態において、パターン形成抵抗配線の幅は、少なくとも約０.１ｍｍ未満とする、又は１ｍｍより大きいものとすることができる。抵抗配線１２０は、１ｃｍあたり少なくとも約２巻回よりも多い、又は少ないものとすることができる。さらに、パターン形成抵抗配線のピッチは、少なくとも約０.１ｍｍ未満とする、又は少なくとも約１ｍｍより大きいものとすることができる。
幾つかの実施形態において、抵抗配線１２０の１つ又は複数の特性は、チューブ１１４の長さ全体にわたりほぼ一定とすることができる。例えば、抵抗配線１２０のピッチは、チューブ１１４の長さ全体にわたりほぼ一定とすることができる。他の形態において、抵抗配線１２０の１つ又は複数の特性は、チューブ１１４の長さ全体にわたり変動することができる。例えば、パターン形成抵抗配線の隣接巻回間のピッチは、チューブ１１４にわたり変動する（例えば、増加していく及び／又は減少していく）ことができる。パターン形成抵抗配線の幅及び／又は厚さも、チューブ１１４の長さ全体にわたり変動することができる。
１つ又は複数の抵抗配線１２０は、電気エネルギー源に接続し、抵抗配線を付勢して電界を発生するよう構成する。例えば、１つ又は複数の抵抗配線１２０は、厚膜堆積を用いて電気抵抗導体を形成する。幾つかの実施形態において、付勢したとき、ほぼ均一な電界がチューブ１１４内に発生する。実施形態において、電界は高圧（ＨＶ）電界とし、この高圧（ＨＶ）電界により、チューブ１１４（例えば、ドリフト領域／チャンバの様態において）を通過するイオン化した物質の移動を制御することができる。しかし、ほぼ均一な電界は、単に例として挙げたものであり、本発明を限定することを意味しない。例えば、整形電界をチューブ１１４内に発生することができる。例示的な実施形態において、整形電界は、チューブ１１４の長さに沿って強さが変動する（例えば、低めの強度から高めの強度に変動する）。幾つかの実施形態において、１つ又は複数の抵抗配線１２０はイオンを分離するのに使用できるイオン改質器とすることができ、このイオン改質器がない場合には、イオンは類似の移動度を有することになる。例えば、イオン改質器として構成した１つ又は複数の抵抗配線１２０は、イオンを断片化し、またイオン移動度、イオンの質量対電荷比等々を変化させるのに使用することができる。
ドリフトチューブ１１０の一方又は双方の端部にコネクタ１３０を設けることができる。例えば、ドリフトチューブ１１０の端部には、導電性材料で被覆したフランジ（例えば、金属化した導電性フランジ）をキャップ付けすることができる。１つ又は複数の抵抗配線１２０をコネクタ１３０に電気的に接続し、このコネクタ１３０を使用して電気エネルギー源に接続し、抵抗配線を付勢し、また電界を発生できるようにする。しかし、導電性フランジは、単に例として挙げたものであり、本発明を限定することを意味しない。他の実施形態において、１つ又は複数の抵抗配線１２０は、限定しないが、導電性キャップ、導電性コーティング等を含む他のコネクタを用いて、電気エネルギー源に接続することができる。付勢したとき、ドリフトチューブ１１０は、帯電した物質（例えば、イオン）をドリフトチューブ１１０の一方の端部から他方の端部に制御可能な搬送を行うのに使用することができる。
入口１０４は種々のサンプル導入手法を採用することができる。幾つかの実施形態において、空気流を使用することができる。他の事例において、ＩＭＳシステム１００は、種々の流体及び／又はガスを使用して物質を入口１０４に引き込むことができる。物質を入口１０４に引き込む手法としては、ファン、加圧ガス、ドリフト領域／チャンバを流れるドリフトガスによって生ずる真空等の使用がある。例えば、サンプル検出器１０２をサンプリングラインに接続することができ、周囲環境からの空気（例えば、室内空気）をサンプリングライン内にファンを使用して引き込む。ＩＭＳシステム１００は、ほぼ環境気圧で動作することができるが、空気又は他の流体の流れを用いてサンプル物質を反応領域に導入することもできる。他の事例において、ＩＭＳシステム１００はより低い圧力（例えば、環境気圧よりも低い圧力）で動作することができる。さらに、ＩＭＳシステム１００は、サンプル源からの物質導入を行う他のコンポーネントを有することができる。例えば、ヒータのような脱離装置をＩＭＳシステム１００に設け、サンプルの少なくとも一部分を蒸発させ（例えば、気相化させ）、そのサンプル部分を入口１０４に引き込むことができる。例えば、サンプルプローブ、綿棒、雑巾等を使用して、表面から関心対象サンプルを採取することができる。次に、サンプルプローブを使用して、サンプルをＩＭＳシステム１００の入口１０４に送給することができる。ＩＭＳシステム１００には予濃縮装置も設け、物質塊（物質ボーラス）に濃縮する、又は物質塊を反応領域に進入させることができるようにする。
サンプルの一部分を小孔入口（例えば、ピンホール）として構成した入口１０４からサンプル検出器１０２内に引き込むことができ、この引き込みは、例えば、サンプル検出器１０２の内部容積に流体連通するダイヤフラムを使用して行うことができる。例えば、内部容積内の内圧がダイヤフラムの移動によって減少するとき、サンプルの一部分は、入口１０４からピンホールを経てサンプル検出器１０２内に搬送される。ピンホールを通過した後、そのサンプル部分は入口アセンブリ１０８に進入する。入口アセンブリ１０８は反応チャンバ１３２を有することができ、この反応チャンバ１３２において、例えば、コロナ放電イオナイザ（例えば、コロナ放電ポイントを有する）のようなイオン化源を用いてサンプルをイオン化し、また可能であれば改質する（例えば、１つ又は複数の反応剤を用いて）ことができる。しかし、コロナ放電イオナイザは、単に例として挙げたものであり、本発明を限定することを意味しない。イオン化源の他の例には、必ずしも限定しないが、放射性及び電気的イオン化源、例えば、光イオン化源、電気スプレー源、マトリクス支援レーザー脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ：matrix assisted laser desorption ionization）源、ニッケル−６３源（６３Ｎｉ）、アメリシウム−２４１源（２４１Ａｍ）等がある。幾つかの事例において、イオン化源は、関心対象サンプルからの物質を多段階でイオン化することができる。例えば、イオン化源は、反応チャンバ１３２内のガスをイオン化するコロナを発生し、次にこのコロナを使用して関心対象物質をイオン化する。ガスの例としては、必ずしも限定しないが、窒素、水蒸気、空気に含まれるガス等がある。
実施形態において、入口アセンブリ１０８は、ポジティブモード、ネガティブモード、ポジティブモードとネガティブモードとの間での切替えモード等で動作することができる。例えば、ポジティブモードでは、イオン化源は関心対象サンプルから正イオンを発生するとともに、ネガティブモードでは、イオン化源は関心対象サンプルから負イオンを発生する。ポジティブモード、ネガティブモード、又はポジティブモードとネガティブモードとの間での切替えモードでの入口アセンブリ１０８の動作は、実施の優先傾向、予測されるサンプルタイプ（例えば、爆発物、麻薬物、毒性工業化学物質）等に依存し得る。さらに、イオン化源は、周期的にパルス動作することができる（例えば、サンプル導入、ゲート動作、イベント生起等に基づく）。
サンプルイオンは、次に、電界（例えば、上述のドリフトチャンバにおけるのと同一又は類似のやり方で発生させる）を使用してゲートアセンブリに向けて方向付けすることができる。ゲートアセンブリは、１個又は複数個のゲートグリッドを有し、また瞬間的に開いてサンプルイオンの小クラスタ（集団）をドリフト領域に進入させることができるようにする。例えば、入口アセンブリ１０８は、ドリフト領域１３６の入口端部に電子シャッタ又はゲート１３４を設けることができる。実施形態において、ゲート１３４はドリフト領域１３６へのイオン進入を制御する。例えば、ゲート１３４はワイヤメッシュを有し、このワイヤメッシュに対して電位差を印加又は除去する。ドリフト領域１３６は、電界を発生するようその長さに沿って互いに離間させた電極を有し、イオンをドリフト領域１３６に沿って引き込む、及び／又はドリフト領域１３６においてゲート１３４に対してほぼ対向配置させた検出器に向けて方向付けできるようにする。例えば、電極を有するドリフト領域１３６は、ドリフト領域１３６にほぼ均一な電界を発生することができる。サンプルイオンは捕集（コレクタ）電極で捕集することができ、この捕集電極は分析機器に接続して種々のサンプルイオンの飛行時間を分析できるようにする。例えば、ドリフト領域１３６の遠端における捕集プレート１３８がドリフト領域１３６に沿って通過するイオンを捕集する。
ドリフトチューブ１１０を使用して、ドリフト領域１３６に進入したイオンを個別イオンのイオン移動度に基づいて分離することができる。イオン移動度はイオンにおける電荷等によって決定する。このようにして、ＩＭＳシステム１００は、飛行時間に基づいてイオンを分離することができる。ドリフト領域１３６は、ゲート１３４からコレクタまで延在するほぼ均一な電界を有することができる。コレクタは、電荷が捕集プレート１３８に接触するとき、電荷に基づいてイオンを検出する捕集プレート１３８（例えばファラデープレート）とすることができる。実施形態において、ドリフトガスをドリフト領域１３６に供給し、この供給は捕集プレート１３８に向かうイオンの移動経路とはほぼ逆向きに行う。例えば、ドリフトガスは捕集プレート１３８に隣接する位置からゲート１３４に向けて流すことができる。例えば、ドリフトガスとしては、必ずしも限定しないが、窒素、ヘリウム、空気、再循環する空気等がある。例えば、ポンプを使用して、イオンの流れの方向とは逆向きにドリフト領域１３６に沿って空気を循環させることができる。空気は、例えば、分子篩パックを使用して乾燥及び浄化することができる。
実施形態において、サンプル検出器１０２は、関心対象物質の同定を促進する種々のコンポーネントを有することができる。例えば、サンプル検出器１０２は、カリブラント（検量体）及び／又はドーパント（不純物）成分を含む１個又は複数個のセルを有することができる。カリブラントを使用してイオン移動度の測定を較正することができる。ドーパントを使用して分子を選択的にイオン化することができる。ドーパントは、さらに、サンプル物質と組み合わせてイオン化することができ、サンプル物質単独に対応するイオンよりもより効果的に検出できるイオンを形成する。ドーパントは、入口１０４、反応チャンバ１３２、及び／又はドリフト領域１３６のうち１つ又はそれ以上に供給することができる。サンプル検出器１０２は、サンプル検出器１０２の動作中、異なる箇所、できれば異なる時点にドーパントを供給するよう構成することができる。サンプル検出器１０２は、ドーパント送給をＩＭＳシステム１００の他のコンポーネント動作と協調するよう構成することができる。
コントローラは、イオンが捕集プレート１３８に達するとき、捕集プレート１３８における電荷変化を検出することができる。したがって、コントローラは、対応するイオンから物質を同定することができる。実施形態において、コントローラを使用して、ゲート１３４の開放を制御することもでき、これによりドリフト領域１３６に沿う異なるイオンの飛行時間のスペクトルを発生することができる。例えば、コントローラを使用してゲート１３４に印加する電圧を制御することができる。ゲート１３４の動作は、イベント生起等に基づいて周期的に生ずるよう制御することができる。例えば、コントローラは、どのくらい長くゲート１３４を開く及び／又は閉じるよう、イベント生起（例えば、コロナ放電）、周期的等に基づいて調整することができる。さらに、コントローラは、イオン化源のモード（例えば、入口アセンブリ１０８がポジティブモード又はネガティブモードにあるか否か）に基づいて、ゲート１３４に印加する電位を切り替えることができる。幾つかの実施形態において、コントローラは、爆発物及び／又は化学薬品物質の存在を検出し、またこのような物質があることの警告又は表示をインジケータに提示するよう構成することができる。
実施形態において、そのコンポーネントの幾つか又はすべてを含むＩＭＳシステム１００はコンピュータ制御の下で動作することができる。例えば、プロセッサは、ＩＭＳシステム１００と一緒に又はＩＭＳシステム１００内に設け、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア（例えば、固定論理回路）、手動処理、又はそれらの組合せを用いて本明細書に記載のＩＭＳシステム１００のコンポーネント及び機能を制御する。本明細書で使用する用語「コントローラ」、「機能性」、「サービス」、及び「論理」は、概してＩＭＳシステム１００を制御することに関連するソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアの組合せを表す。ソフトウェア実装の場合、モジュール、機能性又は論理は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ又はＣＰＵｓ）で実行されるとき特別なタスクを実施するプログラムコードを表す。プログラムコードは１つ又は複数のコンピュータ可読メモリデバイス（例えば、内部メモリ及び／又は１つ若しくは複数の有形媒体）等に格納することができる。本明細書に記載の構造、機能、手法及び技術は、種々のプロセッサを有する様々な市販コンピュータプラットフォームで実装することができる。
例えば、サンプル検出器１０２はコントローラに結合して、抵抗配線１２０に供給されるエネルギーを制御できるようにする。コントローラは、処理モジュール、通信モジュール、及びメモリモジュールを有することができる。処理モジュールは、コントローラの処理機能性を処理し、また任意の数のプロセッサ、マイクロコントローラ、又は他の処理システム、コントローラがアクセス若しくは発生するデータ及び他の情報を格納する内蔵若しくは外部のメモリを有することができる。処理モジュールは、本明細書に記載の技術を実現する１つ又は複数のソフトウェアプログラムを実行することができる。処理モジュールは、形成する材料又は採用される処理機構によって限定されるものではなく、したがって、半導体及び／又はトランジスタ（例えば、電子集積回路(IC)コンポーネント）等を介して実装することができる。通信モジュールは、サンプル検出器１０２のコンポーネントと通信するよう動作可能に構成する。通信モジュールは、さらに、処理モジュールと通信可能に結合する（例えば、サンプル検出器１０２から処理モジュールへの通信入力部に対して）。通信モジュール及び／又は処理モジュールは、種々の異なるネットワーク、例えば限定しないが、インターネット、携帯電話ネットワーク、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、無線ネットワーク、公衆電話ネットワーク、イントラネット等と通信するよう構成することができる。
メモリモジュールの例としては、コントローラの動作に関連する種々のデータ、例えば、ソフトウェアプログラム及び／又はコードセグメント、又は処理モジュール及び可能であれがコントローラの他のコンポーネントに命令して本明細書に記載のステップを実施する他のデータを格納する記憶機能性を提供する有形コンピュータ可読媒体がある。したがって、メモリは、例えば、ＩＭＳシステム１００（そのコンポーネントを含む）を動作させる命令のプログラム、スペクトルデータ等のようなデータを格納する。単独メモリモジュールを示すが、メモリ（例えば、有形で持続性のある）の広範囲なタイプ及び組合せを使用することができる。メモリモジュールは、処理モジュールに統合する、又はスタンドアロン・メモリとする、又はその双方の組合せとすることができる。
メモリモジュールとしては、必ずしも限定しないが、着脱可能の及び非着脱可能のメモリコンポーネント、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ（例えば、セキュア・デジタル(ＳＤ)メモリカード、ミニＳＤメモリカード、及び／又はマイクロＳＤメモリカード）、磁気メモリ、光メモリ、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、ハードディスクメモリ、外部メモリ、及び他のタイプのコンピュータ可読記憶媒体があり得る。実施形態において、サンプル検出器１０２及び／又はメモリモジュールは、着脱可能な集積回路カード（ＩＣＣ：Integrated Circuit Card）メモリ、例えば、加入者識別モジュール（ＳＩＭ：Subscriber Identity Module）カード、汎用加入者識別モジュール（ＵＳＩＭ：Universal Subscriber Identity Module）カード、汎用集積回路カード（ＵＩＣＣ：Universal Integrated Circuit Card）によって提供されるメモリを有することができる。
実施形態において、種々の分析装置は、本明細書に記載の構造、技術、手法等を利用することができる。したがって、ＩＭＳシステム１００を本明細書で記載するが、種々の分析機器は、本明細書に記載した技術、手法及び構造等を利用することができる。これらデバイスは、限定された機能性（例えば、シンデバイス）又は堅牢な機能性（例えば、シックデバイス）で構成することができる。したがって、デバイスの機能性は、デバイスのソフトウェア又はハードウェアのリソース、例えば、処理パワー。メモリ（例えば、データ記憶能力）、分析能力等に関連する。
プロセス実施例
以下の説明は、非導電性の又は半導体のチューブにおける内面又は外面のうち一方又は双方に１つ又は複数のパターン形成抵抗配線を堆積することによって帯電物質搬送チャンバを製造する技術の例を記載する。図７は、例示的実施形態における製造プロセス７００であって、図１〜６に図示し、また上述したドリフトチューブ１１０の実施例のような帯電物質搬送チャンバを製造する製造プロセス７００を示す。
以下の説明は、非導電性の又は半導体のチューブにおける内面又は外面のうち一方又は双方に１つ又は複数のパターン形成抵抗配線を堆積することによって帯電物質搬送チャンバを製造する技術の例を記載する。図７は、例示的実施形態における製造プロセス７００であって、図１〜６に図示し、また上述したドリフトチューブ１１０の実施例のような帯電物質搬送チャンバを製造する製造プロセス７００を示す。
図示のプロセス７００において、ほぼ非導電性材料及び／又は半導体材料で形成したチューブにおける内面及び外面の一方又は双方にパターン形成抵抗配線を堆積する（ブロック７１０）。例えば、図１〜６につき説明すると、抵抗配線１２０をチューブ１１４の内面１１６及び／又はチューブ１１４の外面１１８上に堆積する。抵抗配線１２０は、
２００８年７月２１日出願の「FINE LINE THICK FILM RESISTORS BY PHOTOLITHOGRAPHY」と題する米国特許出願公開第２００８／０２７８２７８号；
２００７年５月２９日発行の「Fine line thick film resistors by photolithography」と題する米国特許第７，２２４，２５８号；
２００７年５月４日出願の「FINE LINE THICK FILM RESISTORS BY PHOTOLITHOGRAPHY」と題する米国特許出願公開第２００７／０２６２８４６号；
２０１０年４月２８日出願の「MICROFLUIDIC DEVICES FABRICATED BY DIRECT THICK FILM WRITING AND METHODS THEREOF」と題する米国特許出願公開第２０１０／０２０９３１８号；
２０１０年６月１５日発行の「Microfluidic devices fabricated by direct thick film writing and methods thereof」と題する米国特許第７，７３６，５９２号；
２０１１年３月１８日出願の「FINE LINE THICK FILM RESISTORS BY PHOTOLITHOGRAPHY」と題する米国特許出願公開第２０１１／０２７７８０３号；
１９８４年１１月２７日発行の「Inking system for producing circuit patterns」と題する米国特許第４，４８５，３８７号；
に記載のように、チューブ１１４の内面１１６及び／又はチューブ１１４の外面１１８に堆積（例えば、プリント）することができる。
２００８年７月２１日出願の「FINE LINE THICK FILM RESISTORS BY PHOTOLITHOGRAPHY」と題する米国特許出願公開第２００８／０２７８２７８号；
２００７年５月２９日発行の「Fine line thick film resistors by photolithography」と題する米国特許第７，２２４，２５８号；
２００７年５月４日出願の「FINE LINE THICK FILM RESISTORS BY PHOTOLITHOGRAPHY」と題する米国特許出願公開第２００７／０２６２８４６号；
２０１０年４月２８日出願の「MICROFLUIDIC DEVICES FABRICATED BY DIRECT THICK FILM WRITING AND METHODS THEREOF」と題する米国特許出願公開第２０１０／０２０９３１８号；
２０１０年６月１５日発行の「Microfluidic devices fabricated by direct thick film writing and methods thereof」と題する米国特許第７，７３６，５９２号；
２０１１年３月１８日出願の「FINE LINE THICK FILM RESISTORS BY PHOTOLITHOGRAPHY」と題する米国特許出願公開第２０１１／０２７７８０３号；
１９８４年１１月２７日発行の「Inking system for producing circuit patterns」と題する米国特許第４，４８５，３８７号；
に記載のように、チューブ１１４の内面１１６及び／又はチューブ１１４の外面１１８に堆積（例えば、プリント）することができる。
幾つかの実施形態において、パターン形成抵抗配線の隣接巻回をともに接続するため、ジャンパーをチューブの内面及び外面のうち一方又は双方に堆積する（ブロック７１２）。例えば、引き続き図１〜６につき説明すると、ジャンパー１２８を使用し、パターン形成抵抗配線１２０の隣接巻回をともに接続する。幾つかの実施形態において、他のパターン形成抵抗配線をチューブの内面及び外面のうち一方又は双方に堆積する（ブロック７２０）。例えば、例えば、引き続き図１〜６につき説明すると、第２抵抗配線１２０をチューブ１１４の外面１１８上に堆積する。上述したように、抵抗配線１２０は、電気エネルギー源に接続し、付勢するときチューブ１１４内に電界（例えば、ほぼ均一な電界、整形電界等）を生ずるよう構成する。幾つかの実施形態において、パターン形成抵抗配線をチューブのコネクタに接続し、このコネクタは、パターン形成抵抗配線を電気エネルギー源に接続するよう構成する（ブロック７３０）。例えば、引き続き図１〜６につき説明すると、コネクタ１３０は抵抗配線１２０に接続するよう形成することができる。上述したように、コネクタ１３０は、導電性フランジ、導電性キャップ、導電性コーティング等として形成することができる。コネクタ１３０は、次に電気エネルギー源（例えば、電源）に接続することができ、パターン形成抵抗配線を付勢し、電界を発生することができる。
本発明は言語依存で構造的特徴及び／又は方法論的行為につき説明したが、特許請求の範囲に定義した本発明は、本明細書に記載の特別な特徴又は行為に必ずしも限定しない。種々の形態を詳述したが、本発明装置、システム、サブシステム、コンポーネント等は、本明細書から逸脱することなく様々なやり方で構成することができる。特別な特徴及び行為は、むしろ特許請求の範囲を実施する例示的な形態として開示される。
Claims (23)
- 帯電物質搬送チャンバであって、
ほぼ非導電性材料又は半導体材料のうち少なくとも一方で形成し、内面及び外面を有するチャンバと；及び
前記チャンバの前記内面及び前記外面のうち少なくとも一方に堆積し、電気エネルギー源に接続するよう構成したパターン形成抵抗配線と
を備える、帯電物質搬送チャンバ。 - 請求項１記載の帯電物質搬送チャンバにおいて、前記パターン形成抵抗配線は、前記電気エネルギー源に接続し、付勢するときに前記チャンバ内に電界を発生する構成とする、帯電物質搬送チャンバ。
- 請求項１記載の帯電物質搬送チャンバにおいて、前記パターン形成抵抗配線は、前記電気エネルギー源に接続し、付勢するときに前記チャンバを加熱する構成とする、帯電物質搬送チャンバ。
- 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の帯電物質搬送チャンバにおいて、前記パターン形成抵抗配線は、前記チャンバの前記内面及び前記外面のうち少なくとも一方に堆積した巻回を有し、前記巻回は、前記チャンバの長手方向軸線に少なくともほぼ直交するよう指向させる、帯電物質搬送チャンバ。
- 請求項４記載の帯電物質搬送チャンバにおいて、前記巻回は、少なくとも２７０゜の角度にわたる巻回を有する、帯電物質搬送チャンバ。
- 請求項１記載の帯電物質搬送チャンバにおいて、前記パターン形成抵抗配線はイオン改質器として構成する、帯電物質搬送チャンバ。
- 請求項１〜６のうちいずれか一項記載の帯電物質搬送チャンバにおいて、さらに、前記パターン形成抵抗配線に接続するコネクタであって、前記パターン形成抵抗配線を前記電気エネルギー源に接続するよう構成した、該コネクタを備える、帯電物質搬送チャンバ。
- 請求項１〜７のうちいずれか一項記載の帯電物質搬送チャンバにおいて、さらに、前記パターン形成抵抗配線を少なくとも第２パターン形成抵抗配線及びコネクタに接続するよう構成した長手方向抵抗配線を備える、帯電物質搬送チャンバ。
- 帯電物質搬送チャンバを製造する方法において、
ほぼ非導電性材料又は半導体材料のうち少なくとも一方で形成したチャンバの内面及び外面のうち少なくとも一方にパターン形成抵抗配線を堆積する堆積ステップであって、前記パターン形成抵抗配線は、電気エネルギー源に接続するよう構成する、該堆積ステップと；
前記パターン形成抵抗配線を前記チャンバにおけるコネクタに接続する接続ステップであって、前記コネクタは前記パターン形成抵抗配線を前記電気エネルギー源に接続するよう構成する、該接続ステップと
を備える、方法。 - 請求項９記載の方法において、前記パターン形成抵抗配線は、前記電気エネルギー源に接続し、付勢するときに前記チャンバ内に電界を発生するよう構成する、方法。
- 請求項９記載の方法において、前記パターン形成抵抗配線は、前記電気エネルギー源に接続し、付勢するときに前記チャンバを加熱する構成とする、方法。
- 請求項９〜１１のうちいずれか一項記載の方法において、前記パターン形成抵抗配線は、前記チャンバの前記内面及び前記外面のうち少なくとも一方に堆積した巻回を有し、前記巻回は、前記チャンバの長手方向軸線に少なくともほぼ直交するよう指向させる、方法。
- 請求項１２記載の方法において、前記巻回は、少なくとも２７０゜の角度にわたる巻回を有する、方法。
- 請求項９記載の方法において、前記パターン形成抵抗配線はイオン改質器として構成する、方法。
- 請求項９〜１４のうちいずれか一項記載の方法において、前記パターン形成抵抗配線を前記チャンバのコネクタに接続するステップは、長手方向抵抗配線を使用して、前記パターン形成抵抗配線を少なくとも第２パターン形成抵抗配線及び前記コネクタに接続するよう構成する、方法。
- イオン検出アセンブリにおいて：
帯電物質搬送チャンバであって、ほぼ非導電性材料又は半導体材料のうち少なくとも一方で形成し、かつ内面及び外面を有するチャンバを有し、パターン形成抵抗配線を前記チャンバの前記内面及び前記外面のうち少なくとも一方に堆積し、電気エネルギー源に接続するよう構成した、該帯電物質搬送チャンバと；
前記帯電物質搬送チャンバに流体連通する入口アセンブリであって、サンプルを受け入れる入口、前記サンプルをイオン化する反応領域、及び前記イオン化したサンプルの前記帯電物質搬送チャンバへの進入を制御するゲートを有する、該入口アセンブリと；
前記帯電物質搬送チャンバに流体連通する捕集アセンブリであって、前記イオン化したサンプルが前記帯電物質搬送チャンバを通過した後、前記イオン化したサンプルを捕集する捕集プレートを有する、該捕集アセンブリと
を備える、イオン検出アセンブリ。 - 請求項１６記載のイオン検出アセンブリにおいて、前記パターン形成抵抗配線は、前記電気エネルギー源に接続し、付勢するときに前記チャンバ内に電界を発生する構成とする、イオン検出アセンブリ。
- 請求項１６記載のイオン検出アセンブリにおいて、前記パターン形成抵抗配線は、前記電気エネルギー源に接続し、付勢するときに前記チャンバを加熱する構成とする、イオン検出アセンブリ。
- 請求項１６〜１８のうちいずれか一項に記載のイオン検出アセンブリにおいて、前記パターン形成抵抗配線は、前記チャンバの前記内面及び前記外面のうち少なくとも一方に堆積した巻回を有し、前記巻回は、前記チャンバの長手方向軸線に少なくともほぼ直交するよう指向させる、イオン検出アセンブリ。
- 請求項１９記載のイオン検出アセンブリにおいて、前記巻回は、少なくとも２７０゜の角度にわたる巻回を有する、イオン検出アセンブリ。
- 請求項１６〜２０のうちいずれか一項に記載のイオン検出アセンブリにおいて、前記パターン形成抵抗配線はイオン改質器として構成する、イオン検出アセンブリ。
- 請求項１６〜２１のうちいずれか一項に記載のイオン検出アセンブリにおいて、前記チャンバは、さらに、前記パターン形成抵抗配線に接続するコネクタであって、前記パターン形成抵抗配線を前記電気エネルギー源に接続するよう構成した、該コネクタを有する、イオン検出アセンブリ。
- 請求項１６〜２２のうちいずれか一項に記載のイオン検出アセンブリにおいて、前記帯電物質搬送チャンバは、さらに、前記パターン形成抵抗配線を少なくとも第２パターン形成抵抗配線及びコネクタに接続するよう構成した長手方向抵抗配線を備える、イオン検出アセンブリ。
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