ホーム > 特許ランキング > ウー， フランク エル
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-09-08
(54)【発明の名称】断熱パワー補償型示差走査熱量計
(51)【国際特許分類】
G01N 25/20 20060101AFI20230901BHJP
【ＦＩ】
G01N25/20 E
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023511631
(86)(22)【出願日】2021-06-21
(85)【翻訳文提出日】2023-04-10
(86)【国際出願番号】 US2021038193
(87)【国際公開番号】W WO2022035507
(87)【国際公開日】2022-02-17
(31)【優先権主張番号】16/993,802
(32)【優先日】2020-08-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523050999
【氏名又は名称】ウー， フランク エル
(74)【代理人】
【識別番号】110001531
【氏名又は名称】弁理士法人タス・マイスター
(72)【発明者】
【氏名】ウー， フランク エル
【テーマコード（参考）】
2G040
【Ｆターム（参考）】
2G040AA02
2G040AB01
2G040AB08
2G040BA02
2G040BA25
2G040CA02
2G040DA03
2G040DA14
2G040DA16
2G040EA02
2G040EB02
2G040EB05
2G040EC09
2G040FA01
2G040FA04
2G040GA03
2G040HA01
2G040HA11
2G040HA18
2G040ZA05
(57)【要約】
試料と参照との間の温度差を最小化するための断熱パワー補償型示差走査熱量計を提供するシステム及び方法が開示される。例えば、方法は、予めプログラムされた昇温速度に基づいて試料容器と参照容器を加熱するためのランプアップ加熱パワーを提供することと、試料容器、参照容器、及び少なくとも１つの炉の間の温度差を最小にすることと、試料物質の自己発熱活動が検出されたときに試料容器及び参照容器に補償熱を提供することと、試料物質の自己発熱活動が検出された場合、試料容器に容器のみの補償熱を供給することにより、試料物質から試料容器への熱伝達を遮断することと、参照容器に補償熱を供給することにより容器のみの補償熱の計算と制御を容易にすることと、を含み得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自己発熱反応過程の真の断熱温度上昇及び温度速度を測定するための断熱パワー補償型示差走査熱量計であって、断熱パワー補償型示差走査熱量計は、
前記断熱パワー補償型示差走査熱量計により検査される試料物質を収容するように構成された試料容器と、
０．１ｍｌから１００ｍｌの間の体積の前記試料容器に等温的に結合して取り囲む試料補償ヒータブロックであって、前記試料容器の温度を測定するように構成された試料温度センサを含む、試料補償ヒータブロックと、
前記断熱パワー補償型示差走査熱量計により検査される参照物質を収容するか、何も収容しないように構成された参照容器と、
０．１ｍｌから１００ｍｌの間の体積の前記参照容器に等温的に結合された参照補償ヒータブロックであって、前記参照容器の温度を測定するように構成された参照温度センサを含む、参照補償ヒータブロックと、
前記試料物質の予めプログラムされた昇温及び自己発熱昇温の間、前記試料補償ヒータブロック及び前記参照補償ヒータブロックを断熱的に遮蔽するように構成された少なくとも一つの炉と、
前記少なくとも１つの炉、前記試料補償ヒータブロック、及び前記参照補償ヒータブロックを取り囲むように構成された熱遮蔽体と、
自己発熱速度、断熱温度及び圧力上昇、並びに発熱反応の活性化エネルギー用の熱補償制御測定システムと
を含み、
前記熱補償制御測定システムは、
予めプログラムされた昇温速度に基づいて前記試料容器と前記参照容器を加熱するためのランプアップ加熱パワーを提供し、
前記試料容器、前記参照容器、及び前記少なくとも１つの炉の間の温度差を最小にし、前記試料容器、前記参照容器、及び前記少なくとも１つの炉の温度が、予めプログラムされた昇温速度に従うようにし、
前記試料容器と前記参照容器との間の加熱パワー差に基づき、前記試料物質の熱容量を算出し、
前記試料物質の自己発熱活動が検出されると、前記試料容器に容器のみの補償熱を提供して前記試料物質から前記試料容器への熱伝達を遮断し、前記試料物質の温度が予めプログラムされた昇温速度から逸脱し、反応完了まで自己推進することを可能にし、
前記参照容器に補償熱を供給することにより容器のみの補償熱の計算と制御を容易にする
ように構成された、断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項2】
前記試料温度センサが、前記試料補償ヒータブロックの底部に熱的に結合されており、前記参照温度センサは、前記参照補償ヒータブロックの底部に熱的に結合されている、
請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項3】
前記試料温度センサ及び前記参照温度センサは、アルミニウム、銅、及び銀の少なくとも１つを含む高熱伝導性物質で作られている、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項4】
前記試料容器は、約０．０２ｍｍから０．２ｍｍの間の継ぎ目を有する前記試料補償ヒータブロックに密着しており、前記試料補償ヒータブロックが前記試料容器の全体に熱を供給することにより前記試料補償ヒータブロックと前記試料容器との間の高速熱伝達を可能にし、前記参照容器は、約０．０２ｍｍから０．２ｍｍの間の継ぎ目を有する前記参照補償ヒータブロックに密着しており、前記参照補償ヒータブロックが前記参照容器の全体に熱を供給することにより前記参照補償ヒータブロックと前記参照容器との間の高速熱伝達を可能にする、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項5】
前記試料補償ヒータブロックは、前記試料容器を内包する円筒形の試料補償ヒータブロックであり、前記参照補償ヒータブロックは、前記参照容器を内包する円筒形の参照補償ヒータブロックである、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項6】
前記試料補償ヒータブロック及び前記参照補償ヒータブロックは、前記試料補償ヒータブロック及び前記参照補償ヒータブロックに埋め込まれたカートリッジ発熱体又はワイヤ発熱体の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項7】
前記試料補償ヒータブロックが前記試料容器に等温的に結合され、前記参照補償ヒータブロックが前記参照容器に等温的に結合されている、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項8】
前記少なくとも１つの炉が、前記試料補償ヒータブロック及び前記参照補償ヒータブロックの周囲に断熱的に配置された熱遮蔽体である、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項9】
前記少なくとも１つの炉が、前記試料補償ヒータブロック及び前記参照補償ヒータブロックから約０．５ｃｍ～５ｃｍの間隔を空けている、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項10】
前記少なくとも１つの炉は、前記少なくとも１つの炉の側壁に配置された温度センサを含む、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項11】
前記少なくとも１つの炉が、前記試料容器、前記参照容器、前記試料補償ヒータブロック、及び前記参照補償ヒータブロックに対して断熱的に制御されている、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項12】
前記熱遮蔽体は、一定の温度環境を提供する発熱体及び冷却体を含む、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項13】
前記予めプログラムされた昇温速度は、約０．００℃／分と１００℃／分との間である、請求項１に記載の断熱パワー補償型示差走査熱量計。
【請求項14】
自己発熱する試料又は化学反応の温度上昇及び温度速度を決定する方法であって、以下のステップ：断熱パワー補償型示差走査熱量計を提供することであって、前記断熱パワー補償型示差走査熱量計は、
前記断熱パワー補償型示差走査熱量計により検査される試料を収容するように構成された試料容器と、
０．１ｍｌから１００ｍｌの間の体積の前記試料容器に等温的に結合して取り囲む試料補償ヒータブロックであって、前記試料容器の温度を測定するように構成された試料温度センサを含む、試料補償ヒータブロックと
前記断熱パワー補償型示差走査熱量計により検査される参照物質を収容するか、何も収容しないように構成された参照容器と、
０．１ｍｌから１００ｍｌの間の体積の前記参照容器に等温的に結合された参照補償ヒータブロックであって、前記参照容器の温度を測定するように構成された参照温度センサを含む、参照補償ヒータブロックと、
前記参照物質の予めプログラムされた昇温及び自己発熱昇温の間、前記試料補償ヒータブロック及び前記参照補償ヒータブロックを断熱的に遮蔽するように構成された少なくとも一つの炉と、
前記少なくとも１つの炉、前記試料補償ヒータブロック、及び前記参照補償ヒータブロックを取り囲むように構成された熱遮蔽体と、
自己発熱速度、断熱温度及び圧力上昇、並びに発熱反応の活性化エネルギー用の熱補償制御測定システムと、を含む断熱パワー補償型示差走査熱量計を提供することと、
予めプログラムされた昇温速度に基づいて、前記試料容器と前記参照容器を加熱するためのランプアップ加熱パワーを提供することと、
前記試料容器、前記参照容器、及び前記少なくとも１つの炉の間の温度差を最小にし、前記試料容器、前記参照容器、及び前記少なくとも１つの炉の温度が、あらかじめプログラムされた昇温速度に従うようにすることと、
試料物質の自己発熱活動が検出された場合に、前記試料容器と前記参照容器に補償熱を供給することと、
前記試料容器と前記参照容器との間の加熱パワー差に基づき、前記試料物質の熱容量を算出することと、
前記試料物質の自己発熱活動が検出されると、前記試料容器に容器のみの補償熱を提供して前記試料物質から前記試料容器への熱伝達を遮断し、前記試料物質の温度が予めプログラムされた昇温速度から逸脱し、反応完了まで自己推進させることと、
前記参照容器に補償熱を供給することにより容器のみの補償熱の計算と制御を容易にすることと、
を含む、方法。
【請求項15】
前記試料容器及び前記参照容器に供給される前記補償熱の総量は、予めプログラムされた昇温速度及び前記試料物質の自己加速温度速度に基づく、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記試料補償ヒータブロックへのパワー出力と前記参照補償ヒータブロックへのパワー出力とを制御して前記試料容器と前記参照容器との間の温度差を最小にすることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項17】
前記試料物質の発熱活動を検出すると、前記試料容器への補償パワーを増加させて、前記試料物質が前記予めプログラムされた温度傾斜速度から逸脱し、最高温度まで自己推進させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項18】
前記試料物質の発熱活動を検出した際に、補償パワーを減少させて前記発熱活動のバランスをとり、前記試料と前記参照とを前記予めプログラムされた昇温率に従わせることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項19】
前記試料物質の吸熱活動を検出すると、補償パワーを増加させて前記吸熱活動のバランスをとり、前記試料と参照とを前記予めプログラムされた昇温率に従わせることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項20】
前記予めプログラムされた昇温速度は、およそ０．０℃／分と１００℃／分との間である、請求項１４に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［定義］
試料：試料物質又は反応物が入った容器。
参照：参照物質が入った容器、又は何も入っていない容器。
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年８月１４日に米国特許商標庁に出願され、米国特許第１１，０４７，７４８号として発行された米国特許出願第１６／９９３，８０２号の優先権の利益を主張し、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
試料：試料物質又は反応物が入った容器。
参照：参照物質が入った容器、又は何も入っていない容器。
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年８月１４日に米国特許商標庁に出願され、米国特許第１１，０４７，７４８号として発行された米国特許出願第１６／９９３，８０２号の優先権の利益を主張し、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
【0002】
本開示の主題は、概して示差走査熱量計の分野に関し、より詳細には、試料物質又は反応物を、予めプログラムされた昇温から徐々に逸脱させ、反応完了まで断熱的に自己推進させるパワー補償型示差走査熱量計を利用するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0003】
熱量測定は、物性、分子間相互作用、及び反応速度の測定に有用な技術である。熱量計には、示差走査熱量計等の動的熱量計（温度プログラム式等）と、反応熱量計等の静的熱量計があり、断熱式と等温式のいずれかであり得る。
【0004】
示差走査熱量計は、結晶化熱、融解熱、酸化熱、重合熱等の熱化学的・熱物理的特性の測定に便利な分析機器として利用されている。また、試料物質を予めプログラムされた昇温に供することができ、これにより吸熱・発熱変換を起こさせてもよい。一般に、示差走査熱量計による分析の温度プログラムは、試料と参照温度が時間の関数として直線的に上昇するように設計されている。そのため、実験中、試料と参照はほぼ同じ温度に保たれる。
【0005】
そのため、自己発熱する化学物質や反応物の全エネルギーポテンシャルを評価し、先行する方法やパワー補償型示差走査熱量計に伴う問題を克服する装置と方法を提供する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【0006】
本開示並びにその特徴及び利点のより完全な理解を提供するために、添付の図面と併せて行われる以下の説明を参照されたい。
【0007】
【図1】いくつかの実施形態による、２つの炉を有する断熱パワー補償型示差走査熱量計の一例の断面図である。
【0008】
【図2】いくつかの実施形態による、単一の炉を有する断熱パワー補償型示差走査熱量計の一例の断面図である。
【0009】
【図3】いくつかの実施形態による、パワー補償型示差走査熱量計の昇温及び熱流の例示的なグラフを示す図である。
【0010】
【図4】いくつかの実施形態による、断熱パワー補償型示差走査熱量計を利用するための例示的なプロセスを示す図である。
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本技術の様々な例について詳細に説明する。具体的な実施について説明されているが、これは説明のためのみに行われたものであることを理解すべきである。関連技術に精通する当業者であれば、本技術の精神と範囲を逸脱することなく、他の構成要素や構成を用いることができることを認識するであろう。いくつかの例では、１つ又は複数の態様の説明を容易にするために、周知の構造及び装置をブロック図の形態で示している。さらに、特定のシステム構成要素によって行われるものとして説明されている機能は、図示されたものよりも多い又は少ない構成要素によって実行されてもよいことを理解されたい。
【0013】
示差走査熱量計（ＤＳＣ）は、化学的不安定性の迅速かつ簡便なスクリーニングツールとして活用することができる。ＤＳＣの結果は、より複雑な熱量分析が必要かどうかを判断するために使用することができる。その他の分析ツールとしては、断熱又は等温反応熱量計がある。これらは反応熱、自己発熱率、断熱温度上昇、活性化エネルギー、反応順序、変換等の詳細な熱力学的及び動力学的特性を得るのに使用されることがある。この種の熱量計は、熱力学や反応速度論の定量的情報を提供できる反面、実験に時間がかかる（例えば８～２４時間続く等）、操作に広範なトレーニングが必要である、計装や保守コストが高いという問題に関連する、等の制限がある。
【0014】
ＤＳＣは、１）熱流束ＤＳＣ、２）熱・パワー補償型ＤＳＣの２つのクラスに分けられる。化学的又は物理的な変化において、試料物質から吸収又は放出された熱は、熱流束ＤＳＣではヒートシンクに受動的に流入させることがあり、パワー補償型ＤＳＣでは電気ヒータによって逆に補償されることがある。
【0015】
パワー補償型ＤＳＣは２つの熱量計の組み合わせであってもよく、そのうち一つの熱量計を試料用とし、第２の熱量計を参照用としてもよい。２つの熱量計は、（図２に示すように）１つの炉を共有してもよいし、（図１に示すように）２つの個々の炉を共有してもよい。ＤＳＣは、試料、参照、対応する炉（複数可）に同時に熱エネルギーを加える装置と方法を含むことができ、これにより、予めプログラムされた昇温に従うことができる。事前にプログラムされた昇温によって熱的に誘導され得る物理的又は化学的変化が試料に起こると、試料温度は参照及び事前にプログラムされた昇温から逸脱し始める可能性がある。試料補償ヒータは、試料と参照との間の温度偏差がゼロに戻るように、逆向きにその電熱加熱力を調整（例えば、上げる又は下げる）することができる。一例として、発熱現象が発生した場合、試料のヒータは、事前にプログラムされた昇温と比較して、直ちにその加熱力を（逆向きに）減らし、試料温度を変化させないように保持することができる。
【0016】
従来のパワー補償型ＤＳＣは、断熱反応熱量計と比較した場合、本開示に記載されているような定量的な温度及び圧力速度、並びに他の動力学的情報、特に自己発熱動力学を決定するための断熱プロセスを含まない熱変換を測定するための熱分析ツールであり得る。
【0017】
従来のパワー補償型ＤＳＣが断熱的であることから利用できない理由としては、次のようなものがある。１）従来のパワー補償型ＤＳＣは、試料への熱を逆向きに調整し、試料温度を予めプログラムされた昇温として維持することにより自己推進式自己発熱反応過程が変更されること、及び、２）試料と参照及び炉の間の温度差、即ち熱交換を最小限にすることによって、従来のパワー補償型ＤＳＣは、試料と炉の間に断熱境界を確立するが、試料物質とその容器との間に断熱境界はなく、断熱パワー補償型ＤＳＣについて本開示で説明するような、正確な自己発熱動力学及び熱力学が決定できる真の熱力学的断熱環境でないことである。
【0018】
自己発熱過程の一例として、従来のパワー補償型ＤＳＣでは、ランプアップ力を下げることで試料物質から放出される熱を逆向きに補償することができるが、本書に記載されているような真の断熱パワー補償型ＤＳＣでは、試料容器への熱を正の向きに補償することができる。したがって、真の断熱パワー補償型ＤＳＣは、試料物質から試料容器への熱伝達を遮断することで、試料温度が予めプログラムされた昇温から逸脱することを許容することができる。さらに、真の断熱パワー補償型ＤＳＣでは、試料物質の断熱的な自己発熱プロセスも変化しない。
【0019】
従来のパワー補償型ＤＳＣは、平らな試料るつぼ（例えば、５～１５ｍｇの試料塊が入るもの）を平らなベース補償ヒータプレート上に置くような構造も可能である。フラットベースヒータの設計と同様に、試料塊に熱の一部を奪われることなしに試料容器に対し補償された熱伝達させることができない場合がある。
【0020】
本明細書に記載された真の断熱パワー補償型ＤＳＣでは、試料物質の温度上昇に合わせるために試料容器が必要とする熱を試料補償ヒータで補償できるため、試料物質又は反応物によって放出される熱のすべてを試料物質自体に収め、試料物質の自己発熱又は試料反応の自己推進のために消費させることができる。容器のみのパワー補償型ＤＳＣシステムとして、試料物質と試料容器の間に真の断熱境界を設けることができ、それにより真の断熱温度上昇測定のための真の熱力学的境界条件を提供することができる。
【0021】
いくつかの実施例では、容器のみのパワー補償型ＤＳＣシステムは、試料物質又は試料反応によって放出される熱が試料容器内に沈まないように提供することができ、したがって、漸進的な断熱温度上昇を実現することができる。
【0022】
本明細書で使用する「断熱」という用語は、試料物質がその周囲、主に試料容器と熱交換しない物理化学的プロセスを意味する。「断熱的温度上昇」とは、ユーザ定義の線形温度上昇から昇温（ランプアップ）の寄与を取り除いた温度上昇を指す。
【0023】
図１は、いくつかの実施形態による、２つの炉を有する断熱パワー補償型示差走査熱量計（ＤＳＣ）１００の一例を示す断面図である。断熱パワー補償型ＤＳＣ１００は、参照容器１０１、試料容器１０２、参照補償ヒータブロック１０５、試料補償ヒータブロック１０６、参照炉１０９、試料炉１１０、及び熱遮蔽体１１５を含み得る。
【0024】
いくつかの例では、熱遮蔽体１１５は、温度センサ１１６、発熱体１１７、及び冷却体１１８を含み得る。熱遮蔽体１１５は、参照炉１０９と試料炉１１０の周囲に温度制御された部屋１２１を形成してもよい。熱遮蔽体１１５は、温度制御された熱遮蔽体とすることができる。
【0025】
いくつかの実施例では、参照炉１０９は、発熱体１１１、温度センサ１１３、及び参照炉の蓋１２３を含み得る。参照炉１０９と参照炉蓋１２３は、参照１２７、参照容器１０１、及び参照補償ヒータブロック１０５を内包し、精密な温度制御環境を提供することができる。さらに、図１では、発熱体１１１が参照炉１０９の側面に埋め込まれている、又は巻きつけられている状態を示している。但し、発熱体１１１は、参照炉１０９の全面に埋めこまれたり、巻き付けられたり、熱的に結合されたりすることも想定される。
【0026】
他の実施例では、試料炉１１０は、発熱体１１２、温度センサ１１４、及び試料炉の蓋１２２を含み得る。試料炉１１０の温度センサ１１４は、参照炉１０９の温度センサ１１３と同じ種類の温度センサであってもよい。試料炉１１０及び試料炉蓋１２２は、試料補償ヒータブロック１０６を封入し、温度制御された環境を提供することができる。さらに、図１では、発熱体１１２が試料炉１１０の側面に埋め込まれている、又は巻きつけられている状態を示している。但し、発熱体１１２は、試料炉１１０の全面に埋め込まれたり、巻き付けられたり、熱的に結合されたりすることも想定される。いくつかの例では、参照炉１０９及び試料炉１１０の平均温度は、自己発熱事象の検出の前後の異なるモードに従って変化してもよい。
【0027】
別の例では、参照補償ヒータブロック１０５は、発熱体１０３及び参照温度センサプレート１０７を含み得る。参照補償ヒータブロック１０５と参照温度センサプレート１０７は、参照容器１０１を封入し、精密な温度制御環境を提供することができる。例えば、参照補償ヒータブロック１０５は、参照容器１０１の外表面の大部分が参照補償ヒータブロック１０５の内表面に密着することで、参照容器１０１に補償熱伝達をシームレスに提供するように、参照容器１０１を取り囲むことができる。参照温度センサプレート１０７は、参照容器１０１の底面に熱的に結合されていてもよい。
【0028】
さらに別の実施例では、試料補償ヒータブロック１０６は、発熱体１０４と試料温度センサプレート１０８とを含み得る。試料補償ヒータブロック１０６と試料温度センサプレート１０８は、試料容器１０１を封入し、精密な温度制御環境を提供することができる。例えば、試料補償ヒータブロック１０６は、試料容器１０２の外表面の大部分が試料補償ヒータブロック１０６の内表面に密着することで、試料容器１０２に補償熱伝達をシームレスに提供するように、試料容器１０２を取り囲むことができる。試料温度センサプレート１０８は、試料容器１０２の底面に熱的に結合されていてもよい。
【0029】
断熱パワー補償動作中、参照補償ヒータブロック１０５は参照容器１０１に熱を供給することができ、試料補償ヒータブロック１０６は試料容器１０２に熱を供給することができる。参照補償ヒータブロック１０５と試料補償ヒータブロック１０６は、加熱力を増減させることで参照容器１０１と試料容器１０２の間の温度差を積極的に最小化することが可能である。
【0030】
いくつかの例において、断熱パワー補償型ＤＳＣ１００は、参照容器１０１及び試料容器１０２を差圧マニホールド（図１には示されていない）に結合し得る管１１９，１２０をさらに含み得る。
【0031】
試料容器１０２は、断熱パワー補償型ＤＳＣ１００によって試験される試料物質１２６を含み得る。参照容器１０１と試料容器１０２の寸法や構成材料は、同一にすることができる。
【0032】
温度センサ１１３、温度センサ１１４、及び温度センサ１１６は、白金抵抗器、熱電対、抵抗温度検出器、半導体ベースの温度センサ、又は意図する目的に適し、当業者によって理解される任意の他の温度センサとすることができる。試料１２６，１０２の温度、参照１２７，１０１の温度、及び試料１２６，１０２と参照１２７，１０１の温度差は、参照温度センサプレート１０７と試料温度センサプレート１０８で監視することが可能である。
【0033】
参照補償ヒータブロック１０５、試料補償ヒータブロック１０６、参照炉１０９、試料炉１１０、及び熱遮蔽体１１５の発熱・冷却体１０３，１０４，１１１，１１２，１１７，１１８は、マイクロプロセッサやコンピュータ（例えば、熱補償制御システム）により独立して制御することができる。いくつかの例では、参照補償ヒータブロック１０５及び試料補償ヒータブロック１０６の精密温度制御は、差動温度測定センサ（例えば、参照温度センサプレート１０７及び試料温度センサプレート１０８）に基づくものであってもよい。
【0034】
発熱性試料物質１２６を有する断熱パワー補償型ＤＳＣ１００を利用する実験の例は、式１によって記述される４項昇温方程式を利用することをさらに含み得る。
【0035】
δＱ／δｔ＝δＱｒ／δｔ＋δＱｓ／δｔ＋δＱｃ－／δｔ＋δＱｃ＋／δｔ （１）
【0036】
式中、δＱｒ／δｔは、ユーザ定義の昇温率を有するワット単位の第１項パワーであることができ、δＱｓ／δｔは、試料物質の静電容量を補償するために正の向きに調整された第２項パワーであることができ、δＱｃ－／δｔは、吸熱を補償するために正の向きに、又は発熱を補償するために逆の向きに調整された第３項パワーであることができ、δＱｃ＋／δｔは、自己発熱の吸熱を補償するために正の向きに調整された第４項パワーであることができる。
【0037】
試料物質又は反応物１２６によって放出される、又は時間間隔δｔ内の反応によって放出される反応熱δＱ０の増分、試料物質の静電容量Ｃｓ、及び試料容器１０２及び参照容器１０１の静電容量Ｃｖを考慮すると、事前にプログラムされた昇温から逸脱する試料物質１２６の増分温度上昇は以下のようであり得る。
【0038】
δＴ０＝δＱ０／Ｃｓ （２）
【0039】
しかし、試料容器１０２のヒートシンク効果により、δＱ０の一部は必然的に試料容器１０２に吸収され、試料系（例えば、試料１２６及び試料容器１０２）の平均温度上昇δＴ１がより小さく、すなわち、δＴ１＜δＴ０であり、次の式を提供し得る。
【0040】
δＴ１＝δＱ０／（Ｃｓ＋Ｃｖ） （３）
【0041】
試料容器１０２に吸収されるδＱ０の熱量分は、以下のように記述することができる。
【0042】
δｑ１＝δＴ１＊Ｃｖ （４）
【0043】
従来のパワー補償型ＤＳＣが補償熱のパワーを小さくするのに対して、試料補償ヒータブロック１０６によって試料１２６，１０２にδｑ１を供給することができる。しかし、δｑ１の一部が試料容器１０２によって吸収されることがあり、これにより試料温度上昇をさらにより小さくすることができる。
【0044】
δＴ２＝δｑ１／（Ｃｓ＋Ｃｖ） （５）
【0045】
同様に、試料容器１０２に吸収されたδｑ１の熱量分は、次のように記述することができる。
【0046】
δｑ２＝δＴ２＊Ｃｖ （６）
【0047】
式（４）を（５）に代入すると、以下のようになる。
【0048】
δＴ２＝δＴ１＊Ｃｖ／（Ｃｓ＋Ｃｖ） （７）
【0049】
δｑ２が試料１２６，１０２に補償されると、ｑ２からの熱の一部が試料容器１０２に伝達され、これにより試料温度上昇をさらにより小さくすることができる。
【0050】
δＴ３＝δｑ２／（Ｃｓ＋Ｃｖ） （８）
【0051】
試料容器１０２が吸収した熱量分は、以下のように記述することができる。
【0052】
δｑ３＝δＴ３＊Ｃｖ （９）
【0053】
式（６）及び（７）を式（８）に代入すると、以下のようになる。
【0054】
δＴ３＝δＴ１＊Ｃｖ２／（Ｃｓ＋Ｃｖ）２ （１０）
【0055】
同様に、試料容器１０２が吸収した最後の熱量分は、以下のように定義することができる。
【0056】
δｑｎ＝δＴｎ＊Ｃｖ （１１）
【0057】
また試料温度上昇の結果は以下のように記述することができる。
【0058】
δＴｎ＝δＴ１＊Ｃｖｎ－１／（Ｃｓ＋Ｃｖ）ｎ－１ （１２）
【0059】
上記の補償熱量分方程式により、試料容器１０２内の総補償熱量δＱｃを求めることができる。
【0060】
δＱｃ＝δｑ１＋δｑ２＋δｑ３＋．．．＋δｑｎ＝（δＴ１＋δＴ２＋．．．＋δＴｎ）＊Ｃｖ （１３）
【0061】
これにより以下の式が提供され得る。
【0062】
δＱｃ＝δＴ１＊Ｃｖ＊［１＋Ｃｖ／（Ｃｓ＋Ｃｖ）＋．．．＋Ｃｖｎ－１／（Ｃｓ＋Ｃｖ）ｎ－１］ （１４）
【0063】
パワー補償ステップの増分が無限大に近づくと、上記シリーズの数学的な記述は、以下のようになる。
【0064】
δＱｃ＝δＴ１＊Ｃｖ＊（１＋Ｃｖ／Ｃｓ） （１５）
【0065】
反応熱δＱ０が試料物質１２６によって放出され、総補償熱量δＱｃが試料容器１０２によって消費され得ることを考慮すると、増分昇温ステップδｔにおける試料系の目標温度上昇δＴｔは、次のようになり得る。
【0066】
δＴｔ＝（δＱ０＋δＱｃ）／（Ｃｓ＋Ｃｖ） （１６）
【0067】
式（３）及び（１５）を式（１６）に代入すると、次のようになる。
【0068】
δＴｔ＝δＱ０／Ｃｓ＝δＴ０ （１７）
【0069】
これは、時間間隔δｔで試料物質１２６が放出する熱δＱ０を完全に補償して試料物質１２６に収容できる（すなわち、試料容器１０２への熱損失がない）ことを示す。試料物質の温度δＴｔの上昇は、理論状態δＴ０に達し得る。そのため、式１のパワー補償δＱｃ／δｔの第４項を定義することができる。この増分補正加熱制御ステップを発熱事象の全過程で繰り返すことで、自己推進式断熱温度上昇曲線を求めることができる。
【0070】
断熱パワー補償型ＤＳＣ１００は、断熱熱補償制御方式と動的パワー補償型示差走査熱量計とを組み合わせて、自己推進式自己発熱反応過程を適用することができる。
【0071】
いくつかの実施例では、断熱パワー補償型ＤＳＣ１００は、試料容器１０２にのみ熱を正補償し、従来のパワー補償型ＤＳＣのように試料物質１２６又は反応物に逆補償しないことができる。試料温度は、ユーザが設定した昇温速度から徐々に逸脱し、自己加速的に反応ステージを完了するまで自律的に進行させることが可能である。
【0072】
他の実施例では、断熱パワー補償型ＤＳＣ１００は、式１で定義されるような４項ランプ補償制御をさらに含み得る。試料物質１２６、試料容器１０２、及び参照１２７は、ＲＤ（Ｒａｍｐ－Ｄｅｔｅｃｔ）ステージにおいて、ユーザ定義の昇温に供され得る。ＲＤ段階の初期には、ランプ加熱パワーδｑｒ／δｔを試料１２６，１０２と参照１２７，１０１に等しく供給することができる。試料容器１０２と参照容器１０１の熱容量は同一であってもよい。試料１２６，１０２と参照１２７，１０１の間の温度差が検出された場合、追加の試料加熱パワーδｑｓ／δｔを供給することができる。試料１２６，１０２と参照１２７，１０１との間の温度差を最小化することにより、断熱パワー補償型ＤＳＣ１００は、試料１２６，１０２及び参照１２７，１０１の温度が、ＲＤステージにおいてユーザが予めプログラムした昇温に従うようにすることができる。その後、増加したランプ補償パワーを記録し、試料物質１２６の熱容量を計算するために使用することができる。
【0073】
ＲＤステージの終わりに向かって自己発熱事象が検出された場合、δｑｓ／δｔに加えて、断熱補償加熱パワーδｑｃ＋／δｔを断熱パワー補償型ＤＳＣ１００によって供給し、発熱事象全体を通して試料温度がユーザ定義された事前プログラムの昇温から逸脱することを可能にできる。例えば、ＲＤステージの終了時に発熱事象を検出すると、試料１２６は、試料温度が指数関数的に上昇し始める自己発熱（ＳＨ）ステージに入ることができる。追加加熱パワーδｑｃ＋／δｔを試料容器１０２に連続的に補償して、試料物質１２６の試料容器１０２への熱伝達を防止することができる。
【0074】
式１の最初の２つの項（例えば、δＱｒ／δｔ及びδＱｓ／δｔ）は、試料容器１０２及び試料物質１２６が予めプログラムされた昇温に従うために必要なエネルギーを提供し得る。それは、一定及び／又は線形であり得るか、且つ／又は試料容器１０２の熱容量、試料物質１２６、及びユーザ定義の事前プログラムされた昇温率に関連し得る。式１の第３項（例えば、δＱｃ－／δｔ）は、吸熱を補償するために正の向きにエネルギーを提供し、又は発熱を補償するために逆の向きにエネルギーを提供し、第４項のパワーδＱｃ＋／δｔは、試料容器１０２が試料物質１２６の自己推進する発熱に従うために必要なエネルギーを補償するように正の向きに調整することができる。
【0075】
式１の最終項（例えば、δＱｃ＋／δｔ）は、試料容器１０２及び参照容器１０１に供給される加熱パワーを制御することができる断熱差動パワー補償制御であり得る。試料物質自体１２６が最高温度まで自己発熱し、自己推進するよう、試料物質１２６が発生する熱は完全に取り込まれて消費され得る。
【0076】
いくつかの実施例では、断熱パワー補償型ＤＳＣ１００は、ＲＤステージにおいて予めプログラムされた昇温によって開始され得る。断熱パワー補償型ＤＳＣ１００は、さらに、ランプ補償加熱制御により、試料１２６，１０２と参照１２７，１０１との間の熱容量により誘導される温度差を検出して最小化することができる。自己発熱事象を検出すると（例えば、昇温がＳＨ段階に入ると）、断熱補償加熱制御を作動させ、試料ヒータ１０４の熱出力を調整して、試料物質１２６が放出する反応熱が試料容器１０２に伝達されるのを防止することができる。このように、自己発熱する試料物質１２６を最高温度まで断熱的に自己推進させることができる。
【0077】
他の実施例では、式１の補償パワーの第４項（例えば、δＱｃ＋／δｔ）を差動パワー補償制御アルゴリズムに組み込むことができる。補償熱を動的に比較し、試料１２６，１０２と参照１２７，１０１の温度差を最小にすることで、断熱補償加熱制御の収束を確実にすることができる。例えば、過剰補償も過少補償も生じないため、真の断熱昇温の状態を得ることができる。
【0078】
いくつかの例では、試料温度センサプレート１０８は、試料容器１０２の底部に熱的に結合することができ、参照温度センサプレート１０７は、参照容器１０１の底部に熱的に結合することができる。試料温度センサプレート１０８及び参照温度センサプレート１０７は、アルミニウム、銅、及び銀の少なくとも１つを含む高熱伝導性材料を有するシース型白金抵抗温度計又はシース型熱電対を含む任意の適切な熱感知技術で構成することができる。試料容器１０２は、試料補償ヒータブロック１０６と約０．０２ｍｍから０．２ｍｍの間の継ぎ目で密着することができ、試料補償ヒータブロック１０６は試料容器１０２の全体に対して熱を供給する。参照容器１０１は、試料補償ヒータブロック１０５と約０．０２ｍｍから０．２ｍｍの間の継ぎ目で密着することができ、参照補償ヒータブロック１０５は参照容器１０１の全体に対して熱を供給する。
【0079】
別の例では、試料補償ヒータブロック１０６は、試料容器１０２を包囲し、試料容器１０２に密着することができる円筒形の試料補償ヒータブロックとすることができる。参照補償ヒータブロック１０５は、参照容器１０１を内包し、参照容器１０１に密着できる円筒形の参照補償ヒータブロックとすることができる。試料補償ヒータブロック１０６及び参照補償ヒータブロック１０５は、試料補償ヒータブロック１０６及び参照補償ヒータブロック１０５に埋め込むことができるワイヤ発熱体又はカートリッジ発熱体の少なくとも１つを含み得る。ヒータブロック１０５，１０６と容器１０１，１０２の間が密着しているため、試料補償ヒータブロック１０６は試料容器１０２と等温になることができ、参照補償ヒータブロック１０５は参照容器１０１と等温になることができる。
【0080】
さらに別の例では、少なくとも１つの炉１０９，１１０は、試料補償ヒータブロック１０６及び参照補償ヒータブロック１０５の周囲に配置された熱遮蔽体であり得る。少なくとも１つの炉１０９，１１０は、試料補償ヒータブロック１０６及び参照補償ヒータブロック１０５から約０．１ｃｍ～１０ｃｍの間隔をあけることができる。少なくとも１つの炉１０９，１１０は、少なくとも１つの炉１０９，１１０の側壁に配置された温度センサ１１３，１１４を含み得る。少なくとも１つの炉１０９，１１０は、試料容器１０２、参照容器１０１、試料補償ヒータブロック１０６、及び参照補償ヒータブロック１０５に対して断熱的であり得る。
【0081】
いくつかの例では、熱遮蔽体１１５は、一定の温度環境を提供する発熱体１１７及び冷却体１１８を含むことができる。予めプログラムされた温度上昇速度は、およそ０．０℃／分と１００℃／分の間とすることができる。
【0082】
図２は、いくつかの実施形態による、単一の炉を有する断熱パワー補償型示差走査熱量計（ＤＳＣ）２００の一例を示す断面図である。図１の断熱パワー補償型ＤＳＣ１００と同様に、断熱パワー補償型ＤＳＣ２００は、参照容器２０１、試料容器２０２、参照補償ヒータブロック２０５、試料補償ヒータブロック２０６、参照炉２０９、試料炉２１０、及び筐体２１５を含み得る。
【0083】
いくつかの例では、筐体２１５は、温度熱遮蔽体であり得る。参照炉２０９と試料炉２１０は、接続されていてもよいし、モノリシックな炉であってもよい。この例では、発熱体２１１，２１２は、接続されていてもよいし、モノリシックな発熱体であってもよい。筐体２１５は、温度センサ２１６、発熱体２１７、及び冷却体２１８を含み得る。また、筐体２１５は、参照炉２０９及び試料炉２１０の周囲に温度制御された部屋２２１を形成してもよい。
【0084】
いくつかの実施例では、参照炉２０９は、発熱体２１１、温度センサ２１３、及び参照炉の蓋２２３を含み得る。参照炉２０９及び参照炉蓋２２３は、参照補償ヒータブロック２０５を封入し、温度制御された環境を提供することができる。さらに、図２では、発熱体２１１が参照炉２０９の側面に埋め込まれている、又は巻きつけられている状態を示している。但し、発熱体２１１は、参照炉２０９の全面に埋め込まれたり、巻き付けられたり、熱的に結合されたりすることも想定される。
【0085】
他の実施例では、試料炉２１０は、発熱体２１２、温度センサ２１４、及び試料炉の蓋２２２を含み得る。試料炉２１０の温度センサ２１４は、参照炉２０９の温度センサ２１３と同じ種類の温度センサであってもよい。試料炉２１０及び試料炉蓋２２２は、試料補償ヒータブロック２０６を封入し、温度制御された環境を提供することができる。さらに、図２では、発熱体２１２が試料炉２１０の側面に埋め込まれている、又は巻きつけられている状態を示している。但し、発熱体２１２は、試料炉２１０の全面に埋め込まれたり、巻き付けられたり、熱的に結合されたりすることも想定される。いくつかの例では、参照炉２０９及び試料炉２１０の平均温度は、自己発熱事象の検出の前後の異なるモードに従って変化してもよい。
【0086】
別の例では、参照補償ヒータブロック２０５は、発熱体２０３及び参照温度センサプレート２０７を含み得る。参照補償ヒータブロック２０５と参照温度センサプレート２０７は、参照容器２０１を封入し、温度制御環境を提供することができる。例えば、参照補償ヒータブロック２０５は、参照容器２０１の外表面の大部分が参照補償ヒータブロック２０５の内表面に密着することで、参照容器２０１に補償熱伝達を提供するように、参照容器２０１を取り囲むことができる。参照温度センサプレート２０７は、参照容器２０１の底面に熱的に結合されていてもよい。
【0087】
さらに別の実施例では、試料補償ヒータブロック２０６は、発熱体２０４と試料温度センサプレート２０８とを含み得る。試料補償ヒータブロック２０６と試料温度センサプレート２０８は、試料容器２０１を封入し、温度制御環境を提供することができる。例えば、試料補償ヒータブロック２０６は、試料容器２０２の外表面の大部分が試料補償ヒータブロック２０６の内表面に密着することで、試料容器２０２に補償熱伝達を提供するように、試料容器２０２を取り囲むことができる。試料温度センサプレート２０８は、試料容器２０２の底面に熱的に結合されていてもよい。
【0088】
断熱パワー補償動作中、参照補償ヒータブロック２０５は参照容器２０１に熱を供給することができ、試料補償ヒータブロック２０６は試料容器２０２に熱を供給することができる。参照補償ヒータブロック２０５と試料補償ヒータブロック２０６は、加熱力を増減させて参照容器２０１と試料容器２０２の間の温度差を積極的に最小化することが可能である。
【0089】
いくつかの例において、断熱パワー補償型ＤＳＣ２００は、参照容器２０１及び試料容器２０２を差圧マニホールド（図２には示されていない）に結合し得る管２１９，２２０をさらに含み得る。試料容器２０２は、断熱パワー補償型ＤＳＣ２００によって試験される試料物質２２６を含み得る。参照容器２０１と試料容器２０２の寸法や構成材料は、同一にすることができる。
【0090】
試料２２６，２０２の温度、参照２２７，２０１の温度、及び試料２２６，２０２と参照２２７，２０１の間の温度差は、参照温度センサプレート２０７と試料温度センサプレート２０８で監視することができる。
【0091】
参照補償ヒータブロック２０５、試料補償ヒータブロック２０６、参照炉２０９、試料炉２１０、及び筐体２１５の発熱体及び冷却体２０３，２０４，２１１，２１２，２１７，２１８は、マイクロプロセッサ又はコンピュータによって独立して制御してもよい。いくつかの例では、参照補償ヒータブロック２０５及び試料補償ヒータブロック２０６の温度制御は、差動温度測定センサ（例えば、参照温度センサプレート２０７及び試料温度センサプレート２０８）に基づくものであってもよい。
【0092】
図３は、いくつかの実施形態による、断熱パワー補償型示差走査熱量計（１００，２００）及び従来の示差走査熱量計の昇温及び熱流の例示的なグラフ３００を示す図である。試料（１２６）と参照（１２７）の間の温度差は、図３に示すように、試料（１２６）と参照（１２７）が予めプログラムされた昇温の間に加熱されるときに連続的に測定することができる。
【0093】
補償ヒータ（１０５，１０６，２０５，２０６）は、試料容器（１０２，２０２）と参照容器（１０１，２０１）を同じ速度で加熱するように、予めプログラムされた温度制御装置によって制御することができる。試料容器と参照容器の温度が変化する速度は、試験開始時の予めプログラムされた走査速度、又は発熱事象の検出時の自己発熱速度と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、スキャン速度は、０．０℃～１００℃／分の間、又は意図された目的に適し、当業者によって理解される任意の他の走査速度とすることができる。
【0094】
いくつかの例では、断熱パワー補償型ＤＳＣ（１００，２００）の動作温度範囲は、－１００℃～１０００℃の間であり得る。断熱パワー補償型ＤＳＣ（１００，２００）は、試料容器及び参照容器、参照炉、試料炉、及び熱遮蔽体の温度を、±０．０１℃の温度精度及び±０．００２℃の温度ばらつきで測定することができる。当業者であれば、断熱パワー補償型ＤＳＣ（１００，２００）は、圧力追跡及びベント能力を有する試料容器を含む広範なＤＳＣアクセサリで変更することができることを理解するであろう。
【0095】
図３に示すように、断熱パワー補償型ＤＳＣ（１００，２００）と従来のパワー補償型ＤＳＣの昇温と熱流を示す。
【0096】
従来のパワー補償型ＤＳＣの典型的なサーモグラムは、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」の曲線で表され、「ａ」及び「ｂ」はそれぞれ、予めプログラムされた線形昇温から得られる試料温度スキャンと参照温度スキャンとを表している。曲線「ｃ」は、ユーザ定義のベースライン「ｄ」を持つ反応の熱量（ｍＷ）を表す。反応によって放出された総エネルギーは、時間期間「ｉ」と「ｊ」の間の「ｃ」と「ｄ」の曲線間で積分することができる。「ｉ」点で発熱が起こると、従来のパワー補償型ＤＳＣの補償ヒータは、試料物質や反応によって発生する熱と釣り合うように加熱力を低下させる。これにより、試料温度は予めプログラムされた昇温に従い、直線的な温度曲線が得られる（例えば、試料については「ａ」、参照については「ｂ」）。
【0097】
断熱パワー補償型ＤＳＣ（１００，２００）の昇温及び熱量は、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、及び「Ｄ」の曲線として表すことができ、「Ａ」及び「Ｂ」はそれぞれ、ユーザ定義の昇温及び重なった自己推進式昇温の結果生じる試料温度及び参照温度を表し得る。点「ｉ」で発熱事象が検出された場合、曲線「Ｃ」は、反応の自己発熱速度を表し得る。断熱パワー補償型ＤＳＣ（１００，２００）の試料補償ヒータブロックは、その容器のみの補償パワー出力を増加させて試料物質からその容器への熱伝達を遮断することができる。試料補償ヒータブロックによる出力の増加により、試料物質の温度はそれ自体の自己発熱速度に追従することができ、予めプログラムされた直線的な昇温（例えば、試料については「Ａ」、参照については「Ｂ」）から逸脱することができる。時間分解自己発熱速度、最大温度上昇、試料熱容量、放出される総エネルギー、活性化エネルギーは、傾き「Ｄ」で定義するか、熱量曲線「Ｃ」で決定することができる。
【0098】
いくつかの例示的なシステム構成要素及び概念を開示したが、本開示は、次に、断熱パワー補償差動走査熱量計を利用するための例示的な方法４００を示す図４に着目する。本明細書で概説したステップは例示的なものであり、特定のステップを除外、追加、又は変更する組み合わせを含む、その任意の組み合わせで実施することができる。
【0099】
ステップ４０２において、方法４００は、断熱パワー補償型示差走査熱量計を提供することを含み得る。断熱パワー補償型差動走査熱量計は、断熱パワー補償型差動走査熱量計によって試験される試料を収容するように構成された試料容器であって、試料容器の温度を測定するように構成された試料温度センサプレートを含む試料容器と、０．１ｍｌ～１００ｍｌの間のサイズの容積の試料容器に等温結合した試料補償ヒータブロックと、断熱パワー補償型示差走査熱量計によって試験される参照物質を収容するか、又は何も収容しないように構成された参照容器であって、参照容器の温度を測定するように構成された参照温度センサプレートと、０．１ｍｌ～１００ｍｌの間のサイズの容積の参照容器に等温的に結合された参照補償ヒータブロックと、試料補償ヒータブロックと参照補償ヒータブロックとを断熱的に遮蔽するように構成された少なくとも一つの炉と、少なくとも一つの炉を囲むように構成された熱遮蔽体と、自己発熱率、断熱温度及び圧力上昇、並びに発熱反応の活性化エネルギーの熱補償制御・測定システムと、を含み得る。
【0100】
ステップ４０４において、方法４００は、ランプアップ加熱パワーを提供することで予めプログラムされた昇温率に基づいて試料容器及び参照容器を加熱することを含み得る。
【0101】
ステップ４０６において、方法４００は、試料容器、参照容器、及び少なくとも１つの炉の間の温度差を最小化すること、並びに試料容器、参照容器、及び少なくとも１つの炉の温度が予めプログラムされた昇温率に従うようにすることを含み得る。
【0102】
ステップ４０８において、方法４００は、試料物質の自己発熱活動が検出された場合に、試料容器及び参照容器に補償熱を提供することを含み得る。
【0103】
ステップ４１０において、方法４００は、試料物質の自己発熱活動が検出されると、試料容器に容器のみの補償熱を提供して試料物質から試料容器への熱伝達を遮断し、試料物質の温度が予めプログラムされた昇温速度から逸脱し、反応完了まで自己推進させることを含み得る。
【0104】
ステップ４１２において、方法４００は、参照容器に補償熱を供給することにより容器のみの補償熱の計算及び制御を容易にすることを含み得る。
【0105】
一部の例では、試料容器及び参照容器に提供される補償熱の総量は、予めプログラムされた昇温速度及び試料物質の自己加速温度速度に基づき得る。
【0106】
いくつかの例では、予めプログラムされた昇温速度は、おおよそ０．０℃／分と１００℃／分との間である。
【0107】
方法４００は、試料補償ヒータブロックへのパワー出力と参照補償ヒータブロックへのパワー出力とを制御して試料容器と参照容器の間の温度差を最小化することをさらに含み得る。
【0108】
方法４００は、試料物質の発熱活動を検出すると、試料容器への補償パワーを増加させて、試料物質が予めプログラムされた温度傾斜速度から逸脱し、最高温度まで自己推進させることをさらに含み得る。
【0109】
方法４００は、試料物質の発熱活動を検出した際に、補償パワーを減少させて発熱活動のバランスをとり、試料と参照とを予めプログラムされた昇温率に従わせることをさらに含み得る。
【0110】
方法４００は、試料物質の吸熱活動を検出すると、補償パワーを増加させて吸熱活動のバランスをとり、試料と参照とを予めプログラムされた昇温率に従わせることをさらに含み得る。
【0111】
図５Ａ及び図５Ｂは、様々な実施形態によるシステムを示す。より適切なシステムは、様々な実施形態を実践する際に、当業者にとって明らかになるであろう。また、当業者であれば、他のシステムが可能であることを容易に理解できるであろう。
【0112】
図５Ａは、システムの構成要素がバス５０５を用いて互いに電気的に連絡しているバスコンピューティングシステム５００の一例を示す図である。コンピューティングシステム５００は、処理装置（ＣＰＵ又はプロセッサ）５１０と、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）５２０及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５２５等のシステムメモリ５１５を含む種々のシステムコンポーネントをプロセッサ５１０に結合し得るシステムバス５０５とを含み得る。コンピューティングシステム５００は、プロセッサ５１０の一部と直接、近接して、又は統合されて接続された高速メモリのキャッシュ５１２を含み得る。コンピューティングシステム５００は、プロセッサ５１０による迅速なアクセスのために、メモリ５１５、ＲＯＭ５２０、ＲＡＭ５２５、及び／又は記憶装置５３０からキャッシュ５１２にデータをコピーできる。このようにして、キャッシュ５１２は、データ待ちの間のプロセッサの遅延を回避する性能向上を提供することができる。これらのモジュール及び他のモジュールは、プロセッサ５１０を制御して様々なアクションを実行させることができる。他のシステムメモリ５１５も同様に使用可能である。メモリ５１５は、異なる性能特性を有する複数の異なるタイプのメモリを含み得る。プロセッサ５１０は、任意の汎用プロセッサと、プロセッサ５１０を制御するように構成された、記憶装置５３０に格納されたモジュール１ ５３２、モジュール２ ５３４、及びモジュール３ ５３６等のハードウェアモジュール又はソフトウェアモジュールと、ソフトウェア命令が実際のプロセッサ設計に組み込まれる特殊目的プロセッサとを含み得る。プロセッサ５１０は、本質的に、複数のコア又はプロセッサ、バス、メモリコントローラ、キャッシュ等を含む、完全に自己完結型のコンピューティングシステムであってもよい。マルチコアプロセッサは、対称的であっても非対称的であってもよい。
【0113】
コンピューティングシステム５００とのユーザインタラクションを可能にするために、入力装置５４５は、発話用のマイクロフォン、ジェスチャ又はグラフィカル入力用のタッチ保護されたスクリーン、キーボード、マウス、動作入力、発話等の任意の数の入力機構を表すことができる。出力装置５３５は、当業者に知られているいくつかの出力機構のうちの１つ又は複数であることもできる。いくつかの例では、マルチモーダルシステムは、コンピューティングシステム５００と通信するための複数のタイプの入力をユーザに提供することを可能にし得る。通信インターフェース５４０は、ユーザ入力とシステム出力を支配し管理することができる。特定のハードウェア配置で動作することに制限はなく、したがって、ここでの基本的な機能は、改良されたハードウェア又はファームウェア配置が開発された場合に、容易に置換され得る。
【0114】
記憶装置５３０は、不揮発性メモリとすることができ、ハードディスクや、磁気カセット、フラッシュメモリカード、ソリッドステートメモリ装置、デジタル多用途ディスク、カートリッジ、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、及びそれらのハイブリッド等の、コンピュータによってアクセス可能なデータを格納できる他のタイプのコンピュータ可読媒体とすることができる。
【0115】
上述したように、記憶装置５３０は、プロセッサ５１０を制御するためのソフトウェアモジュール５３２，５３４，５３６を含み得る。他のハードウェア又はソフトウェアモジュールも想定される。記憶装置５３０は、システムバス５０５に接続することができる。いくつかの実施形態では、特定の機能を実行するハードウェアモジュールは、機能を実行するために必要な、プロセッサ５１０、バス５０５、出力装置５３５等のハードウェアコンポーネントに関連する、コンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアコンポーネントを含み得る。
【0116】
図５Ｂは、実施形態に従って使用することができるチップセットコンピューティングシステム５５０のための例示的なアーキテクチャを示す。コンピューティングシステム５５０は、特定された計算を実行するように構成されたソフトウェア、ファームウェア、及びハードウェアを実行することができる任意の数の物理的及び／又は論理的に異なるリソースを代表する、プロセッサ５５５を含み得る。プロセッサ５５５は、プロセッサ５５５への入力及びプロセッサ５５５からの出力を制御することができるチップセット５６０と通信することができる。この例では、チップセット５６０は、ディスプレイ等の出力装置５６５に情報を出力することができ、磁気媒体、固体媒体、及び他の適切な記憶媒体を含むことができる記憶装置５７０から情報を読み取り、かつ記憶装置５７０に情報を書き込むことができる。チップセット５６０は、ＲＡＭ５７５からデータを読み出し、またＲＡＭ５７５にデータを書き込むことができる。チップセット５６０と連動するために、様々なユーザ・インターフェース・コンポーネント５８５と連動するためのブリッジ５８０を提供することができる。ユーザ・インターフェース・コンポーネント５８５は、キーボード、マイク、タッチ検出及び処理回路、マウス等のポインティングデバイス等を含み得る。コンピューティングシステム５５０への入力は、機械的に生成された及び／又は人間が生成した、様々なソースのいずれかから行うことができる。
【0117】
チップセット５６０は、異なる物理的インターフェースを有することができる１つ又は複数の通信インターフェース５９０と連動することもできる。通信インターフェース５９０は、有線及び無線ＬＡＮのためのインターフェース、広帯域無線ネットワークのためのインターフェース、並びにパーソナルエリアネットワークを含み得る。本明細書に開示された技術を生成、表示、及び使用するための方法のいくつかの応用は、物理的インターフェースを介して順序付けられたデータセットを受信することを含むことができ、又はプロセッサ５５５が記憶装置５７０又はＲＡＭ５７５に格納されたデータを分析することによってマシン自体によって生成される。さらに、コンピューティングシステム５５０は、ユーザ・インターフェース・コンポーネント５８５を介してユーザからの入力を受け取り、プロセッサ５５５を用いてこれらの入力を解釈することにより、ブラウジング機能等の適切な機能を実行できる。
【0118】
コンピューティングシステム５００及び５５０は、それぞれ複数のプロセッサ５１０及び５５５を有することができ、又は、より大きな処理能力を提供するために共にネットワーク接続されたコンピューティングデバイスのグループ又はクラスタの一部であり得ることが理解されるであろう。
【0119】
説明を明確にするために、いくつかの例では、様々な実施形態は、デバイス、デバイスコンポーネント、ソフトウェアで具現化された方法におけるステップ又はルーチン、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせからなる機能ブロックを含む個々の機能ブロックを含むものとして提示することができる。
【0120】
いくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶装置、媒体、及びメモリは、ビットストリーム等を含むケーブル又は無線の信号を含むことができる。しかし、言及された場合、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体は、エネルギー、キャリア信号、電磁波、及び信号それ自体のような媒体を明示的に除外する。
【0121】
上述の実施例による方法は、コンピュータ可読媒体から記憶されるか、又は他の方法でコンピュータ可読媒体から利用可能なコンピュータ実行可能命令を用いて実施することができる。このような命令は、例えば、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータ、又は特殊用途処理装置に特定の機能又は機能群を実行させるか、又は実行するようにそれらのコンピュータを構成する命令及びデータを含み得る。使用するコンピュータリソースの一部は、ネットワーク経由でアクセスすることができる。コンピュータ実行可能な命令は、例えば、バイナリ、アセンブリ言語等の中間フォーマット命令、ファームウェア、又はソースコードであってもよい。説明した実施例による方法の中で、命令、情報、及び／又は作成される情報を格納するために使用され得るコンピュータ可読媒体の例は、磁気又は光ディスク、フラッシュメモリ、不揮発性メモリを備えるＵＳＢデバイス、ネットワーク接続されたストレージデバイス等を含む。
【0122】
これらの開示による方法を実施するデバイスは、ハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアで構成され、様々なフォームファクタのいずれかをとることができる。このようなフォームファクタの例としては、サーバ、ラックマウントデバイス、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ等の汎用コンピューティングデバイス、又はタブレットコンピュータ、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント、ウェアラブルデバイス等の汎用モバイルコンピューティングデバイス等が挙げられる。本書で説明する機能は、周辺機器やアドインカードに具現化することができる。このような機能は、さらに例を挙げると、回路基板上で、１つのデバイスで実行される異なるチップ又は異なるプロセス間で実装することもできる。
【0123】
命令、そのような命令を伝えるための媒体、それらを実行するためのコンピューティングリソース、及びそのようなコンピューティングリソースをサポートするための他の構造は、これらの開示に記載されている機能を提供するための手段である。
【0124】
添付の特許請求の範囲に含まれる態様を説明するために様々な例及び他の情報を用いたが、当業者であれば、これらの例を使用して多種多様な実施形態を導き出すことができるため、このような例の特定の特徴又は配置に基づいて特許請求の範囲を限定することを意味しない。さらにまた、いくつかの主題は、構造的特徴及び／又は方法ステップの例に特有の言語で説明されたかもしれないが、添付の特許請求の範囲に定義される主題は、必ずしもこれらの説明された特徴又は行為に限定されないことが理解される。例えば、そのような機能性は、本明細書で特定される以外の構成要素において、異なる形で配分され、又は実行され得る。むしろ、記載された特徴及びステップは、添付の特許請求の範囲内のシステム及び方法の構成要素の例として開示される。
【0125】
ある集合の「少なくとも１つ」を説明する請求項の文言は、集合の中の１つのメンバー又は集合の中の複数のメンバーが請求項を満たすことを示す。例えば、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」を記載した請求項の文言は、Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢを意味する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【国際調査報告】