JP2002540407A

JP2002540407A - 微量成分及び／又は環境特性の検出方法

Info

Publication number: JP2002540407A
Application number: JP2000607028A
Authority: JP
Inventors: ツィンマーマンラルフ; ケットルプアントニウス
Original assignee: Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2002-11-26
Also published as: EP1242834A1; DE50005105D1; ATE258315T1; WO2000057212A1; US20020007687A1; DE19913220C2; EP1242834B1; DE19913220A1

Abstract

(57)【要約】本発明は微量成分及び／又は環境特性を検出するための方法に関する。本発明の目的は位置分解的な迅速な分析を可能にすることである。これは、任意の断面の少なくとも１次元に広がった捕収媒体を選択的な位置格子に従って配置することによって；環境、例えば水、空気又は土壌との相互作用の適当な終点の後に捕収媒体を回収することによって、かつ位置分解を使用して収集媒体を分析して、配置された媒体の位置格子との相関を確定することによって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は微量成分及び／又は環境特性の検出方法に関する。

【０００２】位置の関数としての易揮発性ないし中揮発性の化合物の分画の組成は、例えば
土壌の下に隠れた対象物（verbogenen Gegenstaende）を介して情報を得ること
が出来る。この“探査原理”に従って、例えば特に訓練された犬は隠れた対象物
、例えば地雷又は麻薬を探し当てることができる。例えば土壌中の有害廃棄物を
探す場合には、例えば爆発物の残骸又は多環式芳香族化合物（ＰＡＫ）に関して
化学研究所で調査する一定の捜索パターンを利用する。

【０００３】従来は、広い面積の領域の迅速なサンプリング及び自動的な分析のためのシス
テムは存在しなかった。一定の領域において、例えば有害廃棄物を推測するとき
には、ランダム試料（例えば土壌試料）を採取する。これらの試料を化学研究室
で一般に溶剤によって抽出する。次いで抽出物を予備精製（“クリーンナップ”
工程）し、かつ濃縮する。引き続き、例えばガスクロマトグラフィー−質量分析
法（ＧＣ−ＭＳ）を使用するような機器による分析法によって化学種の分析を実
施する。空気中の化合物の濃度測定のために大抵は、分析されるべき空気の一定
の体積流量を捕収ユニット（例えば活性炭を充填した吸着孔又は吸着のための溶
剤で充填したインピンジャー）を介して受動的捕収法を使用する。

【０００４】空気試料の分析のための迅速な方法は捕収媒体の熱脱着［１］である。この場
合、捕収媒体から脱着された気体状の化合物を微量成分分析装置中に移す。易揮
発性化合物のためには、例えば種々の活性炭変性物（例えばＣａｂｏｔｒａｐ）
または合成樹脂（例えばテナックス）［２］が有利であると判明している。難揮
発性の化合物の熱脱着分析のためには、例えばシリコーンゴムからなる捕収ユニ
ットが適当である［３］,［４］。

【０００５】確かに地域一帯の化学化合物の濃度分布を測定するための直接的な方法は原則
的に存在するが（例えばＬＩＤＡＲ）、一般に感度が悪く、かつ非特異的であり
、隠れた対象物の間接的な検出のためにのみ使用できる。

【０００６】本発明の課題は、例えば迅速な位置分解的な分析のための様式の方法を提案す
ることである。

【０００７】前記課題は請求項１の特徴部によって解決される。従属形式請求項は該方法の
有利な実施態様を記載している。

【０００８】本発明を以下に図面を使用して実施例をもとにして詳細に説明する。

【０００９】そこでは、図１は捕収媒体の敷設様式を示しており、かつ図２は捕収媒体１の
種々の可能な態様を示している。図３は位置座標への物質濃度の割り当てを示し
ている。図４ａ及び図４ｂは爆発物及び地雷の探査目的のための２つの可能な敷
設パターンを示している。図５は捕収媒体１のための敷設車両を示している。

【００１０】調査されるべき平面上に、ひも状の捕収媒体１を位置格子（Ortsraster）に従
って敷設する。ひも状の捕収媒体１は完全に又は部分的に、化学物質を環境から
吸着、吸収又は集積できるか又は環境作用に反応しうる物質２からなる。規定の
作用時間後に、例えば揮発性の有機化合物はその場所の環境濃度に相応して捕収
媒体に吸着するか又は吸収する。ひも１を取り入れた後に、集積された化合物の
濃度を自動的な分析装置５においてひも上の位置の関数として分析することがで
きる。捕収媒体に沿っての化学的情報を位置格子と関連づけると、化学的情報の
“土地カルテ（Landkarte）”が得られる。使用分野に応じて化学的情報は、例
えば有害廃棄物又は地下資源の位置を指摘することを可能にする。経済的な使用
のためには、特に廉価な捕収媒体（これは測定製品として入手され、かつ有利な
物理的特性（例えば高い亀裂強度）を有する）を使用できることが重要である。
例えばそのために記載された又は記載されていない例えばナイロンからなるポリ
マーひもが該当する。

【００１１】気体状又は溶解された微量成分の位置分解的な検出のための方法：概念調査されるべき平面上の位置格子に従って柔軟性の帯状又はひも状の捕収媒体
を敷設することによって、作用時間の間に位置分解的な情報を調査環境から集積
する。帯状又はひも状の捕収媒体は、検出されるべき微量成分の吸着及び／又は
吸収のため又は検出されるべき微量成分の化学的又は生物学的変換のため又は物
理的、化学的又は生物学的特性の化学的、物理的又は生物学的指標のために適当
であり、従って揮発性の有機又は無機の化合物または別の環境条件のための受動
捕収体／インジケーターとして使用される。

【００１２】原則的に２つの可能性がある：１． “位置分解的化学的捕収体”としての帯状又はひも状の捕収媒体の敷設に
おいては、環境からの化合物は捕収媒体に結合し（２）、もしくはその上又はそ
の中に吸収される。これは吸着又は吸収（物理吸着又は化学吸着）によって実施
する。捕収媒体上に存在する分析物を、取り入れた後に分析的検出工程において
位置分解的に調査する。

【００１３】２．帯状又はひも状の捕収媒体の“位置分解的インジケーター”としての敷設に
おいては、環境作用の結果として変化できる帯状又はひも状の捕収媒体１の特性
を観察する。例えば化学的、生物学的又は物理的にはたらくインジケーターが捕
収ひもに組み込まれていてよい。

【００１４】平面一帯の空気（又は水）からの分析物を集積する。このときに、定義された
位置格子は後の位置分解的分析において平均濃度を敷設位置の関数として算出す
ることを可能にする。図１は、平面（戦地、工業地域など）への捕収媒体１の敷
設を、例えば隠れた有害物質（例えば有害廃棄物及び生産沈降物）、軍用物（地
雷）又は化石燃料の鉱床の探知のために実施できるように図示している。作用時
間の後に、柔軟性の捕収媒体１を取り入れる。集積された化合物は、捕収媒体１
上の位置の関数として分析できる。この分析は一連の種々の方法によって実施で
きる。特にこの関連においては、例えばその間をつなぐ熱脱着工程を介して直接
的な化合物の分析を捕収媒体１上の位置の関数として可能にするオンライン測定
法が適当である。戦地に適した一連のオンライン測定法は、［５］、［６］に記
載されている。位置格子をもとに、次いで空気領域／土壌領域中の化学化合物の
濃度を調査された表面上の位置に割り当てることができる。

【００１５】構成要素の詳細な記載ａ）捕収媒体捕収媒体１の捕収能動的な物質２は所望の使用に相応して変更でき、従って多
数の分析物のために使用できる。

【００１６】集積は、吸着的、吸収的又は反応的（化学吸着）に実施する。ガスクロマトグ
ラフィーのための固相マイクロ抽出（ＳＰＭＥ）技術において、どれ程の高さの
集積係数が受動的集積方法によって達成されるかが示されている。例えばフェニ
ルシロキサンからなる１０〜１００μｍ厚の被覆を有する１０ｍｍ長の石英繊維
上に短時間で化合物を集積させて、これを次いでＧＣにおいて検出することがで
きる。化学化合物に関する検出限界はその際、屡々ｐｐｔ−範囲［７］にあるか
、又はそれより良好である。

【００１７】捕収能動的な物質２としては、例えばガスクロマトグラフィーにおいて固相と
して使用されるポリマー及び被覆が該当する。例は、ポリアクリレート、ポリシ
ロキサン、ポリジメチルシロキサン、フェニルシロキサン、メチルシロキサン又
はカーボワックスである。更にまた、テフロン（登録商標）、ナイロン等のようなポリマーが適当である。

【００１８】非極性の化合物は非極性媒体、例えばシリコーン中への拡散導入及び溶解によ
って集積される。例えばシリコーンで被覆されたペルロンひもを使用して、非極
性の中揮発性分析物を集積することができる。シリコーンは、特に中揮発性化合
物の検出のために適当である。例えば易揮発性化合物を検出すべき場合には、他
の媒体、例えば活性炭細塵（カルボトラップ（Carbotrap）等）をシリコーンに
添加混合してよい。選択的に、シリコーン被覆された炭素繊維を使用することが
できる。

【００１９】極性の有機化合物は別の捕収媒体（それ自体がより極性である）を必要とする
。例えば、シロキサン相はシアニド基（−ＣＮ）の導入又は相応の捕収能動的な
物質を、例えばシリコーンマトリクス中に混入することによって可能である。

【００２０】イオン性化合物又は金属イオンを水相（水又は土壌からの試料採取）からの集
積は、イオン交換の原理によって実施できる。イオン交換樹脂で被覆されたひも
は、従ってイオンの位置分解的検出のために使用することができる。

【００２１】集積及び分析されるべき化学的物質の種類に応じて、化学的又は生物学的試薬
を含有する特定の捕収媒体を開発することもできる。イオン性、分極性又は極性
の化合物を集積するために、例えば錯形成化合物（例えばキレート結合体、例え
ば金属イオンのためのＥＤＴＡ）をマトリクス中で使用してよい。

【００２２】規定の分析物と吸光光度特性の変化（呈色変化）又は蛍光特性の変化（蛍光−
マーカー）を伴って反応する捕収媒体１に、取り込まれた試薬を使用することが
できる。捕収媒体１を次いで非常に容易かつ迅速に分光検出（ＩＲ−又はＵＶ／
ＶＩＳ吸収／反射、発光検出など）を介して“読み取り（abscannen）”するこ
とができる。このような“非破壊”検出によって、捕収ひも１は更なる分析法を
提供しうる。

【００２３】生物学的試薬においては、例えば抗体に基づく方法（例えば免疫の場合には：
エッセイ法（Essayverfahren））であってよい。生きている又は生存可能な微生
物又は胞子（細菌、菌類、藻類、別の単細胞など）を媒体１中に分散（又は吸着
など）させるとき、位置分解的な“生態毒物学的な”試験を、細胞の代謝産物、
成長又は死又は別の特性を調査することによって実施してよい。微生物の酵素付
与は一定の必須の又は毒性の物質の特異的な検出を達成させうる。相当数の細菌
は、例えばＨ_２Ｓ又は金属種を摂取するか、又は一定のｐＨ値又は一定のＯ_２濃
度を成長のために必要とする。更に、例えば一定の生体異物に対して感受性であ
る株を使用してよい。

【００２４】位置分解的に集積された物質を、外部の免疫学的又は生物学的方法を介して検
出することができる。捕収媒体１を別の媒体と接触させて、媒体間において位置
分解の保持下に試薬及び／又は分析物を交換することができる（例えば免疫エッ
セイ支持体プレート等での転用）。選択的に捕収ひも１を断片的に、また湿式−
化学的に抽出し、次いで化学的、生物学的、物理的又は免疫学的な分析を提供す
ることができる。

【００２５】更に人工的な受容体の製造に基づく新規の技術（例えば分子刷り込み）を使用
してよい［８］。

【００２６】多くの特異的に調製されたひも状又は繊維状の捕収媒体１を使用する場合、こ
れらを１束にまとめてよい。繊維が種々の捕収能動的な物質２からなり、もしく
は様々に被覆されている場合、多くの種々の分析物（化学的に異なる：例えば極
性及び非極性の化合物も）を同時に集積することができる。更にそのような“マ
ルチフィラメント捕収媒体”によって分析物のより広範な濃度領域を表現できる
。それというのもそれぞれの捕収媒体についての定量的な結果はある特定の濃度
領域において得ることができるからである。

【００２７】捕収能動的な材料を帯状物の上側に施与するか、又は施設されたひもを例えば
プラスチックからなる帯状物で覆う場合、土壌から浸透する化学的情報は風など
によって不鮮明になることはない。作用時間は期待できる濃度領域に応じて選択
し、かつ大抵は数時間ないし数日の範囲である。作用時間後に捕収媒体を取り入
れる。

【００２８】該方法の戦場での使用のためには、捕収媒体１が施設する場合に汚染を回避す
るためにその捕収能動的な作用を真っ先に発揮するときに有利である。同様に捕
収媒体１は取り入れの後及び分析の前（例えば貯蔵を要する場合に）に不活性化
させてよい。それを達成する可能性は、捕収能動的なコア及び分析されるべき化
合物について透過させるのに悪くないか、又は僅かに悪いにすぎない被覆からな
る弾性捕収媒体１の使用であり、該被覆は弾性の捕収媒体１の伸長時、例えば試
料の採取の間に規定の分析物についてより透過性になり、かつ集結した形におい
て、例えば分析装置への輸送又は貯蔵の間に分析物についてより透過性が低い。

【００２９】捕収媒体を、収容の後に情報をできるだけ純粋に存在させ続けるように処理す
ることが有利である。このことは、例えば不活性の雰囲気において捕収媒体１を
冷却し、かつ又は貯蔵させることによって達成できる。更に情報の固定は、例え
ば化学的試薬によっても可能である。他の可能性は、被覆に非透過性の層を提供
する。被覆装置は捕収媒体１を敷設後に再び収容する前記の機器に組み込まれて
いてよい。

【００３０】ｂ）分析機取り入れられた捕収媒体１上で位置分解的に存在している情報は、適当な分析
法を用いて検出せねばならない。より広範な領域の“読み取り”のための方法を
使用しうるために、廉価な捕収媒体１の他に分析が迅速かつできるだけ自動的に
進行することが必要である。理想的には、分析装置５は捕収媒体１を自動的に取
り込み、位置分解的に分析するべきである。

【００３１】原則的に２種の分析原理が可能である。

【００３２】１．捕収媒体１に沈積された化合物又は捕収媒体１の変化を直接的に捕収媒体
１において検出する。例えば、捕収ひも１を断片的にレーザー光で照射してよい
。捕収媒体１中に集積された芳香族化合物を次いで放出された蛍光によって検出
する。

【００３３】２．（化学的な）情報を分析前に別の媒体に移す。例えば、捕収ひも１を熱脱
着ユニットに通してよい。その際、集積された化学化合物を気相に移し、オンラ
インの分析法、例えばＲＥＭＰＩ−ＴＯＦＭＳによって連続的に測定する。

【００３４】破壊的な検出法又は分析法を使用しうる場合には、種々の検出方法を前後して
実施することもできる。

【００３５】熱脱着の前又は後に、例えば以下の方法による分析物の検出を実施することが
できる：・ＵＶ−ＶＩＳ（吸着分光測定法）・蛍光分光測定法・ＩＲ（赤外吸光分光測定法）・ラマン分光測定法・ＮＭＲ（核共鳴分光法）・水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）・電子捕獲型検出器（ＥＣＤ）・熱イオン化検出器（ＴＩＤ）・Ｘ線蛍光分光測定法・イオン易動度分光法［９］・電子ノーズ［１０］又はセンサ［１１］・ＡＡＳ（原子吸光分光測定法）・レーザー分光測定法・質量分光分析法レーザー分光法、例えばレーザー励起蛍光（ＬＩＦ）、レーザー誘導プラズマ
分光測定法（元素分析のためのレーザー誘導プラズマ分光法（ＬＩＰＳ））又は
光音響分光法は、しばしば特に高い選択性及び感度を可能にして検出できる。以
下に幾つかの可能な検出方法の例をより詳細に説明する。捕収媒体を分析のため
に特定の熱脱着ユニットに通し、その際、ひも状の捕収媒体上の位置分解的な化
学的情報は相応の時間分解的な情報へと、熱脱着ユニットに流通するキャリヤー
ガス流中で変換される（分析物の熱脱着（ＴＤ））。ガス流中の時間的に変化す
る化学的情報は、分析装置又は検出器から時間分解的に測定される。非常に感度
が高くかつ選択的な、例えばＴＤガス流からの芳香族化合物の微量成分検出のた
めの新規方法は共鳴的多光子イオン化（ＲＥＭＰＩ）と引き続いての飛行時間質
量分析（ＴＯＦＭＳ）である。この分析は、例えば自動的な熱脱着ユニット（Ｔ
Ｄ−ユニット）を介して実施され、該ユニットはＲＥＭＰＩ−ＴＯＦＭＳ分光測
定器にオンラインで接続されている。自動的のＴＤ−ユニットは捕収媒体を自動
的に取り込む。捕収媒体は、例えば１５０℃〜３００℃に熱されたガラス細管に
通され、従って局所的に熱される。同時に、より微弱な試料吸収ガス流（例えば
１分間あたり０．１〜１０ｍｌ）が局所的に加熱された捕収媒体上をガラス細管
を通って流動し、かつ熱的に脱着される化合物が取り込まれる。直接的な入場に
よって、次いで試料吸収ガス流を直接ＲＥＭＰＩ−ＴＯＦＭＳ分光測定器中に導
通する。ＲＥＭＰＩ−ＴＯＦＭＳのための入場可能性のために、引用文献が参照
される［１２］。多くの自動的なシステムについての検出感度はｐｐｔｖ−濃度
領域にあれば、非常に感度の高い検出が可能である。更に、ＲＥＭＰＩ−ＴＯＦ
ＭＳのためのオンラインの誘導工程は一定の化合物を検出するために可能である
［１３］。一定のインジケーター化合物又は標的化合物のための検出感度が不十
分であり得るべきであれば、更なる集積は、もちろん位置分解が低下しても実施
することができる。その際、一定の長さの捕収媒体１に集積される化合物を統合
的に分析する。可能な理想化は、特定量の捕収媒体を巻取るコイルを含んでよい
。それによって、巻取られた全捕収媒体の同時の熱的脱着（及び引き続いての分
析物の分析）を実施する。引き続きコイルをほどいて、依然分析されていない捕
収媒体の後に続く長さを巻取り、熱脱着などを行う。選択的に、連続的熱脱着に
おいて、定期的に熱脱着可能な冷却トラップを試料吸収ガス流中に導入してよい
。

【００３６】ひも状の捕収媒体に集積している化学化合物の脱着は、分析装置の試料吸収ユ
ニット中での分析の際にレーザーパルスでの照射によって実施できる。分析物の
レーザー脱着は直接、質量分析測定器の真空領域で実施できる。その際、捕収媒
体が自動的に分析装置を通される場合、オンラインＭＡＬＤＩ［１４］技術又は
レーザーマイクロプローブ分析（ＬＡＭＭＡ）［１５］技術の種類の方法に相当
する。適当なＭＡＬＤＩマトリクスは、捕収媒体中に含まれていてよい。選択的
にレーザーは脱着のために使用でき、かつイオン化は別の方法によって実施でき
る（ＲＥＭＰＩ、ＥＩ、ＦＡＢなど）［１６］。

【００３７】可能な使用例の記載該方法は多数の可能な使用を有する。有機又は無機の化合物の位置分解的検出
は、例えば以下の使用のために使用できる：・有害廃棄物、例えば従来の工業地帯上の生産沈降物（ＢＴＸ、ＰＡＫ、重金
属、ＰＣＢなど）の位置限定・軍事的有害廃棄物、例えば生産沈降物、爆発物、地雷（例えばＴＮＴ、ＲＤ
Ｘなど）の検出・例えば薬物の集中的な調査又は検死のための法医学的使用・天然ガス、石油（炭化水素に関する）又は鉱物（例えば金属イオン）の地質
学的鉱床の検出・工業設備内又は導管に沿った、例えば配管に沿った漏洩状態の検出のための
化学化合物の濃度プロフィールの調査・水、土地（土壌）又は空気（例えば火山性ガス、例えばＨ_２Ｓ又はＣＯ_２の
記録による火山／地震の活性化の長期監視、ＣＨ_４、Ｎ_２Ｏなどの生物起源的表
面エミッション（Flaechenemission）の調査）中の化学物質又は別の化学特性、
物理特性又は生物学的特性の人類発生性のエミッション又は生体起源的エミッシ
ョン／地理起源的エミッション濃度又はイミッション濃度の調査以下に幾つかの使用をより詳細に論ずる。

【００３８】ａ）化学的有害廃棄物及び生産沈降物の検出柔軟性の帯状又はひも状の捕収媒体を、調査されるべき平面一帯に位置格子に
従って揮発性有機化合物又は無機化合物のための能動的捕収体として敷設するこ
とによって、分析物を該表面一帯の空気（又は水）から集積させる。定義された
位置格子はその際、後の位置分解的分析において濃度を敷設位置の関数として突
き止めることを可能にする。図１は、例えば従来の工業地帯上での捕収媒体１の
敷設が隠れた鉱油ベースの有害廃棄物の検出を実施可能にするように図説されて
いる。鉱油ベースの有害廃棄物の場合には、単環式芳香族化合物、例えばベンゼ
ン、トルエン及びキシレン（ＢＴＸ）又はより低級の多環式の芳香族炭化水素、
例えばナフタリン、モノメチルナフタリン及びジメチルナフタリン、アセナフテ
ン、フルオレン、ビフェニル又はアントラセンがインジケーターとして適当であ
る。捕収媒体として、多数の媒体を使用できる。例えばシリコーンで被覆された
ペルロンひもを使用することができる。シリコーンは最優先的に中揮発性化合物
の検出のために使用されるので、場合によっては有利には易揮発性の化合物の吸
着のための１種以上の媒体（例えば微粉砕されたカルボトラップ又はテナックス
）をなおも添加混合する。選択的に、シリコーン被覆された炭素繊維を使用して
よい。更に複数の捕収能動的な繊維からなる束を構成してもよい。これらの繊維
が種々の捕収能動的な物質からなるか、もしくは様々に被覆されている場合、分
析物質のより広範な濃度領域を表現できる。それというのもそれぞれの捕収媒体
に関する定量的な結果は特定の濃度領域においてのみ得ることができるからであ
る。捕収能動的な材料を帯状物の下側に施与するか、又は敷設されたひもを、例
えばプラスチックからなる帯状物で覆う場合、土壌から浸透する化学的情報は風
などによって不鮮明にされない。作用時間は集積プロセス又は検出プロセス及び
期待されるべき分析物の濃度領域に応じて選択され、かつ恐らく大抵は数時間な
いし数日の範囲内にある。作用時間後に、捕収媒体を取り入れる。化学物質の分
析を多数の方法によって実施できる。芳香族化合物、例えばＢＴＸ又はＰＡＫは
、例えば共鳴的多光子イオン化−飛行時間分光法（ＲＥＭＰＩ−ＴＯＦＭＳ）に
よって非常に良好に検出することができる。揮発性化合物の検出のための比較的
普遍的な方法は、ＣＩ−イオン源（例えばＰＴＲ−ＭＳ［１７］）による質量分
析測定法である。他の検出方法に関しては上記を参照されたい。

【００３９】ｂ）軍事的有害廃棄物、爆発物、化学的戦闘物質又は地雷の検出該方法は更に軍事的有害廃棄物、爆発物、化学的戦闘物質又は地雷の位置分解
的な検出のために使用できる。軍事的有害廃棄物、例えばＴＮＴ製造又は化学的
戦闘物質の製造の生産沈降物の検出は特に人口密度の高い地域、中部ヨーロッパ
において重要である（例えば目下のところ新規の連邦州において緊急に強化され
ている）。従来のＴＮＴ製造所の調査において、場合によっては単純なＥＣＤ（
電子捕獲型検出器）又は熱イオン化検出器（ＴＩＤ、窒素選択的かつリン選択的
）［１８］でさえ捕収ひも上の化学的情報の選別のために十分である。さもなけ
れば本願でも原則的に多数の種々の検出原理を使用することができる（例えばＲ
ＥＭＰＩ−ＴＯＦＭＳ、ＩＭＳ、電子ノーズ、ＰＴＲ−ＭＳ）。元素特異的検出
、例えば原子発光検出器（ＡＥＤ）又はＴＩＤ（窒素及びリンのための）［１８
］を、化学的戦闘物質の検出のために使用してもよい。

【００４０】特定の問題は地雷、特に対人地雷である。多くの大陸、アジア、アフリカ、部
分的に南アメリカ及びヨーロッパ（ボスニア）においてさえ、対人地雷によって
汚染された広範な地域が存在する。地雷地域は非常に危険な問題である。それと
いうのも地雷の厳密な位置限定は“技術的”補助手段を使用してもしばしば不可
能だからである。新型の対人地雷は、殆ど金属部分を使用しないで作成され、こ
れは金属探知器の使用を不可能にさせている。しかしながら、地雷の“芳香”を
“好む”犬の使用は成功している。この嗅覚パターンは、ＴＮＴ又はＲＤＸ微量
成分並びにそれらの分解生成物（例えばジニトロトルエン及びモノニトロトルエ
ン、アミノトルエンなど）から構成される。更に典型的に０〜２０ｃｍの深さに
埋められた地雷の特徴的な二次物質、例えば溶剤残分、プラスチックカバーから
の可塑剤、プラスチック分解生成物（モノマーなど）は犬によって感知すること
ができる。しかしながら犬の使用は非常に高価であり、かつ緩慢である。広範な
領域を“不在の判定”をし、もしくは個々の地雷を大まかに位置限定するために
、本願で提案される方法を使用することができる。捕収ひも１を種々の方法で配
置してもよい。１つの可能性は、安全な通路を提供する地雷除去車両（Raeumfah
rzeug）の使用であり、その通路の間に例えば５又は１０メートルの間隔で捕収
ひも１を配置する。地雷による高い危険性を有する険しい領域のために、発射装
置を使用でき、これは使用位置へと１回でもたらされ、例えば１２個の捕収ひも
１を放射対称的に発射する。約６０ｍの捕収ひもの長さの場合には、１０ｍの最
低分解で約２００００ｍ^２の領域を調査できる。発射装置は、例えばヘリコプタ
ーによって下ろされ、その後再び回収される。全ての配置方法に関しては捕収ひ
も１の局地的位置の正確かつ再現可能な測定が重要である。これは、例えば航空
写真又は衛星位置測定によって軽減することができる。図４及び図５は地雷の探
索のための２通りの可能な配置方法を示している。場合によっては捕収ひも１を
土で覆われた溝中にも敷設しなければならない。これは（無線操作の）敷設車両
１０によって実現できる（図５参照のこと）。

【００４１】地雷からの臭気生成物が極めて微量な領域に存在する場合（ｐｐｑｖ又はそれ
以下でも）、捕収媒体１に関する極めて選択的かつ高感度の分析が必要とされる
。前記に挙げられた分析技術の幾つかは、原則的に捕収ひも１の分析のために適
当である。ＲＥＭＰＩ−ＴＯＦＭＳ技術又はＩＭＳは、例えばニトロ芳香族化合
物の検出のために、質量分光法においてＮＯ^＋イオンを介して適当である。補足
的又は設備検出に代替して、“地雷芳香”の検出はＧＣでの“吸引検出（Sniffi
ng-Detektion）”の様式により訓練された犬から引き受けることができる（ＴＤ
ガス流）。低刺激の環境（Boxen）及び“トークン”システムの使用によって訓
練された動物の注意を、場合により課題に集中させることができる。捕収ひも１
は化学設備の監視のためにも使用できる。この場合、例えば化学的な戦闘物質、
ロケット推進物質又は爆発物の製造禁止の遵守を可能にする。

【００４２】ｃ）例えば化石燃料又は鉱石の鉱床の検出該方法は、十分に表面上に密に存在する地下資源の検出のために使用できる。
化石地下資源（オイル、ガス、石炭）の探査において、有機化合物を探索する（
ＣＨ_４、ＢＴＸ、ＰＡＫ、アルカン又は硫化水素）。例えば易揮発性化合物、例
えばＨ_２Ｓ又はメタンの捕収工程のためには、高い吸収力を有する捕収媒体１を
使用せねばならない（例えば支持体上のシロキサンマトリクス中のグラファイト
）。有機化合物の検出は、その際前記のように実施する。鉱物の地下資源（銅、
マンガン又はウラン鉱石）の探査において、一般に相応の金属イオンに応じて水
相又は（湿潤）土壌から探査される。この探査は従って原則的に水の上又は下で
実施してよい。イオン性化合物のための捕収原理としては、イオン交換が特に適
当である。検出は、例えばレーザー分光測定法（レーザー誘導プラズマ分光法、
ＬＩＰＳ）又はＩＣＰ−ＭＳによって実施できる。

【００４３】図面図１：土地での位置格子に従うひも状の捕収媒体１（能動的捕収体）の敷設は微量成
分の位置分解検出を可能にする。

【００４４】図２：捕収ひも１は支持体ひも３（例えばポリマーひも又は鋼線）からなっていてよ
く、該ひもは同じ又は異なる捕収能動的な物質２の１つ以上の被覆、例えばシリ
コーンテナックス又は活性炭によって被覆されている。選択的に、捕収ひも１
は捕収能動的なコア２から構成され、該コアは支持媒体（及び保護媒体）３によ
って取り囲まれている。種々の捕収能動的な繊維及び支持繊維２及び３を繊維の
束４に構成してよい。場合により、捕収媒体１は捕収能動的な材料２（例えばポ
リマーひも）からのみで構成されている。支持体材料３は帯状物としても形成さ
れ、例えば風及び気候による影響に対して保護することができる。

【００４５】図３：捕収媒体１を、例えば自動的なオンライン分析装置５を使用して敷設し、該装
置は捕収ひもを自動的に取り込む。該分析装置５は、例えば熱吸着−レーザー質
量分光測定ユニット（ＴＤ−ＲＥＭＰＩ−ＴＯＦＭＳ）であってよい。測定の結
果は位置座標−濃度グラフ６であり、これは測定値と位置格子（図１）との相関
を可能にする。

【００４６】図４：該方法を地雷又は爆発物の検出のために使用する場合に、捕収ひも１の危険の
ない配置が重要である。例えば空中（ヘリコプターなど）からユニット７を下に
置いてよく、該ユニットは捕収ひも１を放射状に投下／発射する。作用時間の後
に、ユニット７を再び空中から回収してよい。立ち入りのできる土地においては
、重たい地雷除去装置（Raeumgeraet）を使用して安全な通路８を作成でき、そ
の間を捕収ひも１が張られていてよい。

【００４７】図５：相当数の使用のために、捕収ひも１を土壌の溝中又は土壌９の下に敷設せねば
ならないことが必要な場合がある。理想化するために、ひもは、例えば車両１０
によって敷設することができる。鋤状のシャベル１２の種によって捕収媒体１を
直接的にストックロール１１から土壌９に取り込むことができる。地雷探査の領
域での使用のためには車両１０は無線操作備えていてよい。

【００４８】

【外１】

【００４９】

【外２】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は捕収媒体の敷設様式を示している。

【図２】図２は捕収媒体１の種々の可能な態様を示している。

【図３】図３は位置座標への物質濃度の割り当てを示している。

【図４】図４のＡ及びＢは爆発物及び地雷の探査目的のための２つの可能な敷設パター
ンを示している。

【図５】図５は捕収媒体１のための敷設車両を示している。

【符号の説明】

１捕収媒体、２捕収能動的な物質、３支持体材料、４束、５
分析装置、６位置座標−濃度グラフ、７ユニット、８通路、９
土壌、１０車両、１１ストックロール、１２鋤状のシャベル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 33/24 Ｇ０１Ｎ 33/24 Ｂ (72)発明者ラルフツィンマーマンドイツ連邦共和国ミュンヘントラッペントロイシュトラーセ 29 (72)発明者アントニウスケットルプドイツ連邦共和国アルンスベルクルムベッケヘーエ 10 Ｆターム(参考） 2G052 AA01 AA06 AA07 AA08 AA10 AA11 AA21 AA36 AB22 AB27 AC04 AD02 AD53 CA02 CA03 CA04 CA48 DA01 DA22 DA27 EB11 ED03 ED09 FD06 GA24 GA28 GA29 HA12 HB10 HC24 HC42 JA04 JA06 JA07 JA08 JA15 JA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下のプロセス工程：ａ）少なくとも１次元に広がった任意の断面の捕収媒体（１）を選択可能な位置
格子に従って敷設する工程、ｂ）捕収媒体（１）を、例えば空気、水、土壌中の環境との測定される相互作用
後に取り入れる工程、ｃ）捕収媒体（１）の位置分解分析及び敷設の位置格子との相関の工程を有する微量成分及び／又は環境特性の検出方法。
【請求項２】捕収媒体を位置分解的な微量成分の吸着又は吸収のために使
用する、請求項１記載の微量成分及び／又は環境特性の検出方法。
【請求項３】捕収媒体（１）を局所的な環境特性の位置分解インジケータ
ーとして使用する、請求項１記載の微量成分及び／又は環境特性の検出方法。
【請求項４】捕収媒体（１）の分析を、連続的に自動的分析装置（５）を
使用して実施し、その際、捕収媒体は、例えば自動的に分析設備（５）に通され
る、請求項１から３までのいずれか１項記載の微量成分及び／又は環境特性の検
出方法。
【請求項５】捕収媒体１の分析を断片的に実施し、その際、捕収媒体（１
）の一定の長さ上の情報を分析工程で合計するか、もしくは統合的に測定する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の微量成分及び／又は環境特性の検出方
法。
【請求項６】捕収媒体（１）が、同一又は異なる捕収能動的な物質２、例
えばシリコーンのテナックス又は活性炭の１層以上で被覆されていてよい捕収能
動的な支持体材料（３）、例えばポリマーひもからなる、請求項１から５までの
いずれか１項記載の微量成分及び／又は環境特性の検出方法。
【請求項７】捕収媒体（１）が非捕収能動的な支持体材料（３）、例えば
鋼線からなり、該材料が同一又は異なる捕収能動的な物質（２）、例えばシリコ
ーンテナックス又は活性炭の１層以上で被覆されていてる、請求項１から５ま
でのいずれか１項記載項記載の微量成分及び／又は環境特性の検出方法。
【請求項８】捕収媒体（１）が捕収能動的な又は非捕収能動的な支持体材
料（３）からなり、該材料が完全又は部分的に１種以上の捕収能動的な物質（２
）からなるコアを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の微量成分及び
／又は環境特性の検出方法。
【請求項９】捕収媒体（１）が増殖、堆積又は包埋された微生物を有し、
その成長、死又は代謝産物によって、化学的、生物学的又は物理的な特性の位置
分解的検出が可能になる、請求項１から８までのいずれか１項記載の微量成分及
び／又は環境特性の検出方法。
【請求項１０】爆発物又は地雷の発見のための、請求項１から９までのい
ずれか１項記載の方法の使用。