JP2006511062A - 化学薬剤のセンサシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2002年11月12日付けで出願された米国特許願第10/293,965号の優先日の特典を主張するものである。なおこの出願は本願に援用するものである。
本願に記載の発明は、NASAとの契約に基づいた研究でなされたものであり、契約者が権利を保有すると規定している公法96−517条(35U.S.C.202)の規定に従っている。
本願は、試料中の微量のターゲット分子を検出するのに有用な方法と装置に関する。
反転領域の静電ミラーの形状を電子源の形状に整合させて、反転領域における低エネルギー電子の量を増大する機構を提供する。これは、反転領域における電子の軸方向と半径方向の運動エネルギーを分析し次いでシステム全体を通じて等電位球面を維持することによって達成される。本発明は、電子源の形態を反転領域と整合させることによって、負イオンを反転領域に生成する性能を高めた複合システムを提供する。この機構は、ターゲット分子を検出する化学薬剤検出器の性能を改善するのに有用である。
本願に記載の方法、装置及び器具は広範囲の対象の化学薬剤を検出するのに適用できる。これら適用例としては、例えば不発の水中残留物を含む爆薬と爆薬製造に関連する化学薬剤、工業地帯又は軍事地域からの排水中の爆薬又は化学薬剤、製造工場が産生する有毒物質の検出及び神経ガス及び発疱性ガスの検出がある。このような適用性は、テロリストの活動を含めた、かような化学的危険性に対して、建造物、港、大使館、空港及び職員を保護するのに役立つ。
FIELDS codeがある。
極微量の爆発性物質を含有している疑いがある沈降物は各種の技法を使って抽出した。一つの技法では固相抽出法(SPE)を使用し、別の技法では塩析溶媒抽出法を使いそしてさらに別の技法では膜SPE法を使用した。本願の試験では、水溶液からの爆薬の抽出は固相微量抽出法(SPME)で行った。SPME法は、各種のセンサ技法、例えばガスクロマトグラフィーや高速液体クロマトグラフィーがうまく統合されてなる技法である。ポリ(ジメチルシロキサン)ジビニルベンゼン(PS−DVB)繊維を使用したが、これはTNT抽出用の市販繊維の中で最高の相対効率を有することが見出された。
Claims (30)
- 反転領域にて負イオンを生成する方法において、
a)電子ビームを構成する電子を生成する球形凹面を有する電子エミッタを提供し、
b)1)放出された電子を、軸線にそって反転領域に静電気で集束する電子抽出器、及び、2)その電子の運動エネルギーを中和する静電ミラーを備えたレンズスタックを提供し、
c)前記レンズスタックの形状を測定し、
d)前記静電ミラーにおける電子の軸方向と半径方向の運動エネルギーを分析し測定することによって、前記電子ビームを構成する電子の電界と飛行経路を測定して、前記静電ミラーにおける電子の飛行経路を球形電界の配置構成で計算し、
e)前記反転領域における前記電子ビームの反射回数を測定し、
f)d)で得た結果をe)で得た結果と比較して、電子の運動エネルギーが2meV以下でかつ反転領域における反射が少なくとも5回になるように、前記レンズスタックを修正し、
次いで
g)前記反転領域を、ターゲット分子を含有するターゲット分子のガスビームと交差させ、電子をターゲット分子と結合させて
負イオンを形成させる、
ステップを含んでなる方法。 - 前記ターゲット分子が、液体、空気又は蒸気の試料中に存在している、請求項1に記載の方法。
- 前記試料を、固相抽出法、塩析溶媒抽出法又は膜固相抽出法で抽出する、請求項2に記載の方法。
- 前記試料を、さらに、ジェット分離器内で超音波膨張させて処理した後に導入する、請求項3に記載の方法。
- 前記ターゲット分子が爆薬である、請求項1に記載の方法。
- 前記爆薬がRDX、TNT、PETNもしくはEGDN又はこれらの混合物もしくはこれらの誘導体である、請求項5に記載の方法。
- 前記ターゲット分子が神経ガス剤である、請求項1に記載の方法。
- 前記神経ガス剤が、タブン(GA)、サリン(GB)、ソマン(GD)、GF、Vエイジェント(VX)(ホスホノチオ酸メチル−S−(2ビス(1−メチルエチルアミノ)エチル)O−エチルエステル)もしくはピリドスチグミン又はこれらの混合物もしくはこれらの誘導体である、請求項7に記載の方法。
- 前記ターゲット分子が窒息性毒ガス剤である、請求項1に記載の方法。
- 前記窒息性毒ガス剤が、ホスゲン(CG)、ジホスゲン(DP)、塩素もしくはクロロピクリン(PS)又はこれらの混合物もしくはこれらの誘導体である、請求項9に記載の方法。
- 前記ターゲット分子が発疱性毒ガス剤である、請求項1に記載の方法。
- 前記発疱性毒ガス剤が、硫黄マスタード(H/HD)もしくはナイトロジェンマスタード(HN)、ヒ素剤(ルイサイト(L))もしくはホスゲンオキシム(CX)又はこれらの混合物もしくはこれらの誘導体である、請求項11に記載の方法。
- 前記ターゲット分子が薬物である、請求項1に記載の方法。
- 前記薬物がヘロイン又はコカインである、請求項13に記載の方法。
- 前記反転領域が、複数の電子反転平面を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 低エネルギーの電子を反転領域内に生成させる方法であって、
a)電子ビームを構成する電子を生成する球形凹面を有する電子エミッタを提供し、
b)1)放出された電子を、軸線に沿って反転領域に静電気で集束する電子抽出器、及び、2)その電子の運動エネルギーを中和する静電ミラーを備えたレンズスタックを提供し、
c)前記レンズスタックの形状を測定し、
d)前記静電ミラーにおける電子の軸方向と半径方向の運動エネルギーを分析し測定することによって、前記電子ビームを構成する電子の電界と飛行経路を測定して、前記静電ミラーにおける電子の経路を球形電界の配置構成で計算し、
e)前記反転領域における前記電子ビームの反射回数を測定し、
f)d)で得た結果をe)で得た結果と比較して、電子の運動エネルギーが2meV以下でかつ反転領域における反射が少なくとも5回になるように、前記レンズスタックを修正する、
ステップを含んでなる方法。 - 低エネルギーの電子を反転領域に生成させる装置であって、
a)電子ビームを構成する電子を生成する球形凹面を有する電子エミッタ、
b)1)放出された電子を、軸線に沿って反転領域に静電気で集束する電子抽出器及び2)その電子の運動エネルギーを中和する静電ミラーを備えたレンズスタック、
c)前記反転領域における前記電子の軸方向と半径方向の運動エネルギーを分析することによって、前記電子の電界と飛行経路を測定して、前記反転領域における電子の飛行経路を球形電界の配置構成で計算する手段、
d)前記反転領域における電子反転の回数を測定する手段、
e)d)で得た結果をe)で得た結果と比較し、前記レンズスタックの形状を、前記電子エミッタの形状と整合させて、電子の運動エネルギーを2meV以下にかつ反転領域における反射を少なくとも5回にする手段、
を備えてなる装置。 - さらに、前記反転領域とイオン連通しているイオン抽出要素を含む、請求項17に記載の装置。
- さらに、前記抽出要素とイオン連通している質量分析計を含む、請求項18に記載の装置。
- ターゲット分子の存在を検出する化学薬剤感知装置であって、
a)注入ポートに隣接する少なくとも一つの第一壁、前記注入ポートに対し近位に位置する第二壁及び前記注入ポートに対し遠位に位置する第三壁を有する気相ジェット分離器と、
b)1)球形凹面を含む電子エミッタ、
2)i)放出された電子を、軸線にそって反転領域に静電気で集束する電子抽出器、及び、ii)前記電子の運動エネルギーを中和する静電ミラー、を含むレンズスタック、
を有する前記ジェット分離器と蒸気連通している電子-イオン光チャンバーと、
c)静電ミラーにおける電子の軸方向と半径方向の運動エネルギーを分析して測定することによって、電子ビームを構成する電子の電界と飛行経路を測定する手段であって、前記静電ミラーにおける電子の飛行経路を球形電界配置構成で計算する手段と、
d)反転領域における前記電子ビームの反射回数を測定する手段と、
e)d)で得た結果をe)で得た結果と比較して、電子の運動エネルギーが2meV以下にかつ反転領域における反射が少なくとも5回になるようにレンズスタックを修正する手段、
f)反転領域とイオン連通しているイオン抽出要素と、
g)前記抽出要素とイオン連通している質量分析計と、
を備えてなり、電子がターゲット分子と結合して検出可能な負イオンを形成する装置。 - 前記ジェット注入器がステンレス鋼製である、請求項20に記載の装置。
- 前記ジェット注入器がさらに発熱体を備えている、請求項20に記載の装置。
- 前記発熱体が、前記ジェット注入器を140℃に維持する、請求項22に記載の装置。
- 前記質量分析計が四重極質量分析計である、請求項20に記載の装置。
- 前記光チャンバー、イオン抽出要素及び質量分析計が真空チャンバー内に入っている請求項20に記載の装置。
- 静電分析器の内表面に非導電性物質が堆積するのを阻止する器具であって、
前記静電分析器と一体に連結しかつ電子エミッタの視線内にあるアパーチャをカバーする非中実材料を備え、そして静電界の完全性を実質的に維持しかつ負イオンを前記静電分析器を通じて流動させることができる器具。 - 前記静電分析器の内表面に、リリース自在に接続できる、請求項26に記載の器具。
- 前記静電分析計が半球形の静電分析計である、請求項26に記載の器具。
- 前記非中実材料が、前記静電分析器の外側壁の表面積を約10%から約90%まで減らす複数の開口を有する、請求項26に記載の器具。
- 静電分析計の内表面に非導電性物質が堆積することを阻止する方法であって、
その静電分析計と一体に連結されたアパーチャをカバーする非中実材料を、正イオン及び負イオンと接触させるステップを含み、前記アパーチャが電子エミッタの視線内に位置しそして前記材料が静電界の完全性を実質的に維持しかつ負イオンを前記静電分析計を通じて流動させることができる方法。
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