JP2007513340A - サンプルの分析を改善するための分散特性、サンプル解離及び/又は圧力制御を用いた移動度ベースの装置及び方法 - Google Patents
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- G01N27/624—Differential mobility spectrometry [DMS]; Field asymmetric-waveform ion mobility spectrometry [FAIMS]
Abstract
Description
本出願は、以下の出願の利益およびそれらへの優先権を主張する:「System for Identification of Ion Species in an Electric Field」と題する米国仮特許出願番号第60/524,830号(2003年11月25日出願);「Chemical Agent Detector」と題する同第60/549,004号(2004年3月1日出願);および「Tunable Chemical Agent Detector」と題する同第60/549,952号(2004年3月4日出願);「Tunable DMS Recirculation System」と題する同第60/556,349号(2004年3月25日出願);および「Reduced Pressure DMS」と題する同第60/556,198号(2004年4月28日出願)。上記の引用出願の全体の教示が、本明細書中に参考として援用される。
本発明は、一般に、サンプルを分析するための移動度ベースのシステム、方法及び装置に関する。さらに具体的には、本発明は、さまざまな実施形態において、例えば、分散特性(2−、3−、及びn次元);サンプル解離(fragmentation);及び/又はフロー・チャンネル/フィルター電界条件の変化を使って、サンプル収集、フィルタ、検知、測定、識別及び/又は分析(「分析」と総称する)を改善することに関する。このような条件には、以下に限らないが、圧力;温度;湿度;電界強度、デューティサイクル及び/又は周波数;及び/又は補償電圧を含めることができる。
サンプル中の化合物を分析して識別する必要のあるいろいろな状況が数多くある。このようなサンプルは、環境から直接採取するか、又は分析の前に、最新の専用装置によって化合物を分離又は調製して準備することができる。サンプル中の化合物を検知する能力を持つ、低コスト、コンパクト、低電力、高精度で使い易く、信頼性のある装置が求められている。
本発明は、さまざまな実施形態において、サンプル中の構成物質を分析するための、改良された移動度ベースのシステム、装置及び方法を提供することによって、従来式技術の欠陥に取り組む。さらに具体的には、さまざまな実施形態において、本発明は、例えば、分散特性;サンプル解離;及び/又は、限定はされないがフロー・チャンネル/フィルター電界状態中の変動のようなサンプル処理における変動を使って、サンプル収集、フィルタ、検知、測定、識別及び/又は分析(「分析」と総称)の改善を提供する。このような条件に、以下に限定はされないが、圧力;温度;湿度;電界の強さ、デューティサイクル及び/又は周波数;電界電圧振幅、周波数及び/又はデューティサイクル;検知器バイアス電圧大きさ及び/又は極性;及び/又はフィルタ電界補償電圧の大きさ及び/又は極性を含めることができる。
前に要約を記載したように、本発明は、一般に、化合物の改善された検知、測定、判別及び分析([分析]と総称する)を提供するためのシステム、方法及び装置を対象としている。解析する化合物には、単体、化学物質及び生体物質の限定なく、有機及び無機双方の任意の化合物を含めることができる。具体的な例示的実施形態において、本発明は、イオン移動度ベースの化合物分析の改善を対象とする。本発明の特定の形態には、散布プロット、サンプル解離及び/又は圧力制御を使用して、似たような又はオーバーラップ下イオン移動度特性を持つ化合物の間の判別を向上させることが含まれる。
・ザリン
・ホスホノフルオリディック酸、メチル−、イソプロピルエステル
・ホスホノフルオリディック酸、メチル−、1−メチルエーテルエステル
・イソプロピルメチルホスホノフルオリダート
・メチルホスホノフルオリディック酸のイソプロピルエステル
・メチルイソプロポスフルオロホスフィン酸
・イソプロピル・メチルフルオロホスホネート
・0−イソプロピル・メチルイソpロポクスフルオロホスフェインオキサイド
・0−イソプロピル・メチルホスホノフルオリデート
・メチルフルオロホスホニック酸、イソプロピルエステル
・イソプロポシメチルホスホニルフッ化物
サリンは、無色、無臭のガスであって、成人に対し、0.5ミリグラムの致死量を持つ。これは青酸ガスの26倍を超える致死性であり、青酸カリの20倍を超える致死性である。針先ほどの小滴中の、キログラム体重あたりわずか0.01ミリグラムで人を殺すことができる。
2.式4の一次近似によるC(Es)中の誤差(〜3%)、及び
3.補償電圧の測定の中の誤差(〜5−8%)
おおよその誤差は〜10%程度であり、多項式の2つより上の項による利得はなく、そこでアルファは、測定値が許す限りの良好さの精度レベルで、α(E/N)=1+α1(E/N)2+α2(E/N)4と表すことができる。
サンプル/キャリヤ・ガスに対し、望ましいフロー特性において約0.5%より高い効率で作動する電気機械ポンプ見当たらない。0.5%の効率において、約0.05mWの理想フロー損失により、実際の電力消費約10mWの結果となり、前記で説明した本発明の例示的実施形態によるよりも100倍も大きい。
Claims (34)
- サンプル分析の方法であって、
A.少なくとも第一及び第二サンプル処理条件を、それぞれ、第一及び第二の複数の値にわたって変化をさせる工程と、
B.該第一及び第二の複数の値にわたる電界を流れ通るサンプルのイオン強度を検知する工程と、
C.該第一及び第二サンプル処理条件に対応する少なくとも2つの次元を3次元表現のうちに有する第一3次元表現の中に、該サンプル処理条件の各々に対し検知されたイオン強度を編成する工程と、
D.該第一3次元表現の少なくとも一部に、少なくとも部分的に基づいて該サンプルを分析する工程とを
含む方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記第一処理条件はVrfを含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第一処理条件はVcompを含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第一処理条件は電界強度を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第一処理条件は、フロー・チャンネル中の前記サンプルに加える圧力を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、第一フロー・チャンネル圧力の下でステップA−Dを実施し、前記第一フロー・チャンネル圧力はほぼ一定なものとする、方法。
- 請求項6に記載の方法であって、
ほぼ一定で前記第一フロー・チャンネルとは異なる圧力の第二フロー・チャンネル圧力の下で工程A−Dを実施する工程と、
該第二フロー・チャンネル圧力における第二3次元表現を生成する工程と、
該工程Dの分析を、少なくとも部分的に、該第二3次元表現の一部に基づいて行う工程とを
含む方法。 - 請求項7に記載の方法であって、前記第一及び第二フロー・チャンネル圧力の少なくとも一つは大気圧より低い、方法
- 請求項1に記載の方法であって、前記第一処理条件は、フロー・チャンネルの中の温度を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第一処理条件は、Vrfの周波数を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第一処理条件は、電界電圧のデューティサイクルを含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記3次元表現の前記第一、第二、及び第三次元の少なくとも一つの値変化を、グレイスケール、黒白パターン、カラー又は色彩度のうちの一つの変化として表す工程を含む方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記3次元表現中の、前記第一次元を長さ、前記第二次元を幅、第三次元を高さとして表す工程を含む方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第一3次元表現は散布プロットである、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第一3次元表現は、電界電圧に対するx軸、Vcompに対するy軸、及びイオン強度に対するカラー関連特性の変化状況を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記第一3次元表現は、電界電圧に対応するx軸、電界補償電圧に対応するy軸、及びイオン強度に対応するz軸を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記分析をする工程は、前記第一3次元表現の少なくとも一部を、既知の種に対応し保存された3次元表現のライブラリの少なくとも一部と対比する工程を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、サンプルを解離する工程を含む方法。
- 請求項15に記載の方法であって、フロー・チャンネル中の圧力を変えて前記解離を生じさせる工程を含む方法。
- 請求項1に記載の方法であって、
解離された状態及び解離されない状態の双方における前記サンプルに対する前記第一3次元表現を決定する工程と、
該解離されたサンプル状態及び解離されないサンプル状態双方の第一3次元表現に、少なくとも部分的に基づいて該サンプルを分析する工程とを
含む方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記サンプルの正イオンに対して工程A−Dを実施する工程を含む方法。
- 請求項21に記載の方法であって、
前記サンプルの負イオンに対して工程A−Dを実施する工程と、
該サンプルの該負イオンに対する第二3次元表現を生成する工程と、
工程Dの分析を、前記第一3次元表現及び該第二3次元表現の双方に少なくとも部分的に基づいて行う工程とを
含む方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記工程Dの分析は、前記第一3次元表現に対してパターン認識を実施して前記サンプル中の種を分析する工程を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記サンプルのイオンの第一サブセットから該サンプルのイオンの第二サブセットを分離する工程と、
該イオンの第一サブセットに対し工程A−Dを実施して前記第一3次元表現を生成する工程と、
該イオンの第二サブセットに対し工程A−Dを実施して第二3次元表現を生成する工程と、
工程Dの分析を、該第一及び第二3次元表現の双方に、少なくとも部分的に基づいて行う工程とを
含む方法。 - サンプル分析の方法であって、
サンプルを解離する工程と、
該サンプルをイオン化する工程と、
該イオン化されたサンプルをフィルタ電界を通してフィルタする工程と、
複数のフィルタ電界条件において該フィルタ電界を通り流れる該イオン化されたサンプルの一部の強度を検知する工程と、
該強度の少なくとも一部に基づいて該サンプルを分析する工程とを
含む方法。 - 請求項25に記載の方法であって、フロー・チャンネル内の圧力を低減することによって前記サンプルを解離する工程を含む方法。
- 請求項25に記載の方法であって、前記サンプルを放射能源に曝すことによって該サンプルを解離する工程を含む方法。
- 請求項25に記載の方法であって、前記サンプルを他の分子と衝突させることによって該サンプルを解離する工程を含む方法。
- 請求項25に記載の方法であって、前記サンプルをレーザ光に曝すことによって該サンプルを解離する工程を含む方法。
- 請求項25に記載の方法であって、前記サンプルを加熱することによって該サンプルを解離する工程を含む方法。
- 請求項25に記載の方法であって、前記サンプルを化学プロセスに曝すことによって該サンプルを解離する工程を含む方法。
- 請求項25に記載の方法であって、前記サンプルをx線放射に曝すことによって該サンプルを解離する工程を含む方法。
- 請求項25に記載の方法であって、前記フィルタ電界強度を前記サンプルを解離するのに十分な強さに増大することによって該サンプルを解離する工程を含む方法。
- サンプルを分析する方法であって、
サンプルをイオン化する工程と、
該サンプルをフロー・チャンネル中のフィルタ電界を通し流す工程と、
複数のフィルタ電界条件において、該フィルタ電界を通り流れる該イオン化されたサンプルの一部の強度を検知する工程と、
検知された強度ピークの幅にわたって、該フロー・チャンネル中の圧力を大気圧より低減する工程と、
該検知された強度ピークの、少なくとも一部に基づいて該サンプルを分析する工程とを
含む方法。
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