JP2008541084A - 検出システム及びドーパント - Google Patents

Abstract

イオン移動度スペクトロメータは、ドリフトチャンバー（１）を有し、その一端に分析すべきガス又は蒸気をチャンバーに供給するための注入口（２）を備える。イオン化後、分子はゲート８を通過させ、ドリフト領域（９）に沿ってコレクタ板（１１）に流す。ドリフトガスは、前記ドリフト領域中をイオン化した分子の流れに逆らって流し、ドーパント含有チャンバー（５０）を含む流路（３１、３２、４０）及び（３０）に沿って循環させる。前記ドーパントは２，４−ペンタンジオンであり、これは多くの化合物、特に工業有毒化学物質や、哺乳動物の呼気に存在するような窒素化合物の検出を向上させることが見出されている。

Description

本発明は、蒸気又はガスを分析することができる種類の検出システムに関する。

イオン移動度スペクトロメータ（ＩＭＳ）システムは、火薬類、薬物、びらん剤及び神経ガス等のような物質を検出するためにしばしば使用される。通常、ＩＭＳシステムは、被検物を含む空気サンプルをガス又は蒸気として供給する検出セルを備える。該セルは大気圧又は大気圧近傍で作動し、前記セルに沿って電圧勾配を生じるように附勢する電極を含む。空気サンプル中の分子を、例えば放射線源、紫外光源又はコロナ放電によりイオン化し、前記セルのドリフト領域にその一方端で静電気ゲートにより入れる。前記イオン化した分子は、イオンの大きさに依存したスピードで前記セルの対向端にドリフトする。前記セルに沿う飛行時間を測定することにより、前記イオンを同定することができる。試薬又はドーパントを前記セルに添加することは常識である。該試薬を添加してイオン−分子の反応化学を修飾することにより少なくとも二つの目的を達成する。一つの目的は、検出されないような低電荷又は低プロトン親和性の分子のイオン化を防ぎ、誤認警報の機会を減少させることにある。他の目的は、移動度スペクトル中の一以上のイオンピークの位置を検出すべき化合物によって生じたピークに近接又は近傍位置からシフトするように変化させることにある。この方法では、検出すべき化合物がより容易に同定及び定量化される。また、質量分析計はドーパント又は試薬を使用できる。

ＩＭＳシステムの例は、英国特許第２３２４４０７号、英国特許第２３２４８７５号、英国特許第２３１６４９０号、英国特許第２３２３１６５号、米国特許第４５５１６２４号、及び米国特許第６４５９０７９号に記載されている。米国特許第６４９５８２４号には、被検物の検出に応じて、いくつかの異なる試薬中から一つを前記セルに供給可能であるシステムが記載されている。米国特許第６８２５４６０号には、ドーパントを含浸した再循環ガスの乾燥及び清浄用のモレキュラーシーブを有するＩＭＳシステムが記載されている。国際公開第２００４／１０２６１１号パンフレットには、いくつかの異なる試薬をＩＭＳセルに供給できるＩＭＳシステムが記載されている。ＩＭＳ又は質量分析システムにおけるドーパントの選択は、異なる物質を区別するシステムの能力を大きく変化させうる。ドーパントとして効果的である可能性がある物質の同定に多くの取り組みがなされてきた。

本発明の目的は、代替の検出システム及びドーパントを提供することにある。

本発明の一態様によれば、上述した特定のタイプの検出システムを提供するもので、該システムはドーパント又は試薬として２，４−ペンタンジオンを含む物質を添加するための配置を備えることを特徴とする。

前記システムは検出セルと、該セルにガスを添加するための流路とを備えることができ、該流路にドーパントを添加する。前記検出セルはＩＭＳドリフトセルとすることができる。或いは、前記検出システムは質量分析計でもよい。

本発明の他の態様によれば、分析すべき蒸気又はガス用吸気口を有するＩＭＳドリフトセルと、ドーパント又は試薬をシステムに添加して蒸気又はガス中の物質の同定を向上させる配置とを備えるＩＭＳ検出システムを提供するもので、前記ドーパント又は試薬が２，４−ペンタンジオンを含むことを特徴とする。

本発明の更なる態様によれば、検出すべき物質を含むサンプルガス又は蒸気を検出システムに供給する工程を備えた前記物質の存在を検出する方法を提供するもので、該方法は２，４−ペンタンジオンを含むドーパント又は試薬を前記サンプルガス又は蒸気に添加する工程を備えることを特徴とする。

前記物質は窒素化合物、或いは又哺乳動物の呼気に存在する化合物とすることができる。

本発明の第四の態様によれば、検出システムに用いるためのドーパントを提供するもので、該ドーパントが２，４−ペンタンジオンを含む。

本発明の第五の態様によれば、２，４−ペンタンジオンを含むＩＭＳドーパントを提供する。

本発明に係わるＩＭＳシステムを、一例として該システムの概要を示す添付図面を参照しながら説明する。

本システムは、分析すべきサンプル空気を供給する吸気口ポート２を有するＩＭＳドリフトセル１を備える。該ポート２は、半透膜、又は興味のある分子を通過させるが他の分子の大部分を除去し得るあらゆる他の形態のような選択的障壁６を介してセル内部の左側端に開口している。或いは、前記障壁６は、国際公開第９３／０１４８５号パンフレットに記載されているピンホールのような非選択的なものとすることができる。分析すべきサンプルは、障壁の代わりに、欧州特許第５９６９７８号公報に記載のような他のインターフェースによりセル１に供給してもよい。

前記障壁６は、放射線源、紫外光源又はコロナ放電のようなイオン化源を含むイオン化領域７と連絡している。前記イオン化領域７の右側では、ブラッドバリーニールソン（Ｂｒａｄｂｕｒｙ Ｎｉｅｌｓｏｎ）ゲートグリッド８が、一連のドリフト電極１０によって形成されたドリフト領域９へのイオン化した分子の通過を制御する。セル１の右側端でのコレクタ板１１は、ドリフト領域９を通過したイオンを集め、該システムのゲート８及び他の種々の機能を制御する処理装置２０に出力を供給する。該処理装置２０は、前記サンプルの性質を表示するディスプレイ２１又は他の利用手段に出力を供給する。

前記セル１は、その右側端に吸気口３０を有し、これにより再循環し、清浄にし、乾燥したドリフトガスを前記セルの内部に供給し、右から左に移動し、イオン化領域７中のゲートグリッド８に近接した排気口３１を通って流出する。排気口３１に繋がる吸気口３３と、ドリフト室９から排出された空気を清浄且つ乾燥するモレキュラーシーブ４０に繋がる排気口３４とを有するポンプ３２によって、空気を吸気口３０に供給する。次に、前記空気は所定濃度範囲のドーパント蒸気を投与する手段を備えるチャンバー５０を通過する。通常、前記ドーパントは浸透源を経て投与する。

これまで記載してきたように、前記システムは標準的なものであるが、前記チャンバー５０で使用するドーパントが以前のシステムと異なっている。使用するドーパントは２，４−ペンタンジオンであり、また、以下の名前によっても既知である：２，４−ペンタンジオン;アセトアセトン；ジアセチルメタン；ペンタン−２，４−ジオン；２−プロパノン、アセチル−；２，４−ジオキソペンタン；２，４−ペンタジオン；ＣＨ_３ＣＯＣＨ_２ＣＯＣＨ_３；アセトン、アセチル−；ＡＣＡＣ；ペンタンジオン；ペンタジオン−２，４；アセチル−２−プロパノン；ＵＮ２３１０、又はＣＡＳ登録番号：１２３−５４−６。ドーパントとして使用する場合、２，４−ペンタンジオンは、興味ある物質のイオンピークを反応イオンピーク（ＲＩＰ）の位置から離し、かつＲＩＰを興味ある物質のイオンピークの位置から離すことの両方に有効であることが見出されている。この働きは、ＲＩＰに近いイオンピークを生ずる検出物質の同定及び定量を高め、且つ改善する。これら物質の典型的なものは、工業有毒化学物質として分類される多くの化合物、例えば多くの化合物のうち、酸性ガス類（ＨＣｌ、ＨＦなど）、ハロゲン（Ｃｌ、Ｆなど）、ホスゲン、シアン化水素である。イオン移動度分光分析の正負両方のイオンモードに有効であることを確かめた。また、このドーパントは、哺乳動物の呼気に存在する化合物である亜酸化窒素、酸化窒素及び過酸化水素のような窒素化合物の検出に有効である。

前記ドーパントを単独で添加する必要がなく、他のドーパントのような他の物質と組み合わせて添加することが可能であることが評価されるであろう。前記ドーパントは従来の浸透源によって添加する必要がなく、米国特許第６８２５４６０号に記載の方法のように前記ドーパントをモレキュラーシーブに付加することにより添加できる。

本発明はＩＭＳシステムにとどまらず、質量分析計のような他の検出システムに使用できる。

Claims (10)

1. 蒸気又はガスを分析し得る検出システムであって、該システムがドーパント又は試薬として２，４−ペンタンジオンを含む物質を添加するための配置（３１、３２、４２、５０、３０）を含むことを特徴とする検出システム。
2. 前記システムが検出セル（１）と、該セルにガスを添加するための流路（３１、３２、４２、５０、３０）とを備え、前記ドーパントを前記流路中に添加する請求項１に記載の検出システム。
3. 前記検出セルがＩＭＳドリフトセル（１）である請求項２に記載の検出システム。
4. 前記検出システムが質量分析計である請求項１に記載の検出システム。
5. 分析すべき蒸気又はガス用の注入口（２）を有するＩＭＳドリフトセル（１）と、ドーパント又は試薬を添加して前記蒸気又はガス中の物質の同定を向上させるための配置（３１、３２、４２、５０、３０）とを備え、前記ドーパント又は試薬が２，４−ペンタンジオンを含むことを特徴とするＩＭＳ検出システム。
6. 検出すべき物質を含むサンプルガス又は蒸気を検出装置に供給する工程を備える前記物質の存在を検出する方法であって、該方法が２，４−ペンタンジオンを含むドーパント又は試薬を前記サンプルガス又は蒸気に添加する工程を備えることを特徴とする検出方法。
7. 前記物質が窒素化合物である請求項６に記載の方法。
8. 前記物質が哺乳動物の呼気中に存在する化合物を含む請求項６又は７に記載の方法。
9. ２，４−ペンタンジオンを含むことを特徴とする検出システムに用いるドーパント。
10. ２，４−ペンタンジオンを含むことを特徴とするＩＭＳドーパント。

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