JP4620186B1 - 化学物質検出方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、気体試料に含有される極微量の化学物質を、簡便かつ効率的に検出する方法を提供する。
本発明は、静電噴霧を応用する分析装置を用いた気体試料に含有される化学物質の検出方法である。分析装置は、容器と注入口と冷却部と霧化電極と対向電極部と中間電極と液検出部と検出電極とを具備する。本発明の検出方法では、気体試料を霧化電極の表面に第１凝縮液として凝縮させる。第１凝縮液は、帯電微粒子化され、第２凝縮液が対向電極の表面に得られる。得られた第２凝縮液と検出電極とを接触させ、対向電極と検出電極との間に直流電圧を印加する。生じた電流値に基づいて化学物質を検出することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体試料に含有される化学物質を検出する方法に関する。

近年、非侵襲で生体から試料を採取し、試料中に含有される極微量の化学物質を分析することにより、疾病を早期に診断する手法が確立されつつある。生体から採取される試料は、尿、呼気、皮膚表面から放散されるガス、汗または唾液である。

例えば、特許文献１は、尿中に含有されるヒアルロン酸およびヒアルロニダーゼの量から膀胱癌をスクリーニングする方法を開示している。特許文献１によると、膀胱癌患者の尿中ヒアルロン酸量は、正常人に比べて高くなる。特許文献１に開示される方法は、非侵襲で膀胱癌を簡便に検査し得る。

呼気も疾病を診断する上で重要な試料の一つである。呼気中には水、窒素、酸素および二酸化炭素のほかに、肺胞において毛細血管とのガス交換により排出される揮発性有機化合物または揮発性硫黄化合物のような代謝成分が微量に含有されている。代謝成分は、例えば、アルコール、ケトン、アルデヒド、アミン、芳香族炭化水素、脂肪酸、イソプレンまたはメルカプタン、およびこれら代謝成分の誘導体である。

呼気中に含有される微量の代謝成分と疾病との間には、何らかの関連性があると考えられており、疾病と呼気中の代謝成分との間に相関関係があることを示す研究成果も公表されている（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３および非特許文献４）。

尿または呼気は、血液と異なり、被験者に身体的および精神的な苦痛を与えることなく試料を採取できる。このため、尿または呼気を試料とする診断方法は、在宅診断、術後経過の観察または疾病予防への応用が期待されている。

しかし、非侵襲的に採取されるがゆえに、尿または呼気中に含有される疾病との関連性を示唆されている化学物質、すなわち診断マーカの濃度は、血液中の診断マーカの濃度と比較して低いことが知られている。尿中ではｎｇ／ｍＬ、呼気中ではｐｐｍからｐｐｔのオーダーしか診断マーカは存在しないことが、特許文献１および非特許文献４に開示されている。

そのため従来の分析装置は、非侵襲的に採取された試料に含有される化学物質を濃縮する機構を備えていた。

例えば、特許文献２に開示されている呼気分析装置は、分析装置内で呼気を冷却および凝縮させた後、得られた凝縮液を分析していた（特許文献２）。図２５は、特許文献１に記載されている呼気分析装置を示す。

図２５に示される呼気分析装置９０１は、被験者が吹き込んだ呼気を冷却し、その凝縮液を採取する。この呼気分析装置９０１は、濃縮部品９０２、回収ウェル９０３、注入口、排出口、湾曲９０４、および流路構造体９０５を備える。呼気は注入口から呼気分析装置９０１へ注入され、排出口から排出される。呼気の凝縮液は、湾曲９０４を有する濃縮部品９０２の外周面に生成される。濃縮部品９０２の表面の大半は疎水的であるため、生成された凝縮液の液滴は、濃縮部品９０２の下端へ移動する。一定量以上の液滴が蓄積された時、液滴は回収ウェル９０３へ落下する。

図２５に示される構成であれば、分析に必要な量の凝縮液を得るまでに時間を要するが、装置の取り扱いは比較的簡便である。このため、図２５に示されるような呼気分析装置を用いる呼気成分の分析は、一般的に用いられている手法の一つである。

さらに別の手法として、特許文献３は、静電噴霧を用いた濃縮方法の例を開示している。この手法は、不揮発性の希薄生体分子溶液を静電噴霧することで、ミスト中の溶媒を気化させ、溶液に含有される生体分子を濃縮するものである。この手法は、尿に含有されている不揮発性成分の濃縮および分析にも利用し得る。図２６は、特許文献３に記載されている生体分子溶液の濃縮手段を示す。

図２６に示される静電噴霧装置９０６は、巨大生体分子を含む不揮発性物質の堆積物を静電噴霧によって形成させる。この堆積物は、不揮発性物質の堆積物と他の物質との相互作用を測定するために使用される。特許文献３は、生体分子の静電噴霧法による堆積は、希薄生体分子溶液の微量濃縮の手段として利用できることも開示している。

特許文献４は、静電噴霧を利用して、呼気または尿中の揮発性成分をさらに簡便に分析する装置を開示している。この分析装置では、呼気中の水蒸気および化学物質を霧化電極部に凝縮させた後、静電噴霧により帯電微粒子化させる。帯電微粒子が霧化電極部から化学物質検出部へ移動する間に、化学物質は濃縮される。その結果、呼気または尿中の揮発性成分を効率的に分析できる。

特表２０００−５０４１１４号公報（第１１頁〜第１２頁） 国際公開第２００７／１７３７３１号（第１３頁、Ｆｉｇ．２０） 特表２００２−５１１７９２号公報（第７８頁、図９） 国際公開第２００９／０５７２５６号（第１／１２頁、図１） 特開２００８−１２８９５５号公報（特にフロントページ、図６（ｄ）、段落番号００５５）

ＴＨＥ ＬＡＮＣＥＴ ３５３巻 ｐｐ．１９３０−１９３３（１９９９） ＡＮＡＬＹＴＩＣＡＬ ＢＩＯＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ２４７巻 ｐｐ．２７２−２７８ （１９９７） Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ ｐｐ．１５９３−１５９４ （２００４） Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ＆Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌｏｇｙ １４５巻 ｐｐ．２９５−３００（２００５）

従来の静電噴霧法を用いる分析装置は、静電気力により、化学物質検出部へ帯電微粒子を回収する。化学物質検出部への（１）帯電微粒子の衝突によるダメージ、および（２）高電圧印加による電気的ダメージを防ぐため、静電噴霧法を用いる分析装置は、化学物質回収部と化学物質検出部とを分離した構成になっていた。そのため、回収された帯電微粒子からなる凝縮液（特許文献４［０１３０］〜［０１３４］）は、シリンジまたはキャピラリのような搬送手段により搬送されていた。

しかしながら、シリンジまたはキャピラリのような搬送手段を使って、化学物質回収部から化学物質検出部へ凝縮液を搬送する時に、シリンジ内部に一部の凝縮液が残留していた。そのため、１μＬ程度しかない凝縮液に含有されている極微量の化学物質が、搬送中に損失するという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決し、気体試料に含有される極微量の化学物質を簡便かつ効率的に検出する方法であって、帯電微粒子の回収時に発生する化学物質検出用の電極へのダメージを低減し、かつ検出時に発生する化学物質の損失を抑制することを目的とする。

上記従来の課題を解決する本発明は、
分析装置を用いて気体試料に含有される化学物質を検出する方法であって、以下の工程（ａ）〜（ｈ）を具備する方法：
前記分析装置を用意する工程（ａ）、
ここで前記分析装置（１０１）は、
容器（１００）と、
前記容器（１０１）に設けられ、気体試料を注入する注入口（１０２）と、
前記容器の内部に設けられた霧化電極（１０５）と、
前記霧化電極（１０５）を冷却する冷却部（１０４）と、
前記容器（１００）の内部に設けられた対向電極（１０７）と、
前記霧化電極（１０５）と前記対向電極（１０７）との間に配置された中間電極（１０６）と、
液検出部（１１１）とを具備し、
前記気体試料はさらに水蒸気を含有し、
前記注入口（１０２）から前記容器（１００）へ前記気体試料を注入する工程（ｂ）、
前記冷却部（１０４）により前記霧化電極（１０５）を冷却し、前記霧化電極（１０５）の表面において前記気体試料を第１凝縮液（２０４）へと凝縮させる工程（ｃ）、
前記霧化電極（１０５）と前記中間電極（１０６）との間に電位差を生じさせ、前記第１凝縮液（２０４）を帯電微粒子（２０５）にする工程（ｄ）、
前記中間電極（１０６）と前記対向電極（１０７）との間に電位差を生じさせ、前記対向電極（１０７）の表面において前記帯電微粒子（２０５）を回収して第２凝縮液（２０６）とする工程（ｅ）、
前記第２凝縮液（２０６）が予め定められた量以上を有することを前記液検出部（１１１）により検出する工程（ｆ）、
検出電極（１０９）を具備する支持体（１１０）を前記容器内に挿入し、前記検出電極（１０９）を前記第２凝縮液（２０６）に接触させる工程（ｇ）、および
前記対向電極（１０７）と前記検出電極（１０９）との間に直流電圧を印加し、生じた電流値に基づいて前記化学物質を検出する工程（ｈ）、
に関する。

前記分析装置が前記対向電極を冷却する第２冷却部を具備し、前記工程（ｅ）において前記対向電極を水蒸気の露点温度以下まで前記第２冷却部によって冷却することが好ましい。

前記工程（ｆ）において、前記第２凝縮液が予め定められた量以上の量を有することが検出されれば、前記工程（ｅ）を停止することが好ましい。

前記工程（ｅ）を停止した後、前記工程（ｇ）および（ｈ）を行うことが好ましい。

前記工程（ｈ）において、前記対向電極の電位は、前記検出電極の電位と等しいことが好ましい。

本発明の上記目的、他の目的、特徴および利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の化学物質分析方法によれば、液検出部により凝縮液の液量を検出するので、必要かつ十分な凝縮液が効率よく得られる。また、凝縮液が得られたことを検出した後に、必要量となった凝縮液の位置へ検出電極を移動するので、帯電微粒子の衝突による検出電極のダメージを低減し、かつ、搬送時に生じる凝縮液の損失を抑制し得る。

図１は、実施の形態１における分析装置の構造図を示す。 図２は、図１の分析装置の斜視図を示す。 図３は、実施の形態１における検出電極の斜視図を示す。 図４（Ａ）は、実施の形態１における取付け機構１５０に検出電極１０９を設けた支持体１１０を取り付ける様子を示す。図４（Ｂ）は、実施の形態１における工程（ｂ）の説明図を示す。 図５（Ａ）は、実施の形態１における工程（ｃ）の説明図を示す。図５（Ｂ）は、実施の形態１における工程（ｄ）の説明図を示す。 図６（Ａ）は、実施の形態１における工程（ｅ）の説明図を示す。図６（Ｂ）は、実施の形態１における工程（ｆ）の説明図を示す。 図７（Ａ）は、実施の形態１における工程（ｇ）の説明図を示す。図７（Ｂ）は、実施の形態１における工程（ｈ）の説明図を示す。 図８（Ａ）〜（Ｃ）は、工程（ｈ）における対向電極１０７および検出電極１０９付近の模式図を示す。 図９は、直流電圧の印可により、対向電極１０７と第２凝縮液２０６と検出電極１０９との間に閉回路が形成されることを表す概念図を示す。 図１０は、実施の形態２における分析装置の構造図（工程（ｇ））を示す。 図１１は、実施の形態２における分析装置の構造図（工程（ａ）〜（ｆ））を示す。 図１２は、実施の形態２における工程（ｂ）の説明図を示す。 図１３（Ａ）は、実施の形態２における工程（ｃ）の説明図を示す。図１３（Ｂ）は、実施の形態２における工程（ｄ）の説明図を示す。 図１４（Ａ）は、実施の形態２における工程（ｅ）の説明図を示す。図１４（Ｂ）は、実施の形態２における工程（ｆ）の説明図を示す。 図１５（Ａ）は、実施の形態２における工程（ｇ）の説明図を示す。図１５（Ｂ）は、実施の形態２における工程（ｈ）の説明図を示す。 図１６は、実施の形態３における検出電極の斜視図を示す。 図１７は、図１６の検出電極の上面図を示す。 図１８は、実施の形態３における分析装置の構造図を示す。 図１９は、実施の形態４における複数の検出電極を設けた支持体の上面図を示す。 図２０は、実施の形態４における分析装置の、図１７の支持体を含む面における水平方向の断面図を示す。 図２１は、実施の形態５における分析装置の構造図を示す。 図２２は、図１８の対向電極１０７付近の拡大図を示す。 図２３は、実施例における第２凝縮液の検出結果を説明するグラフを示す。 図２４は、実施例の工程（ｇ）において、検出電極１０９を第２凝縮液２０６と接触する位置へ移動させた時の顕微鏡写真を示す。 図２５は、従来の分析装置の説明図を示す。 図２６は、従来の静電噴霧装置の説明図を示す。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における分析装置の構造図を示す。図２は、図１に示される分析装置１００の斜視図を示す。

本実施の形態において、気体試料の静電噴霧方法は、本願と同一の発明者によって出願された特願２００８−５５６５９７、特願２００８−２２５５２１、および特願２００９−０３６１６７に記載されている分析方法と、ほぼ同様に行ない得る。

本発明の化学物質分析方法が、特願２００８−５５６５９７、特願２００８−２２５５２１、および特願２００９−０３６１６７に記載されている分析方法と最も異なる点は、液検出部を設けることにより凝縮液の液量を検出することである。さらに、本発明の化学物質分析方法が、特願２００８−５５６５９７、特願２００８−２２５５２１、および特願２００９−０３６１６７に記載されている分析方法と異なるもう一つ点は、凝縮液の位置へ検出電極を移動させて、対向電極、凝縮液および検出電極を接触させた状態で直流電圧を印加することにより、凝縮液に含有される化学物質を検出することである。

＜工程(ａ）＞
以下に、分析装置１００について説明する。

容器１０１は、隔壁として機能する。容器１０１を通じて、物質の出入りは行なわれない。容器１０１の形状は、直方体、多面体、紡錘形、球形または流路状が好ましい。容器１０１の一部に気体試料が滞留しないことが好ましい。容器１０１の容積は、１０ｐｌ以上１００ｍｌ以下が好ましい。容器１０１の容積は、１ｍｌ以上３０ｍｌ以下がより好ましい。

容器１０１の材料は、吸着ガスまたは内蔵ガスの少ない材料であることが望ましい。容器１０１の材料は、金属であることが最も好ましい。金属はステンレスであることが好ましいが、アルミ、真ちゅうまたは黄銅でも良い。容器１０１の材料は、金属以外の無機材料でも良い。容器１０１の材料は、ガラス、シリコン、アルミナ、サファイア、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、窒化シリコン、アルミナまたはシリコンカーバイドでも良い。容器１０１は、シリコン基板に二酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸化タンタルを被覆した材料で構成されても良い。

容器１０１の材料は、有機材料でも良い。有機材料は、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ポリジメチルシロキサン、ＰＥＥＫまたはテフロン（登録商標）が好ましい。容器１０１の材料に有機材料を用いる場合、容器１０１の外周面には金属薄膜をコーティングすることがより好ましい。金属薄膜は、ガスバリア性に優れる材料が好ましい。容器１０１の材料は、１種類の材料であっても良いし、複数の種類を組み合わせた材料であっても良い。

容器１０１は、堅固であることが好ましい。容器１０１は、エアーバック、バルーン、フレキシブルチューブまたはシリンジのように柔軟であっても良い。

注入口１０２は、容器１０１に連通するように設けられている。注入口１０２は、容器１０１内へ気体試料を注入するために用いられる。注入口１０２は、容器１０１へ気体試料を速やかに注入できる位置に設けられることが好ましい。注入口１０２は、容器１０１へ気体試料を均一に注入できる位置に設けられることが好ましい。すなわち、注入口１０２は、容器１０１の側面に設けられることが好ましい。

注入口１０２は、容器１０１へ気体試料を均一に注入できる形状であることが好ましい。注入口１０２は、エアーシャワーのような多数の孔を備えていても良い。本発明では、注入口１０２の寸法および材料は、限定されない。注入口１０２の形状は、図１に示されるように直管状であっても良いし、途中に分岐が設けられても良い。注入口１０２は、１個であっても良いし、複数個であっても良い。

排出口１０３は、容器１０１に注入された気体試料のうち、余剰な気体試料を排出するために用いられる。排出口１０３は、容器１０１に注入された気体試料を、速やかに排出し得る位置に設けられることが好ましい。排出口１０３は、注入口１０２の反対側となる側面に設けられることが好ましい。本発明では、排出口１０３の形状、寸法または材料は限定されない。排出口１０３の形状は、図１に示されるように直管状であっても良いし、途中に分岐が設けられても良い。排出口１０３は、１個であっても良いし、複数個であっても良い。

冷却部１０４は、後述する霧化電極１０５を冷却する機能を有する（図１では、冷却部１０４は、霧化電極１０５に隣接して、容器１０１の外周面の一部に設けられている）。冷却部１０４により、霧化電極１０５を水蒸気の露点温度以下まで冷却できる。冷却部１０４は、熱電素子であることが最も好ましい。冷却部１０４は、冷媒を使ったヒートパイプ、空気熱交換素子または冷却ファンでも良い。霧化電極１０５を冷却できれば足りるので、冷却部１０４の面積は小さいことが好ましい。消費電力を削減する観点からも、冷却部１０４の面積は小さいことが好ましい。霧化電極１０５を効率的に冷却するために、冷却部１０４の表面に凹凸構造または多孔体を設けることが好ましい。冷却部１０４の位置は、容器１０１の底部であることが最も好ましいが、側部や天井部でも良いし、これらを組み合わせて複数の冷却部１０４を設けても良い。

熱伝導を抑制するために、冷却部１０４と容器１０１との接触面積は小さいことが好ましい。冷却部１０４と容器１０１との接触面積は、１００μｍ^２以上５ｍｍ^２以下であることが好ましい。

図１では、霧化電極１０５は、冷却部１０４と接触する位置に設けられているが、冷却部１０４と離れた位置に設けられても良い。霧化電極１０５は、冷却部１０４によって水蒸気の露点温度以下に冷却される。霧化電極１０５は、冷却部１０４と直接接触することが好ましい。霧化電極１０５は、冷却部１０４と熱伝導率の高い材料を介して接触しても良い。熱伝導率の高い材料としては、熱伝導性シート、熱伝導性樹脂、金属板、グリースまたは金属ペーストが好ましい。

霧化電極１０５は、容器１０１の底面に設けられることが好ましく、底面中央部に設けられることが最も好ましい。霧化電極１０５は、容器１０１の側面または天上面に設けられても良い。容器１０１の底面に設けられる場合、霧化電極１０５は、容器１０１の側面から１０ｍｍ以上離れていることが好ましい。容器１０１の底面に設けられる場合、霧化電極１０５の先端は、上方を向いていることが好ましい。

霧化電極１０５の形状は、針状であることが好ましい。針の長さは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。霧化電極１０５の形状は、中実でも良いし、中空でも良い。霧化電極１０５は、多孔質でも良い。霧化電極１０５の表面に凹凸構造または溝構造を設けても良い。霧化電極１０５の先端に球状の突起物を設けても良い。霧化電極１０５の全体が水蒸気の露点温度以下に冷却されることが好ましい。

霧化電極１０５の材料は、熱伝導率の高い材料であることが好ましい。霧化電極１０５の材料は、金属であることが最も好ましい。霧化電極１０５の材料は、銅、アルミ、ニッケル、タングステン、モリブデン、チタンまたはタンタルのような単体金属であることが好ましい。霧化電極１０５の材料は、単体金属を２種類以上組み合わせた合金または金属間化合物であっても良い。霧化電極１０５は、ステンレス、銅タングステン、黄銅、真鍮、ハイスまたは超硬でも良い。

霧化電極１０５の材料は、金属以外の無機材料であっても良い。霧化電極１０５の材料は、半導体または炭素材料であることが好ましい。霧化電極１０５の材料は、ＬａＢ_６、ＳｉＣ、ＷＣ、シリコン、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、ＳｉＣ、カーボンナノチューブ、グラフェンまたはグラファイトでも良い。霧化電極１０５の材料は、一種類の材料であっても良いし、複数の種類を組み合わせた材料であっても良い。

霧化電極１０５の磨耗を抑制し、霧化電極１０５の表面と凝縮液との間で電子の授受を容易にするために、霧化電極１０５の表面を被覆することが好ましい。霧化電極１０５を被覆する材料は、金属、半導体または炭素材料のような無機材料であることが好ましい。金属としては、金、白金、アルミ、ニッケルまたはクロムが好ましい。金属以外の無機材料としては、ＬａＢ_６、ＳｉＣ、ＷＣ、シリコン、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、ＳｉＣ、カーボンナノチューブ、グラフェンまたはグラファイトが好ましい。霧化電極１０５は、上記無機材料の単層で被覆されても良いし、複数種類の無機材料を積層して被覆されても良い。

霧化電極１０５は、１個設けられても良いし、複数個設けられても良い。霧化電極１０５を複数個設ける場合には、霧化電極１０５を直線状のように一次元的に配列しても良いし、円周状、放物線状、楕円周状、正方格子状、斜方格子状、最密充填格子状、放射状またはランダム状のように二次元的に配列しても良いし、球面状、放物曲面状または楕円曲面状のように三次元的に配列しても良い。

霧化電極１０５の表面は、親水性であることが好ましいが、撥水性であっても良い。

中間電極１０６は、容器１０１の内部に設けられる。中間電極１０６と霧化電極１０５との間に電圧が印加されることにより、中間電極１０６と霧化電極１０５との間に電位差が生じる。その結果、凝縮液が帯電微粒子となる。中間電極１０６の形状は、円環状が最も好ましいが、長方形または台形のような多角形であっても良い。中間電極１０６の形状は、平面であることが好ましいが、半球面またはドーム状であっても良い。中間電極１０６が円環状の場合、中間電極１０６の外径は、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。中間電極１０６が円環状の場合、中間電極１０６の内径は、１ｍｍ以上９．８ｍｍ以下であることが好ましい。

中間電極１０６の厚みは、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。中間電極１０６には、化学物質が通過するスリットや貫通孔が形成されることが好ましい。本発明では、中間電極１０６の形状は限定されないが、中間電極１０６と容器１０１とは電気的に絶縁されていることが好ましい。

中間電極１０６と霧化電極１０５との距離は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。中間電極１０６は、容器１０１に対して可動であっても良い。中間電極１０６が円環状の場合、中間電極１０６の中心を通り、かつ中間電極１０６の平面と垂直に交わる直線上に霧化電極１０５を設けることが好ましい。

中間電極１０６は、容器１０１と電気的に絶縁されていることが好ましい。

中間対向電極１０６の材料は、導体であることが好ましい。中間電極１０６の材料は、金属であることが最も好ましい。中間電極１０６の材料は、銅、アルミ、ニッケル、タングステン、モリブデン、チタンまたはタンタルのような単体金属であることが好ましい。中間電極１０６の材料は、単体金属を２種類以上組み合わせた合金や金属間化合物であっても良い。中間電極１０６は、ステンレス、銅タングステン、黄銅、真鍮、ハイスまたは超硬合金でも良い。

中間電極１０６の材料は、金属以外の無機材料であっても良い。中間電極１０６の材料は、半導体、炭素材料または絶縁体であることが好ましい。中間電極１０６の材料は、ＬａＢ_６、ＳｉＣ、ＷＣ、シリコン、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、ＳｉＣ、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイト、アルミナ、サファイア、酸化シリコン、セラミックス、ガラスまたはポリマーでも良い。中間電極１０６の材料は、一種類であっても良いし、複数の種類を組み合わせた材料であっても良い。

中間電極１０６の材料は、熱伝導率の高い材料であることが好ましい。中間電極１０６の表面に不要な凝縮液が付着しないように、中間電極１０６を水蒸気の露点温度以上に加熱することが好ましい。

中間電極１０６の磨耗を抑制するために、中間電極１０６の表面を被覆することが好ましい。中間電極１０６を被覆する材料には、霧化電極１０５と同じ無機材料を使用し得る。中間電極１０６は、無機材料の単層で被覆されても良いし、複数種類の無機材料を積層して被覆されても良い。

中間電極１０６の表面は、親水性であることが好ましいが、撥水性であっても良い。

中間電極１０６は、１個設けられても良いし、複数個設けられても良い。中間電極１０６を複数個設ける場合には、中間電極１０６を直線状のように一次元的に配列しても良いし、円周状、放物線状、楕円周状、正方格子状、斜方格子状、最密充填格子状、放射状またはランダム状のように二次元的に配列しても良いし、球面状、放物曲面状または楕円曲面状のように三次元的に配列しても良い。

対向電極１０７は、容器１０１の内部であって、霧化電極１０５の反対側に設けられている。中間電極１０６は、対向電極１０７と霧化電極１０５の間に挟まれている。対向電極１０７は、帯電微粒子を回収するために用いられる。対向電極１０７の材料には、中間電極１０６と同じ材料を使用し得る。対向電極１０７の材料は、一種類の材料であっても良いし、複数種類の材料を組み合わせた材料であっても良い。

対向電極１０７は、光を反射することが好ましい。対向電極１０７は、可視光を反射することが好ましい。対向電極１０７の表面は、鏡面であることがより好ましい。対向電極１０７は、第２冷却部１０８によって水蒸気の露点温度以下に冷却されることが好ましい。

図１では、対向電極１０７は、第２冷却部１０８と接触する位置に設けられているが、第２冷却部１０８と離れた位置に設けられても良い。対向電極１０７は、第２冷却部１０８と直接接触することが好ましい。対向電極１０７は、第２冷却部１０８と熱伝導率の高い材料を介して接触しても良い。熱伝導率の高い材料としては、熱伝導性シート、熱伝導性樹脂、金属板、グリースまたは金属ペーストが好ましい。

対向電極１０７は、電気化学電極材料であることが好ましい。対向電極１０７の材料は、白金、金、グラッシーカーボン、カーボンペースト、パラジウムペースト、銀・塩化銀ペースト、ニッケル、チタン、クロム、銀、塩化銀、銀／塩化銀、飽和カロメル電極またはゲル電極であることが好ましい。

対向電極１０７は、容器１０１の天井面に設けられることが好ましい。対向電極１０７は、容器１０１の天井面中央部に設けられることが最も好ましい。対向電極１０７の先端は下を向いていることが好ましい。対向電極１０７は、容器１０１の側面から１０ｍｍ以上離れていることが好ましい。対向電極１０７は、容器１０１の側面または底面にあっても良い。

対向電極１０７の形状は、針状であることが好ましい。針の長さは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。対向電極１０７の形状は、中実でも良いし、中空でも良い。対向電極１０７は、多孔質でも良い。対向電極１０７の表面に凹凸構造または溝構造を設けても良い。対向電極１０７の先端に球状の突起物を設けても良い。対向電極１０７の全体が水蒸気の露点温度以下に冷却されることが好ましい。

第２冷却部１０８は、対向電極１０７を冷却する機能を有する。図１では、第２冷却部１０８は、対向電極１０７に隣接して、容器１０１の一端に設けられている。第２冷却部１０８により、対向電極１０７を水蒸気の露点温度以下まで冷却できる。第２冷却部１０８は、熱電素子であることが最も好ましい。第２冷却部１０８は、冷媒を使ったヒートパイプ、空気熱交換素子または冷却ファンでも良い。対向電極１０７を冷却できれば足りるので、第２冷却部１０８の面積は小さいことが好ましい。消費電力を削減する観点からも、第２冷却部１０８の面積は小さいことが好ましい。対向電極１０７を効率的に冷却するために、第２冷却部１０８の表面に凹凸構造または多孔体を設けても良い。第２冷却部１０８の位置は、容器１０１の天井部であることが最も好ましいが、側部や底部でも良いし、これらを組み合わせて複数の第２冷却部１０８を設けても良い。

熱伝導を抑制するために、第２冷却部１０８と容器１０１との接触面積は小さいことが好ましい。第２冷却部１０８と容器１０１との接触面積は、１００μｍ^２以上５ｍｍ^２以下であることが好ましい。

検出電極１０９は、ステンレス、アルミ、真ちゅうまたは黄銅のような金属からなる電極である。

検出電極１０９は、支持体１１０上に設けられる。支持体１１０は、可動である。支持体１１０は、自動で移動することが好ましいが、手動または半自動で移動しても良い。検出電極１０９は、容器１０１と着脱可能であることが好ましい。検出電極１０９の着脱は、手動で行われることが好ましいが、自動または半自動で行われても良い。

支持体１１０の形状は、板状であることが最も好ましい。支持体１１０の形状は、棒状、円盤状、直方体、長方形、正方形、円形または台形でも良い。支持体１１０の取扱いの利便性の観点から、支持体１１０の長軸方向の長さは、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。支持体１１０の短軸方向の長さは、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。

容器１０１は、支持体１１０の取付け機構を有することが好ましい。支持体１１０の取付け機構は、容器１０１に設けられたスリットであることが好ましい。支持体１１０の取付け機構は、容器１０１に設けられたステージでも良いし、チューブでも良いし、他の取付け機構でも良い。支持体１１０の取付け機構は、対向電極１０７の近傍に設けられることが好ましい。支持体１１０の取付け機構は、支持体１１０の移動する方向の線上に設けられることが好ましい。支持体１１０の取付け機構には、容器１０１内部の化学物質が漏出しないよう、バルブを設けることが好ましい。容器１０１内部の化学物質が漏出しないように、支持体１１０の取付け機構は、開口部の面積が１０μｍ^２以上１０ｍｍ^２以下であることが好ましい。

検出電極１０９は、支持体１１０に１個設けられても良いし、複数個設けられても良い。複数個の検出電極１０９を支持体１１０に設ける場合、同一種類の電極を複数個設けても良いし、複数種類の電極を設けても良い。検出電極１０９の長軸方向の長さは、１０ｎｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。

図３に示されるように、支持体１１０の先端は、曲線であることが好ましい。支持体１１０の先端が曲線であることにより、支持体１１０を容器１０１へ容易に装着することができる。図３に示されるように、支持体１１０の先端は、半円形であることが好ましいが、多角形、台形または三角形であっても良い。支持体１１０の厚みは、５０μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。支持体１１０の材質は、無機材料でも良いし、有機材料でもよい。

検出電極１０９は、図３に示されるように、支持体１１０の上面に設けられることが最も好ましい。検出電極１０９は、支持体１１０の先端近傍に設けられることが好ましい。検出電極１０９は、支持体１１０の側面に設けられても良く、支持体１１０の下面に設けられても良い。検出電極１０９は、支持体１１０を回転させることによって、向きを変え得ることが好ましい。図３に示されるような長軸を有する支持体１１０は、長軸の周りに回転することが好ましい。

支持体１１０の材料は、無機材料でも良いし、有機材料でも良い。支持体１１０の材料は、絶縁性を有することが好ましい。無機材料としては、ガラス、シリコン、アルミナ、サファイア、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、窒化シリコン、アルミナまたはシリコンカーバイドであることが好ましい。支持体１１０の材料は、シリコン基板に二酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸化タンタルを被覆した無機材料であっても良い。有機材料としては、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ポリジメチルシロキサン、ＰＥＥＫまたはテフロン（登録商標）が好ましい。支持体１１０の材料は、１種類の材料であっても良いし、複数種類の材料を組み合わせた材料であっても良い。

支持体１１０の表面は、撥水性であることが好ましいが、親水性であっても良い。

液検出部１１１は、対向電極１０７の周囲に設けられることが好ましい。液検出部１１１は、対向電極１０７の先端近傍に設けられることがより好ましい。液検出部１１１と対向電極１０７との距離は、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。液検出部１１１と対向電極１０７の距離は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。

非接触的に凝縮液の存在を検出できるため、液検出部１１１は、光学式検出器であることが最も好ましい。液検出部１１１は、発光部１１１ａおよび受光部１１１ｂから構成されることが好ましい。液検出部１１１は、レンズ、光学フィルタまたはミラーのような光学部品を備えても良い。液検出部１１１は、凝縮液を透過した光を検出しても良いし、凝縮液が反射した光を検出しても良いし、凝縮液が散乱した光を検出しても良い。液検出部１１１は、対向電極１０７の外周面が反射した光を検出しても良い。

発光部１１１ａは、発光ダイオードであることがもっとも好ましい。発光部１１１ａは、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、ＨＩＤランプまたはエレクトロルミネッセンスランプでも良い。直進性および可干渉性の観点から、発光部１１１ａは、レーザーであることも好ましい。レーザーとしては、半導体レーザー、固体レーザー、液体レーザー、ガスレーザーまたは自由電子レーザーが好ましい。発光部１１１ａから発する光は、可視光であることが好ましい。

発光部１１１ａから発する光の波長は、３６０ｎｍ以上８６０ｎｍ以下であることが好ましい。発光部１１１ａから発する光は、紫外光であることが好ましい。発光部１１１ａから発する光の波長は、２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であることが好ましい。発光部１１１ａから発する光は、赤外光であることが好ましい。発光部１１１ａから発する光の波長は、７００ｎｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。装置１００内部の温度の上昇を抑制するために、容器１０１の材料は、赤外光を透過する材料であることが好ましい。発光部１１１ａは、１個設けられても良いし、複数個設けられても良い。

受光部１１１ｂは、フォトダイオードであることが最も好ましい。フォトダイオードとしては、シリコンフォトダイオード、シリコンＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ＣＣＤ（電荷結合素子）またはＣＭＯＳイメージセンサが好ましい。受光部１１１ｂは、フォトレジスタ、太陽電池、光電子増倍管、光導管、フォトトランジスタまたは焦電検出器でも良い。受光部１１１ｂは、１個設けられても良いし、複数個設けられても良い。受光部１１１ｂは、アレイ状に並べられても良い。

発光部１１１ａの一端に光ファイバを接続し、光ファイバの他端を対向電極１０７の側部に設けても良い。受光部１１１ｂの一端に光ファイバを接続し、光ファイバの他端を対向電極１０７の側部に設けても良い。

液検出部１１１は、光導波路であっても良い。

注入口１０２および排出口１０３には、バルブ１１２ａおよびバルブ１１２ｂがそれぞれ設けられていることが好ましい。バルブ１１２ａおよび１１２ｂにより容器１０１を閉鎖可能にすることが好ましい。本発明では、バルブ１１２ａおよび１１２ｂの材料、位置および種類は、限定されない。バルブ１１２ａおよびバルブ１１２ｂは、気体試料の流れを制御するバルブであっても良い。バルブ１１２ａおよびバルブ１１２ｂは、逆止弁でも良い。バルブ１１２ａおよびバルブ１１２ｂは、ストップバルブでも良い。

図４〜図７は、実施の形態１における化学物質分析方法の工程の説明図を示す。図４〜図７においては、図１〜図３と同じ構成要素については同じ符号を用いているため、それらの説明を省略する。

検出電極１０９を設けた支持体１１０は、容器１０１の一端に取り付けられる。支持体１１０は、容器１０１の取付け機構１５０に取り付けられることが好ましい。取付け機構１５０は、スリット状であることが好ましい。支持体１１０を所望の位置に取り付けやすいように、取付け機構１５０はガイドを有することが好ましい。図４（Ａ）は、取付け機構１５０に検出電極１０９を設けた支持体１１０を取り付ける様子を表す。検出電極１０９は、帯電微粒子に暴露されない位置に待機することが好ましい。

＜工程（ｂ）＞
工程（ｂ）では、水蒸気２０１および化学物質２０２を含有する気体試料２０３は、注入口１０２を通じて、容器１０１内へと注入される。図４（Ｂ）は、工程（ｂ）を表す。図４（Ｂ）では、化学物質２０２として、３種類の化学物質２０２ａ、２０２ｂおよび２０２ｃが記載されている。化学物質２０２は、１種類でも良いし、２種類以上でも良い。本発明では、気体試料２０３に含有される複数の化学物質２０２の割合は限定されない。

化学物質２０２は、有機化合物であることが好ましい。化学物質２０２は、揮発性有機化合物であることが好ましい。化学物質２０２は、ケトン類、アミン類、アルコール類、芳香族炭化水素類、アルデヒド類、エステル類、有機酸、硫化水素、メチルメルカプタンまたはジスルフィドであることが好ましい。化学物質２０２は、アルカン、アルケン、アルキン、ジエン、脂環式炭化水素、アレン、エーテル、カルボニル、カルバニオ、タンパク、多核芳香族、複素環、有機誘導体、生物分子、代謝物、イソプレンまたはイソプレノイド、およびこれらの誘導体であることが好ましい。化学物質２０２の分子量は、１５以上５００以下であることが好ましい。

気体試料２０３は、生体から採取されることが好ましい。気体試料２０３は、生体から採取される液体から生成されることが好ましい。生体から採取される液体は、尿であることが最も好ましい。生体から採取される液体は、血液、汗、細胞間質液、涙液、唾液または消化管液でも良い。

気体試料２０３は、生体から採取される液体を加熱することによって生成されることが好ましい。気体試料２０３は、尿を加熱することによって生成されることが最も好ましい。気体試料２０３は、血液、汗、細胞間質液、涙液、唾液または消化管液を加熱することによって生成されることが好ましい。気体試料２０３は、生体から採取される液体を３０℃以上１００℃以下に加熱することによって生成されることが好ましい。生体から採取される液体を３０℃以上に加熱することにより、その液体に含有される化学物質２０２を揮発または蒸発させることができる。生体から採取される液体を１００℃以下で加熱することにより、その液体の沸騰を抑制することができる。生体から採取される液体を３０℃以上６０℃以下に加熱して生成されることがより好ましい。生体から採取される液体を６０℃以下で加熱することにより、その液体に含有されるたんぱく質、ＤＮＡ、ＲＮＡまたはペプチドの変性または分解を抑制することができるためである。

気体試料２０３は、生体から採取される液体を１００℃以上で加熱することによって生成されても良い。生体から採取される液体を１００℃以上で加熱することにより、その液体に含有される化学物質２０２を迅速に揮発または蒸発させることができる。

気体試料２０３は、生体から採取されるガスであることが好ましい。気体試料２０３は、呼気、皮膚表皮ガス、ゲップ、大腸ガスまたはおならでも良い。

気体試料２０３は、生体から採取される固体を加熱して生成されることが好ましい。気体試料２０３は、細胞、組織、臓器または毛髪を加熱することによって生成されることが好ましい。気体試料２０３は、生体から採取される固体を３０℃以上１００℃以下に加熱して生成されることが好ましい。生体から採取される固体を３０℃以上で加熱することにより、その固体に含有される化学物質２０２を揮発または蒸発させることができる。生体から採取される固体を１００℃以下で加熱することにより、その固体の変性または分解を抑制することができる。生体から採取される固体を３０℃以上６０℃以下に加熱して生成されることがより好ましい。生体から採取される固体を６０℃以下で加熱することにより、その固体に含有されるたんぱく質、ＤＮＡ、ＲＮＡまたはペプチドの変性または分解を抑制することができる。

気体試料２０３は、生体から採取される固体を１００℃以上で加熱することによって生成されても良い。生体から採取される固体を１００℃以上で加熱することにより、その固体に含有される化学物質２０２を迅速に揮発または蒸発させることができる。

気体試料２０３の相対湿度は、５０％以上１００％以下であることが好ましい。気体試料２０３の相対速度は、８０％以上１００％以下であることがより好ましい。工程（ｂ）では、気体試料２０３へ水蒸気２０１を添加しても良い。気体試料２０３は、極性有機溶媒を含有することが好ましい。極性有機溶媒は、アセトニトリル、イソプロパノール、ギ酸または酢酸が好ましい。

工程（ｂ）では、気体試料２０３は、容器１０１の内壁へ衝突させられても良い。気体試料２０３は、中間電極１０６へ衝突させられても良い。気体試料２０３は、対向電極１０７へ衝突させられても良い。

気体試料２０３の注入速度は、１０ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下であることが好ましい。気体試料２０３の注入速度は、１００ｓｃｃｍ以上５００ｓｃｃｍ以下であることがより好ましい。気体試料２０３の注入速度は、一定であることが好ましいが、変化しても良い。

１０ｍｌ以上３０００ｍｌ以下の気体試料２０３を容器１０１内へ注入することが好ましい。容器１０１内へ、１００ｍｌ以上１０００ｍｌ以下の気体試料２０３を注入することがより好ましい。

室温の気体試料２０３を容器１０１内へ注入することが好ましい。加温した気体試料２０３を容器１０１内へ注入しても良い。気体試料２０３の温度は、２０℃以上１００℃以下であることが好ましい。気体試料２０３の温度は、２５℃以上４０℃以下であることがより好ましい。

注入口１０２側を加圧することにより、気体試料２０３を容器１０１内へ注入することが好ましい。排出口１０３側を減圧することにより、気体試料２０３を容器１０１内へ注入しても良い。工程（ｂ）では、注入口１０２を通過する気体試料２０３の流れる方向は、一定であっても良く、変化しても良い。注入口１０２を通過する気体試料２０３の流れる方向は、周期的に変化しても良い。

工程（ｂ）では、バルブ１１２ａおよびバルブ１１２ｂを開けることが好ましい。バルブ１１２ａおよびバルブ１１２ｂを適宜開閉することにより、気体試料２０３の流入量を調整しても良い。

気体試料２０３を容器１０１内へ注入する前に、容器１０１の内部を清浄な空気により満たすことが好ましい。容器１０１の内部を乾燥窒素または不活性ガスにより満たしても良い。容器１０１の内部を気体試料２０３と同程度の相対湿度を有する標準ガスにより満たしても良い。容器１０１の内部を較正用ガスで満たしても良い。

余剰な気体試料２０３は、排出口１０３から排出されることが好ましい。

容器１０１の内部の圧力は、大気圧であることが最も好ましい。容器１０１を減圧しても良いし、加圧してもよい。本発明では、容器１０１内の圧力は限定されない。

後述する工程（ｃ）〜（ｈ）では、気体試料２０３が結露しないように、容器１０１、注入口１０２、排出口１０３、および中間電極１０６の温度を水蒸気２０１の露点温度以上に保持することが好ましい。

工程（ｂ）では、霧化電極１０５または対向電極１０７の少なくとも一方を予備冷却しておいても良い。工程（ｂ）の前に、霧化電極１０５または対向電極１０７の少なくとも一方を予備冷却しておいても良い。

＜工程（ｃ）＞
工程（ｃ）では、冷却部１０４により霧化電極１０５が水蒸気２０１の露点温度以下に冷却される。霧化電極１０５の外周面において、気体試料２０３から、水蒸気２０１および化学物質２０２を含有する第１凝縮液２０４が形成される。工程（ｃ）の初期段階では、霧化電極１０５の外周面において、第１凝縮液２０４が液滴状に形成される。工程（ｃ）の進行段階では、霧化電極１０５の外周面が第１凝縮液２０４により覆われる。図５（Ａ）は、工程（ｃ）の進行段階を表す。

工程（ｃ）では、第１凝縮液２０４の量が過剰にならないよう、冷却部１０４の温度を制御することが好ましい。霧化電極１０５の温度は、第１凝縮液２０４の凝固点以上であることが好ましい。

霧化電極１０５の温度は、０℃以上２０℃以下であることが好ましい。霧化電極１０５の温度を０℃以上にすることで、第１凝縮液２０４が凍結しない。霧化電極１０５の温度を２０℃以下にすることで、第１凝縮液２０４が迅速に形成される。霧化電極１０５の温度は、０℃以上２℃以下であることがより好ましい。霧化電極１０５の温度を２℃以下にすることで、第１凝縮液２０４がより迅速に形成される。第１凝縮液２０４が凍結しなければ、第１凝縮液を迅速に形成させるため、霧化電極１０５の温度を０℃以下にしても良い。

工程（ｃ）では、気体試料２０３の注入を継続することが好ましいが、気体試料２０３の注入を停止しても良い。

＜工程（ｄ）＞
工程（ｄ）では、第１凝縮液２０４から多数の帯電微粒子２０５が形成される。図５（Ｂ）は、工程（ｄ）を表す。帯電微粒子２０５は、１個〜数十個の分子からなるクラスタであっても良いし、数十〜数百個の分子からなる微粒子であっても良いし、数百個以上の分子からなる液滴であっても良い。帯電微粒子２０５は、これらの２種類以上が混在している液滴であっても良い。

帯電微粒子２０５に、電気的に中性な分子が含まれていても良い。帯電微粒子２０５に、気体試料２０３に由来するイオンまたはラジカルが含まれていても良い。帯電微粒子２０５に、電気的に中性な分子と、気体試料２０３に由来するイオンまたはラジカルが混在していても良い。

帯電微粒子２０５は、マイナスに荷電していることが好ましい。帯電微粒子２０５がマイナスに荷電している場合、化学物質２０２の電子親和力は、水の電子親和力よりも大きいことが好ましい。帯電微粒子２０５は、プラスに荷電していても良い。帯電微粒子２０５がプラスに荷電している場合、化学物質２０２のイオン化エネルギーは、水のイオン化エネルギーよりも小さいことが好ましい。

第１凝縮液２０４の帯電微粒子化は、静電噴霧によることが最も好ましい。静電噴霧の原理は、次のとおりである。霧化電極１０５および中間電極１０６の間に印加された電圧によって、第１凝縮液２０４は、霧化電極１０５の先端へと搬送される。クーロン引力により第１凝縮液２０４の液面は、中間電極１０６方向へ円錐状に盛り上がる。さらに、霧化電極１０５の外周面で凝縮が進むと、円錐状の第１凝縮液２０４が成長する。その後、第１凝縮液２０４の先端に電荷が集中してクーロン力が増大する。このクーロン力が水の表面張力を超えると、第１凝縮液２０４が分裂および飛散して、帯電微粒子２０５が形成される。

帯電微粒子２０５の安定性の観点から、帯電微粒子２０５の直径は、１ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。帯電微粒子２０５の直径は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましい。

１個の帯電微粒子２０５に付加される帯電量は、電荷素量（１．６×１０^−１９Ｃ）と同量であることが好ましい。１個の帯電微粒子２０５に付加される帯電量は、電荷素量と同量以上１０倍以下であることが好ましい。

帯電微粒子２０５中の水蒸気２０１に対する化学物質２０２の比率は、気体試料２０３中の水蒸気２０１に対する化学物質２０２の比率よりも高いことが好ましい。帯電微粒子２０５中の水蒸気２０１に対する化学物質２０２の比率は、帯電微粒子２０５が対向電極１０７へ移動する間に、変化しても良い。帯電微粒子２０５中の水蒸気２０１に対する化学物質２０２の比率は、帯電微粒子２０５が対向電極１０７へ移動する間に、高くなることが好ましい。

工程（ｄ）では、霧化電極１０５と中間電極１０６との間に、電位差を生じさせる。霧化電極１０５と中間電極１０６との間に、直流電圧を印加することが最も好ましい。直流電圧は、コロナ放電が発生しない電圧であることが好ましい。直流電圧は、４ｋＶ以上６ｋＶ以下であることが好ましい。中間電極１０６に対して霧化電極１０５に負電圧を印加することが最も好ましいが、中間電極１０６に対して霧化電極１０５に正電圧を印加しても良い。中間電極１０６は、ＧＮＤ電極であることが最も好ましい。工程（ｄ）では、霧化電極１０５と中間電極１０６の間に、交流電圧を印加しても良い。霧化電極１０５と中間電極１０６の間に、パルス電圧を印加しても良い。

霧化電極１０５と中間電極１０６の間に印加する直流電圧は、固定値であっても良いし、可変値でも良い。可変値である場合、帯電微粒子化の状況に応じて直流電圧が制御されることが好ましい。帯電微粒子化の状況は、霧化電極１０５と中間電極１０６との間を流れる直流電流値をモニターして確認され得る。帯電微粒子化の状況は、専用の電極対を設けて直流電流値をモニターして確認され得る。霧化電極１０５と中間電極１０６の間を流れる電流は、１ｐＡ以上１ｍＡ以下に制御されることが好ましい。霧化電極１０５と中間電極１０６の間を流れる電流は、１μＡ以上１００μＡ以下に制御されることがより好ましい。

工程（ｄ）では、工程（ｂ）および／または工程（ｃ）を継続することが好ましい。

＜工程（ｅ）＞
工程（ｅ）では、中間電極１０６と対向電極１０７との間に電位差を生じさせる。帯電微粒子２０５は、対向電極１０７に回収される。図６（Ａ）は、工程（ｅ）を表す。気体試料２０３は、対向電極１０７に直接回収されても良い。対向電極１０７に回収される気体試料２０３の量は、対向電極１０７に回収される帯電微粒子２０５の量よりも少ないことが好ましい。

工程（ｅ）では、工程（ｂ）を継続することが好ましい。工程（ｅ）では、工程（ｃ）を継続することが好ましい。工程（ｅ）では、工程（ｄ）を継続することが好ましい。

帯電微粒子２０５は、電磁気力により回収されることが好ましい。帯電微粒子２０５は、静電気力により回収されることが好ましい。中間電極１０６と対向電極１０７との間に直流電圧を印加することが好ましい。直流電圧は、０．０１ｋＶ以上６ｋＶ以下であることが好ましい。直流電圧は、０．０１ｋＶ以上０．６ｋＶ以下であることがより好ましい。帯電微粒子２０５がマイナスの電荷を持つ場合、対向電極１０７に正電圧を印加することが最も好ましい。帯電微粒子２０５がプラスの電荷を持つ場合、対向電極１０７に負電圧を印加することが好ましい。電圧印加は、連続的であることが好ましいが、パルス的でも良い。中間電極１０６は、ＧＮＤ電極であることが最も好ましい。対向電極１０７と中間電極１０６との間に、交流電圧を印加しても良い。対向電極１０７と中間電極１０６との間に、パルス電圧を印加しても良い。

対向電極１０７は、水蒸気２０１の露点温度以下に冷却されることが好ましい。対向電極１０７は、第２冷却部１０８により冷却されることが好ましい。対向電極１０７の外周面において、帯電微粒子２０５が第２凝縮液２０６に凝縮されることが好ましい。工程（ｅ）の初期段階では、対向電極１０７の外周面において、第２凝縮液２０６が液滴状になることが好ましい。工程（ｅ）の進行段階では、対向電極１０７の外周面が第２凝縮液２０６により覆われることが好ましい。対向電極１０７は、針状であることが好ましい。第２凝縮液２０６は、対向電極１０７の先端に回収されることが好ましい。対向電極１０７の外周面は、親水性であることが好ましいが、撥水性であっても良い。

第２凝縮液２０６を、対向電極１０７の先端部へ移動させることが好ましい。第２凝縮液２０６を、重力により対向電極１０７の先端部へ移動させることが好ましい。重力により第２凝縮液２０６を移動させるため、対向電極１０７は、下方を向いていることが好ましい。第２凝縮液２０６を、静電気力により対向電極１０７の先端部へ移動させても良い。第２凝縮液２０６を、表面張力により対向電極１０７の先端部へ移動させても良い。第２凝縮液２０６を、毛細管現象により対向電極１０７の先端部へ移動させても良い。

第２凝縮液２０６の量は、１ｐｌ以上１ｍＬ以下であることが好ましい。第２凝縮液２０６の量は、分析時間を短くする観点から、１００ｎＬ以上１０μＬ以下であることが好ましい。第２凝縮液２０６の量は、０．５μＬ以上２μＬ以下であることがより好ましい。

工程（ｅ）では、図６（Ａ）に示されるように、静電気力により第２凝縮液２０６を対向電極１０７の先端に回収することが好ましい。対向電極１０７の先端は、電界が集中する形状であることが好ましい。対向電極１０７は、針状であることが最も好ましい。第２凝縮液２０６には、極性有機化合物が含有されていることが好ましい。第２凝縮液２０６には、水が含有されていることが好ましい。

対向電極１０７は、除電されることが好ましい。対向電極１０７の除電は、常時行なわれても良いし、適宜行なわれても良い。対向電極１０７の除電は、接地することにより行われることが好ましい。対向電極１０７の除電は、イオナイザーを用いて行われることが好ましい。

中間電極１０６に対して対向電極１０７へ電圧を印加した後、対向電極１０７を冷却することが最も好ましい。中間電極１０６に対して対向電極１０７へ電圧を印加すると同時に、対向電極１０７を冷却しても良い。対向電極１０７によって、気体試料２０３を凝縮してもよい。

工程（ｅ）では、第２凝縮液２０６に含有される妨害物質を除去しても良い。第２凝縮液２０６に含有される妨害物質は、水蒸気２０１または検出対象以外の物質でも良い。第２凝縮液２０６に含有される妨害物質は、フィルタ、吸着剤またはその他の除去方法を用いて除去され得る。

工程（ｅ）では、工程（ｂ）を継続することが好ましい。工程（ｅ）では、工程（ｃ）を継続することが好ましい。工程（ｅ）では、工程（ｄ）を継続することが好ましい。

＜工程（ｆ）＞
工程（ｆ）では、第２凝縮液２０６が、予め定められた量以上を有することが、液検出部１１１により検出される。図６（Ｂ）は、工程（ｆ）を表す。図６（Ｂ）では、液検出部１１１は、光学式検出器として記載されている。液検出部１１１は、発光部１１１ａおよび受光部１１１ｂを含む。

第２凝縮液２０６を透過する光量変化は、液検出部１１１により検出されることが最も好ましい。第２凝縮液２０６を反射する光量変化は、液検出部１１１により検出されることが好ましい。第２凝縮液２０６を散乱する光量変化は、液検出部１１１により検出されることが好ましい。

液検出部１１１の汚染を防ぐために、液検出部１１１と第２凝縮液２０６とは接触しないことが好ましいが、液検出部１１１と第２凝縮液２０６とは接触しても良い。発光部１１１ａと受光部１１１ｂの距離は、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。

工程（ｆ）は、工程（ｅ）と並行して行なわれることが好ましい。工程（ｆ）は、工程（ｅ）と並行して連続的に行なわれることが好ましい。工程（ｆ）は、工程（ｅ）と並行してパルス的に行なわれても良い。

液検出部１１１が、第２凝縮液２０６が予め定められた量以上を有することを検出した後、工程（ｅ）を停止することが好ましい。液検出部１１１が、第２凝縮液２０６が予め定められた量以上を有することを検出した後、対向電極１０７への電圧印加を停止することが好ましい。

＜工程（ｇ）＞
工程（ｇ）では、支持体１１０を容器１０１内に挿入する。このとき、検出電極（１０９）を第２凝縮液（２０６）に接触させるように、支持体１１０を容器１０１内に挿入する。図７（Ａ）は、工程（ｇ）を表す。

検出電極１０９が対向電極１０７の直下となるように、支持体１１０を移動させることが好ましい。支持体１１０を水平方向に直進させることが好ましい。

支持体１１０は、自動で移動させられることが最も好ましい。支持体１１０は、手動または半自動で移動させられても良い。

支持体１１０を移動させるために、容器１０１は、駆動部を備えることが好ましい。駆動部には、電磁石、モータ、プランジャ、ばね、エアピストンまたはローラであることが好ましい。検出電極１０９の移動量は、ステッピングモータまたはストッパにより制御されることが好ましい。

工程（ｆ）を停止した後に、工程（ｇ）を開始することが好ましい。検出電極１０９が電気的に破壊されるのを防ぐために、対向電極１０７への電圧印加を停止した後に、工程（ｇ）を開始することが好ましい。

工程（ｇ）では、液検出部１１１からの信号に基づいて支持体１１０を移動させることが好ましい。分析装置１００は、液検出部１１１からの信号に基づいて支持体１１０を移動させる機構を備えることが好ましい。

工程（ｇ）では、検出電極１０９の温度は、対向電極１０７の温度と同じであることが好ましい。検出電極１０９の温度は、対向電極１０７よりも低い温度であることが好ましい。検出電極１０９の温度は、０℃以上２０℃以下であることが好ましい。検出電極１０９の温度を０℃以上にすることで、第２凝縮液２０６が凍結しない。

＜工程（ｈ）＞
工程（ｈ）では、検出電極１０９により、第２凝縮液２０６に含有される化学物質２０２を検出または定量する。図７（Ｂ）は、工程（ｈ）を表す。工程（ｈ）においては、第２凝縮液２０６を介して、検出電極１０９と対向電極１０７が接触することが重要である。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、工程（ｈ）における対向電極１０７および検出電極１０９付近の模式図を示す。工程（ｈ）では、図８（Ａ）に示されるように、対向電極１０７、第２凝縮液２０６、および検出電極１０９が接触している必要がある。このとき、検出電極１０９と対向電極１０７との間に直流電圧を印加することにより、図９に示されように、対向電極１０７と第２凝縮液２０６と検出電極１０９との間に閉回路が形成される。このとき、第２凝縮液２０６に含有される化学物質量に応じて電流値が変化するため、電流計が測定した電流値に基づいて、第２凝縮液２０６に含有される化学物質量を検出し得る。

図８（Ｂ）または図８（Ｃ）に示されるように、第２凝縮液２０６を介して、検出電極１０９と対向電極１０７が接触していない状態では、対向電極１０７と第２凝縮液２０６と検出電極１０９とにより閉回路が形成されないために、工程（ｈ）を行うことができない。

検出電極１０９により、１種類の化学物質２０２を検出することが好ましいが、２種類以上の化学物質２０２を検出することも好ましい。検出電極１０９により、化学物質２０２を定量しても良く、化学物質２０２の存在を検知しても良い。液検出部１１１が、第２凝縮液２０６が予め定められた量以上を有することを検出した後、工程（ｇ）および工程（ｈ）を行なうことにより、第２凝縮液２０６を無駄にすることが少なくなるので好ましい。

工程（ｈ）では、工程（ｂ）から工程（ｇ）までを停止することが好ましい。

工程（ｈ）では、検出電極１０９の温度は、対向電極１０７の温度と同じであることが好ましい。検出電極１０９の温度は、対向電極１０７よりも低いことが好ましい。工程（ｈ）では、検出電極１０９の温度は、０℃以上２０℃以下であることが好ましい。検出電極１０９の温度を０℃以上にすることで、第２凝縮液２０６が凍結しない。

検出電極１０９の温度は、対向電極１０７の温度よりも高くても良い。

工程（ｈ）では、対向電極１０７の温度は、０℃以上２０℃以下であることが最も好ましい。対向電極１０７の温度は、第２凝縮液２０６が凍結しなければ、０℃以下であっても良い。

工程（ｈ）では、対向電極１０７の電位が検出電極１０９の電位と等しいことが好ましい。対向電極１０７および検出電極１０９の電位を一致させることにより、検出電極１０９の設置数を削減できるので好ましい。対向電極１０７は、電気化学電極であることが好ましい。

本発明の実施の形態において、工程（ｂ）から工程（ｈ）までの少なくとも２つ以上の工程は、同時に行なわれてもよい。例えば、工程（ｂ）および工程（ｃ）が同時に行なわれても良い。

（実施の形態２）
図１０および図１１は、本発明の実施の形態２における分析装置１００の構造図を示す。図１０は、工程（ｇ）の状態を示し、図１１は、工程（ａ）〜（ｆ）の状態を示す。図１０および図１１において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。

本実施の形態と実施の形態１の最も異なる点は、液検出部を電子式検出器とすることである。液検出部を電子式検出器とすることにより、分析装置１００を小型にすることができる。図１０において、液検出部は、電子式検出器であることを長方形（３０１ａおよび３０２ｂ）で表されている。

対向電極１０７の近傍には、液検出部として電子式検出器が設けられる。液検出部は、対向電極１０７の先端近傍に設けられることが好ましい。液検出部は、容器１０１の内部に設けられることが好ましい。液検出部は、容器１０１の外部に設けられても良い。液検出部（図１０では、電極３０１ａおよび３０２ｂ）と対向電極１０７の距離は、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。液検出部と対向電極１０７の距離は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。

検出器を小型にできるため、液検出部は電子式検出器であることが好ましい。液検出部は、１個の電極から構成されることが好ましい。液検出部は、２個以上の電極から構成されても良い。図１０に示される液検出部は、２つの電極３０１ａおよび３０１ｂから構成されている。液検出部は、電極３０１ａと電極３０１ｂとの間を流れる電流により、第２凝縮液２０６を検出することが好ましい。液検出部は、電流検出型、電位検出型、電気容量検出型またはコンダクタンス検出型であることが好ましい。液検出部は、対向電極１０７と組み合わせて用いられることが好ましい。液検出部は、液検出部と対向電極１０７との間を流れる電流を検出しても良い。液検出部は、直流で検出しても良いし、交流で検出しても良いし、パルス電流で検出しても良い。

電極３０１ａおよび３０１ｂの材料は、金属であることが好ましい。電極３０１ａおよび３０１ｂの材料は、金、銀、白金、銅またはアルミのような単体金属であることが好ましい。電極３０１ａおよび３０１ｂの材料は、Ｍｏ−Ａｌまたは銅タングステンのような合金金属であっても良い。電極３０１ａおよび３０１ｂは、銀−塩化銀電極であることが好ましい。電極３０１ａおよび３０１ｂの材料は、カーボンまたは半導体のような無機材料であることが好ましい。電極３０１ａおよび３０１ｂは、ＭＯＳトランジスタであることが好ましい。電極３０１ａおよび電極３０１ｂの材料は、同じ材料であっても良いし、異なる材料であってもよい。電極３０１ａおよび電極３０１ｂの材料は、１種類の材料でも良いし、２種類以上を組み合わせた材料でも良い。

電極３０１ａおよび３０１ｂの形状は、ワイヤ、平板またはバルクでも良い。電極３０１ａおよび３０１ｂの表面の形状は、平滑であっても良いし、凹凸構造があっても良い。電極３０１ａおよび３０１ｂの形状は、同じであっても良いし、異なっていてもよい。電極３０１ａおよび３０１ｂの表面は、親水性であることが好ましいが、疎水性であっても良い。電極３０１ａおよび電極３０１ｂは、基板上に形成されることが好ましい。

液検出部には、公知の液検出技術が用いられても良い。

冷却部１０４には、放熱部３０３が設けられることが好ましい。冷却部１０４として熱電素子を用いる場合、冷却面の裏は発熱面である。放熱部３０３は、発熱面から熱を逃すために用いられる。発熱面から熱を逃すことにより、熱電素子を効率的に動作できる。放熱部３０３は、フィンであることが好ましい。フィンには冷却ファンを付属させることが好ましい。放熱部３０３は、水冷機構であっても良い。放熱部３０３は、熱伝導率の高い材料で形成されることが好ましい。放熱部３０３の材料は、金属または半導体であることが好ましい。

冷却部１０４には、断熱部３０４が設けられることが好ましい。断熱部３０４が設けられることにより、霧化電極１０５以外の部位が冷却されない。断熱部３０４は、熱伝導率の低い材料であることが好ましい。断熱部３０４の材料は、ゴム、セラミックスまたはガラスであることが好ましい。断熱部３０４は、エアーギャップでも良い。エアーギャップの内容物は、空気または窒素であることが好ましい。断熱部３０４は、不導体であることが好ましい。

熱伝導を抑制する観点から、霧化電極１０５と断熱部３０４との接触面積は小さいことが好ましい。霧化電極１０５と断熱部３０４との接触面積は、１０μｍ^２以上１０ｍｍ^２以下であることが好ましい。

霧化電極１０５と容器１０１との間には、絶縁部３０５が設けられることが好ましい。絶縁部３０５は、霧化電極１０５と容器１０１とを電気的に絶縁する。絶縁部３０５の材料は、絶縁体であることが好ましい。絶縁部３０５の材料は、テフロン（登録商標）、デルリンまたはＰＥＥＫが好ましい。余剰な凝縮液を留めておくために、絶縁部３０５に貯留部が設けられることが好ましい。貯留部は、溝構造、凹凸構造または吸収体であることが好ましい。

本発明では、絶縁部３０５の形状、材質および位置は限定されない。熱伝導を抑制する観点から、霧化電極１０５と絶縁部３０５との接触面積は小さいことが好ましい。霧化電極１０５と絶縁部３０５との接触面積は、１０μｍ^２以上１０ｍｍ^２以下であることが好ましい。水蒸気２０１の結露を抑制するために、絶縁部３０５には熱伝導率の低い材料を用いることが好ましい。絶縁部３０５は、熱伝導を抑制する構造を備えることが好ましい。

対向電極１０７は、気体試料２０３の直接的な凝縮を抑制する位置に設けられることが好ましい。注入口１０２と対向電極１０７との距離は、注入口１０２と霧化電極１０５の距離よりも大きいことが好ましい。中間電極１０６は、霧化電極１０５と対向電極１０７の間に設けられることが好ましい。中間電極１０６と霧化電極１０５との距離は、中間電極１０６と対向電極１０７との距離と等しいことが好ましい。中間電極１０６と霧化電極１０５の距離は、中間電極１０６と対向電極１０７の距離よりも大きくても良く、小さくても良い。

対向電極１０７には、第２絶縁部３０７が設けられることが好ましい。第２絶縁部３０７は、対向電極１０７と容器１０１とを電気的に絶縁する。第２絶縁部３０７の材料は、絶縁体であることが好ましい。第２絶縁部３０７の材料は、テフロン（登録商標）、デルリンまたはＰＥＥＫが好ましい。余剰な凝縮液を留めておくために、第２絶縁部３０７に貯留部が設けられることが好ましい。貯留部は、溝構造、凹凸構造または吸収体であることが好ましい。本発明では、第２絶縁部３０７の形状、材質および位置は、限定されない。熱伝導を抑制する観点から、対向電極１０７と第２絶縁部３０７との接触面積は小さいことが好ましい。対向電極１０７と第２絶縁部３０７との接触面積は、１０μｍ^２以上１０ｍｍ^２以下であることが好ましい。

第２冷却部１０８には、第２放熱部３０８が設けられることが好ましい。第２冷却部１０８として熱電素子を用いる場合、冷却面の裏は発熱面である。第２放熱部３０８は、発熱面から熱を逃すために用いられる。発熱面から熱を逃すことにより、熱電素子を効率的に動作できる。第２放熱部３０８は、フィンであることが好ましい。フィンには冷却ファンを付属させることが好ましい。第２放熱部３０８は、水冷機構でも良い。第２放熱部３０８は、熱伝導率の高い材料で形成されることが好ましい。第２放熱部３０８の材料は、金属または半導体であることが好ましい。

第２放熱部３０８には、第２断熱部３０９を設けることが好ましい。第２断熱部３０９を設けることにより、対向電極１０７以外の部位が冷却されない。第２断熱部３０９は、熱伝導率の低い材料であることが好ましい。第２断熱部３０９の材料は、ゴム、セラミックスまたはガラスが好ましい。第２断熱部３０９は、エアーギャップでも良い。エアーギャップの内容物は、空気または窒素であることが好ましい。

熱伝導を抑制する観点から、対向電極１０７と第２断熱部３０９との接触面積は小さいことが好ましい。対向電極１０７と第２断熱部３０９との接触面積は、１０μｍ^２以上１０ｍｍ^２以下であることが好ましい。

図１２〜図１５は、本発明の実施の形態２における化学物質分析方法の説明図を示す。図１２〜図１５において、図１０と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。

本実施の形態の方法と、実施の形態１の方法とが最も異なる点は、工程（ｅ）であるので、以下にその説明をする。

工程（ｅ）では、帯電微粒子２０５が予め設定された一定量以上の第２凝縮液２０６になったことを、液検出部により検出する。図１４（Ｂ）は、工程（ｅ）を表す。図１４（Ｂ）では、液検出部は、電子式検出器として記載されている。液検出部は、電極３０１ａおよび電極３０１ｂを備える。

液検出部は、電極３０１ａと電極３０１ｂとの間を流れる電流により、第２凝縮液２０６を検出することが最も好ましい。

工程（ｅ）では、液検出部（電極３０１ａおよび電極３０１ｂ）の汚染を防ぐために、液検出部と第２凝縮液２０６との接触面積は、１００μｍ^２以上１ｍｍ^２であることが好ましい。電極３０１ａと電極３０１ｂとの距離は、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。

工程（ｅ）は、工程（ｄ）と並行して行なわれることが好ましい。工程（ｅ）は、工程（ｄ）と並行して連続的に行なわれることが好ましい。工程（ｅ）は、工程（ｄ）と並行してパルス的に行なわれても良い。

実施の形態１と同様に、工程（ｅ）では、第２凝縮液（２０６）が予め定められた量以上を有することを液検出部（電極３０１ａおよび電極３０１ｂ）により検出する。

液検出部（電極３０１ａおよび電極３０１ｂ）が、第２凝縮液２０６が予め定められた量以上を有することを検出した後、工程（ｄ）を停止することが好ましい。液検出部（電極３０１ａおよび電極３０１ｂ）が、第２凝縮液２０６が予め定められた量以上を有することを検出した後、対向電極１０７への電圧印加を停止することが好ましい。

本実施の形態において、工程（ｂ）から工程（ｈ）までの少なくとも２つ以上の工程は、同時に行なわれてもよい。例えば、工程（ｂ）および工程（ｃ）が同時に行なわれても良い。それぞれの工程が順序立てて行なわれても良い。

本実施の形態において、帯電微粒子２０５は、加熱されても良い。帯電微粒子２０５を加熱することにより、化学物質２０２の濃度を高めても良い。帯電微粒子２０５を加熱するために、赤外光が用いられることが好ましい。帯電微粒子２０５を赤外光により加熱する場合、水の吸収ピークの波長が用いられることが好ましい。帯電微粒子２０５を加熱するための赤外光は、霧化電極１０５および対向電極１０７へ照射されないことが好ましい。帯電微粒子２０５を加熱するための赤外光は、フォーカスされることが好ましい。帯電微粒子２０５を加熱するための赤外光は、容器１０１内を導波することが好ましい。容器１０１には、光導波路が設けられることが好ましい。容器１０１の一部に赤外光の窓が設けられることが好ましい。帯電微粒子２０５を加熱するために、ヒータが用いられても良い。

本実施の形態において、工程（ｄ）でコロナ放電が用いられても良い。工程（ｄ）で、静電噴霧が用いられることが最も好ましい。しかし、静電噴霧がコロナ放電を伴う場合もある。気体試料２０３中の相対湿度が低い場合、または霧化電極１０５の外周面に十分な第１凝縮液２０４が生成されていない場合である。本発明では、工程（ｄ）における第１凝縮液２０４の帯電微粒子化方法は、静電噴霧に限定されない。

本実施の形態において、工程（ｄ）では、霧化電極１０５と中間電極１０６との間を流れる電流に応じて、霧化電極１０５と中間電極１０６との間の電圧印加を制御することが好ましい。霧化電極１０５と中間電極１０６の間に閾値以上の電流が流れる時、霧化電極１０５と中間電極１０６との間の電圧印加を中断することが好ましい。霧化電極１０５と中間電極１０６の間に閾値以上の電流が流れる時、霧化電極１０５と中間電極１０６との間の印加電圧を小さくしても良い。霧化電極１０５と中間電極１０６の間に流れる電流が閾値以下になった時、電圧印加を再開しても良い。

本実施の形態において、化学物質の検出を行った後、霧化電極１０５から水蒸気２０１および化学物質２０２を除去するために、霧化電極１０５を加熱することが好ましい。霧化電極１０５を加熱する時、容器１０１の中へ清浄ガスを注入することが好ましい。清浄ガスは、水蒸気２０１および化学物質２０２を含有しないことが好ましい。

本実施の形態において、化学物質の検出を行った後、霧化電極１０５を加熱することにより、水蒸気２０１および化学物質２０２を除去するために、熱電素子を用いることが好ましい。熱電素子は、冷却部１０４であることが好ましい。熱電素子を使えば、冷却面と加熱面とを容易に反転することができるので便利である。工程（ｃ）と、水蒸気２０１および化学物質２０２除去のために同一の熱電素子を使えば、分析装置１００を小型化し得る。水蒸気２０１および化学物質２０２が除去されたことを検出するには、検出電極１０９を用いても良く、検出電極１０９とは別の検出電極を用いても良い。

本実施の形態において、化学物質の検出を行った後、中間電極１０６から水蒸気２０１および化学物質２０２を除去するために、中間電極１０６を加熱することが好ましい。中間電極１０６を加熱する時、容器１０１の中へ清浄ガスを注入することが好ましい。清浄ガスは、水蒸気２０１および化学物質２０２を含有しないことが好ましい。

本実施の形態において、中間電極１０６を加熱するために、熱電素子を用いることが好ましい。熱電素子を使えば冷却面と加熱面とを容易に反転することができるので便利である。水蒸気２０１および化学物質２０２が除去されたことを検出するには、検出電極１０９を用いても良く、検出電極１０９とは別の検出電極を用いても良い。

本実施の形態において、化学物質の検出を行った後、対向電極１０７から水蒸気２０１および化学物質２０２を除去するために、対向電極１０７を加熱することが好ましい。対向電極１０７を加熱する時、容器１０１の中へ清浄ガスを注入することが好ましい。清浄ガスは、水蒸気２０１および化学物質２０２を含有しないことが好ましい。

本実施の形態において、対向電極１０７を加熱するためには、熱電素子を用いることが好ましい。熱電素子は、第２冷却部１０８であることが好ましい。熱電素子を使えば冷却面と加熱面とを容易に反転することができるので便利である。工程（ｅ）と、水蒸気２０１除去および化学物質２０２除去のために同一の熱電素子を使えば、分析装置１００を小型化し得る。水蒸気２０１および化学物質２０２が除去されたことを検出するには、検出電極１０９を用いても良く、検出電極１０９とは別の検出電極を用いても良い。

本実施の形態の化学物質分析方法を用いて、診断マーカである化学物質を検査することが好ましい。診断マーカは、糖尿病の診断マーカであることが好ましい。診断マーカは、ガン、アレルギー、感染症、生活習慣病、喘息、肝臓病または腎臓病の診断マーカであっても良い。

本実施の形態において、分析装置１００が診断マーカ検査デバイスであることが好ましい。診断マーカ検査デバイスは、糖尿病のマーカ検査デバイスであることが好ましい。診断マーカ検査デバイスは、ガン、アレルギー、感染症、生活習慣病、喘息、肝臓病または腎臓病の診断マーカ検査デバイスであっても良い。

（実施の形態３）
図１６および図１７は、本発明の実施の形態３における検出電極１０９の斜視図および上面図をそれぞれ示す。図１６および図１７において、図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。図１８は、本発明の実施の形態３における化学物質分析装置の構造図を示す。図１８において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。

本実施の形態が実施の形態１と最も相違する点は、容器１０１と支持体１１０との接触部を２箇所とすることである。図１８では、容器１０１の左右の側面において、容器１０１と支持体１１０とが接触している。図１８に示されるように、容器１０１と支持体１１０とは、取付け機構１５０を介して接触することが好ましい。

本実施の形態が実施の形態１と相違する点は、図１６および図１７に示されるように、支持体１１０に貫通孔４０１を設けることである。支持体１１０に貫通孔４０１を設けることにより、支持体１１０に帯電微粒子２０５が付着することを抑制できる。

本実施の形態が実施の形態１と相違する点は、図１８に示されるように、容器１０１に駆動部４０４を設けることである。容器１０１に駆動部４０４を設けることにより、支持体１１０を容易に移動することができる。

容器１０１と支持体１１０の接触部は、２箇所であることが最も好ましい。容器１０１と支持体１１０の接触部は、３箇所以上であっても良い。容器１０１と支持体１１０の接触部は、平面であることが最も好ましい。容器１０１と支持体１１０の接触部は、曲面、点、直線または曲線であっても良い。支持体１１０を安定に支えるために、容器１０１と支持体１１０の接触面積は、１０μｍ^２以上１００ｍｍ^２以下であることが好ましい。

支持体１１０には、貫通孔４０１を設けられる。支持体１１０に貫通孔４０１を設けることにより、霧化電極１０５と対向電極１０７とを結ぶ線上を占有する支持体１１０の面積が小さくなるので好ましい。貫通孔４０１の形状は、長方形が好ましい。貫通孔４０１の形状は、円形、台形、正方形、楕円形または多角形であっても良い。貫通孔４０１の断面積は、１００μｍ^２以上１０ｍｍ^２以下であることが好ましい。貫通孔４０１は、１個設けられてもよいし、２個以上設けられても良い。支持体１１０の面積を狭める構造が設けられても良い。

取付け機構１５０には、駆動部４０４を設けることが好ましい。駆動部４０４は、支持体１１０を移動するために用いられることが好ましい。駆動部４０４は、取付け機構１５０の一端に設けられることが好ましい。駆動部４０４は、電磁石、モータ、プランジャ、ばね、エアピストンまたはローラであることが好ましい。駆動部４０４は、支持体１１０の底面と接触することが好ましい。駆動部４０４は、支持体１１０の側面と接触しても良い。駆動部４０４は、支持体１１０と１箇所で接触することが好ましい。駆動部４０４は、支持体１１０と２箇所以上で接触しても良い。駆動部４０４は、１個設けられることが好ましい。駆動部４０４は、２個以上設けられることがより好ましい。

支持体１１０を支持するために、容器１０１にステージ４０５を設けることが好ましい。ステージ４０５を設けることにより、容器１０１と支持体１１０の接触面積を増大できるので、支持体１１０を容易に移動し得る。ステージ４０５は、取付け機構１５０の一端に設けられることが最も好ましい。ステージ４０５には、ガイドを設けることが好ましい。ガイドを設けることにより、支持体１１０の移動方向を定めることができるので、支持体１１０を容易に移動し得る。ステージ４０５には温度調節器を設けることが好ましい。ステージ４０５に温度調節器を設けることにより、支持体１１０および検出電極１０９を一定温度に保持し得る。

分析装置１００には、検出電極１０９から取り出した信号を解析する解析部を設けることが好ましい。分析装置１００には、解析部で得た結果を表示する表示部を設けることが好ましい。分析装置１００には、解析部で得た結果を記憶する記憶部を設けることが好ましい。分析装置１００には、検出電極１０９、冷却部１０４および駆動部４０４を動作させるための電源を設けることが好ましい。分析装置１００には、解析部で得た結果を送信する送信部を設けることが好ましい。

分析装置１００には、液検出部１１１から取り出した信号を解析する液検出解析部を設けることが好ましい。分析装置１００には、液検出解析部で得た結果を表示する液検出表示部を設けることが好ましい。

支持体１１０は、検出電極１０９の初期位置が容器１０１の外部であれば、工程（ｂ）の前に容器１０１の一端に取り付けられても良い。支持体１１０を取り付けた後、工程（ｇ）において、駆動部４０４によって支持体１１０を移動させ、検出電極１０９を第２凝縮液２０６に接触させることが好ましい。貫通孔４０１は、工程（ｂ）の前に容器１０１の内部にあっても良く、容器１０１の外部にあっても良い。

工程（ｄ）において貫通孔４０１が容器１０１の内部に位置する場合、貫通孔４０１は、霧化電極１０５と対向電極１０７を結ぶ線上にあることが最も好ましい。この場合、帯電微粒子２０５の少なくとも一部は、貫通孔４０１を通過して対向電極１０７へ回収されることが最も好ましい。

工程（ｅ）において貫通孔４０１が容器１０１の内部に位置する場合、貫通孔４０１は、霧化電極１０５と対向電極１０７を結ぶ線上にあることが最も好ましい。この場合、帯電微粒子２０５の少なくとも一部は、貫通孔４０１を通過して対向電極１０７へ回収されることが最も好ましい。

工程（ｇ）では、検出電極１０９が第２凝縮液２０６と接触する位置まで、支持体１１０を移動させる。工程（ｇ）では、検出電極１０９が対向電極１０７の直下となるように、支持体１１０を移動させることが好ましい。工程（ｇ）では、駆動部４０４により、支持体１１０を移動させることが好ましい。工程（ｇ）では、対向電極１０７と検出電極１０９の間に、第２凝縮液２０６を保持する。すなわち、図８（Ａ）に示されるように、対向電極１０７、第２凝縮液２０６および検出電極１０９を接触させる。

工程（ｇ）では、支持体１１０の移動量を、ステッピングモータまたはストッパにより制御することが好ましい。

工程（ｈ）では、対向電極１０７、第２凝縮液２０６およびを電気的に接続した状態で、直流電圧を印加する。検出電極１０９の表面は、支持体１１０の表面よりも高い位置にあることが好ましい。検出電極１０９は、支持体１１０の表面に対して凸部を有していることが好ましい。検出電極１０９の表面は、支持体１１０の表面よりも低い位置にあっても良い。検出電極１０９は、支持体１１０の表面に対して凹部を有していても良い。

支持体１１０には、検出電極１０９から電気信号を取り出すための配線４０２およびパッド４０３を設けることが好ましい。配線４０２の外表面は、絶縁体で被覆されることが好ましい。配線４０２は、支持体１１０の内部に埋め込まれることが好ましい。配線４０２は、検出電極１０９と電気的に接続されている。パッド４０３は、露出していることが好ましい。パッド４０３は、配線４０２と電気的に接続されている。パッド４０３の表面は、支持体１１０の表面よりも高い位置にあることが好ましい。パッド４０３は、支持体１１０の表面に対して凸部を有していることが好ましい。パッド４０３の表面は、支持体１１０の表面よりも低い位置にあっても良い。パッド４０３は、支持体１１０の表面に対して凹部を有していても良い。本発明では、配線４０２およびパッド４０３の材料、大きさ、数量および位置は、限定されない。

容器１０１には、検出電極１０９から電気信号を取り出すための接点４０６を設けることが好ましい（図１８参照）。検出電極１０９から取り出した電気信号は、接点４０６を経由して解析部へ送信されることが好ましい。容器１０１は、支持体１１０を介して検出電極１０９と電気的に接続する機構を備えることが好ましい。容器１０１は、支持体１１０を介して検出電極１０９と物理的に接触する機構を備えることが好ましい。容器１０１には、検出電極１０９から光学信号を取り出すための機構を設けても良い。

工程（ｈ）の後に、検出電極１０９が第２凝縮液２０６と接触しない位置まで、支持体１１０を移動させることが好ましい。工程（ｈ）の後に、容器１０１の外部へ支持体１１０を排出することが最も好ましい。駆動部４０４により、支持体１１０を移動させることが好ましい。

（実施の形態４）
図１９は、本発明の実施の形態４における、複数の検出電極１０９を設けた支持体１１０の上面図を示す。図１９において、図１〜図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。図２０は、本発明の実施の形態４における化学物質分析装置の水平方向の断面図であって、図１７の支持体１１０を含む面の断面図を示す。図２０において、図１〜図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。

本実施の形態が実施の形態１と最も相違する点は、支持体１１０を回転可能とすることである。回転中心４０７を中心にして、支持体１１０を回転させることが好ましい。支持体１１０を回転することにより、支持体１１０上に設けられている検出電極１０９を容易に移動させることができる。図１９に示されるように、支持体１１０は、円形であることが最も好ましい。支持体１１０は、多角形、台形、平行四辺形、長方形、楕円形、星形またはおむすび形でも良い。

支持体１１０が円形である場合、支持体１１０の直径は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。取扱いを容易とするため、支持体１１０の直径は、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることがより好ましい。

支持体１１０が円形以外の形状である場合、支持体１１０の長軸方向の長さは、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。取扱いを容易とするため、支持体１１０の長軸方向の大きさは、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることがより好ましい。支持体１１０の厚みは、５０μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。

支持体１１０には、１個の検出電極１０９を設けることが好ましい。支持体１１０には、２個以上の検出電極１０９を設けても良い。検出電極１０９は、回転中心４０７の周りに設けることが好ましい。図１９に示されるように、２個以上の検出電極１０９は、回転中心４０７を中心として円周上に設けられることが好ましい。２個以上の検出電極１０９は、回転中心４０７から等距離の位置に設けられることが好ましい。２個以上の検出電極１０９は、等間隔で設けられることが好ましいが、異なる間隔で設けられても良い。２個以上の検出電極１０９は、同じ種類であっても良いし、異なる種類であっても良い。

支持体１１０には、１個の貫通孔４０１を設けることが好ましい。支持体１１０には、２個以上の貫通孔４０１を設けても良い。貫通孔４０１は、回転中心４０７の周りに設けられることが好ましい。図１９に示されるように、２個以上の貫通孔４０１は、回転中心４０７を中心として円周上に設けられることが好ましい。２個以上の貫通孔４０１は、回転中心４０７から等距離の位置に設けられることが好ましい。２個以上の貫通孔４０１は、等間隔で設けられることが好ましい。２個以上の貫通孔４０１は、異なる間隔で設けられても良い。検出電極１０９は、貫通孔４０１で挟まれた位置に設けられることが最も好ましい。検出電極１０９は、貫通孔４０１と交互に設けられることが好ましい。２個以上の貫通孔４０１は、同じ大きさであっても良いし、異なる大きさであっても良い。２個以上の貫通孔４０１は、同じ形状であっても良いし、異なる形状であっても良い。

貫通孔４０１の形状は、扇形であることが好ましい。貫通孔４０１の形状は、長方形、円形、台形、正方形、楕円形または多角形であっても良い。貫通孔４０１の断面積は、１００μｍ^２以上１０ｍｍ^２以下であることが好ましい。貫通孔４０１は、１個設けられても良く、２個以上設けられても良い。

図２０は、化学物質分析装置１００の、支持体１１０を含む面における断面図を示す。図２０に示されるように、２個以上の検出電極１０９は、対向電極４０８の直下に移動できるように、支持体１１０上に配置されることが好ましい。２個以上の貫通孔４０１は、対向電極４０８の位置の直下に移動できるように、支持体１１０上に配置されることが好ましい。２個以上の貫通孔４０１は、霧化電極１０５と対向電極４０８を結ぶ線上に移動できるように、支持体１１０上に配置されることが好ましい。回転中心４０７は、容器１０１に固定されることが最も好ましい。支持体１１０は、容器１０１と着脱可能である。

工程（ｇ）では、支持体１１０を容器１０１の一端に取り付ける。支持体１１０を容器１０１に取り付けた後、支持体１１０を回転し、検出電極１０９を移動させることが好ましい。

工程（ｇ）では、検出電極１０９の移動量、すなわち、図１９および図２０に示される円形の支持体１１０の回転量を、ステッピングモータまたはストッパにより制御することが好ましい。

（実施の形態５）
図２１は、本発明の実施の形態５における分析装置１００の構造図を示す。図２１において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。

本実施の形態が実施の形態１と最も異なる点は、支持体１１０および検出電極１０９の移動する角度である。図２１に示されるように、工程（ｇ）において、容器１０１の上方から支持体１１０を挿入することが好ましい。図２１において、液検出部１１１は、図示されていない。

図２２は、図２１の対向電極１０７付近の拡大図を示す。検出電極１０９と第２凝縮液２０６の接触する面積を増やすため、対向電極１０７の軸方向と検出電極１０９の面方向とがなす角度θは、０度以上８９度以下であることが好ましい。角度θは、０度以上６０度以下であることがより好ましい。図２２に示される検出電極１０９ａは、角度θが３０度の場合を示す。図２２に示される検出電極１０９ｂは、角度θが９０度の場合を表す。図２２に示されるように、検出電極１０９ｂよりも検出電極１０９ａの方が、第２凝縮液２０６との接触面積が大きくなる。

液検出部１１１は、支持体１１０および検出電極１０９の移動を妨げない位置に設けられることが好ましい。発光部１１１ａおよび受光部１１１ｂを結ぶ線と、支持体１１０の移動方向とは、直交することが最も好ましい。すなわち、図２２において、紙面に対して垂直方向に発光部１１１ａおよび受光部１１１ｂを設けることが最も好ましい。発光部１１１ａおよび受光部１１１ｂを結ぶ線と、支持体１１０および検出電極１０９の移動方向とのなす角度は、９０度に近い角度であることが好ましい。

［実施例］
＜工程（ａ）＞
実施例として、実施の形態１の化学物質検出装置を作成した。容器１０１は、切削加工により厚み４ｍｍのアルミ板を用いて作製した。容器１０１は、３８ｍｍ×３８ｍｍ×１８ｍｍの直方体とした。容器１０１の一部は、アクリル樹脂板で置き換え可能にした。凝縮液の形成過程を観察し得るため、容器の一部を透明材料とすることがより好ましい。容器１０１の内壁を平滑に研磨し、ガス吸着を抑制した。容器１０１の一部をＰＥＥＫ板で作製した。容器１０１のＰＥＥＫ板で作製した部分に中間電極１０６を設けた。

容器１０１の一端（側面）に注入口１０２を設けた。注入口１０２としては、外径１／８インチ、長さ５０ｍｍのステンレス管を用いた。注入口１０２は、容器１０１の底面から１０ｍｍの位置に設けた。注入口１０２は、容器１０１の底面に対して水平に設けた。

容器１０１の他端（注入口１０２の反対側の側面）に排出口１０３を設けた。排出口１０３としては、外径１／８インチ、長さ５０ｍｍのステンレス管を用いた。排出口１０３は、容器１０１の底面から４ｍｍの位置に設けた。排出口１０３は、容器１０１の底面に対して水平に設けた。

冷却部１０４として、容器１０１の一端（底面）に熱電素子を設けた。冷却部１０４の大きさは、１４ｍｍ×１４ｍｍ×１ｍｍであった。冷却部１０４の最大吸熱は０．９Ｗ、最大温度差は６９℃であった。冷却部１０４の冷却面をセラミックス材で被覆した。冷却部１０４の放熱面をセラミックス材で被覆した。セラミックス材は、その表面に微細な凹凸または多孔体構造を有するため、接触する物体を効率的に冷却することができる。

冷却部１０４には放熱部３０３を設けた。放熱部３０３として放熱フィンを用いた。放熱部３０３は、切削加工によりアルミで作製された。放熱フィンの枚数は６枚であった。１枚のフィンの大きさは、１６ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍであった。放熱部３０３の近傍に、放熱を促すために、冷却ファン（ＫＤ１２０８ＰＴＢ２−６,ＳＵＮＯＮ）を設けた。

冷却部１０４と容器１０１との間に断熱部３０４を設けた。断熱部３０４として、厚み１ｍｍのラバーフィルムを用いた。ラバーフィルムの一部には、霧化電極１０５を貫通させるための孔を設けた。孔の直径は１ｍｍであった。

霧化電極１０５を冷却部１０４の一端（上部）に設けた。霧化電極１０５と冷却部１０４との接触面積は、０．５ｍｍ^２であった。容器１０１の内部に、霧化電極１０５としてステンレス製針を設けた。ステンレス製針の長さは３ｍｍ、直径は最も太い部分で０．７９ｍｍ、最も細い部分で０．５ｍｍであった。ステンレス製針の先端には、直径０．７２ｍｍの球を設け、安定して工程（ｄ）を行なえるようにした。霧化電極１０５と冷却部１０４との間には、熱伝導グリース（ＳＣＨ−２０、サンハヤト）を塗布した。

霧化電極１０５には絶縁部３０５を設けた。絶縁部３０５として、直径１０ｍｍ、厚み３ｍｍのテフロン（登録商標）製の円板を用いた。絶縁部３０５の中心部には、直径４ｍｍ、深さ１ｍｍの凹構造を設けた。

中間電極１０６を、霧化電極１０５の先端から３ｍｍ離れたところに設けた。中間電極１０６としては、外径１２ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円環状のステンレス板を用いた。ステンレス製の固定金具により、中間電極１０６を容器１０１に固定した。容器１０１のＰＥＥＫ材製の部分に中間電極１０６を固定することにより、容器１０１と中間電極１０６を電気的に絶縁した。

容器１０１の天井部に対向電極１０７を設けた。容器１０１の内部に、対向電極１０７としてステンレス製針を設けた。ステンレス製針の長さは３ｍｍ、直径は最も太い部分で０．７９ｍｍ、最も細い部分で０．５ｍｍであった。ステンレス製針の先端を先鋭に研磨して、化学物質の回収を効率的に行なえるようにした。

対向電極１０７には第２絶縁部３０７を設けた。第２絶縁部３０７として、直径１０ｍｍ、厚み３ｍｍのテフロン（登録商標）製の円板を用いた。第２絶縁部３０７の中心部には、直径４ｍｍ、深さ１ｍｍの凹構造を設けた。

対向電極１０７の一端には第２冷却部１０８を設けた。対向電極１０７と第２冷却部１０８との接触面積は、０．５ｍｍ^２であった。第２冷却部１０８の大きさは、１４ｍｍ×１４ｍｍ×１ｍｍであった。第２冷却部１０８の最大吸熱は０．９Ｗ、最大温度差は６９℃であった。第２冷却部１０８の冷却面をセラミックス材で被覆した。セラミックス材は、その表面に微細な凹凸または多孔体構造を有するため、接触する物体を効率的に冷却することができる。

第２冷却部１０８には第２放熱部３０８を設けた。第２放熱部３０８として放熱フィンを用いた。第２放熱部３０８を切削加工によりアルミで作製した。放熱フィンの枚数は６枚であった。１枚のフィンの大きさは、１６ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍであった。第２放熱部３０８の近傍に、放熱を促すために、冷却ファン（ＫＤ１２０８ＰＴＢ２−６,ＳＵＮＯＮ）を設けた。

第２冷却部１０８と容器１０１との間に、第２断熱部３０９を設けた。第２断熱部３０９として、厚み１ｍｍのラバーフィルムを用いた。ラバーフィルムの一部には霧化電極１０５を貫通させるための孔を設けた。孔の直径は１ｍｍであった。

対向電極１０７と第２冷却部１０８との間には、熱伝導グリース（ＳＣＨ−２０、サンハヤト）を塗布した。

注入口１０２および排出口１０３には、それぞれバルブ１１２ａおよびバルブ１１２ｂを設けた。バルブ１１２ａおよびバルブ１１２ｂとして、ボールバルブを用いた。

検出電極１０９として、カーボンペーストを印刷した電極を用いた。電極の大きさは１．５ｍｍ×１．５ｍｍであった。支持体１１０上に２個の電極を設けた。支持体１１０として、ポリスチレンフィルムを用いた。支持体１１０の大きさは、長さ２５ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み０．５ｍｍであった。第２凝縮液２０６へ接触しないように、プラスチックフィルムにより配線４０２を被覆した。パッド４０３は露出させた。

液検出部１１１は、２種類のＬＥＤを組み合わせた。発光部１１１ａとして、白色ＬＥＤ（ＮＳＰＷ５００ＣＳ、新光電子）を用いた。受光部１１１ｂとして、緑色ＬＥＤ（ＬＰ−５ＨＧＷ４、ＬＥＤ ＬＥＤ ＰＡＲＡＤＩＳＥ）を用いた。対向電極１０７と発光部１１１ａとの距離は３ｍｍとした。対向電極１０７と受光部１１１ｂとの距離は３ｍｍとした。

次に、分析装置１００の操作手順を説明する。

＜工程（ｂ）＞
注入口１０２から容器１０１へ気体試料２０３を注入した。気体試料２０３として、尿の揮発性成分を含有する窒素ガスを用いた。気体試料２０３の調製方法は、以下の通りであった。まず、ガラス製バイアル瓶（容積１５ｍｌ）に、マウスから採取した尿１ｍＬを充填した。ガラス製バイアル瓶には、窒素ガス入口と気体試料出口を設けた。窒素ガス入口から窒素ガス（純度９９．９９％）を５００ｓｃｃｍの流量で導入し、尿へ吹き付けた。このとき、窒素ガスは、純水１００ｍｌを充填したバブラーを通過させ、水蒸気を含ませた。気体試料出口から尿の揮発性成分を含んだ気体試料２０３を取り出した。

容器１０１への気体試料２０３の注入速度は、５００ｓｃｃｍであった。

気体試料２０３を容器１０１へ注入する前に、容器１０１の内部には乾燥窒素ガスを満たした。

余剰な気体試料２０３を、排出口１０３を通じて排出した。

容器１０１の内部は大気圧とした。

＜工程（ｃ）＞
熱電素子により霧化電極１０５を２℃に冷却した。

霧化電極１０５の外周面には、熱電素子を動作させた５秒後に、第１凝縮液２０４が形成された。形成初期段階では、第１凝縮液２０４は、直径１０μｍ以下の液滴であった。時間の経過とともに液滴は成長し、第１凝縮液２０４により霧化電極１０５の全面が覆われた。

＜工程（ｄ）＞
第１凝縮液２０４を多数の帯電微粒子２０５とした。第１凝縮液２０４の帯電微粒子化は、静電噴霧により行なわれた。静電噴霧の初期段階で、コロナ放電が発生する場合もあるが、本発明の工程（ｄ）にはこのコロナ放電も含まれる。

帯電微粒子２０５の直径は、２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であった。帯電微粒子２０５は、１個ずつ単独で存在することが好ましいが、複数個が結合していても良い。本発明では、帯電微粒子２０５の形状は限定されない。帯電微粒子２０５の形状は、球形であっても良いし、扁平形であっても良いし、紡錘形であっても良い。

霧化電極１０５と中間電極１０６との間には、５ｋＶの直流電圧を印加した。霧化電極１０５を陰極、中間電極１０６をＧＮＤ電極（接地電極）として使用した。霧化電極１０５を陽極、中間電極１０６をＧＮＤ電極として使用しても同様の効果が得られたが、この場合には工程（ｄ）が比較的不安定であった。

霧化電極１０５の先端にテーラーコーンと呼ばれる円錐形の水柱が形成された。テーラーコーンの先端から、化学物質２０２を含有する多数の帯電微粒子２０５が放出された。

霧化電極１０５と中間電極１０６との間に流れる電流をモニターした。過剰な電流が流れた場合には、霧化電極１０５と中間電極１０６との間の電圧印加を中断するか、印加電圧を減少させた。

＜工程（ｅ）＞
帯電微粒子２０５を静電気力により対向電極１０７へ回収した。中間電極１０６に対して、対向電極１０７へ＋６００Ｖの電圧を印加した。工程（ｅ）は、工程（ｂ）、工程（ｃ）および工程（ｄ）と並行して行なった。帯電微粒子２０５の寿命の観点から、工程（ｄ）を開始後、遅くとも１０分以内に工程（ｅ）を行なうことが好ましい。

対向電極１０７の温度は、２℃であった。帯電微粒子２０５を冷却凝縮することにより、第２凝縮液２０６を得た。工程（ｅ）を開始した１分４０秒後には、対向電極１０７において１．０μＬの第２凝縮液２０６を得た。回収した帯電微粒子２０５を凍結しても良い。凍結した帯電微粒子２０５を、解凍することにより第２凝縮液２０６にしても良い。

＜工程（ｆ）＞
液検出部１１１により、対向電極１０７にある第２凝縮液２０６を検出した。発光部１１１ａには＋３．０Ｖを印加した。受光部１１１ｂから出力する電圧をデジタル電圧計（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ、ＴＲ６８４８）で計測した。

図２３は、液検出部１１１により第２凝縮液２０６を検出した結果を示す。図２３に示されるグラフの縦軸は、受光部１１１ｂから出力された電圧、すなわち信号電圧を表す。第２凝縮液２０６の液量の増加とともに、信号電圧は減少した。図２３より、液検出部１１１によって第２凝縮液２０６を検出できることが示された。

＜工程（ｇ）＞
第２凝縮液２０６と接触する位置へ、手動により検出電極１０９を移動させた。検出電極１０９は、水平方向に直進させた。

図２４は、検出電極１０９を第２凝縮液２０６と接触する位置へ移動させた時の顕微鏡写真を示す。第２凝縮液２０６と検出電極１０９が接触する様子をマイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＨ−６３００）により観察し、写真を撮影した。対向電極１０７と検出電極１０９との間に、第２凝縮液２０６を保持した。対向電極１０７、第２凝縮液２０６および検出電極１０９を電気的に接続された状態とし、直流電圧を印加した。

検出電極１０９により、第２凝縮液２０６に含有される化学物質２０１を検出した。対向電極１０７および検出電極１０９間の電流値の変化を測定することにより、第２凝縮液２０６に含有される化学物質２０１を検出した。対向電極１０７の温度は、室温（２２℃）とした。対向電極１０７の温度は、第２冷却部１０８すなわち熱伝素子を逆動作させることにより、７４℃まで上昇させることができ、第２凝縮液２０６を揮発させることも可能であった。対向電極１０７および検出電極１０９間の電位は、中間電極に対して０Ｖに固定した。電気抵抗の変化は、デジタル電圧計（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ、ＴＲ６８４８）により計測した。検出電極１０９が第２凝縮液２０６に接触した時、対向電極１０７および検出電極１０９間の電気抵抗は、接触前と比較して低下した。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。したがって、上記説明は例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の化学物質分析方法は、生体分子分析装置または大気汚染物質分析装置のような環境、食品、住宅、自動車または警備分野へ利用され得る。本発明の化学物質分析方法は、生活習慣病診断装置、尿診断装置、呼気診断装置またはストレス計測器のような医療分野またはヘルスケア分野へも利用され得る。

１００ 分析装置
１０１ 容器
１０２ 注入口
１０３ 排出口
１０４ 冷却部
１０５ 霧化電極
１０６ 中間電極
１０７ 対向電極
１０８ 第２冷却部
１０９、１０９ａ、１０９ｂ 検出電極
１１０ 支持体
１１１ 液検出部
１１１ａ 発光部
１１１ｂ 受光部
１１２ａ、１１２ｂ バルブ
２０１ 水蒸気
２０２、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ 化学物質
２０３ 気体試料
２０４ 第１凝縮液
２０５ 帯電微粒子
２０６ 第２凝縮液
３０１ａ、３０１ｂ 電子式液検出部
３０３ 放熱部
３０４ 断熱部
３０５ 絶縁部
３０７ 第２絶縁部
３０８ 第２放熱部
３０９ 第２断熱部
４０１ 貫通孔
４０２ 配線
４０７ 回転中心
４０８ 対向電極
９０１ 呼気分析装置
９０２ 濃縮部品
９０３ 回収ウェル
９０４ 湾曲
９０５ 流路構造体
９０６ 静電噴霧装置

Claims (5)

1. 分析装置を用いて気体試料に含有される化学物質を検出する方法であって、以下の工程（ａ）〜（ｈ）を具備する方法：
   前記分析装置を用意する工程（ａ）、
   ここで前記分析装置は、
   容器と、
   前記容器に設けられ、気体試料を注入する注入口と、
   前記容器の内部に設けられた霧化電極と、
   前記霧化電極を冷却する冷却部と、
   前記容器の内部に設けられた対向電極と、
   前記霧化電極と前記対向電極との間に配置された中間電極と、
   液検出部とを具備し、
   前記気体試料はさらに水蒸気を含有し、
   前記注入口から前記容器へ前記気体試料を注入する工程（ｂ）、
   前記冷却部により前記霧化電極を冷却し、前記霧化電極の表面において前記気体試料を第１凝縮液へと凝縮させる工程（ｃ）、
   前記霧化電極と前記中間電極との間に電位差を生じさせ、前記第１凝縮液を帯電微粒子にする工程（ｄ）、
   前記中間電極と前記対向電極との間に電位差を生じさせ、前記対向電極の表面において前記帯電微粒子を回収して第２凝縮液とする工程（ｅ）、
   前記第２凝縮液が予め定められた量以上を有することを前記液検出部により検出する工程（ｆ）、
   検出電極を具備する支持体を前記容器内に挿入し、前記検出電極を前記第２凝縮液に接触させる工程（ｇ）、および
   前記対向電極と前記検出電極との間に直流電圧を印加し、生じた電流値に基づいて前記化学物質を検出する工程（ｈ）。
2. 前記分析装置が前記対向電極を冷却する第２冷却部を具備し、前記工程（ｅ）において前記対向電極を水蒸気の露点温度以下まで前記第２冷却部によって冷却する請求項１に記載の化学物質の検出方法。
3. 前記工程（ｆ）において、前記第２凝縮液が予め定められた量以上の量を有することが検出されれば、前記工程（ｅ）を停止する請求項１に記載の化学物質の検出方法。
4. 前記工程（ｅ）を停止した後、前記工程（ｇ）および（ｈ）を行う請求項１に記載の化学物質の検出方法。
5. 前記工程（ｈ）において、前記対向電極の電位が前記検出電極の電位と等しい請求項１に記載の化学物質の検出方法。