JP6330154B2 - 電界非対称性イオン移動度分光計、およびそれを用いた混合物分離方法 - Google Patents

電界非対称性イオン移動度分光計、およびそれを用いた混合物分離方法 Download PDF

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Description

本発明は、電界非対称性イオン移動度分光計、およびそれを用いた混合物分離方法に関する。
特許文献1および特許文献2は、電界非対称性イオン移動度分光計を開示している。
電界非対称性イオン移動度分光計は、2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離するために用いられる。分離された少なくとも1種類の物質は、電界非対称性イオン移動度分光計に含まれる検出器により検出される。
特許5221954号公報 特許5015395号公報
本発明の目的は、高い分離能力を有する電界非対称性イオン移動度分光計を提供することにある。
本発明は、2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離するための電界非対称性イオン移動度分光計であって、以下を具備する:
前記混合物に含有される2種類以上の物質をイオン化するためのイオン化装置、および
前記イオン化された2種類以上の物質から、前記少なくとも1種類の物質を選択するためのフィルタ、
ここで、
前記フィルタは、前記イオン化装置に隣接しており、
前記フィルタは、第1電極群および第2電極群を具備し、
前記フィルタは、平板状の第1電極、平板状の第2電極、平板状の第3電極、および平板状の第4電極を具備し、
前記第1電極群は、前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極を含み、
前記第2電極群は、前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極を含み、
平板状の各第1〜第4電極は、前記イオン化装置から前記フィルタに向かう方向に平行な主面を有し、
前記平板状の第2電極は、前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極の間に位置しており、
前記平板状の第3電極は、前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極の間に位置しており、
前記平板状の第3電極は、前記平板状の第1電極と電気的に接続されており、
前記平板状の第4電極は、前記平板状の第2電極と電気的に接続されており、
前記平板状の第1電極および第2電極の間には、第1隙間が形成されており
前記平板状の第2電極および第3電極の間には、第2隙間が形成されており
前記平板状の第3電極および第4電極の間には、第3隙間が形成されており、かつ
前記第1電極群は、前記第2電極群から電気的に絶縁されている。
本発明の趣旨には、上記の電界非対称性イオン移動度分光計を用いて、2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離する方法も含まれる。
本発明は、高い分離能力を有する電界非対称性イオン移動度分光計を提供する。
図1は、電界非対称性イオン移動度分光計の模式図を示す。 図2は、電場の強度およびイオン移動度の比の間の関係を示すグラフである。 図3は、実施形態によるフィルタの模式図を示す。 図4Aは、第1電極群に印加される非対称な交流電圧および時間の関係を示すグラフである。 図4Bは、第1電極群に印加される非対称な交流電圧および時間の関係を示すグラフである。 図4Cは、第1電極群に印加される非対称な交流電圧および時間の関係を示すグラフである。 図4Dは、第1電極群に印加される非対称な交流電圧および時間の関係を示すグラフである。 図5は、従来のフィルタに含まれる一対の平板状の電極の間における、2種類のイオン化されたガスの動きの模式平面図を示す。 図6は、実施形態によるフィルタに含まれる平板状の第1電極〜第4電極の間における、2種類のイオン化されたガスの動きの模式平面図を示す。 図7Aは、実施形態によるフィルタを製造する方法に含まれる1工程の模式図を示す。 図7Bは、図7Aに続き、実施形態によるフィルタを製造する方法に含まれる1工程の模式図を示す。 図7Cは、図7Bに続き、実施形態によるフィルタを製造する方法に含まれる1工程の模式図を示す。
以下、本発明の実施形態が、図面を参照しながら説明される。
まず、電界非対称性イオン移動度分光計(以下、「FAIMS」と呼ばれ得る)が説明される。
電界非対称性イオン移動度分光計は、2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離するために用いられる。
図1は、電界非対称性イオン移動度分光計の模式図を示す。図1に示されるように、電界非対称性イオン移動度分光計は、イオン化装置301およびフィルタ302を具備する。イオン化装置301を用いて、混合物に含有される2種類以上の物質がイオン化される。フィルタ302を介して、イオン化された2種類以上の物質から少なくとも1種類の物質が選択される。
(イオン化装置301)
イオン化装置301に供給される混合物は、液体または気体である。本明細書では、混合物は、3種類のガス202〜204を含有することとする。ガス202〜204は、イオン化装置301を用いてイオン化される。
イオン化装置301の詳細については、特許文献1および特許文献2を参照せよ。これらの文献は、参考として本明細書に援用される。
(フィルタ302)
次に、イオン化されたガス202〜204は、イオン化装置301に隣接して配置されたフィルタ302に供給される。
フィルタ302は、互いに平行に配置された平板状の第1電極201aおよび平板状の第2電極201bを具備する。第1電極201aは接地されている。一方、第2電極201bは、電源205に接続されている。電源205は、非対称な交流電圧を第2電極201bに印加するために用いられる。非対称な交流電圧には、補償電圧CVが重畳され得る。第2電極201bに印加される非対称な交流電圧については、後述される。
接地された第1電極201aおよび非対称な交流電圧が印加される第2電極201bの間に、イオン化された3種類のガス202〜204が供給される。3種類のガス202〜204は、第1電極201aおよび第2電極201bの間で生じた電場の影響を受ける。
図2は、電場の強度およびイオン移動度の比の間の関係を示すグラフである。図2に含まれる符号701に示されるように、イオン化されたガスの中には、電場の強度が増すと、より活発に移動するものもある。300未満の質量電荷比(mass-to-charge ratio)を有するイオンは、このような動きを示す。
図2に含まれる符号702に示されるように、イオン化されたガスの中には、電場の強度が増すと、より活発に移動するが、さらに電場の強度を増すと、移動度合いが低下するものもある。
図2に含まれる符号703に示されるように、イオン化されたガスの中には、電場の強度が増すと、移動度合いが低下するものもある。300以上の質量電荷比(mass-to-charge ratio)を有するイオンは、このような動きを示す。
このような特性の違いのため、図1に示されるように、3種類のガス202〜204がフィルタ302の内部で異なる方向に進行する。ガス203のみがフィルタ302が排出される一方、ガス202は第1電極201aの表面にトラップされ、かつガス204は第2電極201bの表面にトラップされる。このようにして、3種類のガスからガス203のみが選択的に分離される。言い換えれば、ガス203のみがフィルタ302から排出される。
分離されることになるイオンの種類に応じて、電場の強度が適切に設定される。
次に、本実施形態による電界非対称性イオン移動度分光計の特徴が、以下、説明される。
本実施形態による電界非対称性イオン移動度分光計は、フィルタ302の構造によって特徴づけられる。
図3は、本実施形態によるフィルタ302の模式図を示す。図3に示されるように、フィルタ302は、第1電極群102および第2電極群103を具備する。言うまでもないが、本実施形態によるフィルタ302は、電界非対称性イオン移動度分光計に含まれる。
フィルタ302は、平板状の第1電極106a、平板状の第2電極106b、平板状の第3電極106c、および平板状の第4電極106dを具備している。
第1電極群102は、平板状の第1電極106aおよび平板状の第3電極106cを含む。第2電極群103は、平板状の第2電極106bおよび平板状の第4電極106dを含む。フィルタ302の内部において、第1電極群102は、第2電極群103から電気的に絶縁されている。
平板状の各第1〜第4電極106a〜106dは、イオン化装置301からフィルタ302に向かう方向(すなわち、混合物の流れ方向)に平行な主面を有している。図3に含まれる黒色の矢印は、混合物の流れ方向(すなわち、イオン化装置301からフィルタ302に向かう方向)を示している。
図3に示されるように、平板状の第2電極106bは、平板状の第1電極106aおよび平板状の第3電極106cの間に位置している。平板状の第3電極106cは、平板状の第2電極106bおよび平板状の第4電極106dの間に位置している。
図1に示されるフィルタ302は、平板状の第5電極106eおよび平板状の第6電極106fをさらに具備する。平板状の第5電極106eは第1電極群102に含まれる。平板状の第6電極106fは第2電極群103に含まれる。
フィルタ302は、より多くの平板状の電極106を具備し得る。平板状の第n電極106は、平板状の第(n−1)電極106および平板状の第(n+1)電極106の間に位置している(nは2以上の自然数を表す)。平板状の第n電極106は、イオン化装置301からフィルタ302に向かう方向(すなわち、混合物の流れ方向)に平行な主面を有している。第1電極群102は、平板状の第2m−1電極106を含む(mは1以上の整数を表す)。第2電極群103は、平板状の第2m電極106を含む。
隣接する2つの平板状の電極106の間には、隙間108が形成されている。具体的には、平板状の第1電極106aおよび平板状の第2電極106bの間には、第1隙間108aが形成されている。同様に、平板状の第2電極106bおよび平板状の第3電極106cの間には、第2隙間108bが形成されている。平板状の第3電極106cおよび平板状の第4電極106dの間には、第3隙間108cが形成されている。
以下、本実施形態によるフィルタ302の内部において、2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離する手法が説明される。以下、混合物は、2種類のガス202〜203を含有することにする。
イオン化装置301によりイオン化されたガス202〜203は、フィルタ302に供給される。第2電極群103は接地されている一方、第1電極群102には、電源205から非対称な交流電圧が印加される。
図4Aは、第1電極群102に印加される非対称な交流電圧および時間の関係を示すグラフである。図4Aにおいては、補償電圧は0ボルトである。期間t1の間、第1電極群102に正電圧V1(>0)が印加される。期間t2の間、第1電極群102に負電圧V2(<0)が印加される。これが繰り返される。積V1・t1により定義される面積S1は、積|V2|・t2により定義される面積S2に等しい。
望ましくは、時間t1は6ナノ秒以上100ナノ秒以下である。望ましくは、正電圧V1は、67.5ボルト以上118.125ボルト以下であり、かつ負電圧V2は、16ボルト以上28.4ボルト以下である。一般的に、正電圧V1の絶対値は負電圧V2の絶対値よりも大きい。しかし、図4Cおよび図4Dに示されるように、正電圧V1の絶対値は負電圧V2の絶対値よりも小さくても良い。望ましくは、非対称な交流電圧は、2MHz以上30MHz以下の周波数を有する。
図4Aに示される非対称な交流電圧は矩形波である。しかし、矩形波に代えて、非対称な交流電圧は正弦波であってもよい。
図4Bもまた、第1電極群102に印加される非対称な交流電圧および時間の関係を示すグラフである。図4Bにおいては、補償電圧CVが非対称な交流電圧に重畳されている。積(V1+CV)・t1’により定義される面積S3が、積|−V2+CV|・t2’により定義される面積S4に等しくなるように、周波数を一定に維持したまま、非対称な交流電圧のデューティ比が調整される。望ましくは、補償電圧CVは−20ボルト以上+20ボルト以下である。
図5は、従来のフィルタに含まれる一対の平板状の電極900a・900bの間における、2種類のイオン化されたガス902〜903の動きの模式平面図を示す。平板状の電極900aは接地されており、かつ平板状の電極900bは電源205に電気的に接続されている。図5に含まれる矢印は、混合物の流れ方向(すなわち、イオン化装置301からフィルタ302に向かう方向)を示している。
図5に示されるように、期間t1では、イオン化されたガス902および903は、平板状の電極900bに向かって引き寄せられる。一方、期間t2では、イオン化されたガス902および903は、平板状の電極900aに向かって引き寄せられる。ガス903については、期間t1での横方向の移動距離は、期間t2での横方向の移動距離と実質的に等しい。一方、ガス902については、期間t1での横方向の移動距離は、期間t2での横方向の移動距離よりも大きい。従って、ガス903は、一対の平板状の電極900a・900bに沿って進む一方で、ガス902は、平板状の電極900の表面にトラップされる。
しかし、期間t1でガス902に印加される電場が小さすぎる場合、電極900の長さが短すぎる場合、または電極900の間隔が大きすぎる場合には、ガス902は平板状の電極900の表面にトラップされない。言い換えれば、ガス902は、ガス903と共にフィルタから排出される。結果的に、ガス902およびガス903を含有する混合物からガス902が分離されない。このように、図5に示される従来のフィルタは、低い分離能力を有する。
一方、図6は、本実施形態によるフィルタ302に含まれる平板状の第1電極106a〜第4電極104dの間における、2種類のイオン化されたガス202〜203の動きの模式平面図を示す。上述の通り、平板状の第1電極106aおよび平板状の第3電極106cは、電源205に電気的に接続されている。一方、平板状の第2電極106bおよび平板状の第4電極106dは、接地されている。
期間t1では、イオン化されたガス202および203は、第1電極群102に含まれる平板状の電極の1つ(すなわち、平板状の第1電極106aまたは平板状の第3電極106c)に向かって引き寄せられる。一方、期間t2では、イオン化されたガス202および203は、第2電極群103に含まれる平板状の電極の1つ(すなわち、平板状の第2電極106bまたは平板状の第4電極106d)に向かって引き寄せられる。
ガス203については、期間t1での横方向の移動距離は、期間t2での横方向の移動距離と実質的に等しい。一方、ガス202については、期間t1での横方向の移動距離は、期間t2での横方向の移動距離よりも大きい。
図6を図5と比較すれば明らかなように、期間t1でガス202に印加される電場が小さい場合でも、または平板状の電極106の長さが短い場合でも、イオン化されたガス202は平板状の電極106の表面にトラップされる一方、イオン化されたガス203は、平板状の電極106に沿ってフィルタ302を直進して、フィルタ302から排出される。このように、本実施形態によるフィルタ302を用いて、2種類以上のイオンを含有する混合物から、目的とされる少なくとも1種類のイオン(すなわち、イオン化されたガス203)が、効率的に分離される。このように、図6に示される本実施形態によるフィルタは、高い分離能力を有する。
目的とされるイオン化されたガス(すなわち、イオン化されたガス203)の種類に依存して、ガスに印加される電場は調整される。一例を挙げると、期間t1では、20000ボルト/cm以上70000ボルト/cm以下の電場がガスに印加され得る。期間t2では、1000ボルト/cm以上10000ボルト/cm以下の電場が印加され得る。本実施形態によるフィルタ302においては、隣接する2つの平板状の電極106の間の間隔801は10マイクロメートル以上35マイクロメートル以下であり得る。平板状の電極106の長さは、300マイクロメートル以上、10000マイクロメートル以下であり得る。
本実施形態によるフィルタ302が、以下、より具体的に説明される。
図3に示されるように、フィルタ302は直方体の形状を有する。フィルタ302は、互いに平行な第1絶縁性基板101および第2絶縁性基板105を具備することが望ましい。第1絶縁性基板101および第2絶縁性基板105の間に、平板状の電極106が位置している。平板状の各電極106は、第1絶縁性基板101の厚み方向(すなわち、紙面上での上下方向)に直交する法線を有する。さらに、平板状の各電極106は、混合物の流れ方向(すなわち、イオン化装置301からフィルタ302に向かう方向)に平行な主面を有する。
このように、平板状の電極106は、第1絶縁性基板101上で鉛直方向に立つように、第1絶縁性基板101および第2絶縁性基板105の間に設けられている。
第2絶縁性基板105の裏側には、第1帯状電極112および第2帯状電極114が設けられている。第1帯状電極112は、第1電極群102に含まれており、かつ平板状の第2m−1電極106(例えば、平板状の第1電極106a、平板状の第3電極106c、および平板状の第5電極106e)に電気的に接続されている。第2帯状電極114は、第2電極群103に含まれており、かつ平板状の第2m電極106(例えば、平板状の第2電極106b、平板状の第4電極106d、および平板状の第6電極106f)に電気的に接続されている。図3に示されるように、第1帯状電極112および第2帯状電極114は、平板状の第1電極106aの法線に平行な方向(すなわち、紙面上では左右方向)に伸び出していることが望ましい。
このように、第1電極群102および第2電極群103は、櫛状を有することが望ましい。平面視において、櫛の形状を有する第1電極群102および第2電極群103は、互いに係合している。
第1電極群102は、フィルタ302の一端(紙面上では左端)に位置する第1壁面電極122を含むことが望ましい。同様に、第2電極群103は、フィルタ302の他端(紙面上では右端)に位置する第2壁面電極124を含むことが望ましい。言うまでもないが、フィルタ302の他の2つの側面(紙面上では前側および後側)には、一対の開口が設けられている。混合物が一方の開口(紙面上では後側の開口)を通ってフィルタ302の内部に入る。目的とされる少なくとも1種の物質が、他方の開口(紙面上では前側の開口)を通ってフィルタ302から排出される。
第2絶縁性基板105には、第1スルーホール161および第2スルーホール162が設けられている。第1スルーホール161を通して、第1壁面電極122は、電源205に電気的に接続される。同様に、第2スルーホール162を通して、第2壁面電極124は接地される。
以下、本実施形態によるフィルタ302を製造する方法が説明される。
まず、図7Aに示されるように、表面にアルミニウム層(不図示)を有するガラス基板のような第1絶縁性基板101上に、表面に金層(不図示)を有するシリコン基板501が、ガラス層/アルミニウム層/シリコン層/金層の積層体を形成するように、積層される。シリコン基板501は、300マイクロメートル以上、700マイクロメートル以下の厚みを有し得る。シリコン基板501は、アンチモンのような不純物によってドープされている。そのため、シリコン基板501は導電性を有している。金層は、第1絶縁性基板101上をスパッタ法または蒸着法により金で被覆することによって形成され得る。金層は、200ナノメートル以上300ナノメートル以下の厚みを有し得る。アルミニウム層は、アンチモンのような不純物によってドープされたシリコン基板上をスパッタ法または蒸着法によりアルミニウムで被覆することによって形成され得る。アルミニウム層は、およそ1マイクロメートルの厚みを有し得る。表面にアルミニウム層を有するシリコン基板501は、陽極接合法により第1絶縁性基板101上に貼り合わされる。
次に、最表面に露出する金層上に、フォトレジストが塗布される。マスクを用いてフォトレジストが露光され、レジストパターン(不図示)を形成する。レジストパターンをマスクとして用いて、金層の一部がウェットエッチングにより除去される。さらに、レジストパターンをマスクとして用いて、シリコン層の一部がボッシュ法により除去される。レジストパターンをマスクとして用いて、アルミニウム層の一部が除去される。このようにして、第1絶縁性基板101上に、平板状の電極106、第1壁面電極122、および第2壁面電極124が形成される。
最後に、図7Cに示されるように、第1帯状電極112および第2帯状電極114を裏面に有する第2絶縁性基板105が、第1絶縁性基板101上に接合される。接合時に、第1帯状電極112は、平板状の第2m−1電極106(例えば、平板状の第1電極106a、平板状の第3電極106c、および平板状の第5電極106e)に電気的に接続される。同様に、第2帯状電極114は、平板状の第2m電極106(例えば、平板状の第2電極106b、平板状の第4電極106d、および平板状の第6電極106f)に電気的に接続される。このようにして、図3に示されるフィルタ302が得られる。
(その他)
(イオン検出部)
図1に示されるように、電界非対称性イオン移動度分光計は、イオン検出部303を具備し得る。イオン検出部303は、フィルタ302に隣接して配置される。言い換えれば、フィルタ302は、イオン化装置301およびイオン検出部303の間に配置される。
特許文献1および特許文献2にも開示されているような公知のイオン検出部303が用いられ得る。フィルタ302を通り抜けた少なくとも1種の物質(すなわち、ガス203)は、イオン検出部303により検出される。イオン検出部303に到達した少なくとも1種の物質(すなわち、ガス203)は、イオン検出部303に含まれる電極310に電荷を受け渡す。受け渡された電荷の量に比例して流れる電流の値が電流計311によって測定される。当該電流計によって測定された電流の値を元に、ガス203が特定される。
(ポンプまたは静電場)
図1に示されるように、電界非対称性イオン移動度分光計は、ポンプ304を具備し得る。ポンプ304により、混合物は、イオン化装置301からフィルタ302を通ってイオン検出部303に吸引される。
ポンプ304に代えて、静電場が用いられ得る。言い換えれば、静電場により、イオン化装置301からフィルタ302を通ってイオン検出部303に混合物が流れ得る。この場合、電界非対称性イオン移動度分光計は、一対の電極(図示せず)を具備している。一対の電極の間に、イオン化装置301、フィルタ302、およびイオン検出部303が挟まれる。一対の電極には直流電圧が印加される。イオン化された混合物は、一対の電極の間に印加された直流電圧によって、イオン化装置301からフィルタ302を通ってイオン検出部303に流れ得る。
本発明による電界非対称性イオン移動度分光計は、生体から放出される生体ガスに含有される成分を検出するために用いられ得るか、または環境ガスに含有される危険成分を検出するために用いられ得る。
101 第1絶縁性基板
102 第1電極群
103 第2電極群
105 第2絶縁性基板
106a 平板状の第1電極
106b 平板状の第2電極
106c 平板状の第3電極
106d 平板状の第4電極
106e 平板状の第5電極
106f 平板状の第6電極
108a 第1隙間
108b 第2隙間
108c 第3隙間
112 第1帯状電極
114 第2帯状電極
122 第1壁面電極
124 第2壁面電極
161 第1スルーホール
162 第2スルーホール

201a 平板状の第1電極
201b 平板状の第2電極
202 ガス
203 ガス
204 ガス
205 電源

301 イオン化装置
302 フィルタ
303 イオン検出部
304 ポンプ
311 電流計

900a 平板状の電極
900b 平板状の電極
902 ガス
903 ガス

Claims (18)

  1. 2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離するための電界非対称性イオン移動度分光計であって、以下を具備する:
    前記混合物に含有される2種類以上の物質をイオン化するためのイオン化装置、および
    前記イオン化された2種類以上の物質から、前記少なくとも1種類の物質を選択するためのフィルタ、
    ここで、
    前記フィルタは、前記イオン化装置に隣接しており、
    前記フィルタは、平板状の第1電極、平板状の第2電極、平板状の第3電極、および平板状の第4電極を具備し、
    前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極が第1電極群に含まれ、
    前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極が第2電極群に含まれ、
    平板状の各第1〜第4電極は、前記イオン化装置から前記フィルタに向かう方向に平行な主面を有し、
    前記平板状の第2電極は、前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極の間に位置しており、
    前記平板状の第3電極は、前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極の間に位置しており、
    前記平板状の第3電極は、前記平板状の第1電極と電気的に接続されており、
    前記平板状の第4電極は、前記平板状の第2電極と電気的に接続されており、
    前記平板状の第1電極および第2電極の間には、第1隙間が形成されており
    前記平板状の第2電極および第3電極の間には、第2隙間が形成されており
    前記平板状の第3電極および第4電極の間には、第3隙間が形成されており、かつ
    前記第1電極群は、前記第2電極群から電気的に絶縁されている。
  2. 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
    前記フィルタは、互いに平行な第1絶縁性基板および第2絶縁性基板を具備し、
    前記第1絶縁性基板および前記第2絶縁性基板の間に、前記平板状の第1〜第4電極が位置しており、かつ
    前記各平板状の第1〜第4電極は、前記第1絶縁性基板の厚み方向に直交する法線を有する。
  3. 請求項2に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
    前記第1電極群は、第1帯状電極を具備し、
    前記第2電極群は、第2帯状電極を具備し、
    前記第1帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
    前記第2帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
    前記第1帯状電極は、前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極に電気的に接続されており、かつ
    前記第2帯状電極は、前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極に電気的に接続されている。
  4. 請求項3に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
    前記第1帯状電極および第2帯状電極は、前記平板状の第1電極の法線に平行な方向に伸び出している。
  5. 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、さらに
    前記フィルタにより選択された前記少なくとも1種類の物質を検出するための検出部を具備し、
    前記フィルタは、前記イオン化装置および前記検出部の間に位置している。
  6. 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
    前記第1隙間、第2隙間、および第3隙間は、10マイクロメートル以上35マイクロメートル以下の幅を有する。
  7. 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
    前記各平板状の第1電極〜第4電極は、300マイクロメートル以上、10000マイクロメートル以下の長さを有する。
  8. 電界非対称性イオン移動度分光計を用いて、2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離する方法であって、
    以下を具備する前記電界非対称性イオン移動度分光計を用意する工程(a)、
    前記混合物に含有される2種類以上の物質をイオン化するためのイオン化装置、および
    前記イオン化された2種類以上の物質から、前記少なくとも1種類の物質を選択するためのフィルタ、
    ここで、
    前記フィルタは、前記イオン化装置に隣接しており、
    前記フィルタは、平板状の第1電極、平板状の第2電極、平板状の第3電極、および平板状の第4電極を具備し、
    前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極が第1電極群に含まれ、
    前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極が第2電極群に含まれ、
    平板状の各第1〜第4電極は、前記イオン化装置から前記フィルタに向かう方向に平行な主面を有し、
    前記平板状の第2電極は、前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極の間に位置しており、
    前記平板状の第3電極は、前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極の間に位置しており、
    前記平板状の第3電極は、前記平板状の第1電極と電気的に接続されており、
    前記平板状の第4電極は、前記平板状の第2電極と電気的に接続されており、
    前記平板状の第1電極および第2電極の間には、第1隙間が形成されており
    前記平板状の第2電極および第3電極の間には、第2隙間が形成されており
    前記平板状の第3電極および第4電極の間には、第3隙間が形成されており、かつ
    前記第1電極群は、前記第2電極群から電気的に絶縁されており、

    前記イオン化装置に前記2種類以上の物質を含有する混合物を供給し、前記混合物に含有される2種類以上の物質をイオン化する工程(b)、および

    前記イオン化された2種類以上の物質を前記フィルタに供給し、前記少なくとも1種類の物質を前記フィルタを通して分離する工程(c)、
    ここで、
    前記第1電極群および第2電極群の間に非対称な交流電圧が印加され、かつ
    イオン化された前記少なくとも1種類の物質は前記第1〜第3隙間を通過する一方、それ以外のイオン化された物質は、前記平板状の第1〜第4電極の主面にトラップされる。
  9. 請求項8に記載の方法であって、
    前記フィルタは、互いに平行な第1絶縁性基板および第2絶縁性基板を具備し、
    前記第1絶縁性基板および前記第2絶縁性基板の間に、前記平板状の第1〜第4電極が位置しており、かつ
    前記各平板状の第1〜第4電極は、前記第1絶縁性基板の厚み方向に直交する法線を有する。
  10. 請求項9に記載の方法であって、
    前記第1電極群は、第1帯状電極を具備し、
    前記第2電極群は、第2帯状電極を具備し、
    前記第1帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
    前記第2帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
    前記第1帯状電極は、前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極に電気的に接続されており、かつ
    前記第2帯状電極は、前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極に電気的に接続されている。
  11. 請求項10に記載の方法であって、
    前記第1帯状電極および第2帯状電極は、前記平板状の第1電極の法線に平行な方向に伸び出している。
  12. 請求項8に記載の方法であって、さらに
    前記フィルタにより選択された前記少なくとも1種類の物質を検出するための検出部を具備し、
    前記フィルタは、前記イオン化装置および前記検出部の間に位置している。
  13. 請求項8に記載の方法であって、
    前記第1隙間、第2隙間、および第3隙間は、10マイクロメートル以上35マイクロメートル以下の幅を有する。
  14. 請求項8に記載の方法であって、
    前記各平板状の第1電極〜第4電極は、300マイクロメートル以上、10000マイクロメートル以下の長さを有する。
  15. 2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離する電界非対称性イオン移動度分光計のために用いられるフィルタであって、以下を具備する:
    平板状の第1電極、
    平板状の第2電極、
    平板状の第3電極、および
    平板状の第4電極、ここで、
    前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極は、第1電極群に含まれ、
    前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極は、第2電極群に含まれ、

    平板状の各第1〜第4電極は、前記イオン化装置から前記フィルタに向かう方向に平行な主面を有し、
    前記平板状の第2電極は、前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極の間に位置しており、
    前記平板状の第3電極は、前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極の間に位置しており、
    前記平板状の第3電極は、前記平板状の第1電極と電気的に接続されており、
    前記平板状の第4電極は、前記平板状の第2電極と電気的に接続されており、
    前記平板状の第1電極および第2電極の間には、第1隙間が形成されており
    前記平板状の第2電極および第3電極の間には、第2隙間が形成されており
    前記平板状の第3電極および第4電極の間には、第3隙間が形成されており、
    前記第1電極群は、前記第2電極群から電気的に絶縁されており、
    前記フィルタは、互いに平行な第1絶縁性基板および第2絶縁性基板を具備し、
    前記第1絶縁性基板および前記第2絶縁性基板の間に、前記平板状の第1〜第4電極が位置しており、かつ
    前記平板状の第1〜第4電極の法線方向は、前記第1絶縁性基板の厚み方向に直交しており、
    前記第1電極群は、第1帯状電極を具備し、
    前記第2電極群は、第2帯状電極を具備し、
    前記第1帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
    前記第2帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
    前記第1帯状電極は、前記平板状の第1電極および前記平板状の第3電極に電気的に接続されており、
    前記第2帯状電極は、前記平板状の第2電極および前記平板状の第4電極に電気的に接続されている。
  16. 請求項15に記載のフィルタであって、
    前記第1帯状電極および第2帯状電極は、前記平板状の第1電極の法線に平行な方向に伸び出している。
  17. 請求項15に記載のフィルタであって、
    前記第1隙間、第2隙間、および第3隙間は、10マイクロメートル以上35マイクロメートル以下の幅を有する。
  18. 請求項15に記載のフィルタであって、
    前記各平板状の第1電極〜第4電極は、300マイクロメートル以上、10000マイクロメートル以下の長さを有する。
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