WO2011024293A1 - 探知装置及び通行制御システム - Google Patents

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WO2011024293A1
WO2011024293A1 PCT/JP2009/065082 JP2009065082W WO2011024293A1 WO 2011024293 A1 WO2011024293 A1 WO 2011024293A1 JP 2009065082 W JP2009065082 W JP 2009065082W WO 2011024293 A1 WO2011024293 A1 WO 2011024293A1
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WO
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unit
air supply
authentication
intake
detection device
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/065082
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English (en)
French (fr)
Inventor
康孝 鈴木
安章 高田
久志 永野
昌和 菅谷
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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Priority to JP2011528572A priority patent/JPWO2011024293A1/ja
Priority to EP09848741A priority patent/EP2472253A1/en
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0422—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for gaseous samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G01T1/178—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector for measuring specific activity in the presence of other radioactive substances, e.g. natural, in the air or in liquids such as rain water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2226—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N2001/022—Devices for withdrawing samples sampling for security purposes, e.g. contraband, warfare agents
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    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N2001/022—Devices for withdrawing samples sampling for security purposes, e.g. contraband, warfare agents
    • G01N2001/024—Devices for withdrawing samples sampling for security purposes, e.g. contraband, warfare agents passengers or luggage

Definitions

  • the present invention relates to a detection device for dangerous goods and the like and a traffic control system using the same.
  • Patent Document 1 describes an explosive detection device using a mass spectrometer. Vapor leaked from the cargo is collected by a sampling probe, ionized using a negative corona discharge, and detected using a mass spectrometer, thereby determining the presence of a dangerous substance.
  • Patent Document 2 describes a method in which a compressed gas is blown onto baggage to which a sample substance is adhered, and the separated sample substance is collected and analyzed using a mass spectrometer.
  • Patent Document 3 describes a method of performing palm shape authentication and simultaneously sucking air in the vicinity of a hand with a suction pipe and analyzing it using a mass spectrometer.
  • Patent Document 4 describes a method of collecting a dangerous substance attached to a ticket and analyzing it using a qualitative analyzer.
  • Patent Documents 1 to 3 are mainly used for inspection at a relatively small number of people over a certain period of time on the premise of operation in important facilities such as airports, factories and power plants. It is considered. However, when operating in places where people gather in many places such as stations, a high-throughput dangerous object detection device is required.
  • a covered space closed space
  • tickets for automatic ticket gates are shifting from tickets to IC cards.
  • a dangerous goods detection device is built in an automatic ticket gate using a ticket as in Patent Document 4
  • a special ticket is required first, and in order to detect the presence of dangerous goods from a ticket, a ticket is used. It is necessary to convey mechanically, and the conveyance structure becomes complicated.
  • a process of detecting a dangerous substance from the transported ticket and discharging the ticket is required, which takes time to process. Therefore, it is considered difficult to realize a high-throughput dangerous object detection device. Further, since the detected ticket is picked up again, the ticket user may feel uncomfortable.
  • a detection device for dangerous materials in an open space combined with an authentication device is provided. Passing through a gate or the like to go to a target place such as a railroad or an event venue, a ticket or the like is required for authentication. At the time of the authentication, by detecting a dangerous article having a high throughput, the dangerous article is detected in advance without giving a load to a person.
  • an authentication unit having a surface for bringing an authentication object close, an air supply unit that sends an airflow along the surface, an intake unit that sucks an airflow from the air supply unit, and an intake unit
  • An analysis unit that analyzes a substance, a database unit that includes authentication data and analysis data, a determination unit that determines an authentication result and an analysis result based on data in the database unit, and a control according to the determination result of the determination unit
  • an open / close gate a surface that brings a measurement object close to, an air supply unit that sends an air flow along the surface, an intake unit that intakes an air flow from the air supply unit, and an intake unit
  • An analysis unit that analyzes a substance, a database that includes data for analysis, a determination unit that determines an analysis result based on data in the database, and a control unit that controls an open / close gate according to the determination result.
  • a detection device a surface that brings the measurement object close, an air supply unit that sends an air flow along the surface, an intake unit that sucks an air flow from the air supply unit, and a data acquisition unit that acquires data of the measurement object And an analysis unit that analyzes the substance inhaled by the intake unit, a database that includes analysis data, and a determination unit that determines an analysis result based on the data in the database.
  • the air supply unit performs air supply along the surface where the authentication target or the measurement target is brought close to.
  • air by supplying air in parallel to the surface, it is possible to prevent the turbulent flow from occurring and the substance to be collected from being inhaled.
  • turbulent flow is prevented by performing air supply in which the laminar flow is dominant. In this way, it is possible to collect the substances peeled from the object to be authenticated in the open space and the gas generated from the substances by the air supply by the air flow.
  • an alarm can be issued and the opening and closing of the gate can be controlled according to the presence or absence of the analysis target.
  • an apparatus for smoothly detecting a dangerous object is provided without burdening a person mentally or temporally. Can do. Furthermore, it is possible to operate in a place where many people gather, and it is possible to detect dangerous materials and the like while maintaining convenience in social life.
  • the inlet shape of an intake part shows arc shape. It is a figure which shows an example of a structure of an air supply part (separation type). It is a figure which shows an example when combining with an automatic ticket gate (near authentication part). It is a figure which shows an example when combining with an automatic ticket gate (whole). It is a figure which shows an example when combining with a biometrics authentication machine (authentication part vicinity sideways). It is a figure which shows an example when combining with a biometrics authentication machine (whole). It is a figure which shows an example when it combines with a biometrics authentication machine (authentication part vicinity vertical installation).
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a detection device according to the present invention.
  • the detection apparatus 1 includes an authentication unit 3 having a surface for authenticating the authentication target 2 and includes authentication data acquisition means.
  • the authentication target 2 is, for example, an IC card, a mobile phone, a ticket, or a living body.
  • the authentication surface may be disposed horizontally or may be inclined.
  • the authentication data is sent to the external authentication database unit 4, and the database is compared with the authentication data for determination. You may use not only at the time of collation with a database but when registering the data for authentication by making a living body etc. into a measuring object.
  • the authentication database unit 4 may be provided inside the detection device 1.
  • the air supply part 5 and the air intake part 7 are arranged so that the authentication part 3 is in between. From the air supply part 5, an airflow is sent to an authentication surface. By sending an air flow along the surface, when the authentication object 2 approaches the authentication surface, air is applied to the authentication object 2 to generate a sample gas from the authentication object 2 with gas and / or fine particles, Peel it off. In order to exfoliate the fine particles, the wind generated from the air supply section may be intermittent or sudden. In addition, thereby, the gas generated from the authentication object 2 and / or the sample gas due to the fine particles are transferred to the intake section 7. This airflow is an airflow that prevents the turbulent flow from preventing the gas and fine particles from being detected without being inhaled.
  • the air supply unit 5 generates a flow in which the laminar flow is dominant.
  • the air supply control unit 6 controls the flow rate or flow velocity, temperature, driving of the air supply unit 5 and the like.
  • the air supply unit 5 may be driven at all times, or may be driven synchronously when authenticated, or when the sensor reacts to a person.
  • the intake section 7 for sucking the sample gas by the transferred gas and / or fine particles. It is desirable that the intake section 7 is disposed so as to be substantially parallel to the authentication surface.
  • the intake port may be formed using the air supply port of the air supply unit 5 or the like even though it is substantially parallel. As an example of a substantially parallel arrangement, it can be arranged at 0 ° to 45 ° with respect to the authentication surface. Further, the intake section 7 may be disposed under the authentication section 3. The intake amount of the intake section may be controlled.
  • the control unit may control the flow rate from the air supply unit and / or the flow rate ratio from the air supply unit to the intake unit.
  • the air supply part 5 and the air intake part 7 are arranged so as to sandwich the authentication surface. And it is good to arrange
  • the gas sucked from the suction unit 7 and / or the sample gas by the fine particles is analyzed by the analysis unit 8.
  • the analysis unit 8 an example using a wire-type linear ion trap mass spectrometer is shown as the analysis unit 8, but in addition, a quadrupole ion trap mass spectrometer, a quadrupole filter mass spectrometer, a triple series are shown.
  • Various analyzers such as a quadrupole mass spectrometer, a time-of-flight mass spectrometer, a magnetic field mass spectrometer, and ion mobility may be used.
  • the signal measured by the analysis unit 8 is acquired as a mass spectrum by the analysis control unit 9 when a mass spectrometer is used.
  • the analysis database unit 10 includes standard mass spectrometry data (m / z (mass number of ions / valence of ions) necessary for identifying a substance to be specified as an analysis target, for example, a substance such as a handmade explosive. ) And a database including the relative intensity).
  • the mass spectrum measured by the analysis unit 8 is sent to the determination unit 11, and a database such as homemade explosives read from the analysis database unit 10 is collated with the result of mass analysis of ions derived from homemade explosive components. Data processing is performed, and homemade explosive substances are identified. Depending on the presence / absence of the specified home-made explosive substance and / or the result of the analysis, for example, an alarm is issued by the reporting unit 12, and control according to the analysis result is performed.
  • the air supply unit 5 and the air intake unit 7 are arranged with the authentication unit 3 in between, the air is supplied to the authentication surface, and the substance adhering to the authentication target 2 is transferred to the air intake unit 7.
  • Authentication can be performed even in a space. And by detecting a dangerous article etc. in synchronization with the authentication, each person can be detected individually. Further, since the detection is performed together with the operation of performing authentication in the open space, it is possible to detect easily with less burden on the user both mentally and temporally.
  • combination data of authentication data and analysis data can be stored in the database as a detection history.
  • the data for individual authentication it becomes possible to identify individual analysis results by the ID number assigned to the authentication target 2, and the management of the detection history is facilitated.
  • the angle of the air supply unit 5 it is desirable to adjust the angle of the air supply unit 5 so that air is supplied at an angle that does not hit the authentication surface.
  • the authentication object 2 when the authentication object 2 is brought close to the authentication surface or when it is held over, even if the authentication object 2 is floating to some extent, the authentication object 2 can be insufflated, and the authentication object 2 can be supplied with gas and / or Sample gas is generated by fine particles, or fine particles are peeled off.
  • fine-particles can be transferred to the intake part 7 using the air_supply which reflected on the authentication object 2.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of the system according to the present invention.
  • the authentication target is brought close to or over the authentication surface (step 13).
  • sample gas composed of gas and / or fine particles is generated from the subject of authentication by air generated from the air flowing on the authentication surface, and the generated gas and / or sample gas based on fine particles Are sucked from the suction portion (step 14).
  • the sample gas by the inhaled gas and / or fine particles is analyzed by the analysis unit (step 15).
  • the analysis result is collated with the database in the analysis database unit (step 16).
  • the determination unit determines whether or not the specific substance is present (step 17).
  • step 18 When it is determined that there is no specific substance, the process ends (step 18), and when it is determined that there is a specific substance, an alarm is output (step 19).
  • an alarm method a sound or light may be emitted or a security officer may be contacted. Further, control such as closing of the open / close gate may be performed.
  • the authentication target or measurement target is close to the surface, and the data can be acquired (step 13).
  • Authentication data of the authentication target (IC card, ticket, biometric, etc.) is acquired and checked against a pre-registered database. To do. If they match, the process ends. If they do not match, an alarm is output.
  • the authentication data may be registered in a database.
  • a detection device may be used to detect dangerous objects. In this case, since the authentication data is registered, collation and determination with the authentication database may be performed as necessary.
  • a wire-type linear ion trap mass spectrometer is used for the analysis unit, and accordingly, the processing time of the detection device can be about 1 second.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the analysis unit in the present invention.
  • the gas or the like taken in from the intake unit 7 is sent to the analysis unit 8.
  • Gas or the like is introduced into the ion source 22 via the suction pump 20 and the sample introduction pipe 21.
  • the suction flow rate of the suction pump 20 was sucked at, for example, 6.0 L / min.
  • the pipe heater 25 can be heated up to a maximum temperature of 300 ° C.
  • the sample introduction pipe 21 with a fine mesh filter 24
  • fine particles adhere to the fine mesh filter 24. Since the fine mesh filter 24 is heated by the pipe heater 23, the attached fine particles become the gasified sample gas.
  • a 50 ⁇ m stainless steel wire filter or a sintered filter was used for the fine mesh filter 24.
  • the fine mesh filter 24 can be cleaned and reused or replaced with a new one.
  • the fine mesh filter 24 may be individually heated to gasify the fine particles.
  • the atmospheric pressure chemical ionization source using a negative corona discharge or a positive corona discharge is used as the ion source 22 is shown.
  • the method for generating ions may be other methods such as a radiation source, electrons, light, laser, Penning discharge, electrospray, and the like.
  • the atmospheric pressure chemical ionization source generates primary ions using corona discharge in the atmosphere, and ionizes the sample gas using a chemical reaction between the primary ions and the sample gas.
  • a needle electrode 25 is disposed in the ion source 22, a high voltage is applied between the ion source 22 and the extraction electrode 26, and a corona discharge is generated near the tip of the needle electrode 25.
  • a voltage of 5 kV was applied for positive ionization and ⁇ 4 kV was applied for negative ionization.
  • nitrogen, oxygen, water vapor, etc. in the air are ionized to become primary ions.
  • the generated primary ions move to the first pore electrode 27a side by an electric field.
  • the sample gas sucked through the pipe flows through the opening of the extraction electrode 26 to the needle electrode 25 side. At that time, the sample gas is ionized by reacting with the primary ions.
  • the ions of the ionized sample gas are subjected to high vacuum via the first pore electrode 27a, the first differential exhaust portion 28a, the second pore exhaust electrode 27b, the second differential exhaust portion 28b, and the third pore electrode 27c. It is introduced into the ion trap part 29 of the part 28c.
  • differential exhaust is used.
  • a vacuum pump 30a and a vacuum pump 30b (two units can be evacuated) were used for differential evacuation.
  • the vacuum pump 30a was also used as a roughing pump for the vacuum pump 30b.
  • the differential pumping method may be another method such as a method using a vacuum pump individually.
  • the first pore electrode 27a has an inner diameter of 0.12 mm and a length of 10 mm
  • the second pore electrode 27b has an inner diameter of 0.5 mm
  • the third pore electrode 27c has an inner diameter of 1.2 mm. did.
  • the hole diameter of the pores varies depending on the displacement of the vacuum pump.
  • An ion guide 31 is installed in the second differential exhaust unit 28b. Instead of the ion guide 31, an ion lens or the like may be used.
  • an ion guide 31, an ion lens, or the like may be installed in the first differential exhaust part 28a, the second differential exhaust part 28b, and the high vacuum part 28c. It is desirable to heat the ion source 22, the first pore electrode 27a, and the second pore electrode 27b in order to prevent dirt and the like from adhering to the inside.
  • a wire-type linear composed of an entrance end electrode 32a, an exit end electrode 32b, an excitation electrode 34 inserted in a gap between the quadrupole rod electrodes 33, a trap wire electrode 35a, and an extraction wire electrode 35b.
  • An ion trap is shown.
  • a buffer gas necessary for ion trap and ion dissociation is supplied from the buffer gas supply source 36 to the ion trap unit 29.
  • helium gas is used in the present invention, air, argon, nitrogen, or the like may be used.
  • the ions introduced into the ion trap section 29 are trapped in the figure by the electrostatic potential between the axial entrance end electrode 32a and the trap wire electrode 35a and the quadrupole potential by the radial quadrupole rod electrode 33. Ions are trapped in the region 37.
  • an AC voltage is applied to the excitation electrode 34 inserted between the quadrupole rod electrodes 33, only specific m / z ions are resonantly excited in the direction of the excitation electrode 34, and the axis is generated by the extraction electric field formed by the extraction wire electrode 35b. Discharged in the direction. This specific m / z ion is detected by the detector 38.
  • a mass spectrum is obtained by discharging ions of arbitrary m / z by controlling the resonance condition and the voltage of each electrode by the analysis control unit 9.
  • FIG. 4 is a top view showing an example of the arrangement of the air supply unit and the intake unit, the traveling direction of the authentication target, and the wind direction.
  • the air supply port of the air supply unit 5 and the intake port of the intake unit 7 face the authentication unit 3.
  • the center of the air supply port of the air supply unit and the center of the intake port of the intake unit may be aligned with the center position of the authentication surface. This is because the authentication object 2 is often held over the center of the authentication unit 3 to make it easier to apply air to the authentication object 2.
  • the wind direction 42 flows in the opposite direction with respect to the traveling direction 41 of the authentication target.
  • the air supply unit 42 flows in the forward direction with respect to the traveling direction 41 of the authentication target.
  • an intake part may be arranged.
  • FIG. 16 shows a case where the wind direction 40 is substantially orthogonal to the traveling direction 39 of the authentication target.
  • FIG. 17 shows an example in which the wind direction 40 intersects with the traveling direction 39 of the authentication target so as to have a certain angle.
  • the positional relationship between the air supply unit 5 and the intake unit 7 may be offset with respect to the authentication unit 3 as shown in FIG.
  • FIG. 19 shows a case where there are a plurality of intake portions 7.
  • the air supply from the air supply unit 5 tends to spread as it is sent to the authentication surface. In this way, a plurality of intake portions 7 may be arranged by changing the intake direction.
  • a shape in which the plurality of intake portions 7 are integrated may be formed so that the intake port surrounds the authentication portion 3.
  • FIG. 20 shows an example in which the width of the air intake port of the air intake unit 7 is larger than the width of the air supply port of the air supply unit 5.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method for generating and collecting a target substance from an authentication target.
  • the target substance attached to the authentication target 2 is peeled off or gas is generated per authentication target 2 in the air supply from the air supply unit 5, and the generated target material is transferred to the air supply and is supplied to the intake unit 7. It is collected.
  • the authentication object 2 is traveling obliquely, but the same result can be obtained even when traveling in the orthogonal direction.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the air supply unit.
  • the air supply unit 4 includes a wind generation source 41 (for example, a propeller fan) that generates wind, a heat generation source 42 (for example, a heater) that generates heat, and a hood 43 that gives direction to the wind. .
  • a wind generation source 41 for example, a propeller fan
  • a heat generation source 42 for example, a heater
  • hood 43 that gives direction to the wind.
  • the wind generation source 41 and the hood 42 By providing the wind generation source 41 and the hood 42, the air flow in which the laminar flow is dominant can be performed.
  • a slit shape, an arc shape or the like as the shape of the air supply port, a layered wind can be sent to the authentication surface.
  • the heat generation source 41 it is possible to improve the generation of the target substance attached to the authentication target. For example, it is possible to detect with higher accuracy even in winter when the temperature is low or when the generation of gas becomes
  • the wind source may be a blower as shown in FIG.
  • a blower By using a blower, it is possible to rectify in one direction and to blow wind with high static pressure.
  • a cross fan may be used as shown in FIG. Since the wind is discharged laterally along the runner circumference, a uniform wind can be obtained. By making the cylindrical runner longer, it is possible to increase the width of the wind.
  • the arrangement of the heat generation source 42 may be before the suction port or after the discharge port.
  • FIG. 7 is a diagram showing the slit shape of the outlet shape of the hood of the air supply section.
  • the outlet shape of the hood 43 in FIG. 7 has a slit-like shape 44 and can send a layered airflow having directionality. Further, as shown in FIG. 21, the outlet shape of the hood 43 may be formed in an arc shape 54. In this case, gas or the like can be efficiently transferred while collecting the air supply that is likely to spread along the authentication unit at the center of the authentication unit.
  • etc., Can be used for an air supply part, as shown in FIG. The air supply from the wind source 41 may be delivered to the air supply port through the tube 56.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the intake section.
  • the intake section 7 includes a lid 45 for preventing intake of unnecessary air (air not transferred from the air supply section), and a coarse mesh filter 46 (for example, a wire mesh mesh) for preventing foreign matters such as large dust from entering.
  • a guide 47 for sending air containing a gas generated from the authentication target and / or sample gas of fine particles to the analysis unit. Similar to the fine mesh filter provided in the analysis unit, the mesh filter can be cleaned and reused when it is clogged with dust or replaced with a new one. Further, it is possible to prevent a finger or an authentication target from entering the intake section 7.
  • the inside of the lid is preferably tapered. This is because the taper shape facilitates the feeding of air containing gas and / or sample gas of fine particles into the guide 47. Further, if the inside of the lid is flat, turbulence may occur on the inside.
  • the shape of the air inlet may be a slit 48 as shown in FIG. 9, but the air inlet (including gas and / or sample gas containing fine particles) can be sucked more from the air supply portion. 22 may be in the shape of an arc 55.
  • A) is a top view of the intake section
  • B) is a front view of the intake section.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a mass spectrum of triacetone triperoxide obtained by an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A is a top view illustrating an example of an experiment
  • FIG. 11B is a side view illustrating an example of an experiment.
  • TCP trichlorophenol
  • An experiment was performed by attaching several ⁇ g of TCP to the sample 53 and holding the sample 53 over the authentication surface of the authentication unit 3.
  • FIGS. 12A to 12D are diagrams showing an example of a change in the mass peak intensity of TCP depending on the location of the sample obtained according to the embodiment of the present invention.
  • 12A is a change in mass peak intensity of A row 49
  • FIG. 12B is a change in mass peak intensity of B row 50
  • FIG. 12C is a change in mass peak intensity of C row 51
  • FIG. Represents the change in the mass peak intensity of the D row 52, respectively. From the results of the experiments in FIGS.
  • the center of the air supply part and the air intake part where there is a large amount of air supply, and particularly the part close to the air supply part has a high mass peak intensity and a low air supply. It can be seen that the mass peak intensity is low in the part away from the center of the air part and the air intake part and in the part far from the air supply port.
  • the authentication unit is often held at the center of the authentication unit. Therefore, measurement with high strength is possible by arranging the air supply unit and the intake unit.
  • the change in mass peak intensity due to the presence or absence of the air supply part was measured.
  • the experiment was performed by attaching several ⁇ g of TCP to the sample 53 and holding the sample 53 over the authentication surface of the authentication unit 3.
  • FIGS. 13A and 13B are diagrams showing examples of changes in mass peak intensity depending on the presence or absence of an air supply unit obtained by the embodiment of the present invention.
  • air supply flow rate was 4 m / s
  • the air supply temperature was 30 ° C.
  • the intake flow rate was 6 L / min, and a wire type linear ion trap mass spectrometer was used for the analysis part.
  • FIG. 13A shows the change in mass peak intensity of line A 49 when there is an air supply part
  • FIG. 13B shows the change in mass peak intensity of line A 49 when there is no air supply part. .
  • FIGS. 14A and 14B are diagrams showing an example of changes in mass peak intensity depending on the presence or absence of the lid of the intake section obtained by the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14A shows the change in mass peak intensity of line A 49 when the lid of the intake section is present
  • FIG. 14B shows the change of mass peak intensity of line A 49 when there is no lid of the intake section.
  • FIG. 24A is a diagram showing an example of the vicinity of the authentication unit when the present invention is used in an automatic ticket gate.
  • FIG. 24B is a diagram showing an example of an embodiment when the present invention is used in an automatic ticket gate.
  • the automatic ticket gate 58 that can use the authentication target 2 includes the detection device 1 as shown in FIG. Since the person 59 who wants to pass can be identified by the ID number assigned to the authentication target 2 such as an IC card or a mobile phone, the management of the detection history including the analysis result is facilitated.
  • FIG. 24A is a diagram showing an example of the vicinity of the authentication unit when the present invention is used in an automatic ticket gate.
  • FIG. 24B is a diagram showing an example of an embodiment when the present invention is used in an automatic ticket gate.
  • the automatic ticket gate 58 that can use the authentication target 2 includes the detection device 1 as shown in FIG. Since the person 59 who wants to pass can be identified by the ID number assigned to the authentication target 2 such as an IC card or a mobile phone, the management of the
  • FIG 24A shows the case where the air supply unit 5 is arranged in the upper stage and the air intake part 7 is arranged in the lower stage, but the air supply unit 5 is arranged in the lower stage and the air intake unit 7 is arranged in the upper stage. May be.
  • the air supply unit 5 and the air intake unit 7 may be driven by a human sensor provided in the automatic ticket gate.
  • FIG. 25A is a diagram showing an example of the vicinity (horizontal placement) of the authentication unit when the present invention is used in a biometric authentication machine. An overall view is shown in FIG. As shown in FIG. 25C, it can be used for vertical authentication.
  • FIG. 25A shows an example when the authentication target is a finger, and can be applied to, for example, finger vein authentication or fingerprint authentication.
  • FIG. 25C shows a case where the authentication target is a palm, and can be applied to palm vein authentication, for example.
  • the air supply part 5 may be arrange
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of an embodiment when the present invention is combined with an open / close gate. *
  • an open / close gate 61 is provided.
  • the result of the determination unit provided in the detection device is linked to the open / close gate. That is, as an alarm, the open / close gate 61 can be opened and closed to enhance security. An alarm may be issued together with the gate opening / closing control or separately.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of an embodiment when the present invention is combined with a metal detector.
  • the metal detector may be arranged either before or after the present apparatus.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating an example when the intake unit is disposed directly below the authentication unit.
  • the intake section 7 By disposing the intake section 7 directly below the authentication section, it is possible to reduce the obstruction in the traveling direction of the authentication target 2 and to detect in a space-saving manner.
  • a coarse mesh filter for example, a wire mesh

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Abstract

　認証対象を近接させる面を備えた認証部と、面に沿って気流を送る送気部と、送気部からの気流を吸気する吸気部と、吸気部によって吸気された物質を分析する分析部と、分析用データを備えたデータベース部と、データベース部のデータに基づいて分析結果を判定する判定部と、判定部の判定結果に応じた制御を行う制御部とを備えた探知装置、通行制御システム。

Description

探知装置及び通行制御システム
　本発明は、危険物等の探知装置及びそれを用いた通行制御システムに係わる。
　世界的にテロの脅威が増している。最近では、日用品を用いた爆薬の製造方法が広く知られるようになり、日常生活においても爆発物によるテロや犯罪が脅威となってきた。ロンドンでは、地下鉄とバスを狙った同時多発テロが発生し多数の死傷者が出た。また、報道によれば、日本国内でも通勤電車内で自爆を企てた容疑者が逮捕されるなどの事例が発生している。
　テロや犯罪を未然に防止するため、危険物探知技術の開発が各国で行なわれている。例えば、特許文献１には、質量分析計を用いた爆発物探知装置が記載されている。荷物から漏洩した蒸気をサンプリングプローブにより採取し、それを負のコロナ放電を用いてイオン化し、質量分析計を用いて検出することにより、危険物の有無を判定している。
　特許文献２には、試料物質が付着した手荷物に圧縮ガスを吹き付けて、剥離した前記試料物質を捕集し質量分析計を用いて分析する方法が記載されている。
　特許文献３には、掌形認証を行なうと同時に吸引パイプで手近傍の空気を吸引し質量分析計を用いて分析する方法が記載されている。
　特許文献４には、切符に付着した危険物を採取し定性分析計を用いて分析する方法が記載されている。
特開２０００－２８５７９号公報 特開２００９－３１３１６号公報 特開２００２－７０３８３号公報 特開２００８－６４６１８号公報
　特許文献１～３に記載された危険物探知装置は、主に空港、工場や発電所などの重要施設での運用を前提とし、時間をある程度かけて比較的少ない人数を検査する目的で装置が考えられている。しかしながら、駅などの多くに人が集まる場所で運用する上では、高スループットの危険物探知装置が求められている。ここで、特許文献１～３の方法では、覆われた空間（閉空間）で検出を行なっているため、一人一人検査するのに時間がかかり、また、探知されている人にも精神的な負担もかかるため、多くの人が利用する場所での運用は現実的ではないと考えられる。
　また、現在、公共交通機関では、自動改札機の乗車券は切符からＩＣカードに移行しつつある。特許文献４のように、切符を利用した、自動改札機に危険物探知装置を内蔵させた場合、まず特殊な切符を必要とし、また、切符から危険物の有無を検出するには、切符を機械的に搬送する必要があり、搬送構造が複雑になる。また、搬送された切符から危険物を検出し、更に切符を排出する工程が必要になり、処理する時間がかかる。そのため、高スループットの危険物探知装置の実現は難しいと考えられる。また、検出した切符を再度手に取るため切符利用者は不快に感じてしまう可能性がある。
　人が爆薬物を扱っていた場合、微量ながらもその手でカードやチケット等を持つ又は触ると、人の手に付着している爆薬物等の物質がカードやチケット等の面に付着される。その爆薬物等の物質が付着しているカードやチケット等又は手から危険物等の探知を行なう。
　本発明では、認証装置と組み合わせた開放空間での危険物等の探知装置を提供する。鉄道やイベント会場等、目的とする場所に行くためにゲート等を通過し、その際チケット等、何かしら認証対象を必要とする。その認証の際に、高スループットの危険物等の探知を行なうことで、人にも負荷を与えずに未然に危険物等を探知する。
　探知装置としては、認証対象を近接させる面を備えた認証部と、当該面に沿って気流を送る送気部と、送気部からの気流を吸気する吸気部と、吸気部によって吸気された物質を分析する分析部と、認証用データと分析用データを備えたデータベース部と、データベース部のデータに基づいて認証結果と分析結果を判定する判定部と、判定部の判定結果に応じた制御を行う制御部とを有する。
　また、通行制御システムとして、開閉ゲートと、測定対象を近接させる面と、面に沿って気流を送る送気部と、送気部からの気流を吸気する吸気部と、吸気部によって吸気された物質を分析する分析部と、分析用のデータを備えたデータベースと、データベースのデータに基づいて分析結果を判定する判定部と、判定結果に応じて開閉ゲートを制御する制御部とを有する。
　さらに、探知装置として、測定対象を近接させる面と、面に沿って気流を送る送気部と、送気部からの気流を吸気する吸気部と、測定対象のデータを取得するデータ取得部と、吸気部により吸気された物質を分析する分析部と、分析用データを備えたデータベースと、データベースのデータにより分析結果を判定する判定部とを有する。
　送気部は、認証対象又は測定対象を近接させる面に沿って送気を行なう。ここで、面に並列に送気を行うことにより、乱流が発生して捕集すべき物質が吸気できなくなるのを防ぐ。また、送気部では、層流が支配的な送気を行なうことによって、乱流を防ぐ。このようにして、開放空間で認証対象から剥離された物質や送気により物質からの発生したガスを気流によって移送することにより捕集が可能になる。また分析対象の有無に応じて、アラームを出したり、ゲートの開閉等を制御したりすることができる。
　本発明によれば、開放空間にて認証と共に危険物等の探知を行なうので、人に精神的にも時間的にも負担をかけず、スムーズな危険物等の探知を行なう装置を提供することができる。更に、多くの人が集まる場所での運用が可能となり、社会生活上の利便性を保ったまま危険物等の探知を行なうことができる。
探知装置の全体構成の一例を示す図である。 システムの一例を示すフローチャート図である。 分析部の一例を示す図である。 送気部と吸気部の配置及び認証対象の進行方向、風向の一例を示す図である。 認証対象から対象物質を発生及び捕集する方法の一例を示す図である。 送気部の構成の一例を示す図である。 送気部のフードの出口形状がスリット状を示す図である。 吸気部の構成の一例を示す図である。 吸気部の構成の一例を示す図である。 トリアセトントリパーオキサイドの質量スペクトルの一例を示す図である。 実施形態での実験の様子を示す上面図である。 実施形態での実験の様子を示す側面図である。 試料の配置場所によってのトリクロロフェノールの質量スペクトルの変化の一例を示す図である。 送気部の有無により変化する質量スペクトルの一例を示す図である。 吸気部の蓋の有無により変化する質量スペクトルの一例を示す図である。 送気部が角度調整を可能とすることを示す図である。 認証対象の進行方向に対して風向が略直交していることの一例を示す図である。 認証対象の進行方向に対して風向がある角度を有し交差していることの一例を示す図である。 送気部と吸気部の位置が認証部に対してオフセットされていることの一例を示す図である。 吸気部が複数あることの一例を示す図である。 吸気部の吸気口の幅が送気部の送気口の幅より大きいことを示す図である。 送気部のフードの出口形状が弧状を示す図である。 吸気部の入口形状が弧状を示す図である。 送気部の構成の一例を示す図である（分離型）。 自動改札機と組み合わせたときの一例を示す図である（認証部付近）。 自動改札機と組み合わせたときの一例を示す図である（全体）。 生体認証機と組み合わせたときの一例を示す図である（認証部付近横置き）。 生体認証機と組み合わせたときの一例を示す図である（全体）。 生体認証機と組み合わせたときの一例を示す図である（認証部付近縦置き）。 開閉ゲートと組み合わせたときの一例を示す図である。 金属探知機と組み合わせたときの一例を示す図である。 送気部の風発生源がブロワを示す図である。 送気部の風発生源がクロスファンを示す図である。 吸気部を認証部の真下に配置し生体認証機と組み合わせたときの一例を示す図である。
　以下、図を用いて詳細に説明する。なお、後述する装置構成や処理動作の内容は一例であるため、実施の形態と既知の技術との組み合わせや置換により、他の実施の形態を実現することもできる。
　図１は、本発明における探知装置の全体構成の一例を示す図である。探知装置１には、認証対象２を認証する面を備えた認証部３があり、認証データ取得手段を備える。認証対象２は、例えばＩＣカードや携帯電話、チケット、生体等である。認証面は、水平に配置してもよく、傾斜に配置してもよい。認証対象２を認証したとき認証データは、外部にある認証用データベース部４に送られ、データベースと認証データとを照合し判定を行なう。データベースとの照合の際だけでなく、生体等を測定対象として、認証用のデータを登録する際に用いてもよい。尚、認証用データベース部４は探知装置１の内部にあってもよい。
　認証部３が間にあるように送気部５と吸気部７が配置されている。送気部５からは、認証面に気流を送る。面に沿うように気流を送ることにより、認証対象２が認証面に近づいたとき、認証対象２に送気があたり、認証対象２からガス及び／又は微粒子による試料ガスを発生させたり、微粒子を剥離させたりする。微粒子を剥離させるために、送気部から生成される風は間欠的又は突発的な風でもよい。また、これにより、認証対象２から発生させたガス及び／又は微粒子による試料ガスを吸気部７に移送させる。この気流は、乱流によって、ガスや微粒子が吸気されずに検知されなくなってしまうのを防ぐような気流である。したがって、認証面に対して並列に送気を行うのが望ましい。乱流を防ぐには、認証面にぶつからないような気流が望ましいからである。また、送気部５は、層流が支配的な流れを生成するようにする。送気部５を制御する送気制御部６がある。送気制御部６では、流量あるいは流速、温度、送気部５の駆動等を制御する。送気部５の駆動方法は、常時送気していてもよく、あるいは、認証したときに同期して駆動、センサが人に反応したときなどと駆動してもよい。
　移送されたガス及び／又は微粒子による試料ガスを吸気する吸気部７がある。吸気部７は認証面に対して略平行するように配置されているのが望ましい。略平行とするのに送気部５の送気口等を用いて吸気口を形成してもよい。略平行に配置の例として認証面に対して０°から４５°に配置することができる。また、吸気部７は認証部３の下に配置してもよい。吸気部の吸気量を、制御できるようにしてもよい。
　制御部は、送気部からの流量及び／又は送気部と吸気部とからの流量比を制御するようにしてもよい。
　認証面を挟むように送気部５と吸気部７とが配置されていることが望ましい。そして、送気口及び吸気口とが、面の平行方向を向くように配置されているとよい。また、吸気口が面の垂直方向を含むように開口していてもよい。さらに、認証対象又は測定対象と、吸気部とで面を挟むように、吸気部が配置されていてもよい。省スペース化等をはかることができる。
　吸気部７から吸気したガス及び／又は微粒子による試料ガスを分析部８で分析する。分析部８としては、本実施例では、ワイヤー方式リニアイオントラップ質量分析計を用いた例を示しているが、その他、四重極イオントラップ質量分析計、四重極フィルタ質量分析計、三連四重極質量分析計、飛行時間型質量分析計、磁場型質量分析計、イオンモビリティ等の種々の分析計を用いてもよい。
　分析部８で計測された信号は、質量分析装置を用いた場合には、分析制御部９で質量スペクトルとして取得される。この場合、分析用データベース部１０には、分析対象として特定したい物質、例えば、手製爆薬等の物質を同定するために必要な標準質量分析データ（ｍ／ｚ（イオンの質量数／イオンの価数）の値と相対強度）を含むデータベースが記憶されている。分析部８で計測された質量スペクトルは、判定部１１に送られ、分析用データベース部１０から読み出された手製爆薬等のデータベースと手製爆薬成分由来のイオンの質量分析の結果とを照合する等のデータ処理が行なわれ、手製爆薬物質の特定がなされる。特定された手製爆薬物質の有無、及び／又は分析の結果により、例えば、発報部１２で警報を発報する等、分析結果に応じた制御を行なう。
　このように認証部３を間にして送気部５と吸気部７を配置し、認証面に送気を行ない、認証対象２に付着している物質を吸気部７へと移送させるため、開放空間であっても認証を行なうことができる。そして、認証に同期して危険物等の探知を行なうことにより、一人一人個別に探知することができる。また、開放空間にて認証を行なう動作と共に探知が行なわれるため、ユーザにとっても精神的にも時間的にも負担が少なく、容易に探知することができる。
　更に、認証データと分析データとの組み合わせデータを探知履歴としてデータベースに格納することができる。個別認証のデータを用いることにより、認証対象２に割り当てられているＩＤ番号等によって個々の分析結果を識別することが可能となり、探知履歴の管理も容易となる。
　図１５のように送気部５に角度調整を持たせ、認証面にぶつからない角度で送気を行なうのが望ましい。また、認証対象２を認証面に近接させた場合、又は、かざしたとき、認証面からある程度浮いていたとしても、認証対象２に送気をあてることができ、認証対象２からガス及び／又は微粒子による試料ガスを発生させたり、微粒子を剥離させたりする。また、認証対象２に反射した送気を用いて吸気部７にガス及び／又は微粒子による試料ガスを移送させることができる。
　図２は、本発明におけるシステムの一例を示すフローチャート図である。まず、認証対象が認証面に近接又はかざされる（工程１３）。認証と並行して又は認証した後、認証面に流れている送気から生成した送気により認証対象からガス及び／又は微粒子による試料ガスを発生させ、発生されたガス及び／又は微粒子による試料ガスを吸気部から吸気する（工程１４）。吸気したガス及び／又は微粒子による試料ガスを分析部で分析する（工程１５）。分析した結果を分析用データベース部のデータベースと照合する（工程１６）。判定部で特定物質の有無の判定を行なう（工程１７）。特定物質が無いと判定した際は終了し（工程１８）、特定物質が有りと判定した際には、アラームを出力する（工程１９）。アラームの方法としては、音や光を発してもよいし、警備担当者に連絡してもよい。また、開閉ゲートが閉まる等の制御がされてもよい。
　認証対象又は測定対象が面に近づいて、データを取得できる範囲となり（工程１３）、認証対象（ＩＣカードやチケット、生体等）の認証データを取得し、あらかじめ登録してあるデータベースと照合され判定を行なう。一致した際は終了し、不一致の際には、アラームを出力する。認証データは、データベースに登録してもよい。さらに、指紋や静脈等の認証データを取得して認証用データベースに登録する場合にも、探知装置を用いて危険物等の探知をしてもよい。この場合には認証データの登録までなので、認証用データベースとの照合と判定は必要に応じて行えばよい。
　本実施例では、ワイヤー方式リニアイオントラップ質量分析計を分析部に用いており、これにもより、探知装置の処理時間は１秒程度を可能とする。
　図３は本発明における分析部の一例を示す図である。吸気部７から吸気したガス等は分析部８へ送られる。ガス等は、吸引ポンプ２０と試料導入配管２１を介して、イオン源２２に導入する。吸引ポンプ２０の吸引流量は例えば６．０Ｌ／ｍｉｎで吸引した。試料導入配管２１は配管ヒータ２３で加熱することで、配管内部へのガスや微粒子の吸着を防ぐことができる。また、爆薬成分を検出した場合や吸気部７又は試料導入配管２１が汚れてしまった場合には、次の検査が早期に行えるように加熱クリーニングすることもできる。配管ヒータ２５は、最高温度３００℃まで加熱可能であるが、手製爆薬の場合、加熱による熱分解が起こる為、７０～１２０℃の間で使用することが望ましい。試料導入配管２１には細メッシュ状フィルタ２４を備えることで、この細メッシュ状フィルタ２４に微粒子が付着する。細メッシュ状フィルタ２４は配管ヒータ２３で加熱されているため、付着した微粒子がガス化試料ガスとなる。細メッシュ状フィルタ２４には、例えば５０μｍｍのステンレス鋼線フィルタや焼結体フィルタを用いた。この細メッシュ状フィルタ２４は、清掃して再利用するか、新品と交換することができる。また、細メッシュ状フィルタ２４は微粒子をガス化するために個別に加熱してもよい。
　イオン源２２は、ここでは負のコロナ放電あるいは正のコロナ放電を用いた大気圧化学イオン化源を用いた例を示している。イオンを生成する方法は、放射線源や電子、光、レーザー、ペニング放電、エレクトロスプレー等その他の方法であっても良い。大気圧化学イオン化源は、大気中のコロナ放電を利用して一次イオンを生成し、この一次イオンと試料ガスとの化学反応を利用して試料ガスをイオン化する。イオン源２２には針電極２５が配置され、引出電極２６との間に高電圧が印加され、針電極２５先端付近にコロナ放電が発生する。例えば、正のイオン化では５ｋＶ、負のイオン化では－４ｋＶの電圧を印加した。このコロナ放電により、空気中の窒素、酸素、水蒸気などがイオン化され、一次イオンとなる。生成された一次イオンは電界により第１細孔電極２７ａ側に移動する。配管を介して吸引された試料ガスは、引出電極２６の開口部を通って針電極２５側に流れ込む。その際、一次イオンと反応することで、試料ガスはイオン化される。
　イオン化された試料ガスのイオンは、第１細孔電極２７ａ、第１差動排気部２８ａ、第２細孔電極２７ｂ、第２差動排気部２８ｂ、第３細孔電極２７ｃを介して高真空部２８ｃのイオントラップ部２９に導入される。大気から真空までイオンを導入するには差動排気する。差動排気には真空ポンプ３０ａ、真空ポンプ３０ｂ（１台で２箇所の真空排気が可能）を使用した。真空ポンプ３０ａは真空ポンプ３０ｂの粗引きポンプとしても使用した。差動排気の方法は、個別に真空ポンプを用いる方法など、別の方法でも良い。それぞれの細孔の穴径は、例えば第１細孔電極２７ａは内径０．１２ｍｍ長さ１０ｍｍ、第２細孔電極２７ｂは内径０．５ｍｍ、第３細孔電極２７ｃは内径１．２ｍｍを使用した。細孔の穴径は、真空ポンプの排気量によって変化する。第２差動排気部２８ｂにはイオンガイド３１が設置されている。このイオンガイド３１に代わり、イオンレンズ等を用いても良い。また、第１差動排気部２８ａ、第２差動排気部２８ｂ、高真空部２８ｃに、イオンガイド３１やイオンレンズ等を設置してもよい。イオン源２２や第１細孔電極２７ａ、第２細孔電極２７ｂは内部に汚れ等が付着するのを防ぐために加熱したほうが望ましい。
　イオントラップ部２７の例として、入口端電極３２ａ、出口端電極３２ｂ、四重極ロッド電極３３の間隙に挿入された励起電極３４、トラップワイヤー電極３５ａ、引き出しワイヤー電極３５ｂより構成されるワイヤー方式リニアイオントラップを示している。イオントラップ部２９にはバッファーガス供給源３６から、イオントラップやイオン解離に必要なバッファーガスを供給する。本発明ではヘリウムガスを用いたが、空気やアルゴン、窒素等でもよい。イオントラップ部２９に導入されたイオンは、軸方向の入口端電極３２ａとトラップワイヤー電極３５ａ間の静電ポテンシャルと径方向の四重極ロッド電極３３による四重極ポテンシャルによって図中に示したトラップ領域３７にイオンがトラップされる。四重極ロッド電極３３間に挿入された励起電極３４に交流電圧を印加すると、特定のｍ／ｚのイオンのみが励起電極３４方向に共鳴励起され、引き出しワイヤー電極３５ｂが形成する引き出し電界により軸方向に排出される。この特定のｍ／ｚのイオンを検出器３８で検出する。共鳴条件や各電極の電圧を分析制御部９で制御することで任意のｍ／ｚのイオンを排出することで、質量スペクトルが得られる。
　図４は、送気部、吸気部の配置及び認証対象の進行方向、風向の一例を示す上面図である。送気部５の送気口と吸気部７の吸気口とが認証部３に対して対面した位置になっている。ここで送気部の送気口の中心と吸気部の吸気口の中心が認証面の中心位置に合わせる様にするとよい。これは、認証対象２が認証部３の中心にかざすことが多く、より認証対象２に送気をあてやすくするためである。また、本実施例では、認証対象の進行方向４１に対して風向４２は、逆方向に流れているが、認証対象の進行方向４１に対して風向４２は、順方向に流れるように送気部と吸気部とを配置してもよい。
　図１６に示した例では、認証対象の進行方向３９に対して風向４０が略直交している場合を示している。図１７には、認証対象の進行方向３９に対して風向４０がある角度を有するように交差していることの一例を示している。さらに、認証対象の進行方向３９によっては、図１８のように、送気部５と吸気部７との位置関係が、認証部３に対してオフセットされていてもよい。図１９には、吸気部７が複数ある場合を示している。送気部５からの送気は認証面に送られるにつれて広がる流れになりやすい。このように吸気方向を変えて複数の吸気部７を配置してもよい。これらの複数の吸気部７が一体となった形状により、吸気口が認証部３を囲むように形成してもよい。図２０には、吸気部７の吸気口の幅が、送気部５の送気口の幅よりも大きい場合の一例を示した。
　図５は、認証対象から対象物質を発生及び捕集する方法の一例を示す図である。
　送気部５からの送気に認証対象２あたり、認証対象２に付着している対象物質が剥離されたり、ガスが発生したりし、発生した対象物質は、送気に移送され吸気部７へと捕集される。本実施例では、認証対象２が斜めに進行しているが、直交方向に進行しても同じ結果が得られる。
　図６は、送気部の構成の一例を示す図である。送気部４には、風を発生させる風発生源４１（例えば、プロペラファン）と、熱を発生させる熱発生源４２（例えばヒーター）と、風に方向性を持たせるフード４３を備えている。風発生源４１とフード４２を備えることにより、層流が支配的な送気を行なうことができる。送気口の形状はスリット状や弧状などを用いることにより、認証面に層状の風を送ることができる。また、熱発生源４１を備えることによって認証対象に付着している対象物質の発生を向上させることができる。例えば、気温の低い冬や、寒冷地でガスの発生が弱くなってしまうような場合にもより高い精度で探知することができる。
　風発生源は図２８（Ａ）のようにブロワにしてもよい。ブロワにすることにより、一方向に整流でき、静圧の高い風を送風することが可能である。また、図２８（Ｂ）のようにクロスファンにしてもよい。風をランナー円周に沿って横方向に吐出するため、均一な風を得ることができる。円筒状のランナーを長くすることにより、風の幅を広くとることも可能である。熱発生源４２の配置は、吸入口前でもよく、吐出口後でもよい。
　図７は、送気部のフードの出口形状がスリット状を示す図である。図７のフード４３の出口形状は、スリット状４４の形状をしており方向性を持った層状の気流の送気を行なうことができる。また、図２１に示すように、フード４３の出口形状を弧状５４に形成してもよい。この場合には、認証部に沿って広がりやすい送気を認証部の中心に集めつつ効率よくガス等の移送を行なうことができる。また、送気部は、図２３に示すように、フード４３と風発生源４１等とを分離した構成を用いることができる。風発生源４１からの送気はチューブ５６を伝って送気口まで届けられるようにすればよい。風発生源４１内部に熱発生源４２を内蔵し、このような構成とすることにより、風発生源４１等に対して、複数のポート５７を用いて複数の送気口をチューブ５６でつなげることにより、メンテナンス等の軽減、複数の探知装置や通行制御システムでの条件の統一化等を図ることができる。
　図８は、吸気部の構成の一例を示す図である。吸気部７には、不必要な空気（送気部から移送されていない空気）を吸気しないための蓋４５と、大きな埃などの異物混入を防ぐための粗メッシュ状フィルタ４６（例えば金網メッシュ）と、認証対象から発生させたガス及び／又は微粒子による試料ガスを含んだ空気を分析部に送り込むためのガイド４７を備えている。メッシュ状フィルタは、分析部に備えられている細メッシュ状フィルタと同様、埃が詰まった場合清掃して再利用するか新品と交換することができる。また、指や認証対象が吸気部７に入れたりすることを防ぐことができる。また、蓋の内側はテーパ状をしているのが望ましい。テーパ状になっていることにより、ガイド４７にガス及び／又は微粒子による試料ガスを含んだ空気を送りこみやすくするためである。また、蓋の内側がフラット状になっていると、内側で乱流がおきてしまう可能性がある。
　吸気口の形状は図９のようにスリット状４８の形状をしていてもよいが、より送気部からの送気（ガス及び／又は微粒子による試料ガスを含んだ）を吸気できるように図２２のように弧状５５の形状をしていてもよい。それぞれ、（Ａ）は吸気部の上面図、（Ｂ）は吸気部の正面図を示している。
　続いて、本発明の実施形態で危険物として爆薬を検出した一例を示す。本実施例では、危険物として爆薬を検出した例を示しているが、ガソリンなどの可燃物質や異臭物質、化学剤、不正薬物など、分析部で検出できる物質であれば何でもよい。本実施例では、試料として、手製爆薬の成分であるトリアセトントリパーオキサイドを使用した。図１０は本発明における実施形態により得られたトリアセトントリパーオキサイドの質量スペクトルの一例を示す図である。試料（容器）に数μｇのトリアセトントリパーオキサイド微粒子を付着させて、認証部を想定した部分に試料を設置して実験した。正イオン検出で、試料導入配管温度は７０℃、イオン源及び第１細孔電極は１２０℃で加熱した。ｍ／ｚ＝３３、４３、７５、７７の信号を検出した。トリアセトントリパーオキサイドの分子量（Ｍ）は２２２である。ｍ／ｚ＝７５は（Ｍ／３＋Ｈ）＋と推定される。それ以外のｍ／ｚ＝３３、４３、７７はトリアセトントリパーオキサイドの分解物の信号である。すなわち、ｍ／ｚ＝３３、４３、７５、７７の中で少なくとも１つ以上の信号が検出されたときにトリアセトントリパーオキサイドが検出されたものとする。また、ｍ／ｚ＝３３、４３、７５、７７の中で複数のピークが検出されたときトリアセトントリパーオキサイドが検出されたとすると分析部の誤報が少なくなる利点がある。例えば、ｍ／ｚ＝７７のピークのみで検出を判断した場合、別の成分が偶然ｍ／ｚ＝７７にピークに検出されてしまうと誤報となってしまうが、別のピークのｍ／ｚ＝３３、４３、７７のいずれかが１つ以上が同時に検出された場合に、トリアセトントリパーオキサイドが検出されたとするようにするとよい。
　本発明の実施形態で認証部に試料を配置させたときの強度変化を測定した。図１１（Ａ）は実験の様子の一例を示す上面図、図１１（Ｂ）は実験の様子の一例を示す側面図である。試料には、危険物の模擬物質として標準試料であるトリクロロフェノール(以下、ＴＣＰと記する)を使用した。ＴＣＰを、試料５３に数μｇを付着させ、認証部３の認証面に試料５３をかざして実験を行なった。
　送気部５からの送気有り、吸気部７の蓋４５有りでの吸気、分析を行ない、試料５３の位置によって質量スペクトルがどのように変化するかを実験した。認証面に対して並列に送気し、送気流速は４ｍ/ｓ、送気温度は３０℃、吸気流量は６Ｌ／ｍｉｎ、分析部にはワイヤー方式リニアイオントラップ質量分析計を用いた。試料の位置は図１１（Ａ）に図示されているＡ行４９、Ｂ行５０、Ｃ行５１、Ｄ行５２それぞれ５点ずつ計２５点に配置した。
　図１２（Ａ）～（Ｄ）は本発明における実施形態により得られた試料の配置場所によってのＴＣＰの質量ピーク強度変化の一例を示す図である。ｍ／ｚ＝１９５－１９７の質量ピーク強度変化を測定している。図１２（Ａ）はＡ行４９の質量ピーク強度変化、図１２（Ｂ）はＢ行５０の質量ピーク強度変化、図１２（Ｃ）はＣ行５１の質量ピーク強度変化、図１２（Ｄ）はＤ行５２の質量ピーク強度変化をそれぞれ示している。図１２（Ａ）～（Ｄ）のそれぞれの実験結果から、送気が多い送気部と吸気部の中心、そして特に送気部に近い部分は、質量ピーク強度が高く、送気が少ない送気部と吸気部の中心から離れる部分、また、送気口から遠い部分は、質量ピーク強度が低いことがわかる。認証部に認証対象をかざすとき、認証部の中心にかざすことが多いため、送気部と吸気部との配置により高い強度での測定が可能となる。
　本発明の実施形態で送気部の有無による質量ピーク強度変化を測定した。図１１（Ｂ）に示すように、ＴＣＰを、試料５３に数μｇを付着させ、認証部３の認証面に試料５３をかざして実験を行なった。
　送気部５からの送気有りまたは送気無し、吸気部７の蓋４５有りでの吸気、分析を行ない、送気部４からの送気の有無によって質量ピーク強度がどのように変化するかを実験した。試料の位置は図１１（Ａ）に図示されているＡ行４９のＡ１、Ａ３、Ａ５の３点に配置した。図１３（Ａ）（Ｂ）は本発明における実施形態により得られた送気部の有無による質量ピーク強度変化の一例を示す図である。送気部が有る場合、並列に送気し、送気流速は４ｍ/ｓ、送気温度は３０℃で行なった。吸気流量は６Ｌ／ｍｉｎ、分析部にはワイヤー方式リニアイオントラップ質量分析計を用いた。図１３（Ａ）は、送気部が有るときのＡ行４９の質量ピーク強度変化、図１３（Ｂ）は、送気部が無いときのＡ行４９の質量ピーク強度変化をそれぞれ示している。
　図１３（Ａ）（Ｂ）のそれぞれの実験結果から、送気部無しの場合、吸気部付近でしか危険物質の捕集ができず、開放空間における探知はでは難しいと考えられる。したがって、送気を行なうことによって、危険物質の捕集領域を拡大でき、捕集効率を向上できる。また、開空間での危険物質の捕集ができ、また、分析に必要な吸気の流量も少なくてすむため、吸引ポンプ等の小型化が可能になる。
　更に、吸気部の蓋の効果を測定した。図１１（Ｂ）に示すように、ＴＣＰを、試料５３に数μｇを付着させ、認証部３の認証面に試料５３をかざして実験を行なった。送気部５からの送気あり、吸気部７の蓋４５有りまたは蓋４５無しでの吸気、分析を行ない、吸気部７の蓋４５の有無によって質量スペクトルがどのように変化するかを実験した。試料の位置は図１１（Ａ）に図示されているＡ行４９のＡ１、Ａ３、Ａ５の３点に配置した。図１４（Ａ）（Ｂ）は本発明における実施形態により得られた吸気部の蓋の有無により質量ピーク強度の変化の一例を示す図である。並列に送気し、送気流速は４ｍ/ｓ、送気温度は３０℃で行なった。吸気流量は６Ｌ／ｍｉｎ、分析部にはワイヤー方式リニアイオントラップ質量分析計を用いた。図１４（Ａ）は吸気部の蓋が有るときのＡ行４９の質量ピーク強度変化、図１４（Ｂ）は吸気部の蓋が無いときのＡ行４９の質量ピーク強度変化をそれぞれ示している。
　図１４（Ａ）（Ｂ）のそれぞれの実験結果から、吸気部の蓋無しの場合、信号の検出は可能であるものの、蓋有りに比べて質量ピーク強度が低くなることがわかった。これは、送気された風以外の不必要な風（吸気部周囲全体）を吸気しているからと考えられる。また、蓋がないことにより、より多くの埃を吸気してしまう恐れがある。よって、蓋を備えることによって、不必要な風や埃の吸気を抑制することができ、捕集効率が向上できる。
　図２４（Ａ）は、本発明を自動改札機に用いたときの認証部付近の一例を示す図である。図２４（Ｂ）は、本発明を自動改札機に用いたときの実施形態の一例を示す図である。認証対象２（例えばＩＣカードや携帯電話）を使用できる自動改札機５８に、図２４のように探知装置１を備える。通過しようとする人物５９は、ＩＣカードや携帯電話などの認証対象２に割り当てられているＩＤ番号によって識別することが可能となるため、分析結果も合わせた探知履歴の管理も容易となる。ここで、図２４（Ａ）は、上段に送気部５、下段に吸気部７を配置している場合を図示しているが、下段に送気部５、上段に吸気部７を配置してもよい。送気部５や吸気部７の駆動は、自動改札機に備えられている人感センサによって駆動してもよい。
　このような改札を、鉄道等に設置することにより、普段の認証動作のまま危険物等の探知を行うことが出来る。したがって、社会的な利便性を損なうことなく、テロを未然に防止することができる。
　図２５（Ａ）は、本発明を生体認証機に用いたときの認証部付近（横置き）の一例を示す図である。図２５（Ｂ）に全体図を示した。図２５（Ｃ）に示すように、縦置きの認証にも用いることが出来る。図２５（Ａ）は、認証対象が指の場合の一例を示しており、例えば指静脈認証や指紋認証に応用することができる。また、図２５（Ｃ）は、認証対象が掌の場合を示しており、例えば、掌静脈認証に応用することができる。
　尚、左側に送気部５、右側に吸気部７を配置している場合を図示しているが、右側に送気部５、左側に吸気部７を配置してもよい。
　図２６は、本発明を開閉ゲートと組み合わせたときの実施形態の一例を示す図である。　　　
　本発明の探知装置１に加え、開閉ゲート６１を備える。探知装置に備えられている判定部の結果を開閉ゲートにリンクさせる。つまり、アラームとして、開閉ゲート６１の開閉を行ない、セキュリティを強化することができる。ゲートの開閉制御と合わせて又は別にアラームの発報をしてもよい。
　図２７は、本発明を金属探知機と組み合わせたときの実施形態の一例を示す図である。危険物等の探知装置１と金属探知機６２と組み合わせることにより、更にテロのリスクを軽減し、安全・安心な社会の構築に寄与することができる。金属探知機の配置位置は、本装置の前後のどちらに配置してもよい。
　図２９は、吸気部を認証部の真下に配置したときの一例を示す図である。認証部の真下に吸気部７を配置することにより認証対象２の進行方向の妨げの軽減と省スペースでの探知が可能となる。吸気口には粗状メッシュフィルタ（例えば、金網メッシュ）を備えることにより、指や異物の混入を防ぐことが可能である。
　１…探知装置、２…認証対象、３…認証部、４…認証用データベース部、５…送気部、６…送気制御部、７…吸気部、８…分析部、９…分析制御部、１０…分析用データベース部、１１…判定部、１２…発報部、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９…工程、２０…吸引ポンプ、２１…試料導入配管、２２…イオン源、２３…配管ヒータ、２４…細メッシュ状フィルタ、２５…針電極、２６…引出電極、２７ａ…第１細孔電極、２７ｂ…第２細孔電極、２７ｃ…第３細孔電極、２８ａ…第１差動排気部、２８ｂ…第２差動排気部、２８ｃ…高真空部、２９…イオントラップ部、３０ａ…真空ポンプ、３０ｂ…真空ポンプ、３１…イオンガイド、３２ａ…入口端電極、３２ｂ…出口端電極、３３…四重極ロッド電極、３４…励起電極、３５ａ…トラップワイヤー電極、３５ｂ…引き出しワイヤー電極、３６…バッファーガス供給源、３７…トラップ領域、３８…検出器、３９…認証対象の進行方向、４０…風向、４１…風発生源、４２…熱発生源、４３…フード、４４…フードの出口形状がスリット状、４５…蓋、４６…粗メッシュ状フィルタ、４７…ガイド、４８…吸気部の入口形状がスリット状、４９…Ａ列、５０…Ｂ列、５１…Ｃ列、５２…Ｄ列、５３…試料、５４…フードの出口形状が弧状、５５…吸気部の入口形状が弧状、５６…チューブ、５７…ポート、５８…自動改札機、５９…人物、６０…生体認証機、６１…開閉ゲート、６２…金属探知機。

Claims (23)

  1. 　認証対象を近接させる面を備えた認証部と、
    　前記面に沿って気流を送る送気部と、
    　前記送気部からの気流を吸気する吸気部と、
    　前記吸気部によって吸気された物質を分析する分析部と、
    　認証用データと分析用データを備えたデータベース部と、
    　前記データベース部のデータに基づいて認証結果と分析結果を判定する判定部と、
    　前記判定部の判定結果に応じた制御を行う制御部とを有することを特徴とする探知装置。
  2. 　前記送気部は、前記面に並列に送気を行うことを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  3. 　前記送気部からの気流は、前記面に対して層流であることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  4. 　前記送気部の送気口及び前記吸気部の吸気口は、前記面の平行方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  5. 　前記吸気部の吸気口は、前記面の垂直方向を含むように開口していることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  6. 　前記認証対象と前記吸気部とで前記面を挟むように、前記吸気部が配置されていることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  7. 　前記制御部は、判定結果に応じてアラームを出力することを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  8. 　前記制御部は、前記認証部による認証に同期して、前記送気部を駆動することを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  9. 　前記制御部は、前記送気部からの流量及び／又は前記送気部と前記吸気部とからの流量比を制御する流量制御部を有することを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  10. 　前記送気部は、送る気流の温度を調節する熱源を有することを特徴とする請求項１記載の探知装置。　
  11. 　前記吸気部の吸気口の幅は、前記送気部の送気口の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  12. 　前記送気部の送気口は、前記面に沿ってスリット状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  13. 　前記送気部の送気口及び／又は前記吸気部の吸気口は、弧状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  14. 　前記送気部の送気口の中心と、前記吸気部の吸気口の中心とを結ぶ線上から、前記認証部の中心がずれていることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  15. 　前記吸気部は、複数設置されていることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  16. 　前記分析部は質量分析計であって、前記データベース部は、前記分析用データとして、特定の物質の質量スペクトルデータを有することを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  17. 　前記認証対象が認証カードであることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  18. 　前記認証対象が生体であることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  19. 　前記吸気部の吸気口は、複数の開口により形成されていることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  20. 　前記データベース部は、前記認証用データと前記分析用データとの組み合わせデータを探知履歴として格納していることを特徴とする請求項１記載の探知装置。
  21. 　測定対象を近接させる面と、
    　前記面に沿って気流を送る送気部と、
    　前記送気部からの気流を吸気する吸気部と、
    　前記測定対象のデータを取得するデータ取得部と、
    　前記吸気部により吸気された物質を分析する分析部と、
    　分析用データを備えたデータベースと、
    　前記データベースのデータにより分析結果を判定する判定部とを有することを特徴とする探知装置。
  22. 　前記測定対象は認証登録対象であって、前記認証登録対象の登録データが前記データベースに保存されることを特徴とする請求項２１記載の探知装置。
  23. 　開閉ゲートと、
    　測定対象を近接させる面と、
    　前記面に沿って気流を送る送気部と、
    　前記送気部からの気流を吸気する吸気部と、
    　前記吸気部により吸気された物質を分析する分析部と、
    　分析用データを備えたデータベースと、
    　前記データベースのデータに基づいて分析結果を判定する判定部と、
    　前記判定部の結果に応じて前記開閉ゲートを制御する制御部とを有することを特徴とする通行制御システム。
     
     
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