(57)【要約】      （修正有）【課題】抽出ポートを使用して流体流をサンプル収容ポートに向けて誘導するシステムを提供する。【解決手段】サンプル採取用のピンホール１０４に隣接配置した抽出ポート１０６と、抽出ポート１０６から離して配置したカーテンポート１０８とを有する入口組立体１００から、サンプルは導入される。サンプル採取のために、流体流を抽出ポート１０６に向けて引き込むよう配置する。抽出ポート１０６は、抽出ポート１０６に向かう流体流がピンホール１０４を包囲するよう、ピンホール１０４に対して周方向に配置する。カーテンポート１０８は、サンプルプローブ１０２を入口組立体１００に配置するときサンプルプローブ１０２の先端をほぼ包囲するよう配置する。【選択図】図１Ａ
2018081107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル収容ポートを有するサンプル検出器であって、前記サンプル収容ポートは、前
記サンプル検出器によって分析すべき流体流からサンプルを採取するよう構成した、該サ
ンプル検出器と、
前記サンプル収容ポートによってサンプル採取のために、前記流体流を抽出ポートに向
けて引き込むよう配置した抽出ポートであって、前記抽出ポートに向かう前記流体流が前
記サンプル収容ポートを少なくとも部分的に包囲するよう、前記サンプル収容ポートに対
して相対配置する、該抽出ポートと、を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、前記抽出ポートは、前記サンプル収容ポートから離
れるとともに、また前記サンプル収容ポートを少なくとも部分的に包囲する、システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載のシステムにおいて、前記抽出ポートは、前記抽出ポートに向かう
前記流体流が前記サンプル収容ポートの周りに均一に分布するよう構成する、システム。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載のシステムにおいて、前記サンプル収容ポートは、前記抽出ポ
ートを構成する表面を通過する、システム。
【請求項５】
請求項４記載のシステムにおいて、前記サンプル収容ポートの少なくとも一部は、前記
抽出ポートと同一平面上に存在する、システム。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項記載のシステムにおいて、サンプルプローブを収容す
るよう配置し、入口組立体に挿入したプローブがサンプルを流体流に供給できるようにす
る該入口組立体を備える、システム。
【請求項７】
請求項６記載のシステムにおいて、さらに、前記入口組立体内で前記抽出ポートから離
れるとともに、前記抽出ポートを少なくとも部分的に包囲するカーテンポートであって、
前記プローブの周りの前記抽出ポートに向けて流体が流れるようにする、該カーテンポー
トを備える、システム。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載のシステムにおいて、前記流体流は、第１流体流
及び第２流体流を有し、前記システムは、
前記サンプル検出器の前記サンプル収容ポートに隣接配置するよう構成し、サンプルを収
容する容積部を画定する入口組立体であって、また前記第１流体流を抽出するよう構成し
た前記抽出ポートを画定するギャップを有し、前記第２流体流を前記サンプル収容ポート
に向かうのを助長するよう構成した、該入口組立体と、
空気を前記抽出ポートから排気する排気モジュールと、
を備える、システム。
【請求項９】
請求項８記載のシステムにおいて、前記抽出ポートは、前記サンプル収容ポートの周り
に少なくとも部分的に周方向に配置する、システム。
【請求項１０】
請求項８又は９記載のシステムにおいて、前記サンプル検出器の前記サンプル収容ポー
トは、サンプル採取用のピンホールを有し、前記抽出ポートは、前記サンプル採取用のピ
ンホールの周りに配置した環状フローポートを有する、システム。
【請求項１１】
請求項８〜１０のうちいずれか一項記載のシステムにおいて、前記入口組立体は、さら
に、前記サンプル収容ポート及び前記抽出ポートから離れて位置するよう構成したカーテ
ンポートであり、前記第２流体流が前記サンプル収容ポートに向かうのを助長する第３流
体流を供給する、該カーテンポートを画定する、システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記入口組立体は、サンプルプローブを収容する
よう構成し、前記カーテンポートは、前記サンプルプローブを前記入口組立体内に挿入す
るとき、サンプルプローブの先端の周りに少なくとも部分的に周方向に配置する、システ
ム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載のシステムにおいて、前記排気モジュールは、さらに、前記カ
ーテンポートに空気を供給するよう構成し、前記排気モジュールは、前記抽出ポートを通
過する第１流体流の第１流量及び前記カーテンポートを通過する第３流体流の第２流量を
互いに独立的に制御するよう構成する、システム。
【請求項１４】
サンプル収容ポートと、
前記サンプル収容ポートに隣接配置するよう構成した入口組立体であって、サンプルを
収容するための容積部を画定し、また第１流体流を抽出して、第２流体流を前記サンプル
収容ポートに向けて流すのを助長するよう構成した抽出ポートを画定するギャップを有す
る、該入口組立体と、を備える装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置において、前記抽出ポートは、前記サンプル収容ポートの周りに
少なくとも部分的に周方向に配置する、装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載の装置において、前記サンプル収容ポートは、サンプル採取用
のピンホールを有し、前記抽出ポートは、前記サンプル採取用のピンホールの周りに配置
した環状フローポートを有する、装置。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のうちいずれか一項記載の装置において、前記入口組立体は、さらに
、前記サンプル収容ポート及び前記抽出ポートから離れて位置するよう構成したカーテン
ポートであり、前記第２流体流が前記サンプル収容ポートに向かうのを助長する第３流体
流を供給する、該カーテンポートを画定する、装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置において、前記入口組立体は、サンプルプローブを収容するよう
構成し、前記カーテンポートは、前記サンプルプローブを前記入口組立体内に挿入すると
き、サンプルプローブの先端の周りに少なくとも部分的に周方向に配置する、装置。
【請求項１９】
請求項１７又は１８記載の装置において、さらに、空気を前記抽出ポートから排気しか
つ空気を前記カーテンポートに供給する排気モジュールを備える、装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置において、前記排気モジュールは、前記抽出ポートを通過する第
１流体流の第１流量及び前記カーテンポートを通過する第３流体流の第２流量を互いに独
立的に制御するよう構成する、装置。
【請求項２１】
サンプル収容ポートを有するサンプル検出器と、
前記サンプル検出器の前記サンプル収容ポートに隣接配置するよう構成し、サンプルを
収容するための容積部を画定する入口組立体であって、また第１流体流を抽出して、第２
流体流を前記サンプル収容ポートに向けて流すのを助長するよう構成した抽出ポートを画
定するギャップを有する、該入口組立体と、を備える装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の装置において、前記抽出ポートは、前記サンプル収容ポートの周りに
少なくとも部分的に周方向に配置する、装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の装置において、前記サンプル検出器の前記サンプル収容ポートは、サ
ンプル採取用のピンホールを有し、前記抽出ポートは、前記サンプル採取用のピンホール
の周りに配置した環状フローポートを有する、装置。
【請求項２４】
請求項２１，２２又は２３記載の装置において、前記入口組立体は、さらに、前記サン
プル収容ポート及び前記抽出ポートから離れて位置するよう構成したカーテンポートであ
り、前記第２流体流が前記サンプル収容ポートに向かうのを助長する第３流体流を供給す
る、該カーテンポートを画定する、装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の装置において、前記入口組立体は、サンプルプローブを収容するよう
構成し、前記カーテンポートは、前記サンプルプローブを前記入口組立体内に挿入すると
き、サンプルプローブの先端の周りに少なくとも部分的に周方向に配置する、装置。
【請求項２６】
請求項２４又は２５記載の装置において、さらに、空気を前記抽出ポートから排気しか
つ空気を前記カーテンポートに供給する排気モジュールを備える、装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の装置において、前記排気モジュールは、前記抽出ポートを通過する第
１流体流の第１流量及び前記カーテンポートを通過する第３流体流の第２流量を互いに独
立的に制御するよう構成する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルプローブの入口フローシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン移動度分光分析は、イオン化物質、例えば、分子及び原子を分離して同定するの
に使用できる分析技術である。イオン化物質は搬送バッファガスにおける移動度に基づい
て気相で同定することができる。したがって、イオン移動度分光分析（ＩＭＳ：ion mobi
lity spectrometer）は、関心対象サンプルからの物質をイオン化し、またこの結果生ず
るイオンが検出器に到達するに要する時間を測定することによって物質を同定することが
できる。イオンの飛行時間はイオン移動度に関連し、イオン移動度は、イオン化された物
質の質量及びジオメトリに関連する。ＩＭＳ検出器の出力はピーク高さ対ドリフト時間の
スペクトルとして視覚的に表すことができる。幾つかの場合、ＩＭＳ検出は上昇した温度
（例えば、１００℃より高い）で行う。他の場合、ＩＭＳ検出は加熱することなく行うこ
とができる。ＩＭＳ検出は軍事用途及び安全用途に使用することができ、例えば、ドラッ
グ、爆発物等々を検出することができる。ＩＭＳ検出は、さらに、研究室での分析用途で
、質量分光分析、液体クロマトグラフィ等々のような補完検出技術とともに使用すること
ができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
サンプルプローブは、分光分析システムのような分析機器によく使用され、関心対象サ
ンプルを採取し、次にサンプルを分析装置に導入する。例えば、サンプルプローブは、一
般的にサンプルを表面から収集するＩＭＳ検出器システムに使用される。このとき、サン
プルは、例えば、デソーバを使用してＩＭＳ検出器に導入し、サンプルの一部を蒸発させ
ることができる。ＩＭＳ検出器のサンプル採取（サンプリング）用ピンホールの前方にお
けるサンプルプローブを加熱することにより、サンプルを脱離させて、任意な関心対象物
質の追跡物質をＩＭＳ機器によって検出することができる。しかし、この構成におけるサ
ンプルプローブは、望ましくない対流を発生し、サンプルプローブからのサンプル物質を
ピンホールから離れる方向に搬送するおそれがある。
【０００４】
幾つかのケースにおいて、対流は重力に依存する場合がある。したがって、ＩＭＳ検出
器の有効性及び／又は感度は、サンプルを脱離させるときのＩＭＳ検出器の向き及び／又
はサンプルプローブの向きに左右されることがある。オペレータはＩＭＳ検出器を様々な
向きにして使用するので、またさらに、サンプルプローブは関心対象サンプルを不均一に
（例えば、使用の角度、方向等々に基づいて）収集するので、ＩＭＳ検出器の向き及びサ
ンプルプローブにおけるサンプル分布の組合せにより、様々な対流を発生し、これら対流
のうち幾つかはサンプルをピンホールから離れる方向に導くことがあり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
抽出ポートを使用して流体流をサンプル収容ポートに向けて誘導するシステム及び技術
について記載する。例えば、装置は、サンプル収容ポートと、このサンプル収容ポートに
隣接配置するよう構成した入口組立体とを有する。入口組立体は、サンプルを収容するた
めの容積部を画定し、また抽出ポートを画定するギャップを有する。抽出ポートは、１つ
の流体流を抽出して、他の流体流をサンプル収容ポートに向けて流すのを助長するよう構
成する。抽出ポートはサンプル収容ポートの周りの環状フローポートとして構成すること
ができる。幾つかの実施形態において、装置は、さらに、サンプル収容ポート及び抽出ポ
ートから離して配置したカーテンポートを有する。カーテンポートは、流体を入口組立体
の内面から引き離しサンプル収容ポートに向かうよう案内する、及び／又は制御した空気
環境を生成する、及び／又は外部汚染源からサンプル収容ポートを隔離するのにも使用す
ることができる。
【０００６】
この概要は、以下の詳細な説明に記載の簡素化した形式でのコンセプトのうち選択した
ものを紹介するためのものである。この概要は、特許請求した要旨の重要な特徴又は根本
的特徴を同定すること意図するものではなく、特許請求した要旨の範囲を決定する一助と
して使用することを意図するのでもない。
【０００７】
添付図面につきより詳細な説明を記載する。図面において、参照数字の最左側の桁は、
参照数字が現れる図番を示す。説明及び図面における異なる実施形態における同一参照数
字は類似又は同一の対象物を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】サンプル採取用のピンホールに隣接配置した抽出ポートと、抽出ポートから離れるカーテンポートとを有する入口組立体であって、サンプルプローブを入口組立体内に配置した、本発明の例示的実施形態による該入口組立体を示す一部断面とする側面図である。
【図１Ｂ】サンプル採取用のピンホールに隣接配置した抽出ポートを有する入口組立体であって、サンプルプローブを入口組立体内に配置した、本発明の例示的実施形態による該入口組立体を示す一部断面とする側面図である。
【図１Ｃ】サンプル採取用のピンホールに隣接配置した抽出ポートと、抽出ポートから離れるカーテンポートとを有する入口組立体であって、入口組立体を蒸気サンプリング構成に使用する、本発明の例示的実施形態による該入口組立体を示す一部断面とする側面図である。
【図１Ｄ】サンプル採取用のピンホールに隣接配置した抽出ポートを有する入口組立体であって、入口組立体を蒸気サンプリング構成に使用する、本発明の例示的実施形態による該入口組立体を示す一部断面とする側面図である。
【図２Ａ】サンプル検出器の排出モジュールに作用可能に接続したコントローラを有するシステムであり、コントローラを使用して排気モジュールの動作を制御し、１つ又は複数のサンプルプローブ構成及び蒸気サンプリング構成におけるサンプル検出器の入口の動作を助長する、本発明の例示的実施形態によるシステムを示すブロック図である。
【図２Ｂ】サンプル検出器に作用可能に接続したコントローラを有するシステムであり、コントローラを使用して排気モジュールの動作を制御し、１つ又は複数のサンプルプローブ構成及び蒸気サンプリング構成におけるサンプル検出器を作動させる、本発明の例示的実施形態によるシステムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
サンプル物質を検出装置のサンプル入口ポートに向かわせる技術を記載する。例えば、
サンプル検出器の入口組立体は、抽出ポートと、できればサンプル物質をサンプル採取用
のピンホールに向かわせるカーテンポートとを有することができる。空気等々の流体の流
れに沿って搬送されるサンプル物質は、ピンホールに向けて導かれ、サンプル物質を、例
えば、サンプル採取用のピンホールに隣接するサンプルプローブの先端の実質部分から搬
送する。さらに、抽出ポートを経る空気流は入口組立体の内壁から離れるよう物質を搬送
し、抽出ポートを使用する検出装置から空気を排気することができる。このことはとくに
、入口組立体の内壁が、先行サンプルからの物質を含む蒸気で被覆されるようになるとき
有用となり、さもないと後続サンプルを汚染するおそれがある。本発明による技術は、サ
ンプル濃度の装置の向き及び／又はサンプル分布に対する依存性を少なくすることができ
る。これにより、最小濃度と最大濃度との間の差を減少し、種々の条件下における検出の
合理的な限界を得る一助となることができる。さらに、カーテンポートを設けるとき、サ
ンプル入口を検出器外部のあり得る汚染物から隔離して、制御されたサンプル採取環境が
得られる。
【００１０】
図１Ａ〜１Ｄは入口組立体１００を示し、この入口組立体１００を、例えば、図２に示
すＩＭＳシステム２００のようなサンプル検出器に使用することができる。例えば、入口
組立体１００はＩＭＳシステム２００に使用して、ＩＭＳシステム２００に関心対象サン
プルを供給する（例えば、図１Ａ及び１Ｂに示すようなサンプルプローブ１０２から、及
び／又は図１Ｃ及び１Ｄに示すような周囲環境から）。実施形態において、サンプルはサ
ンプル採取用のピンホールからＩＭＳシステム２００によって収容することができる。入
口組立体１００は、ピンホール１０４に隣接配置することができる抽出ポート１０６を有
する。サンプルプローブ１０２を入口組立体１００に挿入するとき、抽出ポート１０６は
サンプルプローブ１０２の近傍に位置する。
【００１１】
抽出ポート１０６を使用して、流体流（例えば、空気流）をピンホール１０４に向けて
引き込む。例えば、流体が、例えば、サンプル検出器の方向に抽出ポート１０６により引
き込まれるとき、流体はピンホールに向かうようにも引き込まれる。幾つかの実施形態に
おいて、抽出ポート１０６は、ピンホール１０４に隣接しかつ同一平面上となるよう入口
組立体１００によって画定される環状フローポートとして構成する。例えば、抽出ポート
１０６は、ピンホール１０４の周りに周方向に配置することができる。したがって、流体
流は抽出ポート１０６の環状体周りにほぼ均一に配列され、これによりピンホール１０４
に向かう流体流は、入口組立体１００及び／又はサンプルプローブ１０２の方向的指向性
には少なくともほぼ無関係となる。均一な流れは、例えば、各ポートを包囲する円形の流
れ制限部を有する狭い空間によって生ずることができる。２個又はそれ以上のピンホール
１０４を設ける実施形態において、２個又はそれ以上の抽出ポート１０６を、各ピンホー
ルにつき各１個設けることができる。
【００１２】
実施形態において、抽出ポート１０６を通過する流体の流量（流速）は、例えば、デソ
ーバによって生ずる対流に打ち勝つに十分高くなるよう選択することができる。このよう
にして、ピンホール１０４に向かう流体流は、入口組立体１００及び／又はサンプルプロ
ーブ１０２の方向的指向性に少なくともほぼ無関係となり得る。他の実施形態において、
抽出ポート１０６は、サンプル検出が蒸気サンプル採取（スニッフィング）構成で作動さ
せるとき使用することができる。この実施形態において、サンプルプローブ１０２は関心
対象サンプルを得るのに必ずしも必要ではない。むしろ、検出器外部の空気（例えば、周
囲空気）を入口組立体１００から引き込むことができる。この空気流は、抽出ポート１０
６を経る流体流によって発生及び／又は助長することができる。
【００１３】
本明細書及び添付図面は、ピンホール１０４周りにほぼ均一な空気流を生ずるよう構成
した環状の抽出ポート１０６を記載するが、この特別な実施形態は単に例示としてのみ記
載したものであり、本発明を限定することは意図しない。したがって、他の実施形態にお
いて、他の様々な形状の抽出ポート、例えば、正方形形状の開孔、長方形形状の開孔、楕
円形状の開孔、菱形形状の開孔等々の抽出ポートを設けることができる。さらに、１個よ
り多い開孔、例えば、２個、３個、４個等々の数の開孔を設けることができる。これら付
加的開孔は種々の形状（例えば、上述したような）にすることができる。さらに、これら
他の開孔形態によって生ずる流れは、ほぼ均一でないことがあり得ることに留意されたい
。
【００１４】
幾つかの実施形態において、２個又はそれ以上の個別のフローポートを設けることがで
きる。例えば、カーテンポート１０８を入口組立体１００に設けることができる。カーテ
ンポート１０８は、サンプルプローブ１０２を入口組立体１００に配置するときサンプル
プローブ１０２の先端をほぼ包囲するよう配置する。カーテンポート１０８を使用して流
体流（空気流）を入口組立体１００の内部に引き込む。幾つかの実施形態において、カー
テンポート１０８は、サンプルプローブ１０２を入口組立体１００内に挿入するとき、入
口組立体１００がサンプルプローブ１０２の先端に隣接することによって画定される環状
のフローポートとして構成する。例えば、カーテンポート１０８はサンプルプローブ１０
２の先端の周りにほぼ周方向に配置することができる。したがって、流体流はカーテンポ
ート１０８の環状体周りにほぼ均一になり、これにより、ピンホール１０４に向かう流体
流は、入口組立体１００及び／又はサンプルプローブ１０２の方向的指向性とは少なくと
もほぼ無関係となる。２個以上のピンホール１０４を設ける実施形態において、２個以上
の抽出ポート１０６及び２個のカーテンポート１０８を、各ピンホールに対して各１個と
なるよう設けることができる。
【００１５】
サンプルプローブ１０２を使用する実施形態において、カーテンポート１０８を使用し
て、サンプルプローブ１０２の先端上の流体流をピンホール１０４に向けて押しやるとと
もに、入口組立体１００から退出し、また汚染物が入口組立体１００に進入するのを防止
し得る付加的流体流を生ずることができる（例えば、図１Ａ参照）。この実施形態におい
て、カーテンポート１０８に流入する流量は、抽出ポート１０６から流出する流量よりも
大きい。例えば、１つの特別な実施形態において、抽出ポート１０６を通過する流量はほ
ぼ毎分２００ミリリットル（２００ｍｌ／ｍｉｎ）であるとともに、カーテンポート１０
８を通過する流量はほぼ毎分３００ミリリットル（３００ｍｌ／ｍｉｎ）である。この実
施形態において、ピンホール１０４に向かう流量はほぼ２０ミリリットル（２０ｍｌ／ｍ
ｉｎ）である。この実施形態において、８０ミリリットル（８０ｍｌ／ｍｉｎ）の余剰流
が入口組立体１００から流出し（例えば、図１Ａに示すように）、汚染物がサンプルに影
響を与えるのを防止する、又はサンプルを汚染するのを最小限にする。しかし、これら流
量は例示としてのみ記載したものであり、本発明を限定することを意味するものではない
。したがって、他の流量を入口組立体１００に適用することができる。
【００１６】
他の実施形態において、カーテンポート１０８は、サンプル検出器を蒸気サンプリング
構成で作動させるときに使用することができる。この実施形態において、サンプルプロー
ブ１０２は、関心対象サンプルを得るのに必ずしも必要ではない。むしろ、検出器外部か
らの空気（周囲空気）を入口組立体１００から引き込むことができる。この空気流は、抽
出ポート１０６を通過する流体流によって、発生及び／又は促進することができる。例え
ば、抽出ポート１０６を通過する流体流の量は、カーテンポート１０８を経て入口組立体
１００に向けて空気を引き込む流体流の量よりも相当大きくすることができる。カーテン
ポート１０８を通過する流体流を使用して、入口組立体１００の内面から流体を引き離し
てピンホール１０４に向かうよう誘導し、これにより汚染作用を少なくすることができる
。
【００１７】
本明細書及び添付図面は、サンプルプローブ１０２の周囲にほぼ均一な空気流を生ずる
よう構成した環状のカーテンポート１０８について記載したが、この特別な実施形態は単
に例示として記載したものであり、本発明を限定することを意味するものではない。した
がって、他の実施形態において、他の様々な形状のカーテンポートを設けることができ、
例えば、正方形形状の開孔、長方形形状の開孔、楕円形状の開孔、菱形形状の開孔等々の
カーテンポートを設けることができる。さらに、１個より多い開孔、例えば、２個、３個
、４個等々の数の開孔を設けることができる。これら付加的開孔は種々の形状（例えば、
上述したような）にすることができる。さらに、これら他の開孔形態によって生ずる流れ
は、ほぼ均一でないことがあり得ることに留意されたい。
【００１８】
実施形態において、カーテンポート１０８を通過する流体流は、潜在的な汚染物を除去
するため、浄化及び／又は乾燥することができる。例えば、ＩＭＳ検出器のハウジング外
部からハウジング内にファン又は類似物によって引き込まれる周囲空気は、木炭フィルタ
を使用して浄化し、カーテンポート１０８に供給することができる。他の実施形態におい
て、空気流はポンプ及び／又は圧縮空気キャニスタのような圧縮空気源を用いて供給する
ことができる。幾つかの実施形態において、センサのようなトリガを使用し、例えば、サ
ンプルプローブを挿入及び／又は入口組立体１００に対して挿入及び／又は取外すときフ
ァンをオンにすることができる。センサとしては、必ずしも限定しないが、光センサ、機
械的センサ、近接センサ等々があり得る。他の実施形態において、クリーンな及び／又は
乾燥した空気をカーテンポート１０８にほぼ連続的に供給することができる。
【００１９】
図２は、イオン移動度分光分析（ＩＭＳ）システム２００のような分光分析システムを
示す。ＩＭＳ検出技術を本明細書に記載するが、様々な異なる分光分析装置も、本発明の
構造、技術及び手法から恩恵を受けられることに留意されたい。このような変更も本発明
は包括及び包含することを意図する。ＩＭＳシステム２００は非加熱（外気温又は室温）
検出技術を用いる分光分析機器を有することができる。例えば、ＩＭＳシステム２００は
、軽量の爆発物検出器として構成することができる。しかし、爆発物検出器は単に例示と
して記載したものであり、本発明を限定することを意味するものではない。したがって、
本発明技術は他の分光分析構成に使用することができる。例えば、ＩＭＳシステム２００
は、化学物質検出器として構成することができる。さらに、他の実施形態において、ＩＭ
Ｓシステム２００は加熱検出技術を用いることができる。例えば、ＩＭＳシステム２００
は、適度に加熱した検出器、完全に加熱した検出器等々として構成することができる。Ｉ
ＭＳシステム２００は、関心対象サンプルからの物質をイオン化領域／チャンバに導入す
るためのサンプル収容ポートを有するサンプル検出器２０２のような検出器デバイスを含
み得る。例えば、サンプル検出器２０２は、採取すべき空気をサンプル検出器２０２に受
け入れる入口２０４を有する。例示的実施形態において、入口２０４は上述した入口組立
体１００のように構成することができる。幾つかの実施形態において、サンプル検出器２
０２は、ＩＭＳの入口２０４に整列して接続したガスクロマトグラフ（図示せず）のよう
な他のデバイスを有することができる。
【００２０】
入口２０４は、様々なサンプル導入手法を採用することができる。幾つかの実施形態に
おいて、空気流を使用することができる。他の実施形態において、ＩＭＳシステム２００
は物質を入口２０４に引き込む種々の流体及び／又はガスを使用することができる。物質
を入口２０４に引き込む手法としては、ファン、加圧ガス、ドリフト領域／チャンバに流
すドリフトガスによって生ずる真空等々の使用がある。例えば、サンプル検出器２０２を
サンプリングラインに接続し、ファンを用いて周囲環境（例えば、室内空気）をサンプル
ラインライン内に引き込む。ＩＭＳシステム２００はほぼ大気圧で作動させることができ
るが、空気又は他の流体の流れを用いてサンプル物質をイオン化領域内に導入することが
できる。他の実施形態において、ＩＭＳシステム２００は、より低い圧力（すなわち、大
気圧より低い圧力）で作動させることができる。さらに、ＩＭＳシステム２００は、サン
プル源からの物質導入を行う他のコンポーネントを有することができる。例えば、ヒータ
のようなデソーバをＩＭＳシステム２００に設け、サンプルの少なくとも一部を蒸発させ
（例えば、その気相を進入させ）、そのサンプル部分を入口２０４に引き込むことができ
る。例えば、サンプルプローブ、綿棒、拭き取りシート等を使用して、表面から関心対象
サンプルを採取することができる。このとき、サンプルプローブはサンプルをＩＭＳシス
テム２００の入口２０４に送給するのに使用できる。ＩＭＳシステム２００は、さらに、
大量の物質を濃縮させる又はイオン化領域に進入させる予濃縮器を有することができる。
【００２１】
サンプルの一部は、小さい開孔を有する入口（ピンホール１０４）から、例えば、ＩＭ
Ｓ検出器２０２の内部容積に流体連通するダイヤフラムを使用してＩＭＳ検出器２０２内
に引き込むことができる。例えば、内部容積内の内圧がダイヤフラムの移動によって減少
するとき、サンプルの一部は入口２０４からＩＭＳ検出器２０２内にピンホール１０４を
経て移送される。ピンホール１０４を通過した後、このサンプル部分は検出モジュール２
０６に進入する。この検出モジュール２０６は、例えばコロナ放電イオナイザのようなイ
オン化源（例えば、コロナ放電ポイントを有する）を使用してサンプルをイオン化するイ
オン化領域を有することができる。しかし、コロナ放電イオナイザは、例示として記載し
たものであり、本発明を限定することを意味するものではない。イオン化源の他の例とし
ては、必ずしも限定しないが、放射性及び電気的なイオン化源、例えば、光イオン化源、
エレクトロスプレーイオン化源、マトリクス支援レーザー脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ：ma
trix assisted laser desorption ionization）源、ニッケル６３源（Ｎｉ６３）等々が
ある。幾つかの実施形態において、イオン化源は関心対象サンプルからの物質を複数ステ
ップでイオン化することができる。例えば、イオン化源は、イオン化領域内のガスをイオ
ン化するコロナを発生することができ、これに続いて関心対象の物質をイオン化する。ガ
スの例としては、必ずしも限定しないが、窒素、水蒸気、空気内に含まれるガス等々があ
る。
【００２２】
実施形態において、検出モジュール２０６は、ポジティブモード、ネガティブモード、
ポジティブモードとネガティブモードとの間での切替え等々で動作することができる。例
えば、ポジティブモードでは、イオン化源は関心対象サンプルから正イオンを発生するこ
とができるとともに、ネガティブモードでは、イオン化源は関心対象サンプルから負イオ
ンを発生することができる。ポジティブモード、ネガティブモード、又はポジティブモー
ドとネガティブモードとの間での切替えにおける検出モジュール２０６の動作は、実施の
優先順位、予想されるサンプルのタイプ（例えば、爆発物、麻薬、有毒工業化学物質）等
々に依存し得る。さらに、イオン化源は周期的なパルス動作をする（例えば、サンプル導
入、ゲート開放、イベント発現等々に基づいて）ことができる。
【００２３】
この後、サンプルイオンは電界を用いてゲートグリッドに向って進むことができる。ゲ
ートグリッドは、一時的に開いてサンプルイオンの小群集をドリフト領域に進入させるこ
とができる。例えば、検出モジュール２０６は、ドリフト領域の入口端部に電子的シャッ
タ又はゲートを有することができる。実施形態において、ゲートはドリフト領域へのイオ
ン進入を制御する。例えば、ゲートとしては電位差を印加又は除去するワイヤメッシュが
あり得る。ドリフト領域は長さに沿って間隔を開けて配置した電極（例えば、合焦リング
）を有し、電界を加えてイオンをドリフト領域に沿って引き込む及び／又はイオンをドリ
フト領域におけるゲートとはほぼ反対側の検出器に向かって進ませることができるように
する。例えば、電極を有するドリフト領域はドリフト領域にほぼ均一な電界を加えること
ができる。サンプルイオンは、種々のサンプルイオンの飛行時間を分析する分析機器に接
続したコレクタ電極で捕集することができる。例えば、ドリフト領域の末端部におけるコ
レクタプレートがドリフト領域に沿って通過するイオンを捕集することができる。
【００２４】
ドリフト領域を使用して、個別イオンのイオン移動度に基づいてドリフト領域に進入し
たイオンを分離することができる。イオン移動度は、イオンにおける電荷、イオン質量、
ジオメトリ等々によって決まる。このようにして、ＩＭＳシステム２００はイオンを飛行
時間に基づいて分離することができる。ドリフト領域は、ゲートからコレクタまで延在す
るほぼ均一な電界を有することができる。コレクタはコレクタプレート（例えば、ファラ
デープレート）とすることができ、このコレクタプレートは、イオンがコレクタプレート
に接触するときの帯電に基づいてイオンを検出する。実施形態において、ドリフトガスは
、イオンのコレクタプレートに向かう移行経路とはほぼ反対方向にドリフト領域に供給す
ることができる。例えば、ドリフトガスはコレクタプレートに隣接する位置からゲートに
向けて流すことができる。ドリフトガスの例としては、必ずしも限定しないが、窒素、ヘ
リウム、空気、再循環する空気（例えば、浄化及び／又は乾燥した空気）等々がある。例
えば、ポンプを使用して、イオン流の方向とは逆方向にドリフト領域に沿って空気を循環
させることができる。空気は、例えば、分子篩パックを使用して乾燥及び浄化することが
できる。
【００２５】
実施形態において、サンプル検出器２０２は、関心対象物質の同定を促進する種々の成
分を有することができる。例えば、サンプル検出器２０２は、検量体及び／又はドーパン
ト成分を含む１つ又は複数のセルを有することができる。検量体を使用してイオン移動度
測定の較正を行うことができる。ドーパントを使用して干渉イオンのイオン化を阻止する
ことができる。ドーパントは、サンプル物質と組合せてイオン化し、サンプル物質単独に
相当するイオンよりも一層効率的に検出できるイオンを形成することもできる。ドーパン
トは、入口２０４、イオン化領域及び／又はドリフト領域のうち１つ又はそれ以上に設け
ることができる。サンプル検出器２０２は、異なる種々の場所に、可能であればサンプル
検出器２０２の動作中異なる種々の時点でドーパントを供給するよう構成することができ
る。サンプル検出器２０２は、ＩＭＳシステム２００の他のコンポーネントの動作にドー
パント送給を調和させるよう構成することができる。
【００２６】
コントローラ２５０は、コレクタプレートにイオンが到達するとき、コレクタプレート
における帯電の変化を検出することができる。したがって、コントローラ２５０は対応す
るイオンから物質を同定することができる。実施形態において、コントローラ２５０はゲ
ートの開放を制御するのにも使用して、ドリフト領域に沿う様々なイオンの飛行時間のス
ペクトルを生成することができる。例えば、コントローラ２５０を使用してゲートに印加
する電圧を制御することができる。ゲートの動作は、周期的に、イベントが生起する際等
々で生ずるよう制御することができる。例えば、コントローラ２５０は、イベント生起、
周期的に等々に基づいてどのくらい長くゲートを開放及び／又は閉鎖するかを調整するこ
とができる。さらに、コントローラ２５０は、イオン化源のモード（例えば、検出モジュ
ール２０６がポジティブモード又はネガティブモードにあるか）に基づいてゲートに加え
る電位を切り替えることができる。幾つかの実施形態において、コントローラ２５０は、
爆発物及び／又は化学物質の存在を検出し、またインジケータ２５８にこのような物質に
関する警報又は表示を生ずるよう構成することができる。
【００２７】
実施形態において、そのコンポーネントのうち幾つか又はすべてを含むＩＭＳシステム
２００はコンピュータ制御の下で動作することができる。例えば、プロセッサは、ＩＭＳ
システム２００とともに、又はＩＭＳシステム２００内に設けることができ、本明細書に
記載したＩＭＳシステム２００のコンポーネント及び機能を制御することができ、この制
御は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア（例えば、固定論理回路）、手動処
理、又はそれらの組み合せを用いて行うことができる。本明細書に使用する用語「コント
ローラ」、「機能性」、「サービス」、「論理」は、一般的にソフトウェア、ファームウ
ェア、ハードウェア、又はＩＭＳシステム２００を制御するのに関連するソフトウェア、
ファームウェア、又はハードウェアの組合せを表す。ソフトウェアによる実施形態の場合
、モジュール、機能性、又は論理は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ又はＣＰＵｓ）で実行
するときの特定タスクを実施する、プログラムコードを表す。プログラムコードは、１つ
又は複数のコンピュータ可読記憶デバイス（例えば、内部メモリ及び／又は１つ以上の有
形媒体）に格納することができる。本明細書に記載の構造、機能、手法及び技術は、種々
のプロセッサを有する様々な市販のコンピュータプラットフォームに実装することができ
る。
【００２８】
例えば、図２Ｂに示すように、サンプル検出器２０２を、抽出ポート１０６及び／又は
カーテンポート１０８からの流体抽出を制御するコントローラ２５０に接続することがで
きる。例えば、コントローラ２５０は、１個又は複数個のファン（例えば、バッテリ駆動
のファン）、バルブ、ルーバ、ベント等々を有してサンプル検出器２０２の入口２０４か
らの流体抽出を制御するための排気モジュール２０８に接続することができ、流体抽出は
、例えば、入口２０４の抽出ポート１０６から放出する流体の流量を制御する、及び／又
は入口２０４のカーテンポート１０８から放出する流体の流量を制御することによって行
う。したがって、抽出ポート１０６及びカーテンポート１０８の双方を使用する実施形態
において、流体の流量は、抽出ポート１０６及びカーテンポート１０８に対して独立的に
制御可能にすることができ、これにより、サンプルプローブを使用する実施形態と、蒸気
サンプリングを行う実施形態との間における切替えを可能にする。
【００２９】
コントローラ２５０は、処理モジュール２５２、通信モジュール２５４及びメモリモジ
ュール２５６を有することができる。処理モジュール２５２は、コントローラ２５０の機
能性を処理し、また任意な数のプロセッサ、マイクロコントローラ、又は他の処理システ
ム及び内蔵若しくは外部メモリを有し、コントローラ２５０がアクセスする又は発生する
データ及び他の情報を格納することができる。処理モジュール２５２は、本明細書に記載
の技術を実装する、１つ以上のソフトウェアプログラムを実行することができる。この処
理モジュール２５２は、形成する材料によって限定されず、そこに採用される、また類似
の処理機構は、半導体及び／又はトランジスタ（電子的集積回路（ＩＣ）コンポーネント
）等々を介して実装することができる。
【００３０】
通信モジュール２５４は、サンプル検出器２０２のコンポーネントと通信する動作がで
きるよう構成する。通信モジュール２５４は、さらに、処理モジュール２５２と通信可能
に（例えば、サンプル検出器２０２から処理モジュール２５２への入力部と通信するよう
）接続する。通信モジュール２５４及び／又は処理モジュール２５２は、さらに、種々の
異なるネットワーク、例えば必ずしも限定しないが、インターネット、携帯電話ネットワ
ーク、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（Ｗ
ＡＮ）、無線ネットワーク、公衆電話網、イントラネット等々と通信するよう構成するこ
とができる。
【００３１】
メモリモジュール２５６は、例えば、格納の機能性を与え、コントローラ２５０の動作
に関連する種々のデータ、例えばソフトウェアプログラム及び／又はコードセグメント、
若しくは処理モジュール２５２及び可能であればコントローラ２５０の他のコントローラ
に命令する他のデータを格納し、本明細書に記載のステップを実行する有形コンピュータ
可読媒体とする。したがって、メモリは、ＩＭＳシステム２００（システムのコンポーネ
ントを含む）を動作させるための命令プログラム、スペクトルデータ等々のデータを格納
することができる。単独メモリモジュール２５６を示すが、広範囲にわたる種々のタイプ
のメモリ及びメモリの組合せ（例えば、有形非一時的メモリ）を使用することができる。
メモリモジュール２５６は、処理モジュール２５２に統合し、スタンドアロンメモリを有
する、又はそれらの組合せとすることができる。
【００３２】
メモリモジュール２５６としては、必ずしも限定しないが、取外し可能及び取外し不能
の記憶コンポーネント、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オン
リー・メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ（例えば、セキュア・デジタル(ＳＤ)メモリ
カード、ミニＳＤメモリカード、及び／又はマイクロＳＤメモリカード）、磁気メモリ、
光メモリ、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）メモリデバイス、ハードディスクメ
モリ、外部メモリ及び他のタイプのコンピュータ可読記憶媒体がある。実施形態において
、サンプル検出器２０２及び／又はメモリモジュール２５６は、取外し可能集積回路カー
ド（ＩＩＣ）メモリ、例えば、加入者識別モジュール（ＳＩＭ：Subscriber Identity Mo
dule）カード、汎用加入者識別モジュール（ＵＳＩＭ：Universal Subscriber Identity 
Module）カード、汎用集積回路カード（ＵＩＣＣ）等々を含むことができる。
【００３３】
実施形態において、様々な分析デバイスが本明細書に記載した構造、技術、手法等々を
利用することができる。したがって、ＩＭＳシステム２００を本明細書で記載したが、様
々な分析機器が本明細書に記載した技術、手法、構造等々を利用することができる。これ
らデバイスは、限定した機能性（例えば、シンデバイス）又は堅牢な機能性（例えば、シ
ックデバイス）を有するよう構成することができる。したがって、デバイスの機能性は、
デバイスのソフトウェア又はハードウェアリソース、例えば、処理パワー、メモリ（例え
ば、データ記憶能力）、分析能力等々に関連し得る。
【００３４】
実施形態において、サンプル収容ポートを有するサンプル検出器と、サンプル検出器の
サンプル収容ポートに隣接配置するよう構成した入口組立体であって、サンプルを収容す
る容積部を画定し、また第１流体流を抽出して、第２流体流をサンプル収容ポートに向け
て流すのを助長するよう構成した抽出ポートを画定するギャップを有する、該入口組立体
と、空気を抽出ポートから排気する排気モジュールと、を備えるシステムを提供する。こ
の実施形態において、システムは、特許請求の範囲における任意な従属請求項で定義した
システムの特徴を有することができる。
【００３５】
装置は、サンプル収容ポートと、及びこのサンプル収容ポートに隣接配置するよう構成
した入口組立体とを有する。入口組立体は、サンプルを収容するための容積部を画定し、
また抽出ポートを画定するギャップを有する。抽出ポートは、１つの流体流を抽出して、
他の流体流をサンプル収容ポートに向けて流すのを助長するよう構成する。抽出ポートは
サンプル収容ポートの周りの環状フローポートとして構成することができる。幾つかの実
施形態において、装置は、さらに、サンプル収容ポート及び抽出ポートから離して配置し
たカーテンポートを有する。カーテンポートは、流体を入口組立体の内面から引き離しサ
ンプル収容ポートに向かうよう案内する、及び／又は制御した空気環境を生成する、及び
／又は外部汚染源からサンプル収容ポートを隔離するのにも使用することができる。
【００３６】
本発明の要旨を特別な構造上の特徴及び／又は方法論的行為について説明してきたが、
特許請求の範囲で定義される発明の要旨は上述の特別な特徴又は行為に必ずしも限定しな
い。種々の形態を説明したが、装置、システム、サブシステム、コンポーネント等々は、
本発明から逸脱することなく、様々なやり方で構成することができる。むしろ、特別な特
徴及び行為は特許請求の範囲を実施する例示的な形式として開示するものである。
【図１Ａ】
2018081107.tif 000003
【図１Ｂ】
2018081107.tif 000004
【図１Ｃ】
2018081107.tif 000005
【図１Ｄ】
2018081107.tif 000006
【図２Ａ】
2018081107.tif 000007
【図２Ｂ】
2018081107.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月17日(2018.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル検出器によって分析すべき流体流からサンプルを採取するよう構成されたサンプル収容ポートと、
前記サンプル収容ポートによるサンプル採取のために、前記流体流を抽出ポートに向けて引き込むよう配置した抽出ポートと、
前記抽出ポートから離間した位置にあるカーテンポートと、
前記抽出ポートからの第１流体流を排出し、前記カーテンポートに第２流体流を供給する排気モジュールと、を備え、
前記カーテンポートからの前記第２流体流は、前記サンプル収容ポートによるサンプル採取のために前記抽出ポートに向かう前記流体流の一部となるよう構成されている装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記抽出ポートは、前記サンプル収容ポートから離れるとともに、また前記サンプル収容ポートを少なくとも部分的に包囲する、装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の装置において、前記抽出ポートは、前記抽出ポートに向かう前記流体流が前記サンプル収容ポートの周りに均一に分布するよう構成する、装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の装置において、前記サンプル収容ポートは、前記抽出ポートを有する表面を通って延在している、装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、前記サンプル収容ポートの少なくとも一部は、前記抽出ポートと同一平面上に存在する、装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項記載の装置において、サンプルプローブを収容するよう配置し、入口組立体に挿入したプローブがサンプルを流体流に供給できるようにする該入口組立体を備える、装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、前記入口組立体にプローブが挿入されることに応じて空気の流れが前記カーテンポートに供給されるよう構成されている、装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の装置において、前記入口組立体は、前記サンプル検出器の前記サンプル収容ポートに隣接配置され、サンプルを収容する容積部を画定するとともに、前記抽出ポートを画定するギャップを有する、装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、前記抽出ポートは、前記サンプル収容ポートの周りに少なくとも部分的に周方向に配置する、装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の装置において、前記サンプル検出器の前記サンプル収容ポートは、サンプル採取用のピンホールを有し、前記抽出ポートは、前記サンプル採取用のピンホールの周りに配置した環状フローポートを有する、装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のうちいずれか一項記載の装置において、前記入口組立体は、該入口組立体の壁においてカーテンポートを画定する、装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、前記入口組立体は、サンプルプローブを収容するよう構成し、前記カーテンポートは、前記サンプルプローブを前記入口組立体内に挿入するとき、サンプルプローブの先端の周りに少なくとも部分的に周方向に配置する、装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちいずれか一項記載の装置において、前記排気モジュールは、さらに、前記抽出ポートを通過する第１流体流の第１流量及び前記カーテンポートを通過する第２流体流の第２流量を互いに独立的に制御するよう構成する、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、前記第１流量よりも前記第２流量が大きくなる第１の動作モードと、前記第２流量よりも前記第１流量が大きくなる第２の動作モードとを有する、装置。
【請求項１５】
サンプル収容ポートと、
サンプルを収容するための容積部を画定し、また第１流体流を抽出して、流体流を前記サンプル収容ポートに向けて流すのを助長するよう構成した抽出ポートを有する入口組立体であって、さらに前記サンプル収容ポートに向けた流体流の一部を構成する第２流体流を供給するためのカーテンポートを有する該入口組立体と、
空気を前記抽出ポートから排気しかつ空気を前記カーテンポートに供給する排気モジュールと、を備える、装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置において、前記抽出ポートは、前記サンプル収容ポートの周りに少なくとも部分的に周方向に配置する、装置。
【請求項１７】
請求項１５又は１６記載の装置において、前記サンプル収容ポートは、サンプル採取用のピンホールを有し、前記抽出ポートは、前記サンプル採取用のピンホールの周りに配置した環状フローポートを有する、装置。
【請求項１８】
請求項１５記載の装置において、前記入口組立体は、サンプルプローブを収容するよう構成し、前記カーテンポートは、前記サンプルプローブを前記入口組立体内に挿入するとき、サンプルプローブの先端の周りに少なくとも部分的に周方向に配置する、装置。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のうちいずれか一項記載の装置において、前記排気モジュールは、前記抽出ポートを通過する第１流体流の第１流量及び前記カーテンポートを通過する第２流体流の第２流量を互いに独立的に制御するよう構成する、装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置において、前記第１流量よりも前記第２流量が大きくなる第１の動作モードと、前記第２流量よりも前記第１流量が大きくなる第２の動作モードとを有する、装置。
【請求項２１】
請求項１〜２０のうちいずれか一項記載の装置と、前記サンプル収容ポートを通過するサンプルを採取するよう構成された検出器と、を備えたシステム。

【外国語明細書】
2018081107000001.pdf