(57)【要約】【課題】簡便なクリーニングを実現することを課題とする。【解決手段】粒状の検出対象物質が気流とともに導入される吸気口３と、導入された検出対象物質を濃縮するサイクロン５と、導入された検出対象物質を分析する質量分析計２０と、質量分析計２０に含まれ、検出対象物質が吸気口３から質量分析計２０に吸引されるよう負圧を発生する吸気ポンプ２０１と、を有し、吸気口３と、サイクロン５との間の導入管４上に、導入管４にクリーニング剤を導入するクリーニング剤導入部１が備えられることを特徴とする。【選択図】図１
2018013377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状の検出対象物質が気流とともに導入される導入部と、
導入された前記検出対象物質を分析する分析部と、
前記検出対象物質が前記分析部に吸引されるよう負圧を発生する負圧発生部と、
を有し、
前記導入部と、前記分析部との間に、クリーニング剤を導入するクリーニング剤導入部が備えられる
ことを特徴とする分析システム。
【請求項２】
前記クリーニング剤導入部は、
前記導入部の近傍に備えられる
ことを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項３】
前記クリーニング剤導入部は、
前記クリーニング剤を収納している収納部と、
前記収納部を振動させる振動発生部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項４】
前記クリーニング剤導入部は、
前記収納部の下部に、前記クリーニング剤が通過するメッシュ部
を有していることを特徴とする請求項３に記載の分析システム。
【請求項５】
前記クリーニング剤は、繊維状物質である
ことを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項６】
繊維発生部を有し、
繊維発生部によって、繊維発生部材から前記繊維状物質が発生する
ことを特徴とする請求項５に記載の分析システム。
【請求項７】
前記クリーニング剤は、磁性物質であり、
前記分析部の上流に磁石が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項８】
前記導入部は、
検査対象物を収容する空間を有し、
前記空間に対し、圧縮空気を噴射する噴射部
を有することを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項９】
前記導入部と、前記分析部との間に前記検出対象物質を濃縮する濃縮部が備えられ、
前記クリーニング剤導入部は、前記導入部と、前記濃縮部との間に備えられる
ことを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項１０】
前記濃縮部は、遠心力によって、前記検出対象物質を選別し、濃縮するサイクロン型濃縮部である
ことを特徴とする請求項９に記載の分析システム。
【請求項１１】
粒状の分析対象の物質が気流とともに導入される導入部と、
負圧を発生する負圧発生部と、
を有し、
前記導入部と、前記負圧発生部との間に、クリーニング剤を導入するクリーニング剤導入部が備えられる
ことを特徴とするクリーニングシステム
【請求項１２】
粒状の検出対象物質が気流とともに導入される導入部と、
導入された前記検出対象物質を分析する分析部と、
前記検出対象物質が前記分析部に吸引されるよう負圧を発生する負圧発生部と、
前記導入部と、前記分析部との間に、クリーニング剤を導入するクリーニング剤導入部と、
前記分析部から情報を取得し、取得した前記情報を基に、前記クリーニング剤導入部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部が、
前記分析部から取得した情報によって、前記検出対象物質の検出を検知すると、
前記クリーニング剤導入部から前記クリーニング剤を前記導入部に導入し、
前記分析部が、
分析を行い、
前記制御部が、
前記分析部から取得した情報によって、前記検出対象物質の検出を検知すると、
前記クリーニング剤導入部から前記クリーニング剤を前記導入部に導入する
ことを、前記検出対象物質が検出されなくなるまで繰り返す
ことを特徴とするクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、システムに残留している物質を除去する機能を有する分析システム、クリーニングシステム及びクリーニング方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査対象物に付着した微粒子を分析することが、生産プロセスの管理や、環境汚染状況の把握等といった様々な分野で求められている。最近、特にテロ対策の分野で、検査対象（例えば、手、服、カバン等）に付着する微粒子を迅速に分析する分析システムが重要性を増してきている。爆発物等の危険物を取り扱うと、周囲に危険物に由来する微粒子が飛散することが知られている。従って、検査対象物に爆発物等の危険物の微粒子が付着していれば、その検査対象物に係わる人物が危険物を取り扱った可能性が高いと判断することができる。
【０００３】
特許文献１には、「対象に付着した試料を剥離させる送気部と、前記対象から剥離した試料を吸引する吸気部と、円錐状の微粒子濃縮部を有し前記吸引した試料を濃縮して捕集する微粒子捕集部と、前記微粒子濃縮部の上部に設けられた大容量の吸引部と、前記微粒子濃縮部の小半径部に設けられた微粒子捕集フィルタと、前記微粒子濃縮部の小半径部に設けられた前記微粒子捕集フィルタを加熱する加熱部と、前記微粒子捕集フィルタに捕集され前記加熱によって気化された試料を前記微粒子捕集フィルタの裏面から連続的に吸引する小容量の吸引部と、前記吸引された試料を導入してイオン化するイオン源部と、前記イオン源部で生成されたイオンを質量分析する質量分析部と、前記イオン源部と前記質量分析部を制御する制御部と、検出対象物質に由来する質量スペクトルデータを保持するデータベース部と、前記質量分析部による試料の質量分析結果と前記データベース部に保持された質量スペクトルデータとを照合して前記検出対象物質の有無を判定する判定部と、を備えることを特徴とする」分析装置及び分析方法が記載されている（請求項１参照）。
【０００４】
特許文献２には、「検査対象物の大きさ（縦、横寸法）を検出する検出手段を有し、検出手段により検出した検査対象物の大きさによって、複数のエアノズルから検査物表面に１５ｍ／ｓ以上のエアジェットを噴射できるエアノズルを選択してエアジェット噴射する
」付着物検査装置及び検査方法が開示されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６９０８４０号明細書
【特許文献２】特開２０１３−８３４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２に記載されているような、危険物の検出を目的とする分析システム（分析装置）は、例えば空港のような場所で使用されるため、研究室や分析センタ等で使用される一般的な分析装置とは異なった配慮をしなくてはならない。例えば、危険ではない微粒子を誤って危険物と判定する、いわゆる誤報が発生すると、その人物や手荷物に対して入念なチェックを行わなければならない等、検査に時間がかかり、その結果、利便性が低下する。従って、誤報が頻繁に発生するような分析装置は社会的に受け入れられない。
【０００７】
発明者らの経験によれば、誤報の要因は、主に以下の２つがあると考えられる。
（１）誤り：前記したように、誤りにより危険ではない物質を危険物と判断する場合。
（２）残留：過去に検出した危険物の一部が分析システム内に残留しており、予期せぬタイミングで残留物が検出されることにより誤報を生じる場合。
【０００８】
前記（１）の誤りによる誤報を減らすには、分析システムの性能を向上させて選択性を高め、検査対象となっている微粒子の識別能力を上げることで対策が可能である。一方、（２）の、残留に起因する誤報を低減することは、対策が難しい。なぜなら、検出対象となる危険物そのものが検出されている限り、分析システムの性能を向上させても無意味だからである。すなわち、分析システムが残留している微粒子を検知するための装置であることから、分析システムの性能を向上させただけでは、残留物に由来する誤報を減らすことはできない。
【０００９】
空港等の実際の装置の使用場所において、実際に危険物が検出される頻度は低い。しかしながら、分析システムの設置や起動の際には、分析システムの動作状況や感度を確認するために、極微量の危険物を含む評価用試薬を用いてチェックする。この評価用試薬が分析システム内に残留すると、意図せぬタイミングで、評価用試薬が分析部に到達する場合がある。この結果、誤報が発報される要因になる。また、実際に危険物が検出された後に、分析システムをそのままにしておくと、分析システム内に残留している危険物が分析部に到達し、誤報が発報されるおそれがある。
従って、危険物検出後の分析システムのクリーニングや、分析システムのチェックに使用する評価用試薬の除去は重要である。
【００１０】
一般的に、分析システム内に残留する微粒子や、評価用試薬等の検出対象物質を除去するために、分析システムの分解清掃や、検出対象物質が残留する場所を加熱して除去する、いわゆるベーキングが行われる。しかしながら、分解清掃やベーキングを行うと、分析システムを再使用可能な状態まで復帰させるのに、２０〜３０分を要する。その間、分析システムが使えない状態になる。そのため、例えば、空港等で分析システムを危険物の検出のために用いている場合等において、検査のスループットが低下し、多くの利用客が待たされることになる。
【００１１】
また、カード等の検査対象物が載置される吸気口付近をエアーガンによる圧縮空気でクリーニングする手法もある。しかしながら、この手法では、吸気口付近しかクリーニングされず、分析システム内部には依然として検出対象物質が残留しているため、残留による誤報の発報を防ぐことができない。
【００１２】
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、誤報を防止・低減する簡便なクリーニングを実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記した課題を解決するため、本発明の一の手段は、粒状の検出対象物質が気流とともに導入される導入部と、導入された前記検出対象物質を分析する分析部と、前記検出対象物質が前記分析部に吸引されるよう負圧を発生する負圧発生部と、を有し、前記導入部と、前記分析部との間に、クリーニング剤を導入するクリーニング剤導入部が備えられることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の手段は、粒状の分析対象の物質が気流とともに導入される導入部と、負圧を発生する負圧発生部と、を有し、前記導入部と、前記負圧発生部との間に、クリーニング剤を導入するクリーニング剤導入部が備えられることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明のさらに他の手段は、粒状の検出対象物質が気流とともに導入される導入部と、導入された前記検出対象物質を分析する分析部と、前記検出対象物質が前記分析部に吸引されるよう負圧を発生する負圧発生部と、前記導入部と、前記分析部との間に、クリーニング剤を導入するクリーニング剤導入部と、前記分析部から情報を取得し、取得した前記情報を基に、前記クリーニング剤導入部を制御する制御部と、を有し、前記制御部が、前記分析部から取得した情報によって、前記検出対象物質の検出を検知すると、前記クリーニング剤導入部から前記クリーニング剤を前記導入部に導入し、前記分析部が、分析を行い、前記制御部が、前記分析部から取得した情報によって、前記検出対象物質の検出を検知すると、前記クリーニング剤導入部から前記クリーニング剤を前記導入部に導入することを、前記検出対象物質が検出されなくなるまで繰り返すことを特徴とする。
その他の解決手段は、実施形態において記載する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、誤報を防止・低減する簡便なクリーニングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る分析システムの構成例を示す図である。
【図２】サイクロンの内部の気体の流れを模式的に示した図である。
【図３】クリーニング剤導入部の一例を示す図である。
【図４】本実施形態に係るクリーニングの手順を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態に係るクリーニング剤導入部の構成を示す図である。
【図６】第３実施形態に係るクリーニング剤導入部の構成を示す図である。
【図７】第４実施形態に係る分析システムの構成を示す図である。
【図８】第５実施形態に係る分析システムの構成を示す図である。
【図９】第６実施形態に係る分析システムの構成を示す図である。
【図１０】第７実施形態に係る分析システムの構成を示す図である。
【図１１】本実施形態に係る分析システムの効果を示す図（その１）である。
【図１２】本実施形態に係る分析システムの効果を示す図（その２）である。
【図１３】本実施形態に係る分析システムの効果を示す図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
＜分析システムの構成＞
図１は、第１実施形態に係る分析システムの構成例を示す図である。
まず、クリーニングシステムでもある分析システムＺの構成や、分析システムＺにおける分析手法を外観した後、本実施形態における特徴であるクリーニングについて説明する。
利用者が、分析システムＺにおける載置部９に、検査対象物を載置すると、ノズル２から圧縮空気Ａが噴射される。この圧縮空気Ａによって、検査対象物の表面に付着した微粒子（検出対象物質）が剥離される。検査対象物は、手、服、カードＣ、カバン等、さまざまなものがあるが、ここでは代表して、カードＣをかざす際に手（不図示）や、カードＣに付着した微粒子を分析する例について説明する。
【００２０】
また、吸気口３は、吸気ポンプ２０１による吸引により負圧になっている。
圧縮空気Ａによる気流と、吸気ポンプ２０１による気流によって、手やカードＣから剥離した微粒子（以下、検出対象物質と称する）は吸気口（導入部）３から分析システムＺに導入される。吸気口３は、Ｌ字型の導入管（導入部）４、サイクロン（濃縮部、サイクロン型濃縮部）５を介して、排気ファン６に接続されている。また、吸気口３の近傍には、クリーニング剤導入部１が設けられている。なお、本実施形態では導入管４がＬ字型を有しているものとしているが、導入管４の形状はＬ字型に限らない。
吸気口３から、導入管４を介して、サイクロン５に導入された検出対象物質はサイクロン５の内壁面に接触し、運動量を失う。そして、運動量を失った検出対象物質は、重力により気化器８の中に設けられた一次フィルタ７に向けて落下する。サイクロン５における検出対象物質の運動については後記する。
【００２１】
一次フィルタ７は、気化器８に設けられているヒータ（不図示）により加熱されている。一次フィルタ７に落下した検出対象物質は、このヒータによって加熱され気化される。気化により発生した蒸気はガスクロマトグラフ、イオンモビリティ、質量分析計（分析部）２０等のガス分析器で分析される。そして、ガス分析器は、得られた分析結果が、図示しないデータベースに格納されているガス成分のデータと比較されることで、検出目的とする成分が検出されたか否かを判断する。そして、ガス分析器は、検出目的とする成分が検出された場合、検出目的とする成分が検出された旨の通知（例えば、警報の発報）を行う。
【００２２】
ここで、ガス分析器として質量分析計２０を使用する場合を説明する。
気化器８で発生した蒸気は、吸気ポンプ（負圧発生部）２０１により質量分析計２０に導入される。質量分析計２０を保護するため、蒸気を導入する配管には二次フィルタ２０２が設けられていることが好ましい。そして、針電極２０３と対向電極２０４との間に数ｋＶの高電圧が印加され、針電極２０３の先端にコロナ放電Ｄを発生させる。コロナ放電Ｄにより生成されたイオン、例えば、酸素分子イオンが気化器８で発生した蒸気と反応し、蒸気の成分をイオン化する。
【００２３】
イオン化された蒸気の成分は、第一細孔２０５、第二細孔２０６、第三細孔２０７を有する差動排気部２０８を介して真空部２０９に導入される。差動排気部２０８や真空部２０９は、粗引きポンプやターボ分子ポンプ等の真空ポンプ２１０ａ〜２１０ｃにより排気されている。また、差動排気部２０８のイオン透過率を向上させるため、差動排気部２０８にはオクタポール２１１等のイオンガイドが設けられるとよい。真空部２０９に導入されたイオンは、アナライザ２１２を構成する四重極ロッド２１３や閉じ込めワイヤ２１５により生じる電場により捕捉される。
【００２４】
四重極ロッド２１３は、印加される高周波の振幅を変化させることで捕捉されたイオンの共鳴周波数を変化させる。アナライザ２１２に備えられている励起電極２１４に印加する高周波の周波数と一致したイオンは、閉じ込めワイヤ２１５の電場を乗り越え、かつ、アナライザ２１２に備えられている引き出しワイヤ２１６により生じる電場により、イオン検出器２１７の方向に排出される。この結果、励起電極２１４に印加する高周波の周波数と一致したイオンがイオン検出器２１７で検出される。イオン検出器２１７によって検出された信号（分析結果）はデータ処理装置（分析部）３１に送られる。
【００２５】
データ処理装置３１には、検出対象となっている成分の情報がデータベース（不図示）に格納されている。データ処理装置３１は、分析結果をデータベースと照合することで、検出対象となっている成分の有無を判定する。検出対象となっている成分が検出されると、クリーニングが自律的に行われる。すなわち、データ処理装置３１において検出対象となっている成分が検出されたと判定されると、その情報は制御装置（制御部）３２へ送られる。そして、制御装置３２は、クリーニング剤導入部１を制御して、クリーニング剤を発生させる。
クリーニングが自律的に行われるために、制御装置３２とクリーニング剤導入部１との間は信号ラインＬで接続されるとよい。
なお、データ処理装置３１と、制御装置３２とは一体の装置であってもよい。
【００２６】
図１に示した構成において、検査対象が爆薬微粒子である場合、この爆薬微粒子を検出するための典型的なパラメータは、以下の通りである。
・ノズル２から噴射する圧縮空気Ａの圧力が０．２ＭＰａ
・排気ファン６により吸気口３から吸引されるガスの流量が５０Ｌ／ｍｉｎ
・気化器８及び一次フィルタ７の温度が２００℃
・吸気ポンプ２０１により質量分析計２０に導入されるガスの流量が１Ｌ／ｍｉｎ程度。
【００２７】
これらのパラメータは、一例であり、検出する対象が異なる場合には、対象に応じて各パラメータが最適化される。例えば、密輸防止の目的で違法薬物を検出する場合、気化器８及び一次フィルタ７の温度は２３０℃程度が好ましい。違法薬物は蒸気圧が低いものが多く、気化させるには爆発物より温度を高くするためである。
【００２８】
前記したような警報が発報された場合や、分析システムＺの設置や起動の際の動作確認のため評価用試薬を用いた場合、前記した理由で分析システムＺ内に残留している検出対象物質が意図せぬタイミングで検出され誤報を生じさせる恐れがあるため、クリーニングが行われる。
【００２９】
図１に示した構成において、特に検出対象物質が残留しやすいのは、導入管４と一次フィルタ７であるが、導入管４のクリーニング方法や、一次フィルタ７の簡便な交換方法は、特許文献２に記載されている。
しかしながら、発明者らが詳細に検討を行った結果、サイクロン５の内壁面にも検出対象物質が残留する可能性があることがわかった。サイクロン５の内壁面に残留する検出対象物質を除去するには、サイクロン５を分解してクリーニングするか、サイクロン５の外側にヒータを設けてベーキングする方法が用いられる。しかしながら、これらの方法では時間がかかり、利便性が悪い。
【００３０】
そこで、本実施形態に係る分析システムＺでは、吸気口３の近傍にクリーニング剤導入部１が設けられる。そして、サイクロン５の内壁面に残留する検出対象物質を除去するため、クリーニング剤導入部１からクリーニング剤を発生させ、このクリーニング剤を吸気口３から導入管４を介して分析システムＺに取り込む。サイクロン５に到達したクリーニング剤は、サイクロン５の内壁面に当たり、サイクロン５の内壁面に残留している検出対象物質を剥離し除去する。
【００３１】
図２は、サイクロンの内部の気体の流れを模式的に示した図である。図２において、図１と同様の構成については、図１と同一の符号を付して説明を省略する。
吸気口３（図１参照）から取り込まれた気体は、サイクロン５の内壁面に沿って螺旋状の気流Ｆ１を形成しながら円錐の形状を有しているサイクロン５の下方に向かう。サイクロン５の下部では、螺旋状の気流Ｆ１の中心部で上方に向かう気流Ｆ２が生じている。そして、上方に向かう気流Ｆ２は排気ファン６を介して排気される。
【００３２】
また、吸気口３から取り込まれた検出対象物質Ｐは、サイクロン５内の気流Ｆ１に従って、螺旋運動を行う。このとき、遠心力が作用することで検出対象物質Ｐの軌道が気流Ｆ１から外れていき、サイクロン５の内壁面に接触する。サイクロン５の内壁面に接触した検出対象物質Ｐは運動量を失い、重力により気化器８に導かれる。このようにして、検出対象物質Ｐは、サイクロン５において、選別され、濃縮される。この際、サイクロン５の内壁面に接触した検出対象物質Ｐの一部は、その場に残留する。
【００３３】
図２において、符号Ｇはクリーニング剤であり、クリーニング剤導入部１から導入されたクリーニング剤Ｇは、検出対象物質Ｐと同様の軌道を描き、サイクロン５の内壁面に衝突する。この衝突の作用により、クリーニング剤Ｇがサイクロン５の内壁面に残留する検出対象物質Ｐを除去することができる。
サイクロン５内における検出対象物質Ｐの軌道は、検出対象物質Ｐの大きさ、サイクロン５のサイズ、及び気体の流量によって決まる。このため、これらのパラメータを調整することにより、サイクロン５により捕集される検出対象物質Ｐの粒径を決めることができる。
【００３４】
検出対象物質Ｐが爆薬微粒子である場合、爆薬微粒子の典型的な大きさである直径１０μｍから１００μｍの爆薬微粒子を効率よく捕集できるようにサイクロン５のパラメータが調整される。
クリーニング剤Ｇの大きさは、検出対象物質Ｐと同程度であることが望ましい。
検出対象物質Ｐが爆薬微粒子である場合、かつ、クリーニング剤Ｇが、爆薬微粒子より小さい場合、例えば、クリーニング剤Ｇが１０μｍより小さいと、クリーニング剤Ｇは気流Ｆ１に沿って移動してしまう。その結果、クリーニング剤Ｇは、サイクロン５の内壁面に衝突せず排気ファン６を介して排気と共に排出されてしまう。このような条件では、クリーニング剤Ｇを用いてもクリーニングの効果は乏しい。
【００３５】
逆に、クリーニング剤Ｇが１００μｍより大きいと（クリーニング剤Ｇが爆薬微粒子より大きいと）、サイクロン５に到達したクリーニング剤Ｇはサイクロン５内で十分な螺旋運動を行う前にサイクロン５の内壁面に衝突してしまう。つまり、クリーニング剤Ｇはサイクロン５内に到達すると、早い段階（サイクロン５の入口付近）で内壁面に衝突し、すぐに気化器８に向かって落下してしまう。
このため、大きな粒子径のクリーニング剤Ｇの場合、クリーニング剤Ｇの衝突箇所が偏るため（サイクロン５の入口付近しかクリーニングできないため）、サイクロン５の内壁面全体をクリーニングするには不向きである。
一方、粒子径が小さいクリーニング剤Ｇの場合、質量が小さいため、十分なクリーニング効果を発揮することができない。
【００３６】
従って、前記したように、クリーニング剤Ｇの大きさは、サイクロン５で捕集しようとする検出対象物質Ｐと同程度がよい。例えば、検出対象物質Ｐとして爆薬微粒子を検出する目的の分析システムＺである場合、クリーニング剤Ｇの大きさは、爆薬微粒子と同程度の直径１０μｍから１００μｍ程度が好ましい。つまり、クリーニング剤Ｇは、爆薬微粒子と同じ大きさであることが望ましい。なお、クリーニング剤Ｇが、検出対象物質Ｐと同程度の大きさでなくても、クリーニング剤Ｇがサイクロン５の内壁面にくまなく衝突するように、ユーザはサイクロン５のパラメータを調整してもよい。
なお、クリーニング剤Ｇの比重（密度）については後記する。
【００３７】
また、発明者らが詳細に検討した結果、クリーニング剤Ｇとして繊維状のものが用いられると、粒子状のクリーニング剤Ｇよりクリーニング効果が高いことが分かった。繊維状のクリーニング剤Ｇは、粒子状のクリーニング剤Ｇより表面積が大きいため、サイクロン５の内壁に接触した際に、より広い範囲に力を及ぼし、残留物を効率よく除去するためと考えられる。すなわち、繊維状のクリーニング剤Ｇが、サイクロン５の内壁面の汚れを拭き取っているイメージである。繊維状のクリーニング剤Ｇにはさまざまな太さ、長さ、形のものが混ざっているので、特に好適な形状を規定することは困難であるが、一例を挙げれば、直径１０〜３０μｍ、長さ１００〜２００μｍ程度であればクリーニング効果が得られる。繊維の材質は、綿、パルプ等が好適であるが、他にも気化器８にて熱分解しない素材であれば使用することができる。
【００３８】
また、本実施形態ではサイクロン５の内壁面のクリーニング効果を中心に記載しているが、本実施形態に係る分析システムＺの構成によれば、クリーニング剤Ｇは検出対象物質Ｐが通る道筋（導入管４の内部等）のすべての場所のクリーニングに寄与する。検出対象物質Ｐの捕集法は、本実施形態に記載したサイクロン５のみならず、気体の流れを急激に変えることで気体に含まれる検出対象物質Ｐを捕集するインパクタが用いられてもよい。本実施形態に係る分析システムＺのクリーニング方法はインパクタに残留する検出対象物質Ｐの除去にも効果的である。
【００３９】
次に、クリーニング剤導入部１の具体的な構成について説明する。
図３は、クリーニング剤導入部の一例を示す図である。
クリーニング剤導入部１は、収納部１０１、導入管１０２、振動発生器（振動発生部）１０３、バルブ１０４，１０５、吸入管１０６を備えている。
クリーニング剤Ｇは収納部１０１に収められている。収納部１０１は、導入管１０２を介して吸気口３（導入管４）に接続されている。収納部１０１には、外部から空気を吸入するための開放端を有する吸入管１０６が取り付けられている。吸入管１０６において、開放端にクリーニング剤Ｇの吸湿を避けるため、乾燥空気ボンベ（図示せず）等に接続されてもよい。吸入管１０６にはバルブ１０４が設けられている。分析システムＺを設置している床面の振動や、分析システムＺに内蔵している真空ポンプ２１０ａ〜２１０ｃ（図１参照）に起因する振動のため、クリーニング剤Ｇは、収納部１０１の内部でわずかに舞っている状態となっている。
【００４０】
また、前記したように、吸気口３は、吸気ポンプ２０１による吸引により負圧になっている。従って、バルブ１０４を開弁すると、吸入管１０６から空気が吸入され、この空気の流れにより収納部１０１内を舞っているクリーニング剤Ｇが導入管１０２を介して吸気口３（導入管４）に導入される。吸気口３（導入管４）から導入されるクリーニング剤Ｇの量を調整するため、収納部１０１に振動発生器１０３を設け、振動発生器１０３による振動で収納部１０１内を舞うクリーニング剤Ｇの量を増やす。これにより、クリーニング剤Ｇの分析システムＺへの導入が容易となる。
なお、振動発生器１０３は省略されてもよい。また、予期せぬタイミングでクリーニング剤Ｇが吸気口３に到達することを防止するため、導入管１０２にバルブ１０５が備えられている。なお、バルブ１０５は省略されてもよい。
【００４１】
クリーニング剤Ｇの材質は、クリーニング剤Ｇが加熱された気化器８に到達しても測定を妨害するガスを発生させない材質がよい。例えば、シリカサンド、砂粒、金属微粒子等の無機質の物質は、加熱によるガスを発生させる可能性が低いため、クリーニング剤Ｇとして好適である。クリーニング剤Ｇの大きさは、前記したように、例えば、爆薬微粒子等の検出対象物質Ｐ（図２参照）と同程度が好ましいが、これに限らない。検出対象物質Ｐよりもクリーニング剤Ｇの比重が大きければ、比重に応じてクリーニング剤Ｇのサイズを小さくすればよい。逆に、検出対象物質Ｐよりもクリーニング剤Ｇの比重が小さければ、比重に応じてクリーニング剤Ｇのサイズを大きくすればよい。例えば、検出対象物質Ｐが爆薬微粒子であり、クリーニング剤Ｇとして金属粉末を使う場合、爆薬微粒子よりクリーニング剤Ｇの比重が大きいため、クリーニング剤Ｇは数μｍ程度の大きさとすることが好ましい。
【００４２】
（フローチャート）
図４は、本実施形態に係るクリーニングの手順を示すフローチャートである。適宜、図１を参照する。なお、以降の第２〜第７実施形態においても同様の手順でクリーニングが行われる。
まず、分析システムＺを用いた検出対象物質Ｐ（図２参照）の検出測定が実行される（Ｓ１０１）。
そして、制御装置３２は、データ処理装置３１から取得した情報を基に検出対象物質Ｐの成分が検出されたか否かを判定する（Ｓ１０２）。
ステップＳ１０２の結果、検出対象物質Ｐの成分が検出されない場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、制御装置３２は、ステップＳ１０１へ処理を戻し、検出対象物質Ｐの検出測定を繰り返す。
ステップＳ１０２の結果、検出対象物質Ｐの成分が検出された場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、制御装置３２は、クリーニング剤Ｇの導入を開始することで、分析システムＺのクリーニングを実行する（Ｓ１０３）。
【００４３】
そして、データ処理装置３１は、検出対象物質Ｐの成分が検出されたか否かを判定する（Ｓ１０４）。
ステップＳ１０４の結果、検出対象物質Ｐの成分が検出された場合（Ｓ１０４→Ｙｅｓ）、すなわち、検出対象物質Ｐが残留している場合、制御装置３２はステップＳ１０３へ処理を戻し、クリーニングを繰り返す。
ステップＳ１０４の結果、検出対象物質Ｐの成分が検出されない場合（Ｓ１０４→Ｎｏ）、すなわち、検出対象物質Ｐの残留物がクリーニングにより除去された場合、制御装置３２はステップＳ１０１へ処理を戻し、次の検出対象物質Ｐ、つまり、別のカードＣの検査を行う。
【００４４】
このように、検出対象物質Ｐの成分が検出された場合のみ、クリーニングを実行することで、次の検査に影響を与えることを極力少なくすることができる。
なお、検出対象物質Ｐを、分析システムＺの動作試験に用いる評価用試薬とすることで、本実施形態のクリーニング手順を分析システムＺの動作試験時のクリーニングに適用することができる。
【００４５】
クリーニングを自律的に実施するためには、ステップＳ１０２においてデータ処理装置３１が検出対象物質Ｐの成分を検出した場合、ステップＳ１０３において制御装置３２が、信号ラインＬを介してクリーニング剤導入部１に信号を送り、クリーニング剤導入部１を駆動させるようにするとよい。
【００４６】
なお、本実施形態では、検出対象物質Ｐが検知されるとクリーニングが行われているが、定期的にクリーニングが行われるようにしてもよい。あるいは、定期的にクリーニングが行われるが、検出対象物質Ｐが検知された際にもクリーニングが行われるようにしてもよい。
【００４７】
本実施形態によれば、分析システムＺの分解等を行わなくても、分析システムＺにおいて、検出対象物Ｐが通過する箇所に残留する検出対象物質Ｐ（爆薬微粒子や評価用試薬）を容易に除去できる。これにともない、残留物に起因する誤報を低減することができる。
また、本実施形態によれば、検出対象物質Ｐを検出後のクリーニング作業をスピーディに済ませることができる。その結果、迅速に検査を再開できる。これにより、空港検査場等のセキュリティエリアが混雑することで利便性が低下する、いわゆるセキュリティ渋滞を防ぐことができる。
【００４８】
また、クリーニング剤導入部１が吸気口３の近傍に備えられることで、サイクロン５のみならず、導入管４のクリーニングも可能となる。
また、分析システムＺが、サイクロン５を備えていることにより、一般的によく使用されている、検出対象物質Ｐを濃縮することによって、効率的な検出対象物質Ｐの分析を行うことが可能な分析システムＺが、本実施形態のクリーニング剤導入部１の効果を有することができる。
【００４９】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係るクリーニング剤導入部の構成を示す図である。図５において、図３と同様の構成要素に対しては同一の符号を付して説明を省略する。また、適宜図１を参照する。
図５は、分析システムＺａの吸気口３付近の拡大図である。
クリーニング剤導入部１ａでは、収納部１０１ａの底面にメッシュ（メッシュ部）１１１が設けられている。クリーニング剤Ｇが吸気口３に導入される際には、導入管１０２に設けたバルブ１０５を開弁し、メッシュ１１１を介して重力によってクリーニング剤Ｇを落下させる。クリーニング剤Ｇを落下させやすくするため、収納部１０１ａには振動発生器１０３が設けられている。なお、振動発生器１０３は省略可能である。使用するメッシュ１１１の目の粗さは、クリーニング剤Ｇの大きさに応じた大きさとなる。クリーニング剤Ｇがメッシュ１１１を所望のスピードで通過するよう、メッシュ１１１の目の粗さが調整されるのが好ましい。
【００５０】
第２実施形態に係る分析システムＺａによれば、第１実施形態に係る分析システムＺよりもクリーニング剤Ｇの分析システムＺへの導入が容易となる。
【００５１】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態に係るクリーニング剤導入部の構成を示す図である。図６において、図３と同様の構成要素に対しては同一の符号を付して説明を省略する。また、適宜、図１を参照する。
図６は、分析システムＺｂの吸気口３付近の拡大図である。
図６では、クリーニング剤Ｇａとして繊維状のものを用いる場合の、クリーニング剤導入部１ｂの構成を示す。
この場合、図３や図５に示した収納部１０１，１０１ａの中に繊維状のクリーニング剤Ｇａを収納してもよいが、より簡便な方法として、図６に示すように、繊維発生部材１２１を吸気口３の付近に設ける。繊維発生部材１２１とは、具体的に言えば、例えば、コットン、拭きとり紙、拭き取り布、パルプ等の布製あるいは紙製のガーゼ状のものである。繊維発生部材１２１には、繊維が保持されているため、クリーニング時に、例えば、ローラ（繊維発生部）１２２が繊維発生部材１２１をこすることにより、繊維発生部材１２１から繊維がほつれ、繊維状のクリーニング剤Ｇａが生じる。なお、繊維が発生しやすいように、ローラ１２２は凹凸が設けられているものが望ましい。また、ローラ１２２が繊維発生部材１２１をこすった後、ローラ１２２が吸気口３（導入管４）内に導入されることにより、ローラ１２２に付着している繊維状のクリーニング剤Ｇａが導入管４に導入されてもよい。
繊維がほつれた状態の繊維発生部材１２１が吸気口３に挿入されると、繊維発生部材１２１においてほつれた状態の繊維（クリーニング剤Ｇａ）が吸気口３における負圧によって分析システムＺ内に取り込まれる。その後、繊維状のクリーニング剤Ｇａがサイクロン５の内壁面等に付着した検出対象物質Ｐ（図２参照）をとり除く。
【００５２】
図６に示した繊維発生部材１２１に繊維が強固に保持されており、排気ファン６（図１参照）により吸気口３から吸引される気体の流れだけでは十分な量の繊維が発生しない場合、以下のようにしてもよい。すなわち、ノズル２（図１参照）から圧縮空気Ａが噴射され、この圧縮空気Ａが繊維発生部材１２１に当てられることで繊維発生部材１２１からの繊維の発生量を増やしてもよい。
なお、繊維発生部材１２１は、布製あるいは紙製のガーゼ状のものの他に、革製のものにおいて、端部がほつれている等、繊維状のものが発生するものであればよい。
【００５３】
なお、繊維発生部材１２１から繊維を発生するものであれば、ローラ１２２でなくてもよい。例えば、繊維発生部材１２１を摺擦することで遷移を発生する摺擦部（不図示）が備えられてもよい。
【００５４】
第３実施形態によれば、除去効果の高い繊維状のクリーニング剤Ｇａを容易に発生させ、分析システムＺに導入することができる。
【００５５】
［第４実施形態］
図７は、第４実施形態に係る分析システムＺｃのうち、吸気口３、導入管４、サイクロン５まわりを示す図である。分析システムＺｃにおける、その他の構成は図１に示すものと同様である。図７において、図１と同様の構成については、図１と同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係るクリーニング作業を何度も実行すると、一次フィルタ７が閉塞してしまうおそれがある。
これを防止するため、第４実施形態に係る分析システムＺｃでは、クリーニング剤Ｇとして直径数μｍの磁性粉体を用いると共に、サイクロン５と気化器８の間に磁石４０１を設ける。クリーニング剤Ｇである磁性粉体は磁石４０１に吸着されるため、一次フィルタ７へ到達するクリーニング剤Ｇの量を低減できる。
これにより、クリーニング剤Ｇによる一次フィルタ７の閉塞を防止することができる。また、クリーニング剤Ｇの回収が容易となり、クリーニング剤Ｇを繰り返し使用することが可能となる。
【００５６】
［第５実施形態］
図８は、第５実施形態に係る分析システムＺｄのうち、カード挿入部５００、導入管４、サイクロン５まわりを示す図である。分析システムＺｄにおける、その他の構成は図１に示すものと同様である。図８において、図１と同様の構成については、図１と同一の符号を付して説明を省略する。
第５実施形態では、カードＣの表面に付着する検出対象物質Ｐ（図２参照）を効率よく取り込むため、クリーニング剤導入部１ｄでもあるカード挿入部５００を設けている。なお、図８に示すカード挿入部５００は断面概略図を示している。実際には、カード挿入部５００の内部は、カード挿入口５０３及び吸気口３以外は筺体５０２によって密閉している。すなわち、カード挿入部５００は、カードＣを収容する空間５１２を有している。ユーザがカードＣをカード挿入部５００に挿入すると、カードＣに対して上下方向に設置されているノズル（噴射部）５０１から圧縮空気Ａ１が噴射される。ノズル５０１がカードＣの両面に向けられ、かつ、導入管４に向けて設けられることで、カードＣに付着する検出対象物質Ｐを効率よくサイクロン５に取り込むことができる。
【００５７】
クリーニングが行われる場合、図８に示すように、カード挿入部５００に繊維発生部材５１１が挿入される。そして、繊維発生部材５１１が挿入されている状態でノズル５０１から圧縮空気Ａ１が噴射されることで、繊維発生部材５１１から繊維が発生する。そして、発生した繊維がサイクロン５に取り込まれることで、導入管４及びサイクロン５の内壁面をクリーニングする。繊維発生部材５１１の形状は、必ずしもカードＣに類似していなくてもよく、綿棒のように、棒の先に繊維発生部材５１１を設けたようなものでもよい。また、図８では繊維発生部材５１１が挿入されているが、これに限らず、粒子状のクリーニング剤Ｇが圧縮空気Ａ１によって吹き飛ばされる部材が挿入されるようにしてもよい。
【００５８】
第５実施形態に係る分析システムＺｄによれば、カードＣから効率的に検出対象物質Ｐを収集できるカード挿入部５００を利用したクリーニング剤導入部１ｄを実現することができる。
【００５９】
［第６実施形態］
図９は、第６実施形態に係る分析システムＺｅのうち、吸気口３、導入管４、サイクロン５まわりを示す図である。分析システムＺｅにおける、その他の構成は図１に示すものと同様である。図９において、図１と同様の構成については、図１と同一の符号を付して説明を省略する。
図９に示すように、クリーニング剤導入部１ｅは、導入管４に設けられる構成としてもよい。なお、図９では、クリーニング剤導入部１ｅは、サイクロン５の入口近くに設置されているが、これに限らず、導入管４に設けられていれば、どこにクリーニング剤導入部１ｅが設置されてもよい。
【００６０】
第６実施形態に係る分析システムＺｅによれば、サイクロン５の近傍にクリーニング剤導入部１ｅが備えられることで、サイクロン５のクリーニング効果を向上させることができる。
【００６１】
［第７実施形態］
図１０は、第７実施形態に係る分析システムＺｆのうち、吸気口３、導入管４、サイクロン５まわりを示す図である。分析システムＺｆにおける、その他の構成は図１に示すものと同様である。図１０において、図１と同様の構成については、図１と同一の符号を付して説明を省略する。
図１０に示すクリーニング剤導入部１は、気流発生部６０１が設けられている。気流発生部６０１は、例えば、吸入管１０６（図３参照）等に設置されている。気流発生部６０１は、外気をクリーニング剤導入部１に送り込むファンでもよいし、クリーニング剤導入部１に高圧の気体を噴射する高圧気体発生装置としてもよい。
図３に示すクリーニング剤導入部１は、導入管４における負圧を利用してクリーニング剤Ｇを導入管４に導入しているが、図１０に示すクリーニング剤導入部１は気流発生部６０１によって発生する気流も利用してクリーニング剤Ｇを導入管４に導入している。
第７実施形態によれば、積極的にクリーニング剤Ｇ（図２参照）を導入管４に導入することができる。
【００６２】
第７実施形態によれば、クリーニング剤Ｇ（図２参照）の分析システムＺ（図１参照９への導入の効率性を向上させることができる。
【００６３】
［効果］
次に、本実施形態に係る分析システムＺの効果について、図１１〜図１３を用いて説明する。
図１１〜図１３は、本実施形態に係る分析システムの効果を示す図である。適宜、図１を参照する。
まず、分析システムＺにおいて、検出対象物質としてＲＤＸ（Research Department Explosive）という爆薬微粒子が付着したカードＣを検査した結果を図１１に示す。ユーザが、カードＣをかざすと、ノズル２から噴射される圧縮空気ＡによりカードＣに付着した爆薬微粒子が剥離・回収される。その結果、図１１の符号３０１に示すように、データ処理装置３１において、ＲＤＸに由来する信号が検出されている。この場合、爆薬微粒子は吸気口３の付近に飛び散って残留している。そこで、吸気口３の付近に残留している爆薬微粒子をクリーニングするため、エアーガンを用いて吸気口３付近に気体を当てる。このクリーニングは一般的に行われている手法である。そして、エアーガンによって、除去された吸気口３付近の残留物が分析システムＺにより検出される（図１１の符号３０２）。
【００６４】
その後、市販の紙製のウェスを吸気口３にかざし、ノズル２から３０秒間、断続的に噴射される圧縮空気Ａに、この紙製のウェスをあてた。この結果、当該紙製のウェスから繊維がほつれ、ほつれた繊維が繊維状のクリーニング剤Ｇａ（図６参照）となり、吸気口３から吸入される。
そして、発生した繊維状のクリーニング剤Ｇａがサイクロン５の内壁面に残留している爆薬微粒子を除去した際の信号を図１２に示す。
繊維状のクリーニング剤Ｇａ投入後の信号が、図１２の符号３０３に示す信号として検出される。
【００６５】
図１２に示す処理の後、繊維状のクリーニング剤Ｇａ（すなわち、紙製のウェス）によるクリーニング効果を確認するため、改めて繊維発生部材１２１を吸気口３に挿入したところ、図１３に示すように、爆薬の残留物に由来する信号は検出されず、分析システムＺが十分に清浄になったことが確認された。
なお、図１１〜図１３では、繊維状のクリーニング剤Ｇａを使用しているが、第１実施形態、第２実施形態、後記する第４〜第７実施形態のクリーニング剤Ｇａでも同様の効果を得ることができる。
【００６６】
このように、本実施形態によれば、これまでのエアーガンによるクリーニングでは十分に除去されなかった残留物を除去することができる。
また、これまでは、サイクロン５内や、導入管４内の残留物を除去するためには、前記したように、分析システムＺの分解清掃や、ベーキングが行われる。そのため、これまでの手法では、サイクロン５内や、導入管４内の残留物を除去するため、２０分から３０分程度を要する。しかしながら、本実施形態に係る分析システムＺは、分解清掃やベーキングを行わなくても、３０秒から１分程度でサイクロン５内や、導入管４内のクリーニングが完了する。
言い換えれば、本実施形態に係るクリーニング手法によれば、分解清掃や、ベーキングを行わなくても、分解清掃や、ベーキングと同等のクリーニング効果を得ることができる。
【００６７】
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、適宜、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００６８】
本実施形態では、クリーニング剤導入部１，１ａ〜１ｃが検出対象物質Ｐ（爆薬微粒子）の成分分析を行う分析システムＺに設置されているが、吸引が行われているものであれば、これに限らない。また、サイクロン５等の濃縮部が備えられていなくてもよい。
また、制御装置３２には、データ処理部３１による分析結果を表示するモニタがもうけられていてもよい。
【００６９】
また、前記した各構成、機能、データ処理装置３１、制御装置３２等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
【符号の説明】
【００７０】
１，１ａ〜１ｄ  クリーニング剤導入部
２，５０１  ノズル（噴射部）
３      吸気口（導入部）
４      導入管（導入部）
５      サイクロン（濃縮部、サイクロン型濃縮部）
６      排気ファン
７      一次フィルタ
８      気化器
２０    質量分析計（分析部）
３１    データ処理装置（分析部）
３２    制御装置（制御部）
１０１，１０１ａ  収納部
１０２  導入管
１０３  振動発生器（振動発生部）
１０４，１０５  バルブ
１０６  吸入管
１１１  メッシュ（メッシュ部）
１２１，５１１  繊維発生部材
１２２  ローラ（繊維発生部）
４０１  磁石
５００  カード挿入部
５０２  筺体
５０３  カード挿入口
５１２  空間
６０１  気流発生部
Ａ，Ａ１  圧縮空気
Ｃ      カード
Ｇ，Ｇａ  クリーニング剤
Ｌ      信号ライン
Ｐ      検出対象物質
Ｚ，Ｚａ〜Ｚｆ  分析システム（クリーニングシステム）
【図１】
2018013377.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018013377.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018013377.tif 000011
【図１０】
2018013377.tif 000012
【図１１】
2018013377.tif 000013
【図１２】
2018013377.tif 000014
【図１３】
2018013377.tif 000015