(57)【要約】      （修正有）【課題】エアロゾルを検出するための携帯型のイオン移動度分光測定装置を提供する。【解決手段】イオン移動度分光測定装置１は、イオン移動度分光測定計３と、装置に電力を供給するために装置に搭載される携帯型電源５と、分光測定計による試験対象となる空気の流れを収集するためのインレット７と、試験対象となる空気を加熱して空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるように構成されたヒータ４と、加熱された空気から試料を取得するよう分光測定計を制御するように構成されたコントローラ２とを有する。コントローラは、加熱された空気からの試料の取得に先立って、ヒータからの熱出力を、選択された時間の間、増加させるように構成されている。【選択図】図１
2019109256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾルを検出するための携帯型の分光測定装置であって、
分光測定計と、
当該分光測定装置に電力を供給するために当該分光測定装置に搭載される携帯型電源と
、
前記分光測定計による試験対象となる空気の流れを収集するためのインレットと、
前記試験対象となる空気を加熱して当該空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるよ
うに構成されたヒータと、
前記加熱された空気から試料を取得するよう前記分光測定計を制御するように構成され
たコントローラと
を有し、
前記コントローラは、前記加熱された空気からの試料の取得に先立って、前記ヒータか
らの熱出力を、選択された時間の間、増加させるように構成されていることを特徴とする
分光測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の分光測定装置において、前記時間は、前記インレットから脱着した物質
を当該インレットから放出させることができるように選択されることを特徴とする分光測
定装置。
【請求項３】
請求項１記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記選択された時間の後
、前記ヒータに供給される電力を減少させ、当該電力減少の後に前記試料を取得するよう
に構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の分光測定装置において、前記インレットは、前記空気の流れが通過する
前記インレットの断面積を減少させるように構成された狭窄部を有し、前記ヒータは、当
該狭窄部を前記インレットの残部よりも強く加熱するように配されていることを特徴とす
る分光測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の分光測定装置において、前記狭窄部は前記ヒータを有することを特徴と
する分光測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の分光測定装置において、前記ヒータは、前記空気の流れの通路に配され
たワイヤから成り、前記空気の流れは、当該ワイヤを通過してから前記分光測定計に到達
することを特徴とする分光測定装置。
【請求項７】
請求項４記載の分光測定装置において、前記ヒータは、格子、メッシュ、及び、タング
ル構造体又は編み構造体の少なくともいずれかから成ることを特徴とする分光測定装置。
【請求項８】
請求項１記載の分光測定装置において、当該分光測定装置はさらに、試験対象となる空
気試料を保持するためのチャンバを有し、前記ヒータは、当該チャンバ内の空気を加熱す
るように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項９】
請求項８記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記加熱された空気を前
記チャンバから前記インレット内の前記空気の流れの中へ放出させて加熱流を供給し、当
該加熱流から試料を取得するよう前記分光測定計を制御するように配されていることを特
徴とする分光測定装置。
【請求項１０】
エアロゾルを特定するための分光測定装置であって、
分光測定計と、
空気試料を保持するためのチャンバと、
前記チャンバ内で、前記空気試料により運ばれたエアロゾルを加熱し、当該エアロゾル
を蒸発させるように構成されたヒータと
を有し、
前記分光測定計は、前記蒸発されたエアロゾルの分析に基づいて、当該エアロゾルを特
定するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の分光測定装置において、前記チャンバは、当該チャンバ内の空気試料
をイオン化するためのイオナイザを有し、当該分光測定装置はさらに、前記イオナイザを
作動して前記空気試料をイオン化する前に、前記ヒータを作動するように構成されたコン
トローラを有することを特徴とする分光測定装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の分光測定装置において、前記チャンバは、当該チャンバ内のエアロゾ
ルに電荷を印加するように構成された電極を有することを特徴とする分光測定装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の分光測定装置において、前記電極は、前記チャンバの領域を交流電場
に晒して、当該領域内の荷電した前記エアロゾルを加熱するように構成されていることを
特徴とする分光測定装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記電極に電圧を印加
して、荷電した前記エアロゾルを前記電極に引き付け、前記電極を加熱して当該エアロゾ
ルを蒸発させるように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項１５】
請求項１０記載の分光測定装置において、当該分光測定装置はさらに、当該分光測定装
置中に空気の流れを引き込むためのインレットと、当該インレットを前記チャンバに接続
するための採取口とを有し、前記ヒータは、前記採取口を加熱するように配されているこ
とを特徴とする分光測定装置。
【請求項１６】
エアロゾルを分析するための分光測定計の消費電力を制御する方法であって、
前記分光測定計を作動させる信号を受信するステップと、
前記信号により、ヒータからの熱出力を増加させて、前記分光測定計のインレットから
物質を脱着するステップと、
前記脱着するステップの後、エアロゾルの試験の対象となる空気を前記分光測定計のイ
ンレット中に引き込むステップと、
前記空気を加熱して、当該空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるステップと、
前記加熱された空気から試料を取得するステップと、
前記分光測定計を用いて前記蒸発したエアロゾルを分析するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、当該方法はさらに、前記加熱された空気から試料を取
得するステップに先立って、前記ヒータに供給される電力を減少させるステップを含むこ
とを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６記載の方法において、前記空気の加熱は、前記分光測定計のインレットの加
熱を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、前記分光測定計の前記インレットの加熱は、試料を取
得せずに行う前記インレットの加熱を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１６記載の方法において、当該方法はさらに、前記試料を取得するステップに先
立って、前記分光測定計から脱着した物質を除去するステップを含むことを特徴とする方
法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、分光測定法及び分光測定装置、さらに詳細に言えば、イオン移動度分光測定
並びに分光測定をエアロゾルに適用するための方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオン移動度分光測定計には、空気流の「吸入」により動作し、その空気を試料収集し
て対象物質を検出するタイプのものがある。多くの場合、イオン移動度分光測定計は、ガ
ス（気体）又は蒸気の試料をイオン化し、その結果生じたイオンを分析することにより機
能する。イオン移動度分光測定計を軍従事者又は警備従事者が使用できるように、ハンデ
ィタイプ又は携帯型のデバイスが使用されている。一般的には、こうしたデバイスは電池
で動くため、電池寿命を延ばすことが好ましい。
【０００３】
いくつかの分析装置や特定のいくつかのイオン移動度分光測定計は、蒸気及びガスの分
析に適している。
【発明の概要】
【０００４】
対象物質には、エアロゾルが含まれ得る。蒸気又はガスとは対照的に、エアロゾルはガ
ス中に浮遊する固体又は液体の細粒子から成る。物質の蒸気圧が低いと、エアロゾル中の
当該物質の粒子をイオン移動度分光測定計で検出することが不可能な場合もある。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
ここで、添付の図面を参照しながら本開示の実施形態について説明する。ただし、これ
らは例示にすぎない。
【図１】分光測定計のインレットの空気を加熱するように配されたヒータを有する携帯型分光測定装置を示す概略断面図である。
【図２】空気を捕集及び加熱することが可能なチャンバを有する携帯型分光測定装置を示す概略断面図である。
【図３】イオン移動度分光測定計の反応領域において空気試料を加熱することが可能な別の装置を示す概略断面図である。
【図４】分光測定装置の動作方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本開示は、分光測定計に吸入された空気試料を加熱して、当該空気試料により運ばれた
エアロゾルを蒸発させた後、試料をイオン化して分析するように構成された分光測定計を
提供する。吸入された空気試料は、分光測定計のインレット、試料がイオン化される反応
領域、又は、試料が反応領域を通過する前に分光測定計のチャンバで加熱することができ
る。本開示の実施形態は、感度を向上するための分光測定計の動作に対する加熱のタイミ
ング制御に関するものである。
【０００７】
図１は装置１を示し、装置１は、分光測定計３と、装置に電力を供給する携帯型電源５
と、インレット７と、インレット７を通じて空気流を引き出すエアムーバー６とを有する
。図１の例では、装置１は、試験対象の空気を加熱するように構成されたヒータ４と、エ
アムーバー６を制御するように構成されたコントローラ２と、分光測定計３と、ヒータ４
とを有する。
【０００８】
インレット７は、分光測定計３により試料収集される空気流が流れることが可能な通路
を有する。図１に示されている例では、ヒータ４は、導電性ワイヤのヒータから成り、分
光測定計に向かって流れる空気がヒータ４を通過するようにインレット７内に配されてい
る。図示されているように、ヒータ４は、コントローラ２に、電源５から供給される電力
を受け取ることができるように接続されている。このため、コントローラ２はヒータ４の
動作を制御することができる。
【０００９】
図１では、分光測定計３は、イオン移動度分光測定計から成る。イオン移動度分光測定
計は、試料採取口９によりインレット７に接続されており、試料をイオン化することが可
能な反応領域１１を有する。試料採取口９は、インレットから分光測定計に試料を取得す
るために機能し得る。試料採取口のいくつかの例として、「ピンホール」孔及び薄膜が挙
げられる。
【００１０】
ゲート電極１３により、ドリフトチャンバ１５から反応領域１１を隔離することができ
る。ドリフトチャンバ１５は、当該ドリフトチャンバ１５のゲート電極１３とは逆の端部
方向に検出部１７を有する。ドリフトチャンバ１５はさらに、ドリフトガスインレット１
９とドリフトガスアウトレット２１とを有する。これらは、ドリフトガス流を、検出部１
７からゲート１３の方へドリフトチャンバ１５に沿って供給するように配されている。
【００１１】
試料採取口９は、インレット７から分光測定計３の反応領域１１に空気を試料収集する
ために機能する。反応領域１１は、試料をイオン化するためのイオナイザ２３を有する。
図１に示されている例では、イオナイザ２３は、電極を有するコロナ放電イオナイザから
成る。
【００１２】
ドリフトチャンバ１５はさらに、ドリフト電極２５、２７を有する。これらは、ドリフ
トチャンバ１５に沿って電場を印加し、イオンを、ドリフトガスの流れに逆らう形で検出
部１７に向かって加速するためのものである。
【００１３】
動作時には、分光測定計３が操作者により作動されると、コントローラ２はエアムーバ
ー６を動作させて、空気流をインレット７から引き出す。
【００１４】
インレット７又はヒータ４に堆積した可能性のある残留物を脱着するために、コントロ
ーラ２がヒータ４からの熱出力を増加させると同時に、エアムーバー６がインレット７を
通じて空気を引き出してヒータ４から物質を脱着し、これらをインレット７から除去する
。こうした残留物を脱着するために、ヒータ４は１５０℃以上の温度まで加熱すればよい
。インレット７を通じた空気流は、空気試料の試験に備えて脱着物質をインレット７から
流出させる。
【００１５】
この残留物の脱着工程では、コントローラ２は、分光測定計３による空気流試料の収集
に先立って、ヒータ４からの熱出力を、選択された時間の間、増加させるように構成され
ている。この時間は、脱着中のヒータ４の温度、検出対象となるエアロゾルのタイプ、及
び／又は、インレット内に想定される残留物のタイプに基づいて選択することができる。
ヒータからの熱出力の増加は、ヒータに供給される電力の増加やヒータの電源オンを含み
得る。
【００１６】
選択された時間の経過後もエアムーバー６はヒータ４を通過した空気を引き出し続ける
一方、コントローラ２は、インレット７内の加熱された空気流から試料を取得するように
、分光測定計の試料採取口９を制御する。それから、コントローラ２は、反応領域１１の
加熱された試料に対してイオン移動度分光測定を行うように、分光測定計３を制御する。
【００１７】
いくつかの実施形態では、コントローラ２は、選択された時間の経過後、かつ、分光測
定計による空気流の試料収集に先立って、ヒータの温度を低下させるように構成されてい
る。いくつかの実施形態では、コントローラ２は、試料の取得に先立って、ヒータ４に供
給される電力を減少させることができる。これにより、試料収集される空気はインレット
からの脱着残留物の残留熱により加熱される。いくつかの例では、電力の減少は、ヒータ
４からの熱出力の減少やヒータ４の電源オフを含み得る。
【００１８】
一実施形態では、コントローラ２は、試料の取得に先立って、選択された時間の間、（
残留物の脱着のために）第一熱出力を供給するようにヒータ４を制御する。コントローラ
２はそれから、空気流により運ばれたエアロゾルを蒸発させるために第二熱出力を供給す
るようにヒータ４を制御し、加熱された空気流から蒸発したエアロゾルの試料を取得する
ように試料採取口９を制御することができる。コントローラ２は、ヒータ４が第二熱出力
を供給する間、又は、ヒータ４の冷却中に試料が取得されるように構成され得る。
【００１９】
一実施形態では、コントローラ２は、選択された時間内に一以上の最初の試料を取得し
、当該最初の試料を分析して残留物の有無を試験するように、試料採取口９を制御するよ
うに構成されている。この試験に基づいて、コントローラ２は選択された時間を延長又は
短縮することができる。例えば、この試験により、残留物がインレットから脱着及び除去
されたとコントローラが判定した場合、コントローラは、第二熱出力を供給してエアロゾ
ルを蒸発させるようにヒータ４を制御し、蒸発したエアロゾルの試料を取得するように試
料採取口９を制御することができる。本実施形態では、インレットは、インレットからの
空気流を、例えば、炭パックといったフィルターに循環させた後、第一の高熱出力を当て
ながらインレットに再循環させるように制御可能である。コントローラ２は、再循環され
た空気流を、残留物がインレットから脱着されたと判定されるまで試験するように構成さ
れていてもよい。
【００２０】
第一熱出力は、１５０℃以上の温度が得られるように選択することができる。一実施形
態では、第二熱出力は、第一熱出力より低い。ヒータに第二熱出力を供給させる制御は、
ヒータ４への電力の減少、例えば、電源オフを含み得る。
【００２１】
ヒータ４は、インレットの周囲又は内部に配することができる。ヒータは、例えば、ワ
イヤといった導体から成り、抵抗加熱法により加熱されるように配することができる。ワ
イヤは、金属から成ることとしてもよい。ヒータ４は、インレットにおいて障害物となる
格子又はメッシュとして配することができる。これにより、インレット内の空気流はヒー
タの内部又は周囲を流れる。一例では、ヒータは、例えば、ワイヤの束又はタングルとい
った編み構造体から成る。こうした構造体の一例として、Ｋｎｉｔｍｅｓｈ（ＲＴＭ）と
いったワイヤの編みメッシュが挙げられる。
【００２２】
格子構造体又はメッシュ構造体は、その容量の８０％未満、いくつかの例では、６０％
未満、別の例では４０％未満、また別の例では２０％未満をワイヤが占め、残り容量を加
熱対象となる空気が流れる空間が占めるように構成することができる。一実施形態では、
構造体は、容量の６０％以上が空気であり、いくつかの実施形態では、構造体は、容量の
約７０％が空気である。低密度の利用は、装置の効率、及び、分光測定計の空気流を加熱
することにより得られる感度を向上させることが分かっている。
【００２３】
Ｋｎｉｔｍｅｓｈ（ＲＴＭ）といった編みワイヤ構造体又はタングルワイヤ構造体が使
用される場合、ヒータ４は構造体の外部に巻き付けてもよい。いくつかの実施形態では、
編みワイヤ構造体又はタングルワイヤ構造体は、構造体に電流を流して加熱できる。
【００２４】
ヒータ４は、インレット７における狭窄部を形成するか、又は、反応領域への空気流の
通路における狭窄部、例えば、分光測定計３の試料採取口９の周囲に配することができる
。一実施形態では、試料採取口９は加熱可能であるか、又は、例えば、電球で見られ得る
ようなタイプの抵抗フィラメントヒータといったヒータを、空気流の試料採取口９の上流
に配することができる。
【００２５】
いくつかの例では、ヒータ４は、例えば、赤外線ランプ、赤外線ＬＥＤ又は赤外線レー
ザといった赤外光線源から成る。いくつかの例では、ヒータ４は、インレット７内の空気
流が分光測定計３の試料採取口９に達する前に当該空気流に射出される加熱空気の一又は
複数の噴流から成ることにしてもよい。
【００２６】
図２は、第二装置１００を示す図である。図２に示されている装置は、低蒸気圧のエア
ロゾルを分析するためのイオン移動度分光測定の代替的な方法を提供するものである。空
気流がインレット内を通過する際に当該空気流を加熱するのではなく、図２に示されてい
る装置１００は、チャンバ１０２中に空気を引き込み、チャンバ１０２内で当該空気を加
熱することによりエアロゾルを蒸発させるように構成されている。加熱された空気をその
後、インレット７内の空気流に戻して分光測定計３により試料収集することもできる。
【００２７】
図２に示されている装置１００は、分光測定計３と、装置１００に電力を供給する携帯
型電源５と、インレット７と、インレット７を通じて空気流を引き出すエアムーバー６と
を有する。図１に示されている例と同様に、図２の分光測定計３も試料採取口９によりイ
ンレット７に接続されており、分光測定計３はインレット７から空気試料を取得できるよ
うになっている。
【００２８】
図２に示されている装置はさらに、分光測定計の試料採取口９の上流に、試料採取口９
によりインレット７に接続されたチャンバ１０２を有する。これにより、インレット７を
通じて流れる空気は、チャンバ口１０９を通過してから分光測定計の試料採取口９を通過
する。
【００２９】
チャンバ１０２は、２個の電極１０４、１０６と、ポンプ１０８とを有する。ポンプ１
０８は、空気を、インレット７から試料採取口９を通じてチャンバ１０２に引き込み、空
気を、チャンバ１０２からインレット７に再び放出するように構成されている。電極１０
４、１０６は、チャンバ１０２内のエアロゾル粒子に電荷を印加するように構成されてい
る。また、電極１０４、１０６は、荷電した粒子を加熱するように構成されている。
【００３０】
図２の装置の動作時には、分光測定計３が操作者により作動されると、コントローラ２
はエアムーバー６を動作させて、空気流をインレット７から引き出す。それから、コント
ローラ２は、空気をインレット７からチャンバ中に引き込むようにポンプ１０８を動作さ
せる。それから、コントローラ２は、チャンバ１０２内の試料のエアロゾル粒子に電荷を
印加するように電極１０４、１０６を動作させる。
【００３１】
エアロゾル粒子が荷電すると、コントローラ２は、例えば、無線周波電場といった交流
電場を、電極１０４、１０６間に印加して荷電したエアロゾルの温度を上昇させるように
電極１０４、１０６を動作させる。これにより、抵抗加熱を行う必要がなくなる。それか
ら、コントローラ２が、蒸気をインレット７に再び放出するようにポンプ１０８を動作さ
せると、インレット７内の空気流により、分光測定計３による試料収集及び分析の対象と
なる蒸気が試料採取口９に運ばれる。
【００３２】
上述した例では、同一の電極１０４、１０６を使用してエアロゾルの荷電及び加熱の両
方を行ったが、その他の構成も想定される。例えば、接地基準電極を設けて、第一電極１
０４はエアロゾルの荷電に使用し、第二電極１０６は接地とは互い違いの電場を印加する
ことが可能である。その他の例では、４個の電極を使用し、こららのうち最初の２個はエ
アロゾルの荷電に使用し、残りの２個の電極はエアロゾルの加熱のための交流電場の印加
に使用することができる。
【００３３】
いくつかの例では、図２のチャンバ１０２は（例えば、図１に示されているヒータ４と
同様の）ヒータを有することができる。こうした例では、エアロゾル粒子が荷電すると、
コントローラ２は、荷電したエアロゾル粒子を電極１０４、１０６のいずれか又は両方に
引き付ける電場を印加するように電極１０４、１０６を制御することができる。荷電した
エアロゾル粒子がこうして捕集されると、コントローラ２は、捕集された粒子が蒸発する
ようにヒータを動作させることができる。
【００３４】
ヒータは、電極に捕集されたエアロゾル粒子を加熱するために配された抵抗ヒータ、赤
外線ランプ、赤外線レーザ、赤外線ＬＥＤ、加熱空気の噴流又はその他の任意の熱源から
成り得る。場合によっては、電極１０４、１０６のいずれか又は両方を、電流を電極に通
過させて電極の抵抗加熱を行うことができるように構成してもよい。
【００３５】
いくつかの例では、チャンバ１０２は、電極を有さず、ヒータのみを有することとする
ことができる。こうした例では、空気は加熱されるべくチャンバに引き込まれ、ヒータに
より加熱された後、インレット７内の空気流に再び放出されて分光測定計３により分析さ
れる。
【００３６】
チャンバ１０２は、ポンプを有するものとして説明しているが、チャンバ１０２の中へ
／中から空気を移送する任意のデバイスを使用することができる。例えば、ファンを使用
して空気をチャンバ１０２の中へ／中から空気を引き込む／引き出すか、又は、ピストン
を使用して空気を引き込むチャンバ１０２の容量を変化させ、チャンバ１０２から試料採
取口１０９を通じてインレット７へと空気を押し出すことが可能である。
【００３７】
いくつかの例では、チャンバ１０２はインレット７に設けることができる。例えば、イ
ンレットから別個のチャンバ１０２中に空気を引き込んで加熱する替わりに、チャンバ１
０２をインレットの一部とし、電極１０４、１０６をインレット７に設けることができる
。したがって、電極１０４、１０６は、チャンバ１０２の動作に関連して上述したように
、インレット内のエアロゾルを荷電及び加熱するように動作させることができる。
【００３８】
図３は、第三装置２００を示す図である。図３に示されている装置２００は、イオン移
動度分光測定を利用した低蒸気圧のエアロゾルの分析を可能にする別の代替的な方法を提
供するものである。図３の例では、分光測定計２０３の反応領域２１１は、空気試料のイ
オン化に先立って、当該空気試料を加熱してエアロゾルを蒸発させるためのヒータ２０５
を有する。
【００３９】
図３に示されている装置２００は、分光測定計２０３と、インレット７と、コントロー
ラ２と、装置２００に電力を供給する携帯型電源５とを有する。
【００４０】
インレット７は、インレット７を通じて空気流を引き出すエアムーバー６を有する。
【００４１】
図３の分光測定計２０３は、インレット７からの空気試料の取得のためにインレット７
に接続された試料採取口９と、試料をイオン化することが可能な反応領域２１１とを有す
る。図３に示されているように、反応領域は、イオナイザ２３と、コントローラ２により
制御されるべく接続されたヒータ２０５とを有する。ゲート電極１３により、反応領域２
１１をドリフトチャンバ１５から隔離することができる。
【００４２】
ドリフトチャンバ１５は、ドリフトチャンバ１５のゲート電極１３とは逆の端部方向に
検出部１７を有する。ドリフトチャンバ１５はさらに、ドリフトガスインレット１９とド
リフトガスアウトレット２１とを有する。これらは、ドリフトガス流を、検出部１７から
ゲート１３の方へドリフトチャンバ１５に沿って供給するように配されている。
【００４３】
ドリフトチャンバはさらに、ドリフト電極２５、２７を有する。これらは、電場を印加
し、イオンを、ドリフトガスの流れに逆らう形で検出部に向かって加速するためのもので
ある。
【００４４】
図３の装置の動作時には、分光測定計２０３が操作者により作動されると、コントロー
ラ２はエアムーバー６を動作させて、空気流をインレット７から引き出す。それから、コ
ントローラ２は、インレット７から試料採取口９を通じて反応領域２１１中に空気試料を
取得するように、分光測定計３を動作させる。
【００４５】
反応領域２１１に空気試料がある状態で、コントローラ２は、試料を加熱してエアロゾ
ルを反応領域２１１でｉｎ  ｓｉｔｕで蒸発させるように、ヒータ２０５を動作させる。
試料が加熱されると、コントローラ２は、分光測定計による分析のために試料をイオン化
するように、イオナイザ２３を動作させる。
【００４６】
場合によっては、イオナイザ２３はヒータを有していてもよい。例えば、イオナイザが
コロナ放電イオナイザから成る場合、イオナイザの電極を加熱することにより反応領域２
１１の試料の温度を上昇させることができる。場合によっては、イオナイザ２３の電極は
、図２を参照しながら説明した電極１０４、１０６として動作するように構成してもよい
。例えば、コントローラ２は、反応領域のエアロゾル粒子に電荷を印加し、例えば、無線
周波電場といった交流電場を印加して荷電した粒子の温度を上昇させるよう、イオナイザ
２３を制御するように構成することができる。場合によっては、コントローラ２は、反応
領域２１１のエアロゾル粒子に電荷を印加し、電場を印加して荷電した粒子を電極に引き
付けた後に電極上の粒子を加熱するよう、イオナイザ２３を制御するように構成すること
ができる。これらの可能な例では、イオナイザ２３の電極を使用してもよいし、この目的
のために電極を別個設けてもよい。
【００４７】
図１、図２及び図３を参照しながら説明した様々な装置１、１００、２００において、
携帯型電源５は、バッテリ、燃料電池、コンデンサ又はその他の装置に電力を供給するの
に適した携帯型電力源から成り得る。
【００４８】
図示されている装置１、１００、２００は、エアムーバー６を有するものとして説明さ
れている。このエアムーバーは、例えば、ポンプ、ファン、又は、インレットを通じて空
気流を引き出すのに適したベローといった任意のデバイスにより実現することができる。
こうしたデバイスを使用する際は、装置の一部とする必要はなく、別個に設けることがで
きる。
【００４９】
図示されている装置１、１００、２００は、単一モードの分光測定計３、２０３を有す
る。ただし、場合によっては、分光測定計３、２０３は、ポジティブモードの分光測定計
３及びネガティブモードの分光測定計３から成ることにしてもよい。場合によっては、単
一の分光測定計をポジティブモード動作及びネガティブモード動作との間で切り替えても
よい。
【００５０】
図１、図２及び図３を参照しながら説明したコントローラ２は、例えば、フィールド・
プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、エイシック（ＡＳＩＣ）及びデジタルシン
グルプロセッサ（ＤＳＰ）といったデジタル論理、又は、プログラム可能なプロセッサに
搭載されたソフトウェアにより実現することができる。本開示の側面は、コンピュータプ
ログラム製品を包含し、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体に記録することができ
、これらを実行するようにプロセッサをプログラムして本明細書中に記載の一又は複数の
方法を実行することができる。
【００５１】
図１、図２及び図３に示されている装置は、本開示の実施形態を可能にするが、その他
の実施形態も想定される。
【００５２】
図４は、エアロゾルを分析するための分光測定計の消費電力を制御する方法４００を示
す図である。図４に示されているように、方法は、分光測定計を作動させる信号を受信す
るステップ４０２を含む。信号により、エアムーバーは作動し、分光測定計のインレット
を通じて空気流を引き出す。それから、インレットを加熱して残留物を分光測定計から脱
着し（ステップ４０４）、当該残留物をエアムーバーによりインレットから流出させる（
ステップ４０６）ことができる。残留物の脱着及び流出の後、エアロゾルの試験の対象と
なる空気が分光測定計のインレット中に引き込まれる（ステップ４０８）。
【００５３】
空気を加熱して、空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させ（ステップ４１０）、加熱
された空気から試料を取得する（ステップ４１２）。それから、分光測定計を用いて試料
を分析する（ステップ４１４）。
【００５４】
エネルギーの省力化のために、加熱された空気から試料を取得する前に、加熱を中止す
ることができる。脱着した残留物（ステップ４０４）の残留熱が空気を加熱し続ける間に
、試料を取得することができる（ステップ４１２）。
【００５５】
加熱は、分光測定計のインレットの加熱を含むことができ、この加熱は分析対象となる
試料を取得せずに行うことができる。これは、試料収集に先立って、残留物が確実にイン
レットから脱着及び除去されるようにするためである。場合によっては、試料を取得して
残留物を分光測定計から脱着することができる。これら又はその他の場合、試料の取得に
先立って残留物を脱着する必要はないと考えられる。加熱は、容器内の空気の加熱、及び
、その後の、加熱空気の容器から分光測定計のインレット中への放出を含み得る。また、
加熱は、分光測定計の反応領域の空気の加熱を含み得る。
【００５６】
本開示の実施形態について、イオン移動度分光計の特定の用途を満たすものとして説明
してきたが、開示の装置及び方法は、低蒸気圧のエアロゾルに関連の蒸気試験が必要とさ
れるその他の分析システムにも適用することもできる。
【００５７】
理解されるように、蒸気は、臨界点より低い温度でガス相である物質を含有し得る。蒸
気又はガスと対照的に、エアロゾルはガス中に浮遊する固体又は液体の細粒子から成る。
本明細書中で用いられるとき、「蒸発させる」という用語は、物質の少なくとも幾らかを
固体又は液体から蒸気又はガスへと変換させることを意味する。
【００５８】
本明細書中に記載の装置の特徴は、方法の特徴として実現することが可能であり、また
、その逆も可能である。
【００５９】
第一側面では、エアロゾルを検出するための携帯型の分光測定装置が提供される。この
第一側面の装置は、イオン移動度分光測定計と、装置に電力を供給するために装置に搭載
される携帯型電源と、分光測定計による試験対象となる空気の流れを収集するためのイン
レットと、試験対象となる空気を加熱して空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるよ
うに構成されたヒータと、加熱された空気から試料を取得するよう分光測定計を制御する
ように構成されたコントローラとを有することができる。コントローラは、加熱された空
気からの試料の取得に先立って、ヒータからの熱出力を、選択された時間の間、増加させ
るように構成されている。一実施形態では、熱出力の増加は、ゼロからの熱出力の増加を
含み、例えば、熱出力の増加は、ヒータの電源オンを含み得る。一実施形態では、熱出力
の増加は、初期のゼロではない熱出力からの熱出力の増加を含む。
【００６０】
この第一側面では、時間はインレットから脱着した物質をインレットから放出させるこ
とができるように選択することができ、コントローラは、試料の取得に先立って、ヒータ
に供給される電力を減少させるように構成することができる。例えば、コントローラは、
選択された時間の後、ヒータに供給される電力を減少させ、ヒータの冷却中、例えば、ヒ
ータが周囲温度に戻る前に試料を取得するように構成することができる。
【００６１】
この第一側面のいくつかの例では、インレットは、空気の流れが通過するインレットの
断面積を減少させるように構成された狭窄部を有し、ヒータは、狭窄部をインレットの残
部よりも強く加熱するように配されている。狭窄部はヒータを有し得る。この第一側面の
ヒータは、空気の流れの通路に配されたワイヤから成ることができ、空気の流れは、ワイ
ヤを通過してから分光測定計に達することができる。例えば、ヒータは、格子、メッシュ
、及び、タングル構造体又は編み構造体の少なくともいずれかから成ることができる。
【００６２】
第二側面では、エアロゾルを特定するための分光測定装置が提供される。この第二側面
の装置は、分光測定計と、空気試料を保持するためのチャンバと、チャンバ内で、空気試
料により運ばれたエアロゾルを加熱し、エアロゾルを蒸発させるように構成されたヒータ
とを有する。分光測定計は、蒸発されたエアロゾルの分析に基づいて、エアロゾルを特定
するように構成されている。
【００６３】
この第二側面のチャンバは、チャンバ内の空気試料をイオン化するためのイオナイザを
有することができ、装置はさらに、イオナイザを作動して空気試料をイオン化する前に、
ヒータを作動するように構成されたコントローラを有することができる。この第二側面の
チャンバは、チャンバ内のエアロゾルに電荷を印加するように構成された電極を有するこ
とができる。
【００６４】
第三側面では、エアロゾルを分析するための分光測定計の消費電力を制御する方法が提
供される。この第三側面の方法は、ヒータからの熱出力を増加させて、分光測定計のイン
レットから物質を脱着するステップと、脱着するステップの後、エアロゾルの試験の対象
となる空気を分光測定計のインレット中に引き込むステップと、空気を加熱して、空気に
より運ばれたエアロゾルを蒸発させるステップと、加熱された空気から試料を取得するス
テップと、分光測定計を用いて蒸発したエアロゾルを分析するステップとを含む。熱出力
の増加は、ヒータに供給される電力の増加、例えば、ヒータの電源オンを含むことができ
る。
【００６５】
この第三側面の方法はさらに、加熱された空気から試料を取得するステップに先立って
、ヒータからの熱出力を減少させるステップを含むことができる。この第三側面では、空
気の加熱は、分光測定計のインレットの加熱を含むことができる。これは、物質をインレ
ットから脱着するために、試料を取得せずに行うインレットの加熱を含むことができ、ま
た、試料を取得するステップに先立って、インレットから脱着した物質を除去するステッ
プを含むことができる。
【００６６】
一実施形態では、空気の加熱は、チャンバ内の空気の加熱、及び、その後の、試料とな
る加熱空気のチャンバからの分光測定計のインレットを通じた放出を含み得る。一実施形
態では、空気の加熱は、分光測定計のチャンバ内の空気の加熱、例えば、反応領域におけ
る加熱を含み得る。一実施形態では、チャンバは、チャンバ内の試料をイオン化するため
のコロナ放電イオナイザを有し、方法は、試料のイオン化に先立って、コロナ放電イオナ
イザを加熱するステップを含む。一実施形態では、方法は、電荷を（例えば、チャンバ内
の）エアロゾルに印加し、荷電したエアロゾルを交流電場に晒すことにより荷電したエア
ロゾルを加熱するステップを含む。
【００６７】
本発明のいかなる側面で説明及び定義されている様々な特徴の特定の組み合わせも、独
立して実施及び／又は提供及び／又は使用することができる。本開示に関連のその他の例
及び変形例も、当業者には明らかであろう。
【図１】
2019109256.tif 000003
【図２】
2019109256.tif 000004
【図３】
2019109256.tif 000005
【図４】
2019109256.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月12日(2019.4.12)
【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】
エアロゾルを検出するための携帯型の分光測定装置であって、
分光測定計と、
当該分光測定装置に電力を供給するために当該分光測定装置に搭載される携帯型電源と、
前記分光測定計による試験対象となる空気の流れを収集するためのインレットと、
前記試験対象となる空気の流れを加熱して当該空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるように構成されたヒータと、
前記加熱された空気から試料を取得するよう前記分光測定計を制御するように構成されたコントローラと
を有し、
前記コントローラは、前記加熱された空気からの試料の取得に先立って、前記ヒータからの熱出力を、選択された時間の間、増加させるように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の分光測定装置において、前記時間は、前記インレットから脱着した物質を当該インレットから放出させることができるように選択されることを特徴とする分光測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記選択された時間の後、前記ヒータに供給される電力を減少させ、当該電力減少の後に前記試料を取得するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の分光測定装置において、当該分光測定装置はさらに、試験対象となる空気試料を保持するためのチャンバを有し、前記ヒータは、当該チャンバ内の空気を加熱するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記加熱された空気を前記チャンバから前記インレット内の前記空気の流れの中へ放出させて加熱流を供給し、当該加熱流から試料を取得するよう前記分光測定計を制御するように配されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項６】
請求項３記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記空気の流れにより運ばれたエアロゾルを蒸発させるために第二熱出力を供給するように前記ヒータを制御し、また、前記ヒータが前記第二熱出力を供給する間、又は、前記ヒータの冷却中に前記試料を取得するように、構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項７】
エアロゾルを特定するための分光測定装置であって、
試験対象となる空気の流れを吸入するためのインレットと、
試料採取口により前記インレットに接続された分光測定計と、
空気試料を保持するためのチャンバであって、前記分光測定計の前記試料採取口の上流においてチャンバ口により前記インレットに接続され、これにより、前記インレットを通じて流れる空気は、前記チャンバ口を通過してから前記試料採取口を通過する、チャンバと、
前記チャンバ内で、前記空気試料により運ばれたエアロゾルを加熱し、当該エアロゾルを蒸発させるように構成されたヒータと
を有し、
前記分光測定計は、前記蒸発されたエアロゾルの分析に基づいて、当該エアロゾルを特定するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の分光測定装置において、前記チャンバは、当該チャンバ内の空気試料をイオン化するためのイオナイザを有し、当該分光測定装置はさらに、前記イオナイザを作動して前記空気試料をイオン化する前に、前記ヒータを作動するように構成されたコントローラを有することを特徴とする分光測定装置。
【請求項９】
請求項７記載の分光測定装置において、前記チャンバは、当該チャンバ内のエアロゾルに電荷を印加するように構成された電極を有することを特徴とする分光測定装置。
【請求項１０】
請求項９記載の分光測定装置において、前記電極は、前記チャンバの領域を交流電場に晒して、当該領域内の荷電した前記エアロゾルを加熱するように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項１１】
請求項９記載の分光測定装置において、前記コントローラは、前記電極に電圧を印加して、荷電した前記エアロゾルを前記電極に引き付け、前記電極を加熱して当該エアロゾルを蒸発させるように構成されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項１２】
請求項７記載の分光測定装置において、前記ヒータは、前記チャンバ口を加熱するように配されていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項１３】
エアロゾルを分析するための分光測定計の消費電力を制御する方法であって、
前記分光測定計を作動させる信号を受信するステップと、
前記信号により、ヒータからの熱出力を増加させて、前記分光測定計のインレットから物質を脱着するステップと、
前記脱着するステップの後、エアロゾルの試験の対象となる空気の流れを前記分光測定計のインレット中に引き込むステップと、
前記空気の流れを加熱して、当該空気により運ばれたエアロゾルを蒸発させるステップと、
前記加熱された空気から試料を取得するステップと、
前記分光測定計を用いて前記蒸発したエアロゾルを分析するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、当該方法はさらに、前記加熱された空気から試料を取得するステップに先立って、前記ヒータに供給される電力を減少させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法において、前記空気の加熱は、前記分光測定計のインレットの加熱を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記分光測定計の前記インレットの加熱は、試料を取得せずに行う前記インレットの加熱を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の方法において、当該方法はさらに、前記試料を取得するステップに先立って、前記分光測定計から脱着した物質を除去するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１４記載の方法において、前記ヒータに供給される電力を減少させるステップは、前記空気の流れにより運ばれたエアロゾルを蒸発させるために第二熱出力を供給するように前記ヒータを動作させることを含み、前記試料は、前記ヒータが前記第二熱出力を供給する間、又は、前記ヒータの冷却中に取得されることを特徴とする、方法。
【外国語明細書】
2019109256000001.pdf