(57)【要約】アミドイオン化剤を用いるイオン移動スペクトロメータ中でのアナライトの存在を検出する方法を提供する。この方法は、過酸化物ベースの爆発剤の検出に特に有用である。
2008541038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）イオン化領域に１またはそれ以上のアナライト分子を含むサンプルを導入する工程、
（ｂ）イオン化剤を供給する工程であって、該イオン化剤が式
【化１】
2008541038.tif 000005
（式中、Ｒ１は直鎖または分岐鎖アルキル、直鎖または分岐鎖アルケニル、アリール、ヘテロアリール、カルボサイクロおよびヘテロサイクルから成る群から選択され、
Ｒ２およびＲ３は独立してＨ、直鎖または分岐鎖アルキル、直鎖または分岐鎖アルケニル、アリール、ヘテロアリール、カルボサイクロおよびヘテロサイクルから成る群から選択される。）
であって、該イオン化剤がニコチンアミドでない工程、
（ｃ）反応剤イオンを発生する工程、
（ｄ）反応剤イオンを１またはそれ以上のアナライト分子と相互反応させ、相互反応が１またはそれ以上のアナライトイオンを生成する工程、
（ｅ）１またはそれ以上のアナライトイオンを含むサンプル蒸気をドリフト領域に導入する工程、および
（ｆ）ドリフト領域を通るアナライトイオンのドリフト時間からサンプル中の１またはそれ以上のアナライトイオンの存在を検出する工程、
を包含するイオン移動スペクトロメータ中でアナライトの存在を検出する方法。
【請求項２】
Ｒ１がＣ３アルキルであり、Ｒ２およびＲ３がＨである請求項１記載の方法。
【請求項３】
アミドがイソブチルアミドである請求項２記載の方法。
【請求項４】
Ｒ１がフェニルまたはアニリン基であり、Ｒ２およびＲ３がそれぞれ直鎖または分岐鎖アルキル、直鎖または分岐鎖アルキニル、アリール、ヘテロアリール、カルボサイクロおよびヘテロサイクルから成る群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項５】
Ｒ２がＣＨ３であり、Ｒ３がＣ２Ｈ５である請求項１記載の方法。
【請求項６】
Ｒ２がフェニルであり、Ｒ３がＣｎＨ（２ｎ＋１）アルキルである請求項１記載の方法。
【請求項７】
単一のアナライトのための１以上のアナライトイオンが生成され、１以上のアナライトイオンの各々が異なるドリフト時間を示す請求項１記載の方法。
【請求項８】
アナライトが爆発物、麻酔剤、生物的ワーフェアー（ｗａｒｆａｒｅ）剤、毒物および化学ワーフェアー剤から成る群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項９】
爆発物がヘキサメチレントリパーオキシドジアミン、トリアセトントリパーオキシドおよびそれらの混合物から成る群から選択される請求項８記載の方法。
【請求項１０】
爆発物がトリアセトントリパーオキシドである請求項９記載の方法。
【請求項１１】
麻酔剤が６−アセチルモルヒネ、アルプラゾラン、アモバルビタル、アンフェタミン、アンチピリン、ベンゾカイン、ベンゾイルエクゴニン、ブロマゼパム、ブタルビタル、カーベタペンタン、カチノン、クロラジアゼポキシド、クロロフェニラミン、コカエチレン、コカイン、コデイン、ジアゼタモ、エクゴニン、エゴグニンメチルエステル（ＥＭＥ）、エフェドリン、フェンタニル、フルニトラセパモム、ハシッシ、ヘロイン、ヒドロコドン、ヒドロモルフォン、ケタミン、リドカイン、ロラゼパム、リセルグ酸ジエチルアミド（ＬＳＤ）、リセルグ酸、Ｎ−メチル−１−３−（３，４−メチレンジオキシオフェニル）−２−ブタナミン（ＭＢＴＢ）、３，４−メチレンジオキシアンフェタミン（ＭＤＡ）、ＤＬ−３，４−メチレンジオキシエチルアンフェタミン（ＭＤＥＡ）、メチレンジオキシメタンフェタミン（ＭＤＭＡ）、マリファナ、メスカリン、メタドン、メタンフェタミン、メタンキアロン、メトカチノン、モルヒネ、ノスカピン、オピューム、オキサゼパム、オキシコドン、フェンシクリジン（ＰＣＰ）、ペントバービタル、フェノバービタル、プロカイン、シロシビン、セコバービタル、テマゼパム、ＴＨＣ、ＴＨＣ−ＣＯＯＨ、トリアゾラム、薬剤およびそれらの組合せから成る群から選択される請求項８記載の方法。
【請求項１２】
化学ワーフェアー剤および毒物がアミトン（ＶＧ）、アントラックス、クロロピクリン、エチルＮ，Ｎ−ジメチルホスホラミコシアニデート（Ｄａｄｕｎ）、イソプロピルメチルホスホノフルオリデート（Ｓａｒｉｎ）、ピナコリルメチルホスホンフルオリデート（Ｓｏｍａｎ）、エチル−、イソプロピルエステル（ＧＥ）、エチル−、Ｓ−（２−（ジエチルアミノ）エチル）Ｏ−エチルエステル（ＶＥ）、ホスホノチオン酸、メチル−Ｓ−（２−（ジエチルアミノ）エチル）Ｏ−エチルエステル（ＶＭ）、マスタード−Ｔ混合物、窒素マスタード１、窒素マスタード２、窒素マスタード３、フェニルジクロロアルシン、ホスゲンオキシム、セスキマスタード、アダムサイト、アフラトキシン、ボツリンヌストキシン、リシン、ザキトキシン、トリコセシンマイコトキシン、メチルホスホノチオ酸Ｓ−（２−ビス（１−メチルエチル）アミノ）エチル）Ｏ−エチルエステル（ＶＸ）、シクロヘキシルメチルホスホノフルオリデート（ＧＦ）およびそれらの組合せから成る群から選択される請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオン移動スペクトロメータ中でのアナライトの存在を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
痕跡量のアナライトの検出はしばしばナノグラムからピコグラムレベルでアナライトの少量を検出する。痕跡量のアナライト検出は特に安全性の用途、例えば少量の爆発剤、麻酔剤および生物ワーフェアー剤の中の成分が個人やパッケージまたはバックの外に付着した場合にそれらについて個人やその物品を分ける用途に特に有用である。アナライトの少量の検出においての本質は非常に高い誤報率である。
【０００３】
イオン移動スペクトロメータ（ＩＭＳ）は麻酔剤や爆発物の検出にとってよく使用される技術である。しかしながら、ＩＭＳ技術の感度の故に、障害が起こり誤った警報の原因となる。もし誤った警報の率が高ければ、その装置の実際的に価値は装置の性能における信頼度が欠落するためになくなる。
誤った警報は別のアナライト源からのアナライトの痕跡量の検出に基づくことがある。誤った警報は物質、例えば化粧品、トイレタリーなどと検出するアナライトとの間の化学的な基準介入によって起こり、検出すべきアナライトを分離するのが難しい。
【０００４】
誤った警報率を減らす一つの方法はＩＭＳ機械自体およびソフトウェアの修正によって可能である。また、特定検出の増大方法、すなわち誤った警報率を減らすことは異なるイオン化剤を用いることによるＩＭＳ中に用いられるイオン化化学剤を調整することによっても行われる。ＩＭＳデータを収集する間に、サンプルを収集し、目的のアナライトを含む可能性があるサンプルをＩＭＳ装置中に導入し、次いで蒸気化する。蒸気化されたアナライトはイオン化室に送られる。イオン化室中では、アナライトはイオン化された反応物からの陽子または電子移動によってイオン化される。イオン化された反応物の特性はアナライトイオンのタイプや分布に影響を与え、アナライトのＩＭＳサインを変化させる。反応剤もアナライトがＩＭＳサイン中に提供するピークの数とサイズに影響を与え、ピークを完全に隠してしまい得る。
【０００５】
適正なイオン化剤は容易に検出し得るアナライトイオンを形成し得るが、目的でない分子のイオン形成を抑えるものである。一般に用いられているＩＭＳ剤は、例えばニコチンアミド、アンモニア、ヘキサクロロエタン、塩素、４−ニトロベンゾニトリルおよび水、アセトンおよび臭素化または塩素化炭化水素を包含する。
一般的にＩＭＳイオン化剤を用いる場合、検出すべきアナライト、例えばパーオキサイドベースの爆発物はこの通常し得るイオン化化学物質がこれらの爆発物の正確な検出を許容しないために検出が困難であり、誤った結果をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、当業界において、正確に検出しかつ特徴を有し、しかも誤った警報の非常に高い率をもたらさないサンプル分子イオンになる反応剤の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの態様はイオン移動スペクトロメータ中でのアナライトの存在を検出する方法を提供する。その方法は
イオン化領域に１またはそれ以上のアナライト分子を含むサンプルを導入する工程、
イオン化剤を供給する工程であって、該イオン化剤が式
【化１】
2008541038.tif 000003
（式中、Ｒ１は直鎖または分岐鎖アルキル、直鎖または分岐鎖アルケニル、アリール、ヘテロアリール、カルボサイクロおよびヘテロサイクルから成る群から選択され、
Ｒ２およびＲ３は独立してＨ、直鎖または分岐鎖アルキル、直鎖または分岐鎖アルケニル、アリール、ヘテロアリール、カルボサイクロおよびヘテロサイクルから成る群から選択される。）
であって、該イオン化剤がニコチンアミドでない工程
に関する。この方法はまた反応イオンを形成し、反応イオンをアナライト分子と相互反応させて、その相互反応がアナライトイオンを生成し、１以上のアナライトを含むサンプルの蒸気をドリフト領域に導入し、そしてサンプル中のアナライトイオンの存在をドリフト領域を通るアナライトイオンのドリフト時間から検出することを包含する。
【０００８】
本発明のこれらまたは他の特徴、側面および利点は以下の記載、添付する請求項および図面に示された実験的記載で明らかになり、それを以下に説明する。
【０００９】
以下の一般的開示および詳細な説明は一例であり、説明目的のためだけであって、請求項の記載の発明を減縮すべきものと理解してはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
有利な特性を有する新規なＩＭＳ反応化学剤を用いる微量のアナライトを検出する方法を提供する。特に、不純物からの信号を抑制し、目的のアナライトを正確な検出を最大限にする好適な感応性と選択性を示すＩＭＳ反応剤を提供する。この方法はイオン化領域にアナライト分子を含むサンプルを導入し、イオン化剤を供給し、反応剤イオンを発生し、該反応剤イオンをアナライト分子と相互反応させてアナライトイオンを生成し、アナライトイオンを含むサンプル蒸気をドリフト領域に導入し、かつドリフト領域を通るアナライトイオンのドリフト時間からサンプル中の１またはそれ以上のアナライトイオンの存在を検出することを包含する。
【００１１】
特に指示しない限りすべての技術的用語および化学的用語は一般的な技術で用いられる方法で用いられる。一般に、明細書中の学術用語および記載された方法および技術は当業者において既知および公知である。本明細書中において「約」と言う用語は与えられた値から１０〜２０％の誤差を有し、測定技術における本質的な誤差ならびに測定が異なった技術を用いて行われたときに得られる測定値における違いを許容する意味である。
【００１２】
「サンプル」は限定しなければ、ＩＭＳ装置に導入されうる化合物またはコンプレックス（ｃｏｍｐｌｅｘ）を意味する。サンプルは目的のアナライトを含み、ここで「アナライト」または「サンプルアナライト」は検出技術を用いて検出されるアナライトを意味すると理解される。
【００１３】
サンプル中のアナライトの分析はサンプルを回収してそのサンプルをスペクトロメータ中に導入することで開始する。サンプルは適当な方法を用いてＩＭＳ装置中に導入される。異なった多くの方法が検出装置中にサンプルを導入のために用いられるが、方法は分析されるサンプルの種類に部分的に変化する。例えば、米国特許第６,４４２,９９７、６,０７３,４９９、５,８５９,３６２および５,１６２,６５２は気体状および空気中サンプルを回収するための装置を開示する。米国特許６,０７３，４９８は液体サンプルを回収する装置に関する。米国特許５,０３７,６１１はガス状サンプルをテープ上に吸収する方法に関する。米国特許５,７４１,９８４はサンプル「トークン（ｔｏｋｅｎ）」上へ指を押し付けることによる指からのサンプルを導入することを開示する。米国特許５,８５９,３７５および５,９８８,００２は携帯サンプリング装置を用いるサンプル回収のための方法および装置に関する。
【００１４】
別のサンプル方法は物体またはテストすべき基材をアナライト粒子を回収する布状サンプルスワッブ（ｓｗａｂ）に接触することを包含する。サンプリングスワッブをテストする基材と接触する場合、固体状サンプル粒子が布状スワッブの多孔質構造中に混入されうる。サンプルが液体形態であるならば、液体はスワッブの繊維中に吸収されうる。ＩＭＳ中において、スワッブを検出装置中に置き、サンプルをスワッブから熱的に放出させる。
【００１５】
サンプルはアナライトを固体、液体またはあらかじめ濃縮した状態からイオン化に適当なガス状態およびＩＭＳ装置中でその後の分析が可能な状態に変化するように脱離される。脱離は適当な脱離材、例えばサンプルを蒸気化するヒータを用いることで行われ得る。サンプルは次いでガスフローによってイオン化領域またはイオン化室に導入される。
【００１６】
イオン化室内でサンプルアナライトをイオン化する。アナライトのイオン化はアナライトをイオン化する反応剤をイオン化することによって達成される。この第１のイオン化は適当なイオン化源を用いることによって行われ得る。適当なイオン化源は放射性源、例えば６３Ｎｉ、２４１Ａｍおよび３Ｈを包含する。他のイオン化剤、限定されないがコロナ放電イオン化および電子スプレーイオン化を包含する他のイオン化を用いてもよい。イオン化された反応剤を次いでガス相中で陽子または電子をアナライト分子に移行するアナライトと相互反応させて、アナライトイオンを形成する。
【００１７】
微量の検出のためのイオン化剤として有用なアミドは以下の式：
【化２】
2008541038.tif 000004
（式中、Ｒ１は直鎖または分岐鎖アルキル、直鎖または分岐鎖アルケニル、アリール、ヘテロアリール、カルボサイクロまたはヘテロサイクルであり、Ｒ２およびＲ３は独立してＨ、直鎖または分岐鎖アルキル、直鎖または分岐鎖アルケニル、アリール、ヘテロアリール、カルボシキルおよびヘテロサイクルから成る群から選択される。）
を有するアミドを包含する。一つの態様ではＲ１がフェニルまたはアニリン基であり、Ｒ２およびＲ３が独立して直鎖または分岐鎖アルキル、直鎖または分岐鎖アルケニル、アリール、ヘテロアリール、カルボシキルおよびヘテロサイクルから成る群から選択される。更なる態様において、Ｒ２はＣＨ３であり、Ｒ３はＣ２Ｈ５である。他の態様ではＲ２はフェニルであり、Ｒ３は一般式ＣｎＨ２ｎ＋１を有するアルキルである。更に別の態様ではアミドは２−メチルプロピオンアミド（通常名、イソブチルアミド）である。このアミドイオン化剤にはニコチンアミドは含まれない。
【００１８】
アミドは有用なイオン化剤アナライトの範囲を検出する有用なイオン化剤であって、非限定的なものであるが、爆発物、麻酔剤、化学ワーフェア剤、毒物および他の化学化合物を包含する。「アナライト」または「サンプルアナライト」は検出技術を用いて検出されうる如何なるアナライトであってもよいと理解される。
【００１９】
アミドイオン化化学はアオキシドベースの爆発物の検出に有用である。アミドイオン化化学が有用であるパーオキシドベースの爆発物はヘキサメチレントリパーオキシドジアミン（ＨＭＴＤ）およびトリアセトントリパーオキシド（ＤＡＴＰ）である。
【００２０】
アミドイオン化化学が有用である麻酔剤は、非限定的ではあるが、６−アセチルモルフィン、アルプラゾラム、アモバルビタル（ａｍｏｂａｒｂｉｔａｌ）、アンフェタミン、アンチピリン、ベンゾカイン、ベンゾイルエクゴニン（ｂｅｎｚｏｙｌｅｃｇｏｎｉｎｅ）、ブロマゼタム、ブタルビタル、カーベタペンタン（ｃａｒｂｅｔａｐｅｎｔａｎｅ）、カチノン、クロラジアゼオキシド、クロルフェニラミン、コカエチレン、コカイン、コデイン、ジアゼパム、エクゴニン（ｅｃｇｏｎｉｎｅ）、エクゴニンメチルエステル（ＥＭＥ）、エフェドリン、フェンタニル、フルニトラゼンパム、ハシッシ（大麻）、ヘロイン、ヒドロコドン（ｈｙｄｒｏｃｏｄｏｎｅ）、ヒドロモルフォン、ケタミン、リドカイン（ｌｉｄｏｃａｉｎｅ）、ロラゼパム、リゼルグ酸ジエチルアミド（ＬＳＤ）、リゼルグ酸、Ｎ−メチル−１−３（３，４−メチレンジオキシフェニル）−２−ブタンアミン（ＭＢＤＢ）、３，４−メチレンジオキシアンフェタミン（ＭＤＡ）、ＤＬ−３，４−メチレンジオキシエチルアンフェタミン（ＭＤＥＡ）、メチレンジオキシメタアンフェタミン（ＭＤＭＡ）、マリファナ、メスカリン（ｍｅｓｃａｌｉｎｅ）、メタドン、メタアンフェタミン、メタキアロン（ｍｅｔｈａｑｕａｌｏｎｅ）、メタカチノン、モルヒネ、ノスカピン、オピューム（ｏｐｉｕｍ）、オキサゼパム、オキシコドン、フェンシリリジン（ＰＣＰ）、ペントバルビタル、フェノバルビタル、プロカイン、ピロシビン（ｐｓｉｌｏｃｙｂｉｎ）、セコバルビタル、テマゼパム、ＴＨＣ、ＴＨＣ−ＣＯＯＨ、トリアゾラム、医薬およびそれらの組合せが挙げられる。
【００２１】
アミドイオン化剤が有用な化学兵器剤はそれらに限定されないが、アミトン（ＶＧ）、アントラックス（ａｎｔｈｒａｘ）、クロロピクリン（ｃｈｌｏｒｏｐｉｃｒｉｎ）、エチルＮ，Ｎ−ジメチルホスホラミコシアミデード（Ｔａｂｕｎ）、イソプロピルメチルホスホノフルオリデート（Ｓａｒｉｎ）、ピナコリルメチルホスホンフルオリデート（Ｓｏｍａｎ）、エチル−イソプロピルエステル（ＧＥ）、エチル−、Ｓ−（２−（ジエチルアミノ）エチル）Ｏ−エチルエステル（ＶＥ）、ホスホンオチオ酸、メチル−、Ｓ−（２−（ジエチルアミノ）エチル）Ｏ−エチルエステル（ＶＭ）、マスタード−Ｔ混合物、窒素マスタード１、窒素マスタード２、窒素マスタード３、フェニルジクロロアルシン、ホスゲンオキシム、セスキマスタード、アダムサイト、アフラトキシン、ブツリヌストキシン、リシン（ｒｉｃｉｎ）、セキシトキシン（ｓａｘｉｔｏｘｉｎ）、トリコテセン（ｔｒｉｃｈｏｔｈｅｃｅｎｅ）マイコトキシン（ｍｙｃｏｔｏｘｉｎ）、メチルホスホノチオ酸Ｓ−（２−ビス（１−メチルエチル）アミノ）エチル）Ｏ−エチルエステル（ＶＸ）、シクロヘキシルメチルホスホノフルオリデート（ＧＦ）、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００２２】
アナライトイオンの検出は適当な手段、例えばＩＭＳ装置を用いて達成される。基礎的なデザインおよびイオン移動スペクトロメータの操作は例えばイオン移動スペクトロメトリー（Ｇ．エイスマン（Ｅｉｃｅｍａｌ）およびＺ．カルパス（Ｋａｒｐａｓ）、ＣＲＣプレス、ボカラトン、フロリダ、１９９４年）に記載されている。イオンはそれらのイオン移動に従ってＩＭＳドリフト領域中で分離され、それがイオンの本質的性質である。検出が例えばコレクターでの誘導電流をモニターすることによって起こり、それによりイオンがコレクターに到達するのに必要な時間の関数として各イオンのサインを作成する。このサインが特定のアナライトを検出ために用いられる。
【００２３】
以下の例は例示である。請求項に記載された発明はこの実施例に記載された特定に態様に限定するものと解してはならない。当業者は種々の変更および変性が請求項に記載の精神および範囲から逸脱しない限り、本発明の態様であると解釈される。従って、請求項に記載された発明は請求項の範囲およびそれに類似する範囲内において、本発明の他の態様および変化を包含するものと理解される。
【実施例】
【００２４】
実施例１．ニコチンアミドとイソブチルアミドイオン化剤を用いるＴＡＴＰのＩＭＳサイン
この実施例はイソブチルアミドをイオン化剤として、ニコチンアミドと比べて使用したときのＴＡＴＰのＩＭＳチャートにおける違いを示す。図１および２は各々イソブチルアミドおよびニコチンアミドを用いたＴＡＴＰのＩＭＳスペクトルを示す。各イオン化剤で使用されたＴＡＴＰサンプルを確認的に調製した。プラズマグラムをイオンスキャン５００ＤＴイオン移動スペクトロメータ（スミス・ディテクション・インコーポレーテッド）で以下のパラメータ：正のイオン化モード、ドリフトチューブ温度２３０℃、導入温度２５０℃、脱離温度２４５℃で行うことによって得た。イオン化剤はイソブチルアミンであり、ドリフトガスを洗浄し、３００cm３／分の流量で室温で乾燥させた。走査期間は０．２００msシャッター・ゲート・パルス、０．０２５ｓ分析ディレイおよび８．００ｓ分析期間で２４msである。２ステージ分析が１セグメントにつき５共添加スキャンで１分析につき８セグメント／分析および１セグメントにつき２０共添加スキャンで１分析につき１２セグメントを用いる。
【００２５】
ニコチンアミドを比較してイソブチルアミドで得られたプラズマグラムの比較はイソブチルアミドをイオン化剤として用いた時には少なくとも２つのピークが得られるのに対し、ニコチンアミドをイオン化剤として用いた場合には１つのピークが得られることがわかる。ＴＡＴＰをサンプリングする場合には、２つのピークの存在がＴＡＴＰのより選択的な決定を可能とし、偽りの警告率を減少する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】イオンスキャン（登録商標）５００ＤＴイオン移動スペクトロメーター（スミス・ディテクション・インコーポレイテッド）を用いて得られたＴＡＴＰのプラズマグラムである。装置パラメータ：正イオンモード、ドリフトチューブ温度２４０℃、導入温度２６５℃、脱離温度２４５℃である。イオン化剤はイソブチルアミドで、ドリフトガスはクリーンで、乾燥した空気で流量３００ｃｍ３／分である。走査期間はシャッター・ゲート・パルス０．２００ｍｓ、０．０２５ｓ分析遅れおよび８．０ｓ分析期間で２４ｍｓである。
【図２】イオンスキャン（登録商標）５００ＤＴイオン移動スペクトロメーター（スミス・ディテクション・インコーポレイテッド）を用いて得られたＴＡＴＰのプラズマグラムである。装置パラメータ：正イオンモード、ドリフトチューブ温度２５０℃、導入温度２６５℃、脱離温度２４５℃である。イオン化剤はニコチンアミドで、ドリフトガスはクリーンで、乾燥した空気で流量３５０ｃｍ３／分である。走査期間はシャッター・ゲート・パルス０．２００ｍｓ、０．０２５ｓ分析遅れおよび８．００ｓ分析期間で２４ｍｓである。
【図１】
2008541038.tif 000006
【図２】
2008541038.tif 000007
【国際調査報告】
2008541038.tif 000008
2008541038.tif 000009
2008541038.tif 000010