(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象である危険物質と異なる指標物質が付加された試薬用薬品が用いられて、前記試薬用薬品に含まれる検出対象に基づいて校正されるものであり、質量分析する分析部と、前記分析部の分析結果であるスペクトルに前記指標物質に相当するピークが含まれておらず、前記検出対象とする物質に相当するピークが含まれている場合に前記検出対象が含まれていると判定する判定部を有することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の危険物探知装置において、前記検出対象とする物質及び前記試薬指標物質を回収するために微粒子捕集部を備えることを特徴とする危険物探知装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の危険物探知装置において、前記試薬指標物質に微粒子を用いることを特徴とする危険物探知装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の危険物探知装置において、前記分析部が、リニアイオントラップ質量分析計、四重極イオントラップ質量分析計、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、イオンモビリティのいずれかで構成されることを特徴とする危険物探知装置。
【請求項５】
請求項１に記載の危険物探知装置において、前記試薬指標物質を一定面積保持できる治具に付着させて供給することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項６】
請求項１に記載の危険物探知装置において、前記試薬指標物質を一定容積で保持できる治具に付着させて供給することを特徴とする危険物探知装置。
【請求項７】
請求項６に記載の危険物探知装置において、前記治具にフタをすることを特徴とする危険物探知装置。
【請求項８】
検出対象である危険物質と異なる指標物質が付加された試薬用薬品を用いて、前記試薬用薬品に含まれる検出対象に基づいて校正し、質量分析し、前記分析結果であるスペクトルに前記指標物質に相当するピークが含まれておらず、前記検出対象とする物質に相当するピークが含まれている場合に前記検出対象が含まれていると判定する危険物探知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、危険物探知装置の試験用薬品、危険物探知装置及び危険物探知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界的にテロリズムの脅威が増しており、原子力発電所のような重要設備において爆発物等の危険物によるテロ対策が必要になっている。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ったことで、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。世界的に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報道されている。また、通勤電車内で自爆テロを企てた容疑者が逮捕されるなどの事例が報道されている。
【０００３】
このような危険物を探知する装置としては、質量分析技術を応用して、検査対象物接採取し、この検査対象物を質量分析し、質量分析結果に危険物のイオンに対応する物質が検出されると、表示器に危険物が検出された旨の表示をするものが知られている。
【０００４】
このような技術は例えば、特開２０００−２８５７９号公報に記載されている。これらの技術を用いた装置を使用することにより、爆発物探知には特別な技量、知識、訓練が不要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
日常的な装置健全性確認において、例えば質量分析計を有したトレース型危険物探知装置では、危険物と同一物質が含まれた試薬を投入することにより装置動作確認をしていることが多い。特に危険物と同一物質が含まれる試薬を投入した場合、危険物と同一の質量スペクトルが計測される。しかし、動作確認に危険物試薬を使用した場合、装置内に残留する恐れがある。運用時に危険物を検知した際に残留した危険物試薬による誤検知か本物の危険物による危険物の検知かを切り分けることが出来ない問題があった。その結果、動作確認実施後に装置周辺に付着した危険物試薬により誤検知が度々発生することが予想される。特に1日に数千人や数万人の通行するような施設では誤検知によるスループット低下が大きな問題となるため、不必要な危険物試薬による誤検知を抑えることは極めて重要である。
【０００７】
危険物とは異なる物質を投入することにより装置動作確認をすることで、運用時の誤警報を防止することも一つの手だが、確実な性能確認をするためには、検査対象と同一物質を投入することにより装置動作確認をすることが必要となる。
【０００８】
また、一般的な危険物探知装置で試薬溶液が入ったペンなどにより、検査対象へ付着させる手法がある。しかし、定量的に検査対象へ試薬を付着させることが難しい課題があった。
【０００９】
本発明の目的は、危険物に相当する試薬（試薬用薬品）を用いた場合でも誤動作を抑制することができる危険物探知装置の試験用薬品、危険物探知装置及び危険物探知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記目的を達成するために、検出対象である危険物質と異なる指標物質が付加された試薬用薬品が用いられて、前記試薬用薬品に含まれる検出対象に基づいて校正されるものであり、質量分析する分析部と、前記分析部の分析結果であるスペクトルに前記指標物質に相当するピークが含まれておらず、前記検出対象とする物質に相当するピークが含まれている場合に前記検出対象が含まれていると判定する判定部を有するように構成した。
【００１１】
あるいは、検出対象である危険物質と、前記危険物質と異なる指標物質である付加物質を有することを特徴とする危険物探知装置試験用薬品として構成した。
【００１２】
具体的には、危険物探知で使用している質量分析計を有したトレース型危険物探知装置に危険物試薬を投入した際に、本物の危険物か残留した危険物試薬なのかを判別することができる手法を提案する。主にトレース型危険物探知装置は検査物質からイオンを生成し質量分析した結果から、得られた質量スペクトルにより検査物質に含まれる物質を判定する。そのため、危険物を検査した場合に本来発生しない質量スペクトルが計測されるように危険物試薬に指標物質を付加することにより、危険物試薬を検査した場合でも危険物の質量スペクトルとは異なる質量スペクトルが計測され、検査した物質が危険物試薬だと判別することができる。この手法は溶液だけでなく微粒子といった固体にも応用可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、危険物に相当する試薬を用いた場合でも誤動作を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】トレース型危険物探知装置としての微粒子検査装置の構成の一例を示す図である。
【図２】質量スペクトルグラフの概略の一例を示す図である。
【図３】トレース型危険物探知装置検出フローの一例を示す図である。
【図４】指標物質DNTを付加した擬似危険物微粒子の質量スペクトルグラフの一例を示す図である。
【図５】指標物質TCPを付加した擬似危険物微粒子の質量スペクトルグラフの一例を示す図である。
【図６】カード上に定量的に微粒子を付着させる手法の一例を示す図である。
【図７】綿棒により微粒子をカードへ付着させた回数と質量スペクトル強度の一例を示す図である。
【図８】微粒子をカードへ付着させる方法の一例を示す図である
【図９】定量的にカードへ微粒子を付着させる手法の一例を示す図である
【図１０】定量的にカードへ微粒子を付着させる手法の一例を示す図である
【図１１】定量的にカードへ微粒子を付着させる機構の一例を示す図である。
【図１２】定量的にカードへ微粒子を付着させる機構の一例を示す図である
【図１３】微粒子を付着させた治具を提供する方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態として、トレース型危険物探知装置試験用薬品、検査手法、検出フローについて図を用いて詳細に説明する。
【００１６】
＜全般的な説明＞
まず基本的な概念を説明する。トレース型危険物探知装置内で危険物検知の質量スペクトルと試薬指標物質検知の質量スペクトルを設定し、危険物の検査時に危険物検知の質量スペクトルが検知した場合でも、試薬指標物質検知の質量スペクトルが同時または、直前、直後に検知した場合は危険物検知の警報条件から除外するといった警報条件の構成をとることにより、試験用薬品は警報から除外され、運用時に試験用薬品による誤検知を防止することが出来る。そのため、トレース型危険物探知装置運用時に誤って試験用薬品が混入しても危険物と判定せずに、試験用薬品と判定することが可能となる。
【００１７】
また、試験用薬品に複数の指標物質の質量スペクトルが測定されるように指標物質を付加することにより複数のパターンの危険物試薬質量スペクトルをつくることができ、指標物質の断定による危険物の不正持込を防止することが可能となっている。そのため、設置環境や運用状況に応じて付加物質の組み合わせを変えることにより、例え1パターンの付加物質が特定されても、不正持込の拡大を防ぐことができる。
【００１８】
＜実施例１＞
＜システム＞
本発明の実施例について、トレース型危険物探知としての微粒子検査方法の一例を説明する。図１はトレース型危険物探知装置としての微粒子検査装置の構成の一例を示す図である。図１は認証部の１９の上部にある検査対象１８に付着する検出対象物質のガス及び／又は微粒子を送気部１７からの気流で剥離させ、剥離した試料を吸引口２０より吸引し、微粒子捕集部２１で濃縮して捕集し、イオン源部２２で試料のイオンを生成し、質量分析部２３で質量分析する。微粒子捕集部にはサイクロン、フィルタ、インパクタを用いても良い。そして、得られた質量スペクトルから検出対象物質に由来する質量スペクトルの有無を判定するものである。また、捕集した試料により強度だけでなくマス軸も調整できる。キャリブラント発生装置２４は校正物質を入れて一定量の校正ガスを発生させることで、装置の動作確認あるいは質量スペクトルの強度補正、マス軸調整に用いる。校正物質の一例として負イオン測定用には乳酸、トリブロモレソシノール、ブロモクロロフェノール、正イオン測定には３’-ニトロアセトフェノンを使用する。前述では４種類の校正物質を一例として説明したが、校正ガスが発生すれば他の校正物質を使用してもよい。また、これらの校正物質はドーパントとして利用してもよい。キャリブラント発生装置２４はイオン源２２と質量分析部２３との組合せだけで使用してもよい。
【００１９】
この装置の健全性確認をするためには、カードに付着している危険物微粒子を捕集できるかを確認する必要がある。そのため、図１の装置は健全性確認をする際に微量の試薬を検査対象１８に付着させ検査フローにより試薬を検知できるかの検査をさせることが望ましい。
【００２０】
本実施例では説明として質量分析計を用いているが分析方法としてリニアイオントラップ質量分析計、四重極イオントラップ質量分析計、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、イオンモビリティなど、他の方法であってもよい。
【００２１】
＜試験用薬品＞
図２は本発明の試験用薬品（試薬とも称する）の質量スペクトルグラフの概略の一例を示す図である。危険物Aの試験用薬品に指標物質の質量スペクトルとしてピーク４のスペクトルが危険物Aの質量スペクトルと同時に検知されるように指標物質を付加する。
【００２２】
試験用薬品は、微粒子検査装置（トレース型危険物探知装置）が正しい精度で分析可能な状態であるならば、ピーク１（カウントＡ１、質量(ｍ/ｚ)＝Ｂ１）、ピーク２（カウントＡ２、質量Ｂ２）、ピーク３（カウントＡ３、質量Ｂ３）、ピーク４（カウントＡ４、質量Ａ４）が出力されるような試験用薬品である。ここで、ピーク１、ピーク２、ピーク３は、危険物に含まれる成分に相当し、また、ピーク４は試薬指標物質として用いられるものであり通常では危険物に含まれない成分である。
【００２３】
微粒子検査装置で危険物Aの同定を行う前に、試験用薬品を用いて微粒子検査装置の校正を行う。すなわち、試験用薬品を微粒子検査装置で分析した結果が、カウント（図２に示す縦軸の量）及び質量（図２に示す横軸の量）において、図２に示すスペクトルと異なっていた場合には、微粒子検査装置のパラメータを調整して、図２に示すスペクトルと同じ（あるいはほぼ同じ）スペクトルが出力されまで（（カウントＡ１、質量(ｍ/ｚ)＝Ｂ１）、（カウントＡ２、質量Ｂ２）、（カウントＡ３、質量Ｂ３）、（カウントＡ４、質量Ａ４）が出力されるまで）、パラメータの調整を行う。
【００２４】
＜分析動作＞
図３は試験用薬品と本物の爆薬を区別する検出フローの一例を示す図である。この動作はトレース型危険物探知装置としての微粒子検査装置の質量分析部２３で行われる。すなわち、質量分析部２３は電子計算機及び該電子計算機を動作させるソフトウエアを内蔵、あるいは外部にもっており、図３の検出フローをソフトウエアが実行させる。
【００２５】
ステップ１１で危険物Ａの検知に係る分析の開始をする。ここで、分析開始にあたって微粒子検査装置は試験用薬品を用いて校正されていることが前提となる。
【００２６】
ステップ１２で、危険物Aが検知されたか判断する。危険物Aを質量分析した際に質量スペクトルとして図２の危険物の質量スペクトル１，２，３を検知する場合、危険物Aの試験用薬品を微粒子検査装置（トレース型危険物探知装置）に投入すると図２の危険物質量スペクトル１、２、３のピークが発生し危険物と判定する。
【００２７】
ステップ１２で危険物Aが検知されなければステップ１６で検出対象（危険物Ａ）なしと判断し、その旨「検出対象なし」を図示しない表示装置に表示する。そしてフローを終了する。
【００２８】
ステップ１２で危険物Aが検知されれば、ステップ１３で、試薬指標物質が検知されたか判断する。すなわち、図２におけるピーク４が検出されたか判断する。
【００２９】
ステップ１２で試薬指標物質が検知されなければ、ステップ１５で、検出対象（危険物Ａ）が検出されたと判断する。その旨「検出対象」があったことを図示しない表示装置に表示する。ここで、校正時に用いられる試薬指標物質に含まれる図２おけるピーク４が検出されないことで、試薬指標物質の影響が無いとみなすのである。そしてフローを終了する。
【００３０】
ステップ１２で試薬指標物質が検知されれば、ステップ１４で、試験用薬品が含まれているとして、その旨「試験用薬品」検出の旨を図示しない表示装置に表示する。そしてフローを終了する。
【００３１】
このように、危険物探知装置内に図３の検出フローの試薬指標物質条件としてピーク４を設定する。このことにより、危険物Aを検知しても指標物質検知により試験用薬品だと判定することができる。
【００３２】
別の応用例として、装置健全性を確認した後のクリーニングの目安として使用した例を説明する。ピーク４のスペクトルが検出されていた場合、試験用薬品が残留していると判別する。したがって、このピーク４がなくなるまで加熱昇温やエアブロー、拭き取りなどの物理的なクリーニングを行う。
【００３３】
＜実施例２＞
本発明の実施例２について指標物質としてDNT(ジニトロトルエン)を付加させたときの一例を説明する。実施例１と異なる部分を説明する。従って説明が省略された部分は実施例1と同様である。図４は、試験用薬品として図２に示されるものに代えて、指標物質DNTを付加した擬似危険物微粒子の質量スペクトルグラフの一例を示す図である。図２に示すフローにおいて以下の検出対象（危険物）及び付加物質(試薬指標物質)を用いる。図４の擬似危険物微粒子はTNT０．１％，DNT０．１％の成分がはいっており、TNT(トリニトロトルエン)が０．１％付着している粒径２０〜３０μm/個のシリカゲル２０mgに対して、DNTが全体量に対してDNT含有量が約０．１％になるようにアセトン希釈された０．１μｇ/μL濃度のDNT溶液を２００μL注入して、２日間乾燥させ作製したものである。DNTを付加した擬似危険物微粒子を質量分析計を有したトレース型危険物探知装置で計測すると同時に2つの質量スペクトルのピークが計測され、擬似危険物微粒子の試薬単体ではTNTと検知してしまうものでもDNTが同時に検知されているため、擬似危険物微粒子を計測していると判定することができる。
【００３４】
付加指標物質の希釈溶液は今回は一例としてアセトンを用いたがメタノールやアセトニトリル、エタノール、ヘキサンなど、他の溶媒や混合溶媒を用いてもよい。前述同様の要領でRDX(ヘキソーゲン)、PETN(ペンスリット)などの他爆薬微粒子を用いれば、他種爆薬にも応用することができる。また、爆薬が付着した微粒子ではなくDNTが付着した微粒子に爆薬溶液を付加させることで同様の試薬が作製可能である。さらに、乾燥後アセトンなどの溶媒で再溶解、再乾燥することでシリカゲルに付着しやすくなる。今回はシリカゲルを用いたが試薬を付着させることが出来るのであれば、ガラスビーズ、プラスチックビーズ、金属、セラミックのような粒状などの固体や液体でもよい。付加する指標物質はDNT以外でもTCP(トリクロロフェノール)、TBP(トリブロモフェノール)のようなものでもよく検査対象と質量スペクトルがかぶらない物質ならなんでもよく、試薬に付加させる物質を複数に増やすことで試薬指標の質量スペクトルを増やすことできる。
【００３５】
図５は指標物質TCPを付加した擬似危険物微粒子の質量スペクトルグラフの一例を示す図である。図５はDNT同様の手法で作製したTNT０．１％，TCP０．１％の擬似危険物微粒子の質量スペクトルであり、DNT同様に爆薬と指標物質由来の２つの質量スペクトルのピークが同時に計測され、擬似危険物微粒子を計測していると判定することができる。特にTCPのように複数のピークが検出される場合は、より指標物質由来であると判断しやすい。この指標物質を付加するという手法はシリカゲルのような固体だけでなく溶液でも指標物質の付加が実施可能である。
【００３６】
＜実施例３＞
実施例３を説明する。図６はカード上に定量的に微粒子を付着させる手法の一例を示す図である。電子天秤などで計量できない量をカード上に付着させるのは容易ではない。図６のような擬似危険物微粒子が入った容器３１に綿棒３２をいれ綿棒３２の先端に擬似危険物微粒子を付着させ、先端に擬似危険物微粒子を付着させた綿棒をカード３３（図１における検査対象１８として用いられる）表面に付着させる手法を使えば、綿棒３２の先端の面積により付着量をコントロールできる。
【００３７】
図７は綿棒により微粒子をカードへ付着させた回数と質量スペクトル強度の一例を示す図である。図７は先がΦ2.0になっている綿棒を用いた前述手法でTNT０．１％，DNT０．１％の擬似危険物微粒子をカード表面に付着させ、図６の装置で検査したときの付着量と検出された質量スペクトルの信号強度を示したものである。  このとき綿棒一回付着あたりTNT約５０ｎｇ、ＤＮＴ約５０ｎｇが含有している約５０μｇの微粒子をカードに付着させられており、付着回数と質量スペクトルの信号強度が比例関係にあり、カード３３表面に数十マイクロオーダーの擬似危険物微粒子を一定量付着させられていることがわかる。この時付着させる擬似危険物微粒子が本発明の指標物質を付加した擬似危険物微粒子であれば、装置周辺に付着し運用時に誤って検査時に混入しても誤警報をださないため、スループット低下を防ぐことができる。また、本実施例ではΦ２．０の綿棒を用いて説明したが、綿棒の大きさを変えることにより付着量を変えることが出来る。
【００３８】
図８は微粒子をカードへ付着させる方法の一例を示す図である。今回は綿棒での検査対象への付着を説明したが、図８のようにシール３４などの粘着性のあるものに擬似危険物微粒子３５を付着させておき、カード３３へ転写することでも擬似危険物微粒子３５を検査対象へ付着させることができる。実施例では付着対象をカードとしたが付着対象はカバンやカードホルダ、衣服、手など、他の検査対象へ付着させてもよい。実施例では綿棒を用いたが金属、紙、木、プラスチック、セラミック、粘着物質などの先端面積がコントロールされた部位を使用してもよい。また、今回シリカゲルで作製した擬似危険物微粒子を説明したが、その他個体微粒子でも同様に検査対象へ一定量付着させることができる。
【００３９】
＜実施例４＞
本発明の実施例４について定量的微粒子を検査対象に付着させる一例を説明する。図９は定量的にカード（図１における検査対象１８として用いられる）へ微粒子を付着させる手法の一例を示す図である。実施例３の手法を用いれば簡易的にカードに微量微粒子を付着させることができるが、検査者による付着量のバラつきが多く定量的に評価が必要な感度確認に使用するには誤差が大きく精度に乏しい。この課題を解決す為に図９に示すような穴の開いたカードホルダ２２を用いた。図９に示したようにカード表面に１つまたは複数の貫通していない穴４１が開いたカードホルダ４２を準備する。穴４１に検査用微粒子を充填し、へラ４３などで余分な微粒子を排除した後、蓋４６で穴を塞ぎ周辺をブラシ４４やエア４５などでカードホルダ上の余分な微粒子を掃除する。  このことにより、穴の容積分の微粒子のみがカードホルダ４２上に残ることからカード上の微粒子を一定量にでき定量的な感度確認を実施することができる。
【００４０】
図１０は定量的にカードへ微粒子を付着させる手法の一例を示す図である。もし、穴が開いたカードまたはカードホルダを準備することが難しい場合は、図１０のように、穴４８の開いたシート４７を貼り付けても良い。穴の位置についても図９では中心付近にあるが、穴の位置は問わない。また、説明としてカードホルダを用いているが、検査対象はカバンや衣服など他の検査対象へ付着させてもよい。
【００４１】
また、図１１に定量的にカードへ微粒子を付着させる機構の一例を示す。図１１のようなスライド５１で穴５２に蓋が出来る構造とすればスライド５１をスライドさせることによりヘラ４３と同等の効果が得られ、同時に蓋をすることができるため、ヘラと蓋で実施する作業が同時にすることができる。図１２は定量的にカードへ微粒子を付着させる機構の一例を示す図である。図１１ではスライド機構はマル形状のもので説明したが、図１２のように、容器が保たれるのであれば四角、ひし形など形状は問わない。図１１では回転方向によるスライドを用いたが図１２のように横方向にスライドさせることや縦方向にスライドさせてもよいし、回転軸が中心になくてもよい。検査対象に穴をあける加工が難しい場合は前述同様に検査対象表面にシートを貼り付けても良い。また、検査場所で試薬微粒子を充填することが難しい場合は、事前に微粒子を充填しておき図１３の微粒子を付着させた治具を提供する方法の一例を示す図のようにあらかじめ蓋４６のようにシートなどで蓋をしておくことで微粒子を充填するのが難しい環境でもその場で検査を実施することができる。
【００４２】
本発明は上述した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
【００４３】
例えば、上記した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために質量スペクトル及び検出フローを詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  危険物の質量スペクトル
２  危険物の質量スペクトル
３  危険物の質量スペクトル
４  指標物質の質量スペクトル
１０  測定開始
１２  危険物検知有無
１３  指標物質検知有無
１４  試薬検知
１５  危険物検知
１６  危険物無
１７  送気部
１８  検査対象
１９  認証部
２０  吸引部
２１  捕集部
２２  イオン源部
２３  質量分析部
２４  キャリブラント発生装置
３１  容器
３２  綿棒
３３  カード
４１  試薬充填穴
４２  カードホルダ
４３  ヘラ
４４  送気部
４５  ヘラ
４６  ふた
４７  シート
４８  試薬充填穴
５１  スライド機構
５２  試薬充填穴
５３  検査対象
【図１】
0006710108.tif 000002
【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】
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【図８】
0006710108.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006710108.tif 000011
【図１１】
0006710108.tif 000012
【図１２】
0006710108.tif 000013
【図１３】
0006710108.tif 000014