(57)【要約】【課題】  システムを有効に活用すること。【解決手段】  検査員２４が鞄２６の表面を拭取ったワイパ２２が試料挿入口２０に挿入されたときには、ワイパ２２に付着された試料をガス化し、それ以外のときには試料挿入口２０から導入された空気をガス化し、ガス化された試料ガスをイオン化し、イオン化された試料ガスの質量を分析し、この分析結果から試料ガスに危険物が含まれているか否かを判定する。【選択図】        図１
2005207884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象領域内の空気を試料として導入してガス化する試料導入手段と、前記試料導入手段でガス化された試料ガスを導入してイオン化するイオン化手段と、前記イオン化手段によりイオン化された試料ガスの質量を分析する質量分析手段と、前記質量分析手段の分析結果から前記試料ガスに危険物が含まれているか否かを判定する判定手段とを備えてなる危険物検知システム。
【請求項２】
検知対象領域内の空気を試料として導入してガス化する試料導入手段と、前記試料導入手段でガス化された試料ガスを導入してイオン化するイオン化手段と、前記イオン化手段によりイオン化された試料ガスの質量を分析する質量分析手段と、前記質量分析手段の分析結果と危険物または異臭ガスの指標分子量とを照合し、前記試料ガスの分子量が前記いずれかの指標分子量に一致するか否かを判定する判定手段とを備えてなる危険物検知システム。
【請求項３】
試料挿入部にワイパが挿入されているときに、前記ワイパに付着された試料をガス化し、それ以外のときには前記試料挿入部から検知対象領域内の空気を試料として導入してガス化する試料導入手段と、前記試料導入手段でガス化された試料ガスを導入してイオン化するイオン化手段と、前記イオン化手段によりイオン化された試料ガスの質量を分析する質量分析手段と、前記質量分析手段の分析結果から前記試料ガスに危険物が含まれているか否かを判定する判定手段とを備えてなる危険物検知システム。
【請求項４】
請求項１に記載の危険物検知システムにおいて、前記判定手段から肯定の判定結果が出力されたときに、警報を発生する警報手段を備えてなることを特徴とする危険物検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、危険物検知システムに係り、例えば、手荷物、貨物、不審物などに爆発物を含む火薬類、可燃性物質、毒ガス、麻薬などの危険物が存在するか否かを検知するに好適な危険物検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や空港、公共施設などにおいては、放射線防護区域や建屋、飛行機内に危険物が持ち込まれるのを防止するために、危険物を検知するための危険物検知システムの設置が必要とされている。この種の危険物検知システムとしては、Ｘ線検査装置や金属探知器などを用いた手荷物検査装置が空港を中心に広く用いられている。Ｘ線検査装置においては、対象とする指標物質を固まりとして認識し、認識した形状などの情報に基づいて危険物の有無を判別するバルク検出法が採用されている。また、手荷物検査装置においては、バルク検出法の他に、ガス分析をベースとしたトレース検出法が採用されており、このトレース検出法によれば、化学分析情報から物質の特定を行うことができ、例えば、鞄などに付着した極微量の成分を探知できるという特徴がある。このため、社会的にセキュリティ強化が求められる中、バルク検出法とトレース検出法とを組み合わせ、より高精度に危険物を探知する装置が望まれている。
【０００３】
このような状況の中で、質量分析法は基本的に探知スピード、感度、選択性に優れているため、質量分析法をベースとした探知技術が提案されている（特許文献１参照）。この探知技術においては、吸引プローブにより、試料ガスを吸引してイオン源に導いてイオン化し、イオン化された試料ガスを静電レンズなどを通して収束して検出器に導き、この検出器で試料ガスの質量スペクトルを計測し、その計測結果に基づいて計算機などのデータ処理部において、特定の危険物を同定するか、または複数のｍ／ｚ値（イオンの質量数／イオンの価数）を同定して質量スペクトルを作成し、作成された質量スペクトルに基づいて危険物の有無を判定するとともに、その種類を同定するようになっている。そして、危険物が検出された場合は、警報などを出力するようになっている。
【０００４】
ところが、試料ガスに危険物と同じｍ／ｚ値を有するイオンが生成される化学物質が存在した場合、危険物が存在しないにも関わらず、警報などを出力する可能性がある。これは、イオンを分析する質量分析部の選択性が低いことが原因であり、偶然、同一のｍ／ｚ値を有する危険物由来のイオンと疑似物質由来のイオンとを区別できないために起きることである。
【０００５】
このような質量分析の選択性を高める方法として、三連四重極質量分析計や四重極イオントラップ質量分析計を用いて、質量分析を２段階で行うタンダム質量分析法が提案されている。つまり、１段目の質量分析ではイオン源で生成されたイオンのｍ／ｚ値を測定し、次いで、様々なｍ／ｚ値を有するイオンの中から特定のｍ／ｚ値を有するイオンを選択し、選択したイオン（プリカーサーイオン）を中性ガスなどとの衝突により解離させて分解物イオン（フラグメントイオン）を生成する。そして、２段目の質量分析において、プリカーサーイオンが解離する場合、分子の中でどの部位が切れるかは、部位ごとの化学結合の強さに依存する。したがって、フラグメントイオンを分析すると、プリカーサーイオンの分子構造の情報を極めて豊富に含んだ質量スペクトルが得られることから、イオン源で生成されたイオンのｍ／ｚ値が偶然同じでも、フラグメントイオンの質量スペクトルを調べることで、探知すべき試料物質が含まれているか否かを判別できる。
【０００６】
一方、タンデム質量分析法は、通常の質量分析法に比べて検査時間がかかる。そこで、タンデム質量分析法の検査時間を短縮するために、第１段目の質量分析において、危険物に由来するプリカーサーイオンが検出された場合のみ第２段目の質量分析を実行することで、検査時間を短縮することが提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
また、手荷物検査を行なうに際しては、スーツケース、鞄、バックなどの表面を検査員がワイパを用いて拭取り、このワイパをワイパホルダで保持したあと、検査装置の試料挿入口に挿入し、ワイパに付着された試料をガス化し、ガス化された試料ガスをイオン化し、イオン化された試料ガスの質量を質量分析計で分析し、この分析結果を計算機に入力し、計算機で試料ガスに危険物が含まれているか否かを判定する拭き取り検査方法が行われている。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１３４９７０号公報（第４頁から第５頁、図１）
【特許文献２】ＷＯ  ０２／２５２６５Ａ１（第５頁から第７頁、図1）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
空港などで手荷物検査などを行うに際しては、作業員が鞄などの表面をワイパで拭取り、このワイパをワイパホルダで保持したあと、作業員が検査装置の試料挿入口にワイパを挿入することで、鞄などの内部に危険物が収納されているか否かを確実に判定することができる。しかし、作業員がワイパを用いて鞄などを拭取り検査する方法では、ワイパが試料挿入口に挿入されたときだけ、危険物を検知するための処理が行われるため、システムを有効に活用するには十分ではない。
【００１０】
本発明の課題は、システムを有効に活用することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は、検知対象領域内の空気を試料として導入してガス化し、ガス化された試料ガスを導入してイオン化し、イオン化された試料ガスの質量を分析し、この分析結果から試料ガスに危険物が含まれているか否かを判定するようにしたものである。すなわち、試料挿入部にワイパが挿入されていないときには、試料挿入部から空気を連続して吸引し、吸引した空気に関する危険物検知を連続して行い、試料挿入部にワイパが挿入されたときには拭き取り検査による危険物検知を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、連続して危険物検知を行うことができるため、システムを有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例を示す危険物検知システムの全体構成図である。図１において、危険物検知システム１０は、ベルトコンベア１２が設置された領域を検知対象領域として、この検知対象領域内の空気を試料として導入できる領域内に設置されており、このシステム１０は、検知装置本体１４、表示器１６、警報器１８などを備えて構成されている。検知装置本体１４には試料挿入部としての試料挿入口２０が形成されており、この試料挿入口２０は、ワイパホルダ（図示せず）に保持されたワイパ２２が挿入可能に形成されている。この検知装置本体１４内には、試料挿入口２０からワイパ２２が挿入されたときに、ワイパ２２に付着された試料をガス化し、それ以外のときには試料挿入口２０から検知対象領域内の空気を試料として導入してガス化する試料導入手段としての試料導入器が設置されている。
【００１４】
この試料導入器は、例えば、試料挿入口２０とイオン源（図示せず）とを結ぶ配管（図示せず）、イオン源に設けられた吸引ポンプ（図示せず）、試料挿入口２０に隣接して配置されて試料挿入口２０から導入された空気またはワイパ２２を加熱するヒータ（図示せず）などを含んで構成されている。すなわち、試料挿入口２０内に導入された空気またはワイパ２２はヒータによって加熱され、空気は試料ガスとしてガス化され、ワイパ２２に付着された試料は試料ガスとしてガス化され、ガス化された試料ガスが吸引ポンプの吸引によってイオン源に導入されるようになっている。イオン源は、配管を介して導入された試料ガスを大気圧またはこれに準じた圧力下でイオン化するイオン化手段として構成されており、このイオン源でイオン化された試料ガスは質量分析手段としての質量分析計に供給されるようになっている。質量分析計（質量分析手段）は、イオン化された試料ガスの質量を分析し、分析結果を計算機に出力するようになっている。計算機は、判定手段として、質量分析計の分析結果から試料ガスに危険物が含まれているか否かを判定し、この判定結果を表示器１６の画面上に表示するようになっている。ここで、危険物とは、爆発物を含む火薬類、可燃性物質、毒ガス（有害ガス）、麻薬などを総称したものである。そして試料ガスに危険物が含まれているときには、計算機からの指令にしたがって警報器１８から警報が発生するようになっている。
【００１５】
また、本実施例においては、検査員２４による鞄、荷物などの拭取り検査を行う拭き取り検査モードと、検知対象領域内の空気を連続して吸引して検査する連続検査モードとのうちいずれかのモードを選択するようになっている。このモードの選択または切替は、表示器１６の画面上を検査員２４が操作することで容易にできるようになっている。なお、このモードの選択または切替は、例えば、中央監視室のような遠隔地からでも設定可能になっている。また、モードの設定変更を行うときには、設定変更を行う画面へ遷移するためのパスワードを入力することで、部外者が設定値を容易に変更できないようになっている。
【００１６】
次に、本実施例の作用を図２のフローチャートにしたがって説明する。まずモードの選択または切替が行われ（ステップＳ１）、検査員２４による拭取り検査モードが選択されたときには（ステップＳ２）、ベルトコンベア１２上を搬送する鞄２６などの表面を拭取ったワイパ２２が試料挿入口２０内に挿入されたか否かの判定が行われる（ステップＳ３）。ワイパ２２が試料挿入口２０内に挿入されたときには、ワイパ２２がヒータによって加熱され、ワイパ２２に付着された試料がガス化され、ガス化された試料ガスがイオン源に導入される。イオン源に導入された試料ガスはイオン化され、イオン化された試料ガスは質量分析計でその質量が分析され、その分析結果が計算機に出力される。そして計算機において、質量分析計の分析結果と危険物や薬物などの指標分子量とが照合され、試料ガスの分子量が指標分子量に一致するか否かの判定が行われる。すなわち、危険物や薬物などの怪しい不審物が鞄２６内にあるか否かの判定が行われる（ステップＳ４）。試料ガスの分子量が指標分子量に一致せず、ワイパ２２に危険物と想定される物質が付着されていないと判定されたときには、危険物や薬物などの怪しい不審物が鞄２６内に存在しないとし、鞄２６を通過させるための表示が表示器１６の画面上に表示される（ステップＳ５）。
【００１７】
一方、試料ガスの分子量が指標分子量に一致し、ワイパ２２に危険物と想定される物質が付着されていると判定されたときには、危険物や薬物などの怪しい不審物が鞄２６内に存在するとして、鞄２６などの荷物を詳細に検査すべきとする旨の表示が表示器１６の画面上に表示され（ステップＳ６）、拭取り検査モードにおけるルーチンを終了することになる。
【００１８】
次に、連続吸引による連続検査モードが選択されたときには（ステップＳ７）、連続吸引による連続検査モードに移行するが、このとき、試料挿入口２０内に強制的にワイパ２２が挿入されたか否かの判定を行う（ステップＳ８）。試料挿入口２０内にワイパ２２が挿入されているときには、ステップＳ９、Ｓ１０、Ｓ１１において、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６と同様な処理を行う。
【００１９】
一方、試料挿入口２０内にワイパ２２が挿入されていないときには、連続吸引による連続検査モードであると判定し（ステップＳ１２）、試料挿入口２０から連続して吸引された空気をガス化し、ガス化された試料ガスをイオン化し、イオン化された試料ガスの質量を分析し、この分析結果から試料ガスに危険物や薬物などを含むガスが吸引されたか否かの判定を行う（ステップＳ１３）。このとき吸引した試料ガス中に危険物と想定される物質が含まれていないと判定されたときには、連続吸引による検査を継続して行う（ステップＳ１４）。一方、導入した試料ガスに危険物と想定される物質などが含まれていると判定されたときには、警報器１８を作動して警報を発する（ステップＳ１５）。
【００２０】
このように、連続吸引による連続検査モードにおいては、試料挿入口２０内にワイパ２２が挿入されないときには、連続吸引による検査を継続して行うことになり、システムを有効に活用することができる。
【００２１】
また、本実施例においては、連続吸引による連続検査モードの状態においても拭取り検査を行うことも可能である。また連続吸引による連続検査モードの状態においては、検査員２４のいない時間帯にも連続吸引による連続検査モードに切り替え、周囲のガスを連続して吸引し、異臭による人体への影響を事前に知ることができる。
【００２２】
人体への影響となるガスは、例えば，発生有機化合物（ＶＯＣ）、例えば、吸入による頭痛やめまい、肝障害などの有害性や発癌性などの可能性のある化合物や一酸化炭素（頭痛、耳鳴り、吐き気などが発生し、濃度が高いと生命の危険となるもの）、トリクロロエチレン（肝臓や腎臓に障害を及ぼす）などといったものがあり、指標ガスのデータベースを指標分子量に関連づけて予め計算機に登録しておくことで、試料ガスの分子量が指標分子量に一致するか否かを容易に判定することができる。すなわち、有害になるガスのデータベースとして何種類もの指標物質を登録しておくことが可能である。
【００２３】
また、質量分析計は高感度であるため、広範囲の領域内においてガスが希釈され、濃度が低くなっても、検出可能である。
【００２４】
また、危険物に関するデータベースは、システムを設置する環境や検査対象物などの用途によって、簡単に切替ることもできる。例えば、爆発物といったニトロ化合物に対しては、負イオン化モードにおいてイオン化効率が高くなり、検出しやすい。麻薬や覚醒剤などの禁制薬物といったアミン類の検出には、正イオン化モードにおける検出が向いている。このように、検査対象物によって、容易にモードを切り替えることも可能である。
【００２５】
次に、本発明の第２実施例を図３に基づいて説明する。本実施例は、ベルトコンベア１２の上部側にＸ線検査装置２８を配置し、鞄２６などをＸ線検査装置２８内を通過させ、Ｘ線検査装置２８によって鞄２６などに対するバルク検出を行うとともに、Ｘ線検査装置２８に気体試料導入配管３０を配置し、Ｘ線検査装置２８内の空気を気体試料導入配管３０を介して検知装置本体１４内に導入し、導入した試料をガス化したあとイオン源に供給するようにしたものであり、他の構成は図１のものと同様である。なお、Ｘ線検査装置２８上には、鞄２６などが搬入されるのを検出する入口側センサ３２と、鞄２６などがＸ線検査装置２８から排出されるのを検出する出口側センサ３４が設けられており、各センサ３２、３４の出力はそれぞれ計算機に入力されている。計算機は、各センサ３２、３４からの信号を基に、被検体としての鞄２６がＸ線検査装置２８内に搬入されたか否かを判定するとともに、鞄２６がＸ線検査装置２８から排出されたか否かを判定し、この判定結果にしたがって各種の処理を実行するようになっている。
【００２６】
本実施例においては、気体試料導入配管３０からＸ線検査装置２８内の空気を導入することで、連続検査モードによる検査を行うことができるとともに、検査員２４の拭取り検査に伴うワイパ２２を試料挿入口２０内に挿入することで、拭取り検査モードによる検査を行うことができる。
【００２７】
本実施例においても、検査員２４の拭取り検査に伴う拭取り検査モード以外のときには、連続吸引による連続検査モードによって危険物検知を行うことができるため、システムを有効に活用することができる。
【００２８】
また、前記各実施例においては、質量分析計の分析結果を表示器１６の画面上に表示するに際しては、検知すべき指標物質の質量スペクトルの信号レベルを表示器１６の画面上に表示することで、試料に危険物などの物質が含まれているかを容易に確認することができる。また、検知すべき指標物質の質量スペクトルの信号レベルの画面上で簡単に確認できるので、質量スペクトルの信号レベルから、指標物質の濃度を簡単に割り出すことができるとともに、人体に影響を与える有害物質が試料ガスに含まれているか否かを即座に判断することができる。さらに、過去の履歴も表示することで、過去の履歴を瞬時に確認することもできる。
【００２９】
また、前記各実施例において、試料ガス中に危険物に相当する指標物質が含まれているがいるか否かを検知するに際しては、図４に示すような探知アルゴリズムを採用することができる。すなわち、試料ガスを質量分析し、この分析結果から試料ガスに危険物が含まれているか否かを判定するに際しては、試料ガスに偶然に、指標物質と同じ分子量の物質が存在することを考慮し、多段質量分析法によって試料ガスに危険物が含まれているか否かを判定することで、危険物の有無を確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施例を示す危険物検知システムのブロック構成図である。
【図２】図１に示すシステムの作用を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施例を示すシステムのブロック構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  危険物検知システム
１４  検知装置本体
１６  表示器
１８  警報器
２０  試料挿入口
２２  ワイパ
２４  検査員
２６  鞄
【図１】
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【図２】
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【図３】
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