(57)【要約】分光分析装置は、分光分析器と、サンプル採取ワンド（棒状体）を分光分析装置に結合して、ワンドが担持したサンプルを分光分析器の入口に提示し得るポートと、及び経時変化Ｈ場を介してサンプル採取ワンドのヒータに結合してサンプルを加熱する電力を供給し得る誘導カプラーと、を備える。【選択図】図１
2016536570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光分析装置において、
分光分析器と、
サンプル採取ワンドを前記装置に結合して、前記ワンドが担持するサンプルを前記分光分析器の入口に提示し得るポートと、
経時変化Ｈ場を介して前記サンプル採取ワンドのヒータと結合して、前記サンプルを加熱する電力を供給し得る誘導カプラーと、
を備える、分光分析装置。
【請求項２】
請求項１記載の分光分析装置において、前記誘導カプラーは、前記ヒータと結合する経時変化Ｈ場を前記ポート内に生ずるよう構成されている、分光分析装置。
【請求項３】
請求項２記載の分光分析装置において、前記誘導カプラーは、使用にあたり、前記サンプル採取ワンドを前記ポートに結合するとき、前記ヒータを少なくとも部分的に包囲するよう構成されている、分光分析装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の分光分析装置において、前記分光分析器の入口は、前記ポートと、前記分光分析器と、及び前記入口を少なくとも部分的に包囲する前記誘導カプラーとの間で流体連通を生ずる、分光分析装置。
【請求項５】
請求項１記載の分光分析装置において、さらに前記サンプル採取ワンドを備え、該サンプル採取ワンドが前記誘導カプラーを有する、分光分析装置。
【請求項６】
請求項５記載の分光分析装置において、前記サンプル採取ワンドは、前記ワンドが採取したサンプルを加熱するヒータを有し、前記ヒータは前記ワンドに対して電気的に絶縁する、分光分析装置。
【請求項７】
請求項６記載の分光分析装置において、前記ワンドは、サンプルを採取するスワブを支持する支持体を有し、前記支持体は、前記スワブを前記ワンドから断熱するよう構成されている、分光分析装置。
【請求項８】
請求項７記載の分光分析装置において、前記支持体が前記ヒータを有する、分光分析装置。
【請求項９】
請求項７記載の分光分析装置において、さらに前記スワブを備え、該スワブが前記ヒータを有する、分光分析装置。
【請求項１０】
分光分析装置のサンプル採取ワンドにおいて、
前記ワンドを操作可能に構成されたワンド本体と、
前記ワンド本体に結合されたスワブ支持体と、
前記スワブ支持体上に担持したスワブを加熱するヒータであって、分光分析装置の誘導カプラーによって生ずるＨ場と誘導結合することで電力を受け取るよう構成された、該ヒータと、
を備える、サンプル採取ワンド。
【請求項１１】
請求項１０記載のサンプル採取ワンドにおいて、前記ヒータは前記スワブ支持体に対して電気的に絶縁する、サンプル採取ワンド。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載のサンプル採取ワンドにおいて、さらに、前記ヒータと誘導的に結合して前記ヒータに電力を供給するよう構成された誘導カプラーを備える、サンプル採取ワンド。
【請求項１３】
請求項１０〜１２の何れか一項に記載のサンプル採取ワンドにおいて、前記スワブ支持体は前記ヒータを有する、サンプル採取ワンド。
【請求項１４】
請求項１０〜１２の何れかに記載のサンプル採取ワンドにおいて、スワブを備え、該スワブが前記ヒータを有する、サンプル採取ワンド。
【請求項１５】
分光分析装置のサンプル採取ワンドにおいて、
前記ワンドを操作可能に構成されたワンド本体と、
前記ワンド本体に結合されたスワブ支持体と、
前記スワブ支持体上に担持したスワブを加熱するヒータに電力を供給するよう前記ヒータと誘導結合するよう構成された誘導カプラーと、
を備える、サンプル採取ワンド。
【請求項１６】
請求項１５記載のサンプル採取ワンドにおいて、前記ワンド本体に担持した導電接続部を有し、前記導電接続部は分光分析装置の電源と結合し、使用にあたり前記ワンドを前記分光分析装置のポートに挿入するとき前記誘導カプラーに給電するよう構成されている、サンプル採取ワンド。
【請求項１７】
請求項１５又は１６記載のサンプル採取ワンドにおいて、さらに、前記サンプル採取ワンドの前記誘導カプラーによって生ずるＨ場と誘導結合することで電力を受け取るよう構成されたヒータを備える、サンプル採取ワンド。
【請求項１８】
請求項１５〜１７の何れか一項に記載のサンプル採取ワンドにおいて、前記ヒータは強磁性材料を有する、サンプル採取ワンド。
【請求項１９】
請求項１５〜１８の何れか一項に記載のサンプル採取ワンドにおいて、前記スワブ支持体は前記ヒータを有する、サンプル採取ワンド。
【請求項２０】
請求項１５〜１８の何れか一項に記載のサンプル採取ワンドにおいて、さらに、前記スワブが前記ヒータを有する、該スワブを備える、サンプル採取ワンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関心対象物質を検出する方法及び装置に関する。より具体的には、本発明は、例えば、サンプルにおける関心対象物質を検出する分析を可能にするようサンプルを熱脱離するための方法及び装置に関する。分析は、分光分析器（spectrometer）、例えば、イオン移動度分光分析器及び／又は質量分光分析器を用いて行うことができる。
【背景技術】
【０００２】
多数の人々が集まる空港及び会場のような施設においては、爆発物のような関心対象物質の痕跡を検出する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような物質を検出する１つの方法としては、サンプル採取ワンド（棒状体）を用いて表面からサンプルを採取し、次にサンプルを加熱して、関心対象物質の存在を検証すべく熱により脱離させることがある。
【０００４】
本発明の実施形態によれば、イオン移動度分光分析装置のような分光分析器を提供し、経時変化磁場（Ｈ場）を介してヒータと結合するよう誘導カプラーを構成し、サンプルを熱で脱離させるよう電力をヒータに供給し、分光分析器内でサンプルを分析できるようにする。ヒータに給電する誘導カプラーの使用によれば、サンプル採取ワンドのような支持構体からヒータを効率的に断熱することができる。
【０００５】
さらに、ヒータを持たないワンドを使用でき、これはすなわち、導電体を備えるスワブ（拭き取り球）がヒータとして機能するからである。
【０００６】
本発明の実施形態を以下に添付図面につき単なる例としてのみ説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】サンプル採取ワンドのヒータと誘導結合を生ずる誘導カプラーを有する分光分析器を示す。
【図２】サンプル採取ワンドのヒータと誘導結合を生ずる誘導カプラーを有する他の分光分析器を示す。
【図３】誘導カプラーを有するサンプル採取ワンドを有する他の分光分析器を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
誘導カプラーは、例えば、図１及び図２に示すサンプル採取ワンドと結合し得るポート内で分光分析器によって担持することができる。例えば、誘導カプラーは、サンプルを入口に提示するサンプル採取ワンドが担持するヒータと結合するよう、分光分析器の入口に隣接配置する。図３に示すように、幾つかの実施例において、誘導カプラーをサンプル採取ワンドによって担持し、また導電接続部をワンド本体に担持し、誘導カプラーを分光分析器の電源に接続する。導電接続部は、サンプル採取ワンドを分光分析器のポート内に挿入するとき、電力を誘導カプラーに分光分析器から供給することができる。
【０００９】
図１は、サンプルを分析するイオン移動度分光分析器１２を備える分光分析装置１０を示す。図１に示す装置は、サンプル採取ワンド１６を装置に結合し得るポート１４を備える。図示のように、分光分析器１２の入口１８はポート１４の壁に配置され、ワンド１６から熱脱離したサンプルを入口１８から分光分析器１２内に引き込むことができるようにする。
【００１０】
図１に示す装置のポート１４は、サンプル採取ワンド１６をポート１４に結合するとき、ワンド１６がワンド１６によって担持するサンプルを分光分析器１２の入口１８に提示するよう構成する。
【００１１】
図１に示すように、分光分析装置１０は、ポート内に磁場（Ｈ場）を発生し得る誘導カプラー２０を備え、サンプル採取ワンド１６のヒータ２２と結合してヒータ２２に給電できるようにする。誘導カプラーは、経時変化磁場（Ｈ場）、例えば高周波（ＲＦ）場を発生するよう構成した導体を有することができる。
【００１２】
ポート１４に担持した誘導カプラー２０は、サンプル採取ワンド１６が担持するヒータ２２と結合するポート１４内の磁場（Ｈ場）を発生するよう構成することができる。図１に示すように、誘導カプラー２０は、使用にあたりワンド１６をポート１４内に挿入してサンプルを分光分析器の入口１８に提示するとき、ヒータ２２を少なくとも部分的に包囲するよう配列することができる。図１に示す実施例において、誘導カプラー２０は円筒状のインダクタ（誘導子）を有し、サンプルを入口１８に提示するため誘導カプラー２０によって少なくとも部分的に包囲される領域内でワンド１６がヒータ２２を担持できる構成とする。図２における破線は導体のあり得る１つの形態、例えば、誘導カプラー２０をなす螺旋コイルを示す。
【００１３】
ワンド１６は、ヒータ２２の近傍でワンド１６の温度を感知する温度センサ２４と、及びセンサ２４と通信する接続部２６とを有する。装置１０は、接続部２６，３２を介してセンサ２４からの温度信号を取得するよう構成したコントローラ３０を有することができる。コントローラ３０は、さらに、ヒータ２２に給電するため誘導カプラー２０を制御するよう構成することができる。温度センサ２４は、温度に基づく信号を供給する任意のセンサ、例えば、熱電対又はサーミスタとすることができる。
【００１４】
図１に示すサンプル採取ワンド１６は、ワンド１６を都合よく操作できるよう選択したサイズのワンド本体と、サンプルを採取できるスワブ（拭き取り球）を支持するようワンド本体に結合したスワブ支持体２３とを有する。図１に示すワンド１６は、さらに、スワブ支持体２３に担持したスワブを加熱するヒータ２２を有する。ヒータ２２は、分光分析装置１０の誘導カプラー２０によって生じた磁場（Ｈ場）との誘導結合によって電力を受け取るよう構成する。このことにより、ヒータ２２はスワブ支持体２３でワンド１６から電気的に絶縁することができる。ひいては、ヒータ２２をワンド１６から断熱することができる。
【００１５】
図１に示すように、ワンド１６は、サンプルを採取するためのスワブを支持するスワブ支持体２３を有することができる。このスワブ支持体は、スワブをワンド１６から熱絶縁するよう構成する。幾つかの実施形態において、スワブ支持体２３はヒータ２２を有することができる。幾つかの実施形態において、サンプルを採取するのに使用されるスワブ自体がヒータ２２を構成することができ、例えば、スワブを導電体から構成する場合、誘導カプラーの磁場（Ｈ場）はスワブの導体と結合し、スワブ上に担持されたサンプルを加熱することができる。導体からなるスワブの一例としては、金属化スワブがある。
【００１６】
図２は、他の実施例の分光分析装置２１０を示す。図２に示す実施例において、分光分析装置は、やはりイオン移動度分光分析器１２を備え、また図１に示す装置と同様に、図２の装置は、サンプル採取ワンド１６を装置２１０に結合し得るポート１４を備える。図示のように、分光分析器１２の入口１８をポート１４の壁に配置し、ワンド１６から熱脱離したサンプルを入口１８から分光分析器１２内に引き込むことができるようにする。さらに図１に示すのと同様に、図２に示す装置２１０のポート１４は、サンプル採取ワンド１６をポート１４に結合するとき、ワンド１６は、ワンド１６が担持するサンプルを分光分析器１２の入口１８に提示するよう構成する。
【００１７】
図２に示す誘導カプラー１２０は、分光分析器１２の入口１８が位置するのと同一壁に担持し、また入口１８を少なくとも部分的に包囲することができる。ポート１４は、ワンド１６をポート１４内に挿入するとき、ヒータ２２が誘導カプラー１２０に十分近接し、誘導カプラー１２０によって発生する磁場（Ｈ場）がヒータ２２内に加熱電流を生ずることができるよう構成する。
【００１８】
図１又は図２に示す装置の動作において、スワブを使用して、表面にスワブを擦りつけることによってサンプルを採取する。ワンド１６はヒータ２２上にスワブを担持した状態でポート１４内に挿入することができる。ヒータ２２に電力を供給するため、コントローラ３０は誘導カプラー（図１における２０、図２における１２０）を制御して、ポート１４内に経時変化磁場（Ｈ場）を生ずる。ヒータ２２の熱容量は極めて小さくし、またヒータをワンド本体から熱的にかつ電気的に絶縁することができるため、サンプルの温度は急激に上昇し、サンプルをスワブから熱脱離させることができる。サンプルの急激な脱離は望ましいものであり、これはすなわち、物質が急激に脱離する場合、分光分析器が分析のために利用可能な物質濃度が増加するからである。これとは対照的に、サンプルの温度がより緩慢に上昇する場合、より長い期間にわたり入口に存在するが、より低い濃度で存在することになる。コントローラ３０は、センサ２４からのヒータ２２における温度を表している信号を取得し、センサ２４からの信号に基づいて誘導カプラー２０，１２０により生ずる電力を制御することができる。
【００１９】
図３は、さらに他の分光分析装置３１０を示す。図３に示すように、サンプル採取ワンド１６は、ワンドに担持したヒータ２２と誘導結合してヒータ２２に電力を供給するよう構成した誘導カプラー３２０を有することができる。
【００２０】
図３の分光分析装置はイオン移動度分光分析器１２を備え、また図１に示す装置と同様に、図３の装置は、サンプル採取ワンド３１６を装置３１０に結合し得るポート３１４を備える。図示のように、分光分析器１２の入口１８は、ポート３１４の壁に配置し、ワンド３１６から熱脱離したサンプルを入口１８から分光分析器１２内に引き込むことができるようにする。
【００２１】
図３に示す装置３１０のポート３１４は、サンプル採取ワンド３１６をポート３１４に結合するとき、ワンド１６は、ワンド３１６が担持するサンプルを分光分析器１２の入口１８に提示し、サンプルを脱離させて入口１８によって採取できるよう構成する。さらに、ポート３１４は、電力をサンプル採取ワンド３１６に供給するための接続部３３を有する。接続部３３は、ワンドを位置決めしたときのみ電力をワンド３１６に供給して物質をワンド３１６から熱脱離させ、入口１８から分光分析器１２内に引き込むことができるよう構成する。接続部３３は、サンプル採取ワンドが担持する対応の接続部２７に交流電流を結合する導電接続部又は容量結合部とすることができる。交流電流は高周波ＲＦ電流とすることができる。
【００２２】
図３に示すサンプル採取ワンド３１６は、ワンド３１６に担持した接続部２７を有し、ワンドを分光分析装置３１０のポート３１４に挿入するとき、接続部２７が装置３１０における接続部３３と協働し、コントローラ３０がサンプル採取ワンドによって担持した誘導カプラー３２０に電力を供給できるようにする。
【００２３】
図３に示す装置の動作において、スワブを使用して、表面にスワブを擦りつけることによってサンプルを採取する。ワンド３１６はヒータ２２上にスワブを担持した状態でポート３１４内に挿入することができる。ヒータ２２に電力を供給するため、コントローラ３０は接続部３３に経時変化電流を供給することができ、ワンド３１６をポート３１４内に挿入するとき、ポート３１４の接続部３３及びワンドの接続部２７が交流電流を誘導カプラー３２０に導通するよう構成することができる。誘導カプラー３２０が発生した磁場（Ｈ場）はヒータ２２を加熱し、入口が採取するようサンプルを熱脱離させることができる。
【００２４】
幾つかの実施形態において、ヒータ２２は強磁性材料から構成する。このことにより、Ｈ場を介してヒータ２２に伝達されるエネルギー効率を向上することができ、これはすなわち、強磁性によって表皮厚さ減少が得られるからである。さらに、ヒータ２２の温度制御が強磁性材料のキュリー点によって得ることができ、これはすなわち、ヒータ２２がキュリー点を超えて加熱される場合、ヒータは強磁性秩序の少なくとも幾分かを喪失し、ヒータの表皮厚さが変更し得るからである。
【００２５】
当業者であれば本明細書の文脈から分かるように、本明細書に記載した各実施例は種々の異なる様態で実現することができる。本発明の任意な態様の任意な特徴は、本発明の他の態様における任意なものと組み合せることができる。例えば、方法の態様を装置の態様と組み合わせ、また装置の特別な素子の動作につき説明した特徴は、それら特別なタイプの装置を使用しない方法に設けることができる。さらに、各実施形態における各特徴は、何らかの他の特徴がその動作に必須であると明示しない限り、組合せで説明する特徴とは分離可能であることを意図する。これら分離可能な特徴それぞれは、勿論本明細書で説明した実施形態における任意な他の特徴と組み合わせる、又は本明細書で説明した任意な他の実施形態における任意な他の特徴若しくはその組合せと組み合わせることができる。
【００２６】
コントローラ３０は、プロセッサをプログラムして本明細書に記載の任意な１つの方法に従って動作させる構成のコンピュータプログラム製品で環境設定した汎用プロセッサのような任意な制御装置によって設けることができる。さらに、コントローラ３０の機能性は、特定用途向け集積回路ＡＳＩＣ、又はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイＦＰＧＡ、又は論理ゲート構成、又は任意な他の制御装置によって得ることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０    分光分析装置
１２    イオン移動度分光分析器
１４    ポート
１６    サンプル採取ワンド
１８    分光分析器の入口
２０    誘導カプラー
２２    ヒータ
２４    温度センサ
２３    スワブ支持体
２６    接続部
２７    接続部
３０    コントローラ
３２    接続部
３３    接続部
１２０    誘導カプラー
２１０    分光分析装置
３１０    分光分析装置
３１４    ポート
３１６    サンプル採取ワンド
３２０    誘導カプラー
【図１】
2016536570.tif 000003
【図２】
2016536570.tif 000004
【図３】
2016536570.tif 000005
【国際調査報告】
2016536570.tif 000006
2016536570.tif 000007
2016536570.tif 000008