特許 6568963 コロナ放電イオン源のクリーニング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6568963

(24)【登録日】2019年8月9日

(45)【発行日】2019年8月28日

(54)【発明の名称】コロナ放電イオン源のクリーニング

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/62 20060101AFI20190819BHJP

   G01N 27/68 20060101ALI20190819BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/62 101

   G01N27/68 Z

【請求項の数】12

【外国語出願】

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-22072(P2018-22072)

(22)【出願日】2018年2月9日

(62)【分割の表示】特願2015-532504(P2015-532504)の分割

【原出願日】2013年9月20日

(65)【公開番号】特開2018-109635(P2018-109635A)

(43)【公開日】2018年7月12日

【審査請求日】2018年3月7日

(31)【優先権主張番号】61/704,031

(32)【優先日】2012年9月21日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507235789

【氏名又は名称】スミスズ ディテクション−ワトフォード リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100154003

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 憲一郎

(72)【発明者】

【氏名】マット イーストン

(72)【発明者】

【氏名】スティーヴン テイラー

(72)【発明者】

【氏名】ブルース グラント

(72)【発明者】

【氏名】ヘンリー マッキンタイア

(72)【発明者】

【氏名】アラステア クラーク

【審査官】 吉田 将志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１４６７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１６４２３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−０２８６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１３４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６４９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１０５０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０２７６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／６０−７０、９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コロナ放電を発生するコロナ放電ポイントを有するイオン移動度分光分析（ＩＭＳ）検出器と、
前記コロナ放電ポイントを作動させるよう前記ＩＭＳ検出器に作用可能に接続した処理システムであって、前記コロナ放電ポイントを第１時間インターバルにわたり作動電圧で作動させてコロナ放電を発生し、また前記第１時間インターバルに続く第２時間インターバルにわたり前記作動電圧よりも高いクリーニング電圧で前記コロナ放電ポイントを動作させてコロナ放電を発生するよう構成した、該処理システムと、を備え、
前記処理システムは、さらにコロナ放電ポイントの有効性をモニタリングし、該コロナ放電ポイントの有効性の低下に応答して、再度前記第２時間インターバルにわたり前記クリーニング電圧で前記コロナ放電ポイントを作動させることができるように構成されている、システム。

【請求項2】

請求項１記載のシステムにおいて、前記処理システムは、前記第１時間インターバル直後に前記コロナ放電ポイントを作動停止させるよう構成する、システム。

【請求項3】

請求項１又は２記載のシステムにおいて、前記処理システムは、何れかの前記第２時間インターバル直後に前記コロナ放電ポイントを作動停止させるよう構成する、システム。

【請求項4】

請求項１〜３のうちいずれか一項記載のシステムにおいて、前記処理システムは、何れかの前記第２時間インターバル後の第３時間インターバルにわたり前記クリーニング電圧よりも低い第２作動電圧で前記コロナ放電ポイントを作動させてコロナ放電を発生するよう構成する、システム。

【請求項5】

コロナ放電ポイントを作動電圧で第１時間インターバルにわたり作動させてコロナ放電を発生するステップと、
前記第１時間インターバルに続く第２時間インターバルにわたり前記作動電圧よりも高いクリーニング電圧でコロナ放電ポイントを動作させてコロナ放電を発生するステップと、
前記クリーニング電圧でコロナ放電ポイントを動作させてコロナ放電を発生するステップの後、前記コロナ放電ポイントの有効性をモニタリングするステップと、
前記コロナ放電ポイントの有効性の低下に応答して、再度前記第２時間インターバルにわたり前記クリーニング電圧で前記コロナ放電ポイントを作動させるステップと、を含む、方法。

【請求項6】

請求項５記載の方法において、さらに、前記第１時間インターバル直後に前記コロナ放電ポイントを作動停止させるステップを有する、方法。

【請求項7】

請求項５又は６記載の方法において、さらに、何れかの前記第２時間インターバル直後に前記コロナ放電ポイントを作動停止させるステップを有する、方法。

【請求項8】

請求項５，６又は７記載の方法において、さらに、何れかの前記第２時間インターバル後の第３時間インターバルにわたり前記クリーニング電圧よりも低い第２作動電圧で前記コロナ放電ポイントを作動させてコロナ放電を発生するステップを有する、方法。

【請求項9】

コロナ放電を発生するコロナ放電ポイントと、
前記コロナ放電を制御するよう前記コロナ放電ポイントに作用可能に接続したコントローラであって、前記コロナ放電ポイントを第１時間インターバルにわたり作動電圧で作動させてコロナ放電を発生し、また前記第１時間インターバルに続く第２時間インターバルにわたり前記作動電圧よりも高いクリーニング電圧で前記コロナ放電ポイントを動作させてコロナ放電を発生するよう構成した、該コントローラと、を備え、
前記コントローラは、さらにコロナ放電ポイントの有効性をモニタリングし、該コロナ放電ポイントの有効性の低下に応答して、再度前記第２時間インターバルにわたり前記クリーニング電圧で前記コロナ放電ポイントを作動させることができるように構成されている、装置。

【請求項10】

請求項９記載の装置において、前記コントローラは、前記第１時間インターバル直後に前記コロナ放電ポイントを作動停止させるよう構成する、装置。

【請求項11】

請求項９又は１０記載の装置において、前記コントローラは、何れかの前記第２時間インターバル直後に前記コロナ放電ポイントを作動停止させるよう構成する、装置。

【請求項12】

請求項９，１０又は１１記載の装置において、前記コントローラは、何れかの前記第２時間インターバル後の第３時間インターバルにわたり前記クリーニング電圧よりも低い第２作動電圧で前記コロナ放電ポイントを作動させてコロナ放電を発生するよう構成する、装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はコロナ放電イオン源のクリーニングに関する。

【背景技術】

【0002】

イオン移動度分光分析は、イオン化物質、例えば、分子及び原子を分離して同定するの
に使用できる分析技術である。イオン化物質は搬送バッファガスにおける移動度に基づい
て気相で同定することができる。したがって、イオン移動度分光分析（ＩＭＳ：ion mobi
lity spectrometer）は、関心対象サンプルからの物質をイオン化し、またこの結果生ず
るイオンが検出器に到達するに要する時間を測定することによって物質を同定することが
できる。イオンの飛行時間はイオン移動度に関連し、イオン移動度は、イオン化された物
質の質量及びジオメトリに関連する。ＩＭＳ検出器の出力はピーク高さ対ドリフト時間の
スペクトルとして視覚的に表すことができる。幾つかの場合、ＩＭＳ検出は上昇した温度
（例えば、１００℃より高い）で行う。他の場合、ＩＭＳ検出は加熱することなく行うこ
とができる。ＩＭＳ検出は軍事用途及び安全用途に使用することができ、例えば、ドラッ
グ、爆発物等々を検出することができる。ＩＭＳ検出は、さらに、研究室での分析用途で
、質量分光分析、液体クロマトグラフィ等々のような補完検出技術とともに使用すること
ができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

コロナ放電は、関心対象サンプルからの物質をイオン化して、ＩＭＳ検出器により分析
するのに使用することができる。例えば、ＩＭＳ検出器は導体を有し、この導体に電位差
を加えることにより導体周りの流体のイオン化を介して放電を生ずることができる。この
放電は、導体周りの電界勾配が導電領域を形成するのに十分高いが、アークを発生するほ
ど高くないとき生ずる。この放電ポイントは一般的にコロナ放電ポイントと称される。電
位差がＩＭＳ検出器の電極に加わると、イオン化された物質をコロナ放電ポイントから移
動させる電界を発生する。幾つかの事例において、イオン化した物質は、ゲート、及び次
いでドリフト空間を通過してコレクタ電極に搬送することができる。

【0004】

時間が経過すると、コロナ放電ポイントは種々の物質による被膜を生じ、コロナ放電の
有効性が低下することになる。例えば、非加熱（例えば、周囲（大気又は室内）温度で動
作する）爆発物検出器では、（例えば、サンプルを採取するため表面をぬぐい取るのにサ
ンプルプローブを使用し、つぎにデソーバを使用してサンプルをＩＭＳ検出器に導入し、
サンプルの一部を蒸発させるとき）コロナ放電ポイントは表面に凝縮する化合物で被覆さ
れるようになり得る。これら物質は、例えば、高沸点化合物を含む場合がある。幾つかの
事例では、ＩＭＳ検出器の反応領域及び／又は入口を加熱してコロナ放電ポイントにほこ
りが堆積するのを減少することができる。しかし、バッテリ作動式の軽量携帯検出器デバ
イスである小さい可搬型デバイスにとってこの一定加熱タイプの電力要件は不可能である
。

【課題を解決するための手段】

【0005】

コロナ放電ポイントをクリーニングするシステム及び技術を記載する。コントローラを
作用可能にコロナ放電ポイントに接続してコロナ放電ポイントの作動を制御する。コント
ローラ及びコロナ放電ポイントは、例えば、ＩＭＳシステムに含めることができる。コン
トローラを使用してコロナ放電ポイントを第１時間インターバルにわたり作動電圧におい
て、より高いパルス電圧を付加する、又は付加することなく作動させてコロナ放電を発生
し、また第１時間インターバルに続く第２時間インターバルにわたり作動電圧よりも高い
クリーニング電圧でコロナ放電ポイントを動作させてコロナ放電を発生する。コロナ放電
ポイントの有効性は、例えば、コロナ放電ポイントでコロナ放電を発生するのに必要な電
圧を測定し、コロナ放電によりコロナ放電ポイントで発生する電流を測定する等々によっ
てモニタリングすることができる。

【0006】

この概要は、以下の詳細な説明に記載の簡素化した形式でのコンセプトのうち選択した
ものを紹介するためのものである。この概要は、特許請求した要旨の重要な特徴又は根本
的特徴を同定すること意図するものではなく、特許請求した要旨の範囲を決定する一助と
して使用することを意図するのでもない。

【0007】

添付図面につきより詳細な説明を記載する。図面において、参照数字の最左側の桁は、
参照数字が現れる図番を示す。説明及び図面における異なる実施形態における同一参照数
字は類似又は同一の対象物を示す。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】ＩＭＳ検出器のコロナ放電ポイントに作用可能に接続し、コントローラを使用してコロナ放電ポイントの動作を制御し、本発明の実施形態によるコロナ放電ポイントのクリーニングを容易にするコントローラを含むシステムの概略的説明図である。

【図1B】ＩＭＳ検出器に作用可能に接続したコントローラを使用してコロナ放電ポイントの動作を制御し、本発明の実施形態によるコロナ放電ポイントのクリーニングを容易にするコントローラを含むシステムの概略的説明図である。

【図2】コロナ放電ポイントの動作を制御し、本発明の実施形態によるコロナ放電ポイントのクリーニングを容易にする方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

コロナ放電ポイントをクリーニングし、クリーニングしない場合には被膜によって低下
し得るコロナ放電ポイントにおける有効性を維持する技術について記載する。例えば、コ
ロナ放電ポイントに被膜が形成されるにつれて、放電を生ずるのにより高い電圧を益々必
要とする。定期的にコロナ放電ポイントをクリーニングすることにより、例えば、ＩＭＳ
検出機器を動作させるのに要する電圧が少なくて済むことになる。さらに、この技術は、
コロナ放電ポイントにおけるコロナ放電の不安定さ及び／又は故障を防止することができ
る。図１は、例えば、イオン移動度分光分析（ＩＭＳ：ion mobility spectrometer）シ
ステム１００のような分光分析システムを示す。ＩＭＳ検出技術を本明細書で説明するが
、様々な異なる分光分析装置も本発明の構造、技術及び手法からの恩恵に浴することがで
きる。本発明はこのような変更例をも包括及び包含することを意図する。

【0010】

ＩＭＳシステム１００としては、非加熱（例えば、周囲（大気又は室内）温度での）検
出技術を採用する分光分析機器があり得る。例えば、ＩＭＳシステム１００は、軽量爆発
物検出器として構成することができる。しかし、爆発物検出器は単なる例示としてのみ説
明するもので、本発明はこれに限定するものではないことを意味する。本発明技術は他の
分光分析機器構成.に使用することができる。例えば、ＩＭＳシステム１００は化学物質
検出器として構成することができる。ＩＭＳシステム１００としては、関心対象サンプル
からの物質をイオン化領域／チャンバに導入するためのサンプル収容ポートを有するＩＭ
Ｓ検出器１０２のような検出デバイスがあり得る。例えば、ＩＭＳ検出器１０２はサンプ
ル採取すべき空気をＩＭＳ検出器１０２に受入れる入口１０４を有することができる。幾
つかの実施形態において、ＩＭＳ検出器１０２は、ＩＭＳ入口１０４に整列させて接続し
たガスクロマトグラフ（図示せず）のような他のデバイスを有することができる。

【0011】

入口１０４は、様々なサンプル導入手法を採用することができる。幾つかの実施形態に
おいて、空気流を使用することができる。他の実施形態において、ＩＭＳシステム１００
は様々な流体及び／又はガスを用いて物質を入口１０４に引き込むことができる。入口１
０４から物質を引き込む手法としては、ファン、加圧ガス、ドリフト領域／チャンバを流
れるドリフトガス等々によって生ずる真空の使用がある。例えば、ＩＭＳ検出器１０２を
サンプリングラインに接続し、このサンプリングライン内にファンを使用して周囲環境か
らの空気（例えば、室内空気）を引き込む。ＩＭＳシステム１００はほぼ大気圧力で動作
することができるが、空気又は他の流体の流れを使用してサンプル物質をイオン化領域に
導入することができる。他の実施形態において、ＩＭＳシステム１００は低圧力（すなわ
ち、大気圧より低い圧力）で動作することができる。さらに、ＩＭＳシステム１００は、
サンプル源からの物質を導入する他のコンポーネントを有することができる。例えば、ヒ
ータのようなデソーバをＩＭＳシステム１００に設け、サンプルの少なくとも一部を蒸発
させる（例えば、気相を進入させる）ことができ、これによりサンプルのその部分を入口
１０４に引き込むことができる。例えば、サンプルプローブ、綿棒、拭き取りシート等を
使用して、表面から関心対象サンプルを採取することができる。このとき、サンプルプロ
ーブはサンプルをＩＭＳシステム１００の入口１０４に送給するのに使用できる。ＩＭＳ
システム１００は、さらに、大量の物質を濃縮させる又はイオン化領域に進入させる予濃
縮器を有することができる。

【0012】

サンプルの一部は、小さい開孔を有する入口（ピンホール）から、例えば、ＩＭＳ検出
器１０２の内部容積に流体連通するダイヤフラムを使用してＩＭＳ検出器１０２内に引き
込むことができる。例えば、内部容積内の内圧がダイヤフラムの移動によって減少すると
き、サンプルの一部は入口１０４からＩＭＳ検出器１０２内にピンホールを経て移送され
る。ピンホールを通過した後、このサンプル部分はイオン化領域１０６に進入し、このイ
オン化領域１０６でサンプルは、例えばコロナ放電イオナイザのようなイオン化源（例え
ば、コロナ放電ポイント１０８を有する）を使用してイオン化される。幾つかの実施形態
において、コロナ放電ポイント１０８は関心対象サンプルからの物質を複数ステップでイ
オン化することができる。例えば、コロナ放電ポイント１０８は、イオン化領域１０６内
のガスをイオン化するコロナを発生することができ、これに続いて関心対象の物質をイオ
ン化する。ガスの例としては、必ずしも限定しないが、窒素、水蒸気、空気内に含まれる
ガス等々がある。

【0013】

実施形態において、ＩＭＳ検出器１０２は、ポジティブモード、ネガティブモード、ポ
ジティブモードとネガティブモードとの間での切替え等々で動作することができる。例え
ば、ポジティブモードでは、コロナ放電ポイント１０８は関心対象サンプルから正イオン
を発生することができるとともに、ネガティブモードでは、コロナ放電ポイント１０８は
関心対象サンプルから負イオンを発生することができる。ポジティブモード、ネガティブ
モード、又はポジティブモードとネガティブモードとの間での切替えにおけるＩＭＳ検出
器１０２の動作は、実施の優先順位、予想されるサンプルのタイプ（例えば、爆発物、麻
薬、有毒工業化学物質）等々に依存し得る。さらに、コロナ放電ポイント１０８は周期的
なパルス動作をする（例えば、サンプル導入、ゲート開放、イベント発現等々に基づいて
）ことができる。

【0014】

この後、サンプルイオンは電界を用いてゲートグリッドに向って進むことができる。ゲ
ートグリッドは、一時的に開いてサンプルイオンの小群集をドリフト領域に進入させるこ
とができる。例えば、ＩＭＳ検出器１０２は、ドリフト領域１１２の入口端部に電子的シ
ャッタ又はゲート１１０を有することができる。実施形態において、ゲート１１０はドリ
フト領域１１２へのイオン進入を制御する。例えば、ゲート１１０としては電位差を印加
又は除去するワイヤメッシュがあり得る。ドリフト領域１１２は長さに沿って間隔を開け
て配置した電極１１４（例えば、合焦リング）を有し、電界を加えてイオンをドリフト領
域１１２に沿って引き込む及び／又はイオンをドリフト領域１１２におけるゲート１１０
とはほぼ反対側の検出器に向かって進ませることができるようにする。例えば、電極１１
４を有するドリフト領域１１２はドリフト領域１１２にほぼ均一な電界を加えることがで
きる。サンプルイオンは、種々のサンプルイオンの飛行時間を分析する分析機器に接続し
たコレクタ電極で捕集することができる。例えば、ドリフト領域１１２の末端部における
コレクタプレートがドリフト領域１１２に沿って通過するイオンを捕集することができる
。

【0015】

ドリフト領域１１２を使用して、個別イオンのイオン移動度に基づいてドリフト領域１
１２に進入したイオンを分離することができる。イオン移動度は、イオンにおける電荷、
イオン質量、ジオメトリ等々によって決まる。このようにして、ＩＭＳシステム１００は
イオンを飛行時間に基づいて分離することができる。ドリフト領域１１２は、ゲート１１
０からコレクタまで延在するほぼ均一な電界を有することができる。コレクタはコレクタ
プレート（例えば、ファラデープレート）とすることができ、このコレクタプレートは、
イオンがコレクタプレートに接触するときの帯電に基づいてイオンを検出する。実施形態
において、ドリフトガスは、イオンのコレクタプレートに向かう移行経路とはほぼ反対方
向にドリフト領域１１２に供給することができる。例えば、ドリフトガスはコレクタプレ
ートに隣接する位置からゲート１１０に向けて流すことができる。ドリフトガスの例とし
ては、必ずしも限定しないが、窒素、ヘリウム、空気、再循環する空気（例えば、浄化及
び／又は乾燥した空気）等々がある。例えば、ポンプを使用して、イオン流の方向とは逆
方向にドリフト領域１１２に沿って空気を循環させることができる。空気は、例えば、分
子篩パックを使用して乾燥及び浄化することができる。

【0016】

実施形態において、ＩＭＳ検出器１０２は、関心対象物質の同定を促進する種々の成分
を有することができる。例えば、ＩＭＳ検出器１０２は、検量体及び／又はドーパント成
分を含む１つ又は複数のセルを有することができる。検量体を使用してイオン移動度測定
の較正を行うことができる。ドーパントを使用して干渉イオンのイオン化を阻止すること
ができる。ドーパントは、サンプル物質と組合せてイオン化し、サンプル物質単独に相当
するイオンよりも一層効率的に検出できるイオンを形成することもできる。ドーパントは
、入口１０４、イオン化領域１０６及び／又はドリフト領域１１２のうち１つ又はそれ以
上に設けることができる。ＩＭＳ検出器１０２は、異なる種々の場所に、可能であればＩ
ＭＳ検出器１０２の動作中異なる種々の時点でドーパントを供給するよう構成することが
できる。ＩＭＳ検出器１０２は、ＩＭＳシステム１００の他のコンポーネントの動作にド
ーパント送給を調和させるよう構成することができる。

【0017】

コントローラ１５０は、コレクタプレートにイオンが到達するとき、コレクタプレート
における帯電の変化を検出することができる。したがって、コントローラ１５０は対応す
るイオンから物質を同定することができる。実施形態において、コントローラ１５０はゲ
ート１１０の開放を制御するのにも使用して、ドリフト領域１１２に沿う様々なイオンの
飛行時間のスペクトルを生成することができる。例えば、コントローラ１５０を使用して
ゲート１１０に印加する電圧を制御することができる。ゲート１１０の動作は、周期的に
、イベントが生起する際等々で生ずるよう制御することができる。例えば、コントローラ
１５０は、イベント生起、周期的に等々に基づいてどのくらい長くゲート１１０を開放及
び／又は閉鎖するかを調整することができる。さらに、コントローラ１５０は、イオン化
源のモード（例えば、ＩＭＳ検出器１０２がポジティブモード又はネガティブモードにあ
るか）に基づいてゲート１１０に加える電位を切り替えることができる。幾つかの実施形
態において、コントローラ１５０は、爆発物及び／又は化学物質の存在を検出し、またイ
ンジケータ１５８にこのような物質に関する警報又は表示を生ずるよう構成することがで
きる。

【0018】

実施形態において、そのコンポーネントのうち幾つか又はすべてを含むＩＭＳシステム
１００はコンピュータ制御の下で動作することができる。例えば、プロセッサは、ＩＭＳ
システム１００とともに、又はＩＭＳシステム１００内に設けることができ、本明細書に
記載したＩＭＳシステム１００のコンポーネント及び機能を制御することができ、この制
御は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア（例えば、固定論理回路）、手動処
理、又はそれらの組み合せを用いて行うことができる。本明細書に使用する用語「コント
ローラ」、「機能性」、「サービス」、「論理」は、一般的にソフトウェア、ファームウ
ェア、ハードウェア、又はＩＭＳシステム１００を制御するのに関連するソフトウェア、
ファームウェア、又はハードウェアの組合せを表す。ソフトウェアによる実施形態の場合
、モジュール、機能性、又は論理は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ又はＣＰＵｓ）で実行
するときの特定タスクを実施する、プログラムコードを表す。プログラムコードは、１つ
又は複数のコンピュータ可読記憶デバイス（例えば、内部メモリ及び／又は１つ以上の有
形媒体）に格納することができる。本明細書に記載の構造、機能、手法及び技術は、種々
のプロセッサを有する様々な市販のコンピュータプラットフォームに実装することができ
る。

【0019】

例えば、図１Ｂに示すように、ＩＭＳ検出器１０２は、ＩＭＳ検出器１０２を制御する
コントローラ１５０に接続することができる。コントローラ１５０は、処理システム１５
２、通信モジュール１５４及びメモリ１５６を有することができる。処理システム１５２
は、コントローラ１５０の機能性を処理し、また任意な数のプロセッサ、マイクロコント
ローラ、又は他の処理システム及び内蔵若しくは外部メモリを有し、コントローラがアク
セスする又は発生するデータ及び他の情報を格納することができる。処理システム１５２
は、本明細書に記載の技術を実装する、１つ以上のソフトウェアプログラムを実行するこ
とができる。この処理システム１５２は、形成する材料によって限定されず、そこに採用
される、また類似の処理機構は、半導体及び／又はトランジスタ（電子的集積回路（ＩＣ
）コンポーネント）等々を介して実装することができる。通信モジュール１５４は、ＩＭ
Ｓ検出器１０２のコンポーネントと通信する動作ができるよう構成する。通信モジュール
１５４は、さらに、処理システム１５２と通信可能に（例えば、ＩＭＳ検出器１０２から
処理システム１５２への入力部と通信するよう）接続する。通信モジュール１５４及び／
又は処理システム１５２は、さらに、種々の異なるネットワーク、例えば必ずしも限定し
ないが、インターネット、携帯電話ネットワーク、ローカル・エリア・ネットワーク（Ｌ
ＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、無線ネットワーク、公衆電話網、イ
ントラネット等々と通信するよう構成することができる。

【0020】

メモリ１５６は、例えば、格納の機能性を与え、コントローラ１５０の動作に関連する
種々のデータ、例えばソフトウェアプログラム及び／又はコードセグメント、若しくは処
理システム１５２及び可能であればコントローラ１５０の他のコントローラに命令する他
のデータを格納し、本明細書に記載のステップを実行する有形コンピュータ可読媒体とす
る。したがって、メモリ１５６は、ＩＭＳシステム１００（システムのコンポーネントを
含む）を動作させるための命令プログラム、スペクトルデータ等々のデータを格納するこ
とができる。単独メモリ１５６を示すが、広範囲にわたる種々のタイプのメモリ及びメモ
リの組合せ（例えば、有形非一時的メモリ）を使用することができる。メモリ１５６は、
処理システム１５２に統合し、スタンドアロンメモリを有する、又はそれらの組合せとす
ることができる。

【0021】

メモリ１５６としては、必ずしも限定しないが、取外し可能及び取外し不能の記憶コン
ポーネント、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリー・メモ
リ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ（例えば、セキュア・デジタル(ＳＤ)メモリカード、ミ
ニＳＤメモリカード、及び／又はマイクロＳＤメモリカード）、磁気メモリ、光メモリ、
ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）メモリデバイス、ハードディスクメモリ、外部
メモリ及び他のタイプのコンピュータ可読記憶媒体がある。実施形態において、ＩＭＳ検
出器１０２及び／又はメモリ１５６は、取外し可能集積回路カード（ＩＩＣ）メモリ、例
えば、加入者識別モジュール（ＳＩＭ：Subscriber Identity Module）カード、汎用加入
者識別モジュール（ＵＳＩＭ：Universal Subscriber Identity Module）カード、汎用集
積回路カード（ＵＩＣＣ）等々を含むことができる。

【0022】

実施形態において、様々な分析デバイスが本明細書に記載した構造、技術、手法等々を
利用することができる。したがって、ＩＭＳシステム１００を本明細書で記載したが、様
々な分析機器が本明細書に記載した技術、手法、構造等々を利用することができる。これ
らデバイスは、限定した機能性（例えば、シンデバイス）又は堅牢な機能性（例えば、シ
ックデバイス）を有するよう構成することができる。したがって、デバイスの機能性は、
デバイスのソフトウェア又はハードウェアリソース、例えば、処理パワー、メモリ（例え
ば、データ記憶能力）、分析能力等々に関連し得る。

【0023】

本発明により実装可能なシステム、コンポーネント、技術、モジュール及び手法につい
て説明したが、以下に手順例を説明し、これら手順例は、上述のシステム、コンポーネン
ト、技術、モジュール及び手法で実現することができる。

【0024】

手順例
以下の説明は、上述のＩＭＳシステム１００のコンポーネント、技術、手法及びモジュ
ールを利用して実現できる手順を詳述する。各手順の態様は、ハードウェア、ソフトウェ
ア又はそれらの組合せに実装することができる。手順は１つ以上のデバイス（例えば、分
光分析装置、分光分析装置又は分光分析装置コンポーネントを制御するコンピュータシス
テム）が実施する動作を特定するブロックのセットとして示し、また各ブロックによる動
作を実施するよう示した順序には必ずしも限定しない。以下の説明の一部において、図１
のＩＭＳシステム１００につき言及する。

【0025】

図２は、コロナ放電ポイントを周期的に動作させてコロナ放電ポイントをクリーニング
し、クリーニングしないとコロナ放電ポイントにおける被膜によって低下することになる
有効性を維持する、例示的な実施形態における手順２００を示す。例えば、図１につき説
明すると、ＩＭＳシステム１００のコロナ放電ポイント１０８は、クリーニング操作のた
めに周期的に使用することができる。これにより、クリーニング後の期間は電圧に応答す
るコロナを改善することができる。実施形態において、手順２００はコンピュータ制御の
下に実施する。例えば、図１につき説明すると、コントローラ１５０を使用して、コロナ
放電ポイント１０８の動作を制御することができる。幾つかの実施形態において、手順２
００は、動作中に連続放電を生ずるコロナ放電ポイントに使用することができる。他の実
施形態において、手順２００は、短い時間スケールにおけるパルスを生ずる、すなわち、
コロナ放電ポイントにおける非連続的動作を採用するコロナ放電ポイントに使用すること
ができる。例えば、パルス相互間に不作動期間があるパルス動作の実施形態では、コロナ
放電ポイントは被膜形成作用をより一層受け易い。

【0026】

コロナ放電ポイントは第１（作動）電圧（例えば、直流(DC)電圧）で第１時間インター
バルにわたり作動させることができる（ブロック２１０）。例えば、コロナ放電ポイント
は、約８００ボルト（８００Ｖ）の電圧で第１時間インターバルにわたり連続的に作動さ
せることができる。この電圧は単なる例示として記載したもので、本発明を限定するもの
ではないことに留意されたい。したがって、コロナ放電ポイントは第１時間インターバル
中１つの又は複数の他の電圧で作動させることができる。幾つかの実施形態において、コ
ロナ放電ポイントの作動は、例えば、コロナ放電ポイントが非連続的に、例えばパルス動
作の実施形態で作動するときのように、第１時間インターバルの直後に停止することがで
きる（ブロック２１２）。他の非連続的な実施形態において、付加的なより高い電圧を短
期間加え、次に除去することができる。例えば、コロナ放電ポイントは、連続的な約８０
０ボルト（８００Ｖ）の電圧とともに、第１時間インターバルにおけるパルス部分中にそ
れより一層高い約１.５キロボルト（１.５ｋＶ）の電圧を加えて作動させることができる
。この実施形態において、約８００ボルト（８００Ｖ）の電圧は、コロナ放電ポイントの
第１（作動）電圧と称する。本発明の目的のため、コロナ放電ポイントに言及する用語「
連続的」は、電圧を連続的に加える間の動作を包含することができる。しかし、結果とし
て生ずるコロナ放電は連続的又は断続的のいずれかとすることができる。例えば、コロナ
放電は、連続的な電圧がコロナ放電を発生するのに十分でない、例えば、放電ポイントが
物質の被膜でだんだんと覆われていくときのように、時々散発的になり得る。

【0027】

したがって、コロナ放電ポイントは、第１時間インターバルに続く第２時間インターバ
ルにわたり、第１電圧よりも高い第２（クリーニング）電圧で作動させることができる（
ブロック２２０）。例えば、コロナ放電ポイントは、第２時間インターバルにわたり約２
０００ボルト（２ｋＶ）の電圧で作動させることができる。この電圧は単なる例示として
記載したもので、本発明を限定するものではないことに留意されたい。したがって、コロ
ナ放電ポイントは第２時間インターバル中１つの又は複数の他の電圧で作動させることが
できる。さらに、第２電圧は、コロナ放電ポイントの第１（作動）電圧よりも高いが第１
時間インターバル中に使用するコロナ放電ポイントの他の電圧に等しい又はそれより大き
いものとすることができる。例えば、コロナ放電ポイントが連続的な約８００ボルト（８
００Ｖ）の電圧とともに、約１.５キロボルト（１.５ｋＶ）のパルス電圧を加えて作動す
る上述の実施形態において、第２電圧は、１.５キロボルト（１.５ｋＶ）のパルス電圧よ
りも低い、１.５ｋＶに等しい、又は１.５ｋＶより大きいものとすることができる。実施
形態において、コロナ放電ポイントは、少なくとも約２秒（２sec）〜約１０分（１０min
）の間で持続する第２時間の期間にわたり作動させることができる。例えば、特別な実施
形態において、コロナ放電ポイントは約１０秒（１０sec）にわたり連続的に作動させる
ことができる。第２電圧でのコロナ放電ポイントの連続的作動は、コロナ放電ポイントか
ら残留物を除去できる腐食環境を生ずることができる。幾つかの実施形態において、コロ
ナ放電ポイントの作動は、例えば、コロナ放電ポイントが非連続的に、例えばパルス動作
の実施形態で作動するときのように、第２（クリーニング）時間インターバルの直後に停
止することができる（ブロック２２２）。しかし、他の実施形態において、コロナ放電ポ
イントは上述したように、作動を継続することができる。

【0028】

第２時間インターバル中のクリーニング期間後に電圧を減少させ、またコロナ放電ポイ
ントの作動は、例えば、通常のパルスモード又は連続モードに復帰させることができる。
このとき、その後の作動中、コロナ放電ポイントの有効性は改善し得る。例えば、コロナ
放電ポイントは、第２時間インターバルに続く第３時間インターバルにわたり作動電圧で
作動させることができる。例えば、コロナ放電ポイントは、第３時間インターバルにわた
り、付加的なより高いパルス動作の電圧を伴って、又は伴わずに、約８００ボルト（８０
０Ｖ）の電圧で作動させることができる。この電圧は単なる例示として記載したもので、
本発明を限定するものではないことに留意されたい。したがって、コロナ放電ポイントは
第３時間インターバル中１つの又は複数の他の電圧で作動させることができる。上述した
ように、コロナ放電ポイントの作動は、例えば、コロナ放電ポイントが非連続的に、例え
ばパルス動作の実施形態で作動するときのように、第３時間インターバルの直後に停止す
ることができる。他の実施形態において、コロナ放電ポイントは作動を継続することがで
きる。例えば、コロナ放電ポイントは、連続的な約８００ボルト（８００Ｖ）の電圧とと
もに、上述のような第１時間インターバルにおけるパルス部分中にそれより一層高い約１
.５キロボルト（１.５ｋＶ）の電圧を加えて作動させることができる。

【0029】

幾つかの実施形態において、コロナ放電ポイントの健全性をモニタリングすることがで
き、コロナ放電ポイントの有効性が低下することに応答してクリーニング期間を加えるこ
とができる。例えば、コロナ放電ポイントの有効性をモニタリングする（ブロック２３０
）。パルス動作の実施形態においては、有効性をモニタリングし、コロナ放電ポイントが
十分汚れていると決定されるとき連続的コロナ放電を誘導し、放電ポイントに凝縮した物
質を除去することができる。したがって、フィードバックは、検出動作中及び／又はクリ
ーニング動作中コロナ放電ポイントの有効性に関してフィードバックを収集することがで
きる。このフィードバックを使用して、クリーニング動作の１つ以上の特性、例えば、必
ずしも限定しないが、クリーニング頻度、クリーニングの持続時間、印加電圧、誘導され
る電流等々を制御することができる。検出システムにおける１つ以上のコンポーネントを
使用してコロナ放電ポイントの健全性をモニタリングし、またフィードバックループを使
用してシステムのクリーニング動作を調整することができる。したがって、ブロック２２
０で説明した作動は、繰返し実施する、及び／又は測定した性能、設計上の選好等々に基
づいてＩＭＳシステムの定期的作動相互間で実施することができる。

【0030】

コロナ放電ポイントの有効性は、コロナ放電ポイントでコロナ放電を発生するに必要な
電圧を測定することによりモニタリングすることができる（ブロック２３２）。例えば、
コロナ放電ポイントが汚れたとき、放電を発生するのに必要な電圧は増加する。検出動作
中及び／又はクリーニング動作中に放電を発生するのに必要な電圧を測定することができ
る。例えば、必要電圧をクリーニング動作中に測定して、どのようにクリーニングプロセ
スがうまく進行しているかをモニタリングすることができる。必要電圧は、さらに、クリ
ーニング期間相互間、例えば、検出動作中に測定することができる。実施形態において、
コロナ放電ポイントは作動することができ、必要電圧が測定される間に作動を停止し、ま
た次にクリーニング動作を再開することができる。このプロセスは、十分な作動効率が得
られるまで繰り返すことができる。他の実施形態において、コロナ放電ポイントは、１つ
以上のクリーニング測定値を得る間に作動を継続することができる。

【0031】

コロナ放電を発生するのに必要な電圧は、クリーニング動作のための適正電圧を決定す
るためにも測定することができる。例えば、放電を発生するのに必要な電圧を測定し、ク
リーニング中に放電ポイントを作動させる電圧は、測定した電圧又はそれ以上に設定する
ことができる。電圧以外の又は電圧とともに、他の１つ以上の動作特性を使用して、コロ
ナ放電ポイントの有効性及び／又はクリーニングモードにおけるコロナ放電ポイントを作
動させるのに必要な作動特性を決定することができる。例えば、コロナ放電ポイントの有
効性は、コロナ放電ポイントにおけるコロナ放電から生ずる電流を測定することによりモ
ニタリングすることができる（ブロック２３４）。幾つかの実施形態において、電極の動
作特性及び／又はＩＭＳ検出器システムの電極に対する前置増幅器の動作に関連する特性
をモニタリングして、クリーニング動作の有効性を評価することができる。これら特性の
うち１つ又はそれ以上を使用して、クリーニング動作中のコロナ放電ポイントにおける作
動特性を設定することもできる。他の実施形態において、ＩＭＳ検出器システムの反応領
域に別個の検出機器を設けることができる（例えば、コロナ放電からのイオン電流を測定
するための機器）。

【0032】

さらに、ＩＭＳ検出器システムのコンポーネントは、作動有効性及び／又はクリーニン
グ有効性の決定を容易にするため種々のモードで作動することができる。例えば、幾つか
の実施形態において、クリーニング動作中ゲートグリッドは、検出動作中に開放している
よりも長く開放した形態に留まらせることができ、クリーニング有効性に関する時間依存
情報をより多く収集する。他の実施形態において、ゲートグリッドは閉鎖形態に留まらせ
、コロナ放電中により正確な測定値を取得することができる。定期的なクリーニング期間
は、内部デバイスの健全性チェック及び／又はデバイスのメンテナンスの一部として計画
することができる。クリーニング動作は、ＩＭＳ検出器システムの通常動作の一部として
実行することもできる。例えば、１つ又は複数のクリーニングサイクルは、デバイスを作
動させる、停止させる等々の各時点で開始することができる。幾つかの実施形態において
、クリーニング動作は、バッテリ充電サイクル中に開始することができる。さらに、クリ
ーニングは、ＩＭＳ検出器システムの作動パラメータに基づいて開始することができる。
例えば、クリーニング動作の持続時間は漸増的に増加することができる（例えば、装置が
連続的に作動するにつれて持続時間を長くする）。

【0033】

コントローラを作用可能にコロナ放電ポイントに接続してコロナ放電ポイントの作動を
制御する。コントローラ及びコロナ放電ポイントは、例えば、ＩＭＳシステムに含めるこ
とができる。コントローラを使用してコロナ放電ポイントを第１時間インターバルにわた
り作動電圧において、より高いパルス電圧を付加する、又は付加することなく作動させて
コロナ放電を発生し、また第１時間インターバルに続く第２時間インターバルにわたり動
作電圧よりも高いクリーニング電圧でコロナ放電ポイントを動作させてコロナ放電を発生
する。コロナ放電ポイントの有効性は、例えば、コロナ放電ポイントでコロナ放電を発生
するのに必要な電圧を測定し、コロナ放電によりコロナ放電ポイントで発生する電流を測
定する等々によってモニタリングすることができる。

【0034】

本発明の要旨を特別な構造上の特徴及び／又は方法論的行為について説明してきたが、
特許請求の範囲で定義される発明の要旨は上述の特別な特徴又は行為に必ずしも限定しな
い。種々の形態を説明したが、装置、システム、サブシステム、コンポーネント等々は、
本発明から逸脱することなく、様々なやり方で構成することができる。むしろ、特別な特
徴及び行為は特許請求の範囲を実施する例示的な形式として開示するものである。

【図1A】

【図1B】

【図2】